CC BY
28
УДК 504.064.47:662.613
ПРОЕКТ СОЗДАНИЯ БЕЗОТХОДНОГО ПРОИЗВОДСТВА ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ (ЗШО)
А. А. Герасимова, Р. Б. Хамраева Научный руководитель - Г. И. Латышенко
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: bar.bog@mail.ru
Рассмотрена проблема утилизации золошлаковых отходов, образующихся от деятельности ТЭС. Предлагается проект внедрения инновационной установки безотходной переработки ЗШО и производства из них пеносиликата.
Ключевые слова: безотходное производство, золошлаковые отходы, пеносиликаты.
PROJECT OF CREATION OF A UNIVERSAL COMPLEX OF ASH AND SLAG WASTE-FREE RECYCLING
A. A. Gerasimova, R. B. Khamraeva Scientific Supervisor - G. I. Latyshenko
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: bar.bog@mail.ru
The article deals with the problem of utilization of ash and slag waste generated from the activities of EPS. Proposed project implementation of an innovative installation of waste-free processing of ASW and production of these inosilicate.
Keywords: waste-free production, ash and slag waste, inosilicate.
В современных условиях усугубляется проблема утилизации золошлаковых отходов (ЗШО), получаемых в результате сжигания твердых видов топлива (уголь разных видов, горючие сланцы, торф) на тепловых электрических станциях (ТЭС) при высоких температурах. По статистике в России, каждый год образуется примерно 27 миллионов тонн этих отходов, но утилизируют не больше 5 %. Золошлаки занимают огромные площади, а их содержание требует значительных эксплуатационных затрат, которые влияют на повышение себестоимости производства энергоносителей.
За счет этих отходов ухудшается экологическая ситуация (загрязнение окружающей среды, угроза растительному и животному миру) и наносится вред здоровью человека. Золоотвалы, находящиеся рядом с реками и озерами, представляют опасность, так как возможность прорыва дамб высока. В России зафиксированы случаи таких аварий. В 1988 году на Иркутской ТЭЦ-11 смесь льда, воды и золошлаковых отходов пробила 10-метровую дамбу и растеклась по равнине на 3,5 км. В результате все токсичные отходы стекли в Ангару [1]. Подобное произошло в 1999 году на Красноярской ТЭЦ-2.
В зависимости от вида сжигаемого угля, способа сжигания, температуры факела, способа золоудаления, сбора и хранения золы ТЭС выделяют следующие виды золошлаковых отходов: зола - уноса, топливные шлаки, золошлаковых смесь [2]. Химический анализ золошлаковых отходов показывает, что большая часть состоит из оксидов железа, кремния и алюминия [3]. По своему физико-химическому и агрегатному составу эти материалы являются уникальным ресурсом, который может найти полезное использование в различных сферах деятельности [4].
Секция «Инновационная экономика и управление»
Красноярские учёные СКТБ «Наука» КНЦ СО РАН создали комплекс безотходной переработки золошлаковых отходов. С его помощью можно получать металлы, теплоизоляционные материалы, керамику. Разрабатываемая установка способна переработать до 480 кг сырья в сутки. Для безотходной переработки используют рудотермическую трехэлектродную печь, которая предназначена для переработки рудных материалов. Основная задача рудотермической печи -восстановление оксидов до элементов или карбидов. Чаще всего металлы получают в виде сплавов. Сырьем для печи могут быть и сернистые руды, переработанные на сульфиды металлов -штейны. Рудотермические печи так же используют для переплавки тугоплавких оксидов с целью получения заданного зернового состава продукта.
Преимуществами предлагаемого комплекса переработки ЗШО являются следующие.
1. Решение с максимальной эффективностью технологических, экономических и экологических проблем обращения с промышленными с отходами.
2. Привлечение и расширение номенклатуры сырьевых ресурсов для разработки и получения перспективных и конкурентоспособных материалов для отечественной промышленности.
3. Решение экологических и экономических проблем, возникающих со сбором, сортировкой, транспортировкой, хранением и утилизацией промышленных отходов, как правило, химически активных.
С помощью этого комплекса можно переработать до 480 кг сырья в сутки, а из этого количества можно получить 4 куб. м. пеносиликата или минераловатных изделий, 40-50 кг металла. Сферами использования материалов переработки ЗШО являются производство строительных материалов, дорожное строительство, производство различных наполнителей и сельское хозяйство. Предлагаемый новый подход заключается в практически полном восстановлении металлов из оксидов, наведении с помощью подшихтовочных материалов состава шлака, необходимого для этого процесса. Из-за высокого родства металлов с углеродом в расплаве образуются карбиды, реакция взаимодействия которых с окислами металлов в расплаве протекает до полного их восстановления до металла. Образующиеся газы в результате восстановительных реакций способствуют ведению процесса во вспененной ванне. Вследствие разности плотностей расплава и металла происходит их расслоение на металлическую и силикатную части. Охлаждение обезже-лезенной силикатной части расплава производится в режиме термоудара выработкой его в воду для образования нового высокопористого продукта (пеносиликата) [5].
Пеносиликат - новый, твердый материал в виде высокопористых гранул разных фракций до 40 мм. Данный материал можно использовать в качестве звуко- и теплоизоляционного негорючего, фильтрующего материала, аморфного исходного сырья для получения огнеупорных оптически прозрачных стекол и для извлечения окиси алюминия. Главное преимущество получаемых материалов - негорючесть, поэтому их можно использовать, как теплоизоляционную засыпку, сухие строительные смеси и т. д.
Как свидетельствует мировой и отечественный опыт, необходимо разделять утилизацию промышленных и бытовых отходов как убыточный сегмент отрасли, который не может регулироваться свободным рынком или налоговым администрированием, и рентабельную переработку отходов в качестве вторичных ресурсов. Поэтому утилизация отходов должна стать национальной задачей для Правительства РФ, с целью обеспечения экологической и технологической безопасности России.
Переход от эпизодического к крупномасштабному использованию ЗШО в строительстве требует решения сложного комплекса технологических и организационно экономических вопросов, связанных с учетом региональных особенностей накопления золошлаковых материалов, проведения строительных работ и выбором эффективных технико-экономических решений замены дефицитных видов строительных материалов, более дешевыми и доступными, производимыми из ЗШО.
Кроме решения экологической проблемы, применение этого дешевого материала в качестве сырья позволит компаниям - производителям получать экономическую выгоду, особенно в условиях резкого роста цен на основные сырьевые компоненты: цемент, известь, песок. Такие ресурсосберегающие технологии позволяют повторно использовать возобновляемое сырье. Производимая продукция отличается высокими потребительскими характеристиками и соответствует всем требованиям современной строительной индустрии. Она не уступает аналогам, произво-
димым с использованием других сырьевых материалов: песка и глины, при этом удельный вес ЗШО в общей массе сырья может достигать 55 %.
Подводя итоги, можно сказать, что использование данного комплекса безотходного производства золошлаковых отходов, позволит добиться экологического, экономического и социального эффектов:
- защита окружающей среды (сокращение загрязнения);
- расширение сырьевой базы для местного производства;
- создание новых предприятий, использующих местное дешевое сырье;
- создание новых рабочих мест;
- организация производства конкурентоспособной продукции;
- насыщение рынка отечественными строительными и дорожно-строительными материалами;
- снижение себестоимости строительных и дорожно-строительных работ;
- увеличение числа прибыльных (высокорентабельных) предприятий;
- увеличение налоговых поступлений во все уровни бюджета.
Таким образом, предлагаемая технология является селективной, высокоэффективной и экологически чистой и поэтому может претендовать как инновационная технология переработки техногенных отходов промышленности для получения ценных компонентов.
Библиографические ссылки
1. Инжиринговый химико-технологический центр [Электронный ресурс]. URL: http://ect-center.com/blog/zoloshlakovie-othody (дата обращения: 04.04.2018).
2. Применение зол и золошлаковых отходов в строительстве / И. Н. Ватин, Д. В. Петросов,
A. И. Калачев и др. // Инженерно-строительный журнал. 2011. № 4. С. 16-21.
3. Хлопицкий A. A., Макарченко Н. П. Перспективы утилизации золошлаковых отходов тепловых электростанций // Universum: технические науки. 2013. № 1 (1). С. 7.
4. Эффективные направления крупномасштабного использования золошлаковых отходов /
B. В. Бирюков, С. Е. Метелев, В. В. Сиротюк и др. // Сибирский торгово-экономический журнал. 2008. С. 66-70.
5. ЗАО «Электротерм» [Электронный ресурс]. URL: http://elektroterm.su/projects/texnologii-repepabotki-rpomyshlennyx-otxodov/pages/cozdanie-univepcalnogo-modulja-komrlekcnoj-bezotxod-noj-ripometallupgicheckoj-repepabotki-cilikatnogo-cypj a-i-texnogennyx-otxodov (дата обращения: 04.04.2018).
© Герасимова А. А., Хамраева Р. Б., 2018
