Energetické spoločnosti Krasnojarské územie a Chakaská republika, ktoré sú súčasťou skupiny Siberian Generating Company, v roku 2013 predali a uviedli do ekonomického obehu 662,023 tisíc ton popola a troskového odpadu (ASW).
Krasnojarská pobočka SGC v priebehu roka zvýšila objem zapojenia ASW do hospodárskeho obratu o 4 % – zo 637 848 tisíc ton v roku 2012 na 662 023 tisíc ton v roku 2013.
Rast ekonomického obratu odpadu popola a trosky (vedľajší produkt spaľovania uhlia v tepelných elektrárňach) umožňuje znížiť zaťaženie na životné prostredie v mestách, kde spoločnosť pôsobí. Treba poznamenať, že hlavný objem odpadu popola a škváry (625,5 tis. ton) v minulom roku smeroval na predaj veľkého environmentálny projekt na rekultiváciu skládky popola č. 2 v Nazarovskaya GRES. Rekultivácia vyčerpanej skládky popola s rozlohou 160 hektárov, ktorá sa nachádza v oblasti rieky Chulym, umožní návrat týchto pozemkov do hospodárskeho obehu. Napríklad po niekoľkých sa môže objaviť Zelené priestory.
Okrem toho pobočka SGC v Krasnojarsku naďalej predáva popol a odpad z trosky podnikom stavebného priemyslu. Spoločnosť začala predávať suchý popol a trosku prvýkrát v roku 2007. Potom sa predalo len 7 tisíc ton odpadu. V roku 2013 objem predaja predstavoval 36 525 tis. ton popola a škvarového odpadu. Za 6 rokov pôsobenia na tomto trhu sa teda zvýšili priemerné ročné objemy predaja popola a troskového odpadu viac ako päťkrát. T Tento nárast dopytu naznačuje, že stavitelia vysoko ocenili tento druh suroviny. Zároveň odpad z popola a trosky nakupujú nielen podniky z územia Krasnojarsk, ale aj z iných regiónov Ruska.
Vďaka aktívnej práci SGC v tomto smere sa v minulom roku objem predaných ASW a zapojených do hospodárskeho obratu (662 023 tis. ton) ukázal byť o 34 % vyšší ako množstvo popola a troskového odpadu vyprodukovaného energetickými podnikmi hl. odvetvia (495 tis. ton).
Krasnojarská pobočka SGC bude aj v roku 2014 pokračovať v práci na zapojení popolového a troskového odpadu do hospodárskeho obratu, čím sa zníži ich akumulácia resp. zníženie zaťaženia o životnom prostredí. Pokračovať budú práce na rekultivácii skládky popola č. 2 v Nazarovskej GRES. Okrem toho spoločnosť zvažuje možnosti a expandujúce trhy predaj suchého popola a škvary a pre potreby nielen stavebníctva, ale aj iných priemyselných odvetví.
Množstvo popola a troskového odpadu vzniká pri činnosti podnikov elektroenergetiky. Ročný tok popola na skládky popola v Prímorskom kraji je od 2,5 do 3,0 miliónov ton ročne, Chabarovsk - až 1,0 milióna ton (obr. 1). Len v rámci mesta Chabarovsk je na skládkach popola uložených viac ako 16 miliónov ton popola.
Odpad popola a trosky (ASW) je možné využiť pri výrobe rôznych betónov, mált, keramiky, tepelných a hydroizolačných materiálov, pri stavbe ciest, kde ich možno použiť namiesto piesku a cementu.
Väčšie uplatnenie nachádza suchý popolček z elektrostatických odlučovačov CHPP-3. Využitie takýchto odpadov na ekonomické účely je však stále obmedzené, a to aj z dôvodu ich toxicity. Akumulujú značné množstvo nebezpečných prvkov.
Skládky neustále vytvárajú prach, mobilné formy prvkov sa aktívne vyplavujú zrážkami, znečisťujú ovzdušie, vodu a pôdu.
Využitie takéhoto odpadu je jedným z najviac skutočné problémy. Je to možné odstránením alebo extrakciou škodlivých a cenných zložiek z popola a využitím zvyšnej hmoty popola v stavebníctve a výrobe hnojív.
V skúmaných tepelných elektrárňach sa uhlie spaľuje pri teplote 1100-1600oC.
Pri spaľovaní organickej časti uhlia vznikajú prchavé zlúčeniny vo forme dymu a pary a nehorľavá minerálna časť paliva sa uvoľňuje vo forme pevných fokálnych zvyškov tvoriacich prašnú hmotu (popol), ako aj kusovité trosky.
Množstvo pevných zvyškov pre čierne a hnedé uhlie sa pohybuje od 15 do 40 %.
Uhlie sa pred spaľovaním rozdrví a pre lepšie spaľovanie sa často pridáva vykurovací olej v malom množstve 0,1-2%.
Pri spaľovaní rozdrveného paliva sú spalinami odnášané malé a ľahké čiastočky popola, ktoré sa nazývajú popolček. Veľkosť častíc popolčeka sa pohybuje od 3-5 do 100-150 mikrónov. Množstvo väčších častíc zvyčajne nepresahuje 10-15%.
Popolček zachytávajú zberače popola.
V CHPP-1 v Chabarovsku a Birobidzhanskej CHPP sa zber popola vykonáva za mokra na práčkach s Venturiho trubicami, v CHPP-3 a CHPP-2 vo Vladivostoku sa zber suchého popola vykonáva na elektrostatických odlučovačoch.
Ťažšie častice popola sa usadzujú na ohniskách a tavia do kusovej trosky, čo sú agregované a tavené častice popola s veľkosťou od 0,15 do 30 mm.
Trosky sa rozdrvia a odstránia vodou. Popolček a drvená troska sa najprv oddelene odstránia, potom sa zmiešajú, čím sa vytvorí zmes popola a trosky.
V zložení zmesi popola a trosky sú okrem popola a trosky neustále prítomné častice nespáleného paliva (nevyhorené), ktorých množstvo je 10-25%. Množstvo popolčeka v závislosti od typu kotla, druhu paliva a spôsobu jeho spaľovania môže byť 70-85% hmotnosti zmesi, škvara 10-20%.
Popol a trosková drť sa potrubím odvádza na skládku popola.
Popol a troska počas hydrodopravy a na skládke popola interagujú s vodou a oxidom uhličitým.
Prechádzajú procesmi podobnými diagenéze a litifikácii. Rýchlo podľahnú poveternostným vplyvom a pri odvodnení pri rýchlosti vetra 3 m/s začnú prášiť.
Farba ASW je tmavošedá, v reze vrstvená, v dôsledku striedania nerovnomerne zrnitých vrstiev, ako aj usadzovania bielej peny pozostávajúcej z aluminosilikátových dutých mikroguľôčok.
Priemerné chemické zloženie ASW skúmaných CHPP je uvedené v nasledujúcej tabuľke 1.
Tabuľka 1. Hranice priemerného obsahu hlavných zložiek ASW
Obsah Ni, Co, V, Cr, Cu, Zn nie je väčší ako 0,05 % každého prvku.
Vďaka svojmu pravidelnému guľovitému tvaru a nízkej hustote majú mikroguľôčky vlastnosti vynikajúceho plniva v širokej škále produktov. Perspektívnymi oblasťami priemyselného využitia hlinitokremičitanových mikroguľôčok je výroba sféroplastov, termoplastov na značenie ciest, injektážnych a vrtných kvapalín, tepelne izolačnej rádiopriehľadnej a ľahkej stavebnej keramiky, tepelne izolačných nepálených materiálov a žiaruvzdorných betónov.
V zahraničí sú mikroguľôčky široko používané v rôznych priemyselných odvetviach. U nás je použitie dutých mikroguľôčok extrémne obmedzené a spolu s popolom sa vysypávajú na skládky popola.
Pre tepelné elektrárne sú mikroguľôčky „škodlivým materiálom“, ktorý upcháva potrubia prívodu cirkulujúcej vody. Z tohto dôvodu je potrebné potrubia úplne vymeniť za 3-4 roky alebo vykonať zložité a nákladné práce na ich čistenie.
Inertná hmota hlinitokremičitanovej kompozície, ktorá predstavuje 60 až 70 % hmoty ASW, sa získa po odstránení (extrakcii) všetkých vyššie uvedených koncentrátov a užitočných zložiek a ťažkej frakcie z popola. V zložení je blízko k všeobecnému zloženiu popola, ale bude obsahovať rádovo menej žliaz, ako aj škodlivé a toxické.
Jeho zloženie je prevažne hlinitokremičitanové. Na rozdiel od popola bude mať jemnejšie jednotné granulometrické zloženie vďaka mletiu pri extrakcii ťažkej frakcie.
Pre svoje ekologické a fyzikálno-chemické vlastnosti má široké využitie pri výrobe stavebných materiálov, stavebníctve a ako hnojivo - náhrada vápennej múky (meliorant).
Uhlie spálené v tepelnej elektrárni ako prírodné sorbenty obsahujú nečistoty mnohých cenných prvkov (tabuľka 2), vrátane vzácnych zemín a drahých kovov. Pri spaľovaní sa ich obsah v popole zvyšuje 5-6 krát a môže byť priemyselne zaujímavý.
Ťažká frakcia získaná gravitáciou pomocou moderných koncentračných zariadení obsahuje ťažké kovy vrátane drahých kovov. Jemným doladením sa z ťažkej frakcie získavajú drahé kovy a pri ich hromadení ďalšie cenné zložky (Cu, vzácne a pod.).
Produkcia zlata z jednotlivých študovaných skládok popola je 200-600 mg na tonu ASW.
Zlato je tenké, nie je možné ho získať konvenčnými metódami. Na jeho extrakciu sa používa technológia know-how.
Na likvidácii ASW sa podieľa veľa ľudí. Známych je viac ako 300 technológií na ich spracovanie a využitie, najviac sa však venujú využitiu popola v stavebníctve a výrobe stavebných materiálov, pričom neovplyvňujú extrakciu toxických a škodlivých zložiek, ale aj užitočných a cenných.
Vyvinuli sme a otestovali v laboratórnych a polopriemyselných podmienkach základnú schému spracovania ASW a ich kompletnej likvidácie.
Pri spracovaní 100 tisíc ton ASW môžete získať:
- sekundárne uhlie - 10-12 tisíc ton;
- koncentrát železnej rudy - 1,5 - 2 tisíc ton;
- zlato - 20-60 kg;
- stavebný materiál (inertná hmota) - 60-80 tisíc ton.
Vo Vladivostoku a Novosibirsku boli vyvinuté technológie spracovania ASW podobného typu, vypočítali sa možné náklady a zabezpečilo sa potrebné vybavenie.
Ťažba užitočných zložiek a úplné využitie popola a troskového odpadu ich využitím užitočné vlastnosti a výroba stavebných materiálov uvoľní priestor a zníži negatívny vplyv na životné prostredie. Zisk je žiaduci, ale nie rozhodujúci.
Náklady na spracovanie technogénnych surovín s výrobou produktov a súčasnou neutralizáciou odpadu môžu byť vyššie ako náklady na produkty, avšak strata by v tomto prípade nemala prevýšiť náklady na zníženie negatívneho vplyvu odpadu na životné prostredie. A pre energetické podniky je využitie odpadu popola a trosky znížením technologických nákladov na hlavnú výrobu.
1. Bakulin Yu.I., Cherepanov A.A. Zlato a platina v odpade popola a trosky z CHPP Chabarovsk // Rudy a kovy, 2002, č. 3, s. 60-67.
2. Borisenko L.F., Delitsyn L.M., Vlasov A.S. Perspektívy využitia popola z tepelných elektrární spaľujúcich uhlie./JSC "Geoinformmark", M.: 2001, 68s.
3. Kizilshtein L.Ya., Dubov I.V., Spitsgauz A.P., Parada S.G. Zložky popola a trosky z tepelných elektrární. Moskva: Energoatomizdat, 1995, 176 s.
4. Zložky popola a trosky z tepelných elektrární. Moskva: Energoatomizdat, 1995, 249 s.
5. Zloženie a vlastnosti popola a trosky z tepelných elektrární. Referenčná príručka, vyd. Melentyeva V.A., L.: Energoatomizdat, 1985, 185 s.
6. Tselykovsky Yu.K. Niektoré problémy s použitím odpadu popola a trosky z tepelných elektrární v Rusku. Energetický inžinier. 1998, č. 7, s. 29-34.
7. Tselykovsky Yu.K. Skúsenosti s priemyselným využitím odpadu popola a trosky z tepelných elektrární // Novinka v ruskom energetickom sektore. Energoizdat, 2000, č. 2, s. 22-31.
8. Cenné a toxické prvky v obchodnom uhlí Ruska: Príručka. M.: Ne-dra, 1996, 238 s.
9. Čerepanov A.A. Popol a troskové materiály// Hlavné problémy štúdia a ťažby nerastných surovín ekonomického regiónu Ďalekého východu. Komplex nerastných surovín FER na prelome storočí. Časť 2.4.5. Chabarovsk: Vydavateľstvo DVIM-Sa, 1999, s. 128-120.
10. Čerepanov A.A. Ušľachtilé kovy v odpade popola a trosky z tepelných elektrární na Ďalekom východe // Pacific Geology, 2008. V. 27, č. 2, s. 16-28.
V.V. Salomatov, doktor technických vied Ústav tepelnej fyziky SB RAS, Novosibirsk
Rozsah spracovania tuhý odpad uhoľné tepelné elektrárne sú dnes extrémne nízke, čo spôsobuje hromadenie obrovského množstva popola a trosky na skládkach popola, čo si vyžaduje stiahnutie veľkých plôch z obehu.
Medzitým popol a troska z Kuznecka obsahuje cenné zložky ako Al, Fe, vzácne kovy, ktoré sú surovinou pre iné priemyselné odvetvia. Pri tradičných spôsoboch spaľovania tohto uhlia však nie je možné vo veľkom využívať popol a trosku, pretože v dôsledku tvorby mullitu majú vysokú abrazivitu a sú chemicky inertné voči mnohým činidlám. Pokusy o využitie popola a trosky takéhoto mineralogického zloženia pri výrobe stavebných materiálov vedú k intenzívnemu opotrebovaniu technologických zariadení a zníženiu produktivity v dôsledku spomalenia fyzikálnych a chemických procesov interakcie zložiek popola s činidlami.
Je možné vyhnúť sa mullitácii popola z kuznetského uhlia zmenou teplotných podmienok ich spaľovania. Použitie fluidného lôžka na spaľovanie uhlia pri teplote 800–900 °C teda umožňuje získať menej abrazívny popol a jeho hlavnými mineralogickými fázami budú metakaolinit, ?Al2O3; kremeň, sklená fáza.
Množstvo odpadu popola a trosky z najtypickejšej tepelnej elektrárne s elektrickým výkonom 1295/1540 MW a tepelným výkonom 3500 Gcal/h je asi 1,6...1,7 milióna ton ročne.
Chemické zloženie popola z Kuznetsk:
Si02 = 59 %; A1203 = 22 %; Fe203 = 8 %; CaO = 2,5 %; MgO = 0,8 %; K20 = 1,4 %; Na20 = 1,0 %; Ti02 = 0,8 %; CaS04 = 3,5 %; C = 1,0 %.
Použitie popola z Kuznetsk je najúčinnejšie pri výrobe síranu hlinitého a oxidu hlinitého pomocou technológií Kazašského polytechnického inštitútu. Na základe materiálové zloženie popola a jeho množstvo, schéma využitia je na obrázku 1.
V Rusku sa vyrába len 6 špeciálnych druhov oxidu hlinitého, zatiaľ čo len v Nemecku - asi 80. Ich rozsah použitia je veľmi široký - od obranného priemyslu až po výrobu katalyzátorov pre chemický, pneumatikársky, ľahký a iný priemysel. Dopyt po oxide hlinitom u nás nie je pokrytý vlastnými zdrojmi, v dôsledku čoho sa časť bauxitu (surovina na výrobu oxidu hlinitého) dováža z Jamajky, Guiney, Juhoslávie, Maďarska a iných krajín.
Použitie uhoľného popola z Kuznetsk umožní trochu napraviť situáciu s nedostatkom síranu hlinitého, ktorý je prostriedkom na spracovanie odpadu a pitná voda, ako aj vo veľkých množstvách používané v celulózovom a papierenskom, drevospracujúcom, ľahkom, chemickom a iných odvetviach priemyslu. Nedostatok síranu hlinitého iba v regióne Západná Sibír je 77...78 tisíc ton.
Okrem toho, dispergované zloženie oxidu hlinitého získaného po spracovaní kyseliny sírovej umožňuje získať rôzne druhyšpeciálneho oxidu hlinitého, ktorého potrebu do určitej miery uspokojí ich produkcia v množstve 240 tisíc ton.
Odpady z výroby síranu hlinitého a oxidu hlinitého sú surovinou na výrobu tekutého skla, bieleho cementu, spojív na zásypy vyťažených banských priestorov, obalových a okenných skiel.
Potreba týchto materiálov sa zvyšuje a dopyt po nich v súčasnosti výrazne prevyšuje ich objem výroby. Približné technicko-ekonomické ukazovatele týchto odvetví sú uvedené v tabuľke 1.
Tabuľka 1. Hlavné technické a ekonomické ukazovatele pre spracovanie popola z uhlia Kuznetsk
|
názov produkcie |
Moc, tisíc ton |
cena USD/t |
seba, USD/t |
Čiapka. investície, mil. |
Ek efekt, mil. |
Termín vyplatiť rokov |
| Špeciálna výroba oxid hlinitý |
240 | 33 | 16 | 20 | 4 | 5 |
| Výroba síranov hliník |
50 | 12 | 7 | 1 | 0,25 | 4 |
| Výroba ferozliatiny |
100 | 27 | 16 | 5 | 1 | 5 |
| Výroba kvapaliny sklo |
500 | 11 | 8 | 6 | 2 | 3 |
| biela produkcia cement |
1000 | 5 | 4 | 3 | 0.65 | 4,6 |
| Výroba spojiva materiálov |
600 | 3 | 2 | 3 | 0,6 | 5 |
| Výroba skla | 300 | 18 | 15 | 5 | 1 | 5 |
| CELKOM | 42 | 9 | 4,7 |
Okrem toho je účelné vyrábať z popola KU vzácne a rozptýlené kovy, predovšetkým gálium, germánium, vanád a skandium.
Vzhľadom na to, že KVET podľa podmienok jej harmonogramu pracuje s premenlivou záťažou počas celého roka, je produkcia popola nerovnomerná. Zariadenia na spracovanie popola by mali pracovať rytmicky. Skladovanie suchého popola predstavuje určité ťažkosti. V tejto súvislosti sa navrhuje zimný čas poslať časť popola na granuláciu pomocou peletizátorov vyrobených spoločnosťou Uralmash. Po peletizácii a vysušení sa granule vypália v peci kotla a následne sa pneumatickou dopravou odošlú na dočasné uskladnenie v suchom sklade. Popolové pelety je možné neskôr využiť ako surovinovú základňu pre stavebníctvo alebo využiť pri stavbe ciest.
Skladovanie peliet v otvorenom suchom sklade si nevyžaduje špeciálne ochranné opatrenia a nepredstavuje nebezpečenstvo prašnosti. Kapacita takejto skládky popola je cca 350...450 tisíc ton, plocha cca 300?300 m2. Preto sa môže nachádzať v tesnej blízkosti areálu CHP.
Popol a odpad z trosky získaný po spaľovaní CFB v kotloch s cirkulujúcim fluidným lôžkom (CFB), ktoré Rusko zatiaľ nevyrába, bude mať najlepšie miery využitia. Kotly CFB zabezpečujú nielen výrazné zníženie emisií oxidov dusíka a síry, ale produkujú aj popol a odpad z trosky, ktorý možno úspešne využiť v priemysle na výrobu oxidu hlinitého a stavebných materiálov. To umožňuje znížiť náklady na elektráreň v dôsledku prudkého zmenšenia plôch potrebných na skladovanie popola a znížiť znečistenie životného prostredia. K zníženiu prašnosti v CHPP s kotlami CFB dochádza po prvé v dôsledku zníženia plochy skládky popola a po druhé v dôsledku skutočnosti, že popol získaný spaľovaním uhlia Kuznetsk v CFB obsahuje sadru a má adstringentné vlastnosti. Pri určitom zvlhčení takéhoto popola stvrdne, čím sa eliminuje prášenie aj keď skládka popola vyschne.
Ako sa popol prepravuje do priemyselné podniky pneumatická doprava, spotreba vody je tiež o niečo znížená. Okrem toho nevzniká odpadová voda zo skládky popola, ktorá v KVET s tradičnými kotlami na práškové uhlie obsahuje soli ťažkých kovov a iné škodlivé látky.
Technológia výroby síranu hlinitého a oxidu hlinitého na báze nízkoteplotného spaľovacieho popola je znázornená na obrázku 2.
Optimálne podmienky pre implementáciu tejto technológie sú nasledovné:
Výsledný výrobný síran hlinitý (50 000 ton ročne) po granulácii a zabalení do plastových vriec sa posiela spotrebiteľom. Vykonaná štúdia realizovateľnosti ukazuje realizovateľnosť výroby síranu hlinitého na báze nízkoteplotného spaľovacieho popola.
Síran hlinitý získaný z popola je dobrým koagulantom na čistenie priemyselných odpadových vôd.
Sishtof po úprave kyselinou sírovou v dôsledku nízkeho obsahu oxidov železa (menej ako 0,5 ... 0,7%) je náhradou piesku pri výrobe bieleho cementu a prítomnosť 4 ... 6% sadry v ňom zintenzívni samotné procesy výroby cementu.
Dôkladne sa rozvinula výroba ferozliatin na báze minerálnej zložky uhlia. Uskutočnilo sa testovanie priemyselných technológií výroby ferosilikohliníka a ferosilicia z odpadu popola a trosky, podobného zložením ako popol z Kuzneckových uhlia a ich magnetickú zložku, ktorú je možné oddeliť metódami magnetickej separácie. Získané zliatiny boli testované v priemyselnom meradle v metalurgických závodoch krajiny na dezoxidáciu ocele a poskytli pozitívne výsledky.
Získavanie stavebných materiálov na báze sishtof si nevyžaduje zmeny v existujúcich technológiách týchto odvetví. Sishtof sa používa ako surovina a nahrádza kremeň a iné produkty obsahujúce kremík používané pri výrobe stavebných materiálov. Okrem toho oxid kremičitý, ktorého obsah in sistof je 75–85 %, je prítomný hlavne vo forme amorfného oxidu kremičitého s vysokou chemickou aktivitou, čo umožňuje predpovedať zlepšenie výkonu a kvality cementu a spojív. Minimálne množstvo železitých a iných farbiacich zlúčenín v sistof umožňuje získať na jeho základe biely cement, ktorého potreba je veľmi vysoká.
V priemysle boli vyvinuté aj technológie na výrobu cementu, spojív a tekutého skla.
Odpady popola a trosky získané spaľovaním uhlia Kuznetsk v energetických parogenerátoroch s použitím technológie cirkulujúceho fluidného lôžka, ktorá je pre Rusko novinkou, sú žiadané na likvidáciu vo veľkom meradle. Ekonomicky efektívne je vyrábať veľmi vzácne ferozliatiny, síran hlinitý, špeciálne druhy oxidu hlinitého, tekuté sklo, biely cement a spojivá pomocou technológií, ktoré sú už v tomto odvetví zvládnuté.
Bibliografia Salomatov V.V. Environmentálne technológie v tepelných a jadrových elektrárňach: monografia / V.V. Salomatov. - Novosibirsk: vydavateľstvo NSTU, - 2006. - 853 s.
74rif.ru/zolo-kuznezk.html, energyland.info/117948
G.Chabarovsk
V procese činnosti podnikov na výrobu elektrickej energie je veľa odpad z popola a trosky. Ročný tok popola na skládky popola v Prímorskom kraji je od 2,5 do 3,0 miliónov ton ročne, Chabarovsk - až 1,0 milióna ton (obr. 1). Len v rámci mesta Chabarovsk je na skládkach popola uložených viac ako 16 miliónov ton popola.
Odpad popola a trosky (ASW) je možné využiť pri výrobe rôznych betónov, mált. Keramika, tepelne hydroizolačné materiály, stavby ciest, kde sa dajú použiť namiesto piesku a cementu. Väčšie uplatnenie nachádza suchý popolček z elektrostatických odlučovačov CHPP-3. Využitie takýchto odpadov na ekonomické účely je však stále obmedzené, a to aj z dôvodu ich toxicity. Akumulujú značné množstvo nebezpečných prvkov. Skládky neustále vytvárajú prach, mobilné formy prvkov sa aktívne vyplavujú zrážkami, znečisťujú ovzdušie, vodu a pôdu. Využitie takéhoto odpadu je jedným z najnaliehavejších problémov. Je to možné odstránením alebo extrakciou škodlivých a cenných zložiek z popola a využitím zvyšnej hmoty popola v stavebníctve a výrobe hnojív.
Stručný popis odpadu popola a trosky
V skúmaných tepelných elektrárňach sa uhlie spaľuje pri teplote 1100-1600 C. Pri spaľovaní organickej časti uhlia vznikajú prchavé zlúčeniny vo forme dymu a pary a nehorľavá minerálna časť paliva sa uvoľňuje vo forme pevných fokálnych zvyškov, ktoré tvoria práškovú hmotu (popol), ako aj kusové trosky. Množstvo pevných zvyškov pre čierne a hnedé uhlie sa pohybuje od 15 do 40 %. Uhlie sa pred spaľovaním rozdrví a pre lepšie spaľovanie sa doň často pridáva malé (0,1-2%) množstvo vykurovacieho oleja.
Pri spaľovaní rozdrveného paliva sú spalinami odnášané malé a ľahké čiastočky popola, ktoré sa nazývajú popolček. Veľkosť častíc popolčeka sa pohybuje od 3-5 do 100-150 mikrónov. Množstvo väčších častíc zvyčajne nepresahuje 10-15%. Popolček zachytávajú zberače popola. V CHPP-1 v Chabarovsku a Birobidzhanskej CHPP je zber popola mokrý na práčkach s Venturiho trubicami, v CHPP-3 a CHPP-2 vo Vladivostoku je suchý na elektrostatických odlučovačoch.
Ťažšie častice popola sa usadzujú na ohniskách a tavia do kusovej trosky, čo sú agregované a tavené častice popola s veľkosťou od 0,15 do 30 mm. Trosky sa rozdrvia a odstránia vodou. Popolček a drvená troska sa najprv oddelene odstránia, potom sa zmiešajú, čím sa vytvorí zmes popola a trosky.
V zložení zmesi popola a trosky sú okrem popola a trosky neustále prítomné častice nespáleného paliva (nevyhorené), ktorých množstvo je 10-25%. Množstvo popolčeka v závislosti od typu kotla, druhu paliva a spôsobu jeho spaľovania môže byť 70-85% hmotnosti zmesi, škvara 10-20%. Popol a trosková drť sa potrubím odvádza na skládku popola.
Popol a troska počas hydrodopravy a na skládke popola interagujú s vodou a oxidom uhličitým. Prechádzajú procesmi podobnými diagenéze a litifikácii. Rýchlo podľahnú poveternostným vplyvom a pri odvodnení pri rýchlosti vetra 3 m/s začnú prášiť. Farba ASW je tmavošedá, v reze vrstvená, v dôsledku striedania nerovnomerne zrnitých vrstiev, ako aj usadzovania bielej peny pozostávajúcej z aluminosilikátových dutých mikroguľôčok.
Priemerné chemické zloženie ASW skúmaných CHPP je uvedené v nasledujúcej tabuľke 1.
stôl 1
Hranice priemerného obsahu hlavných zložiek ASW
| Komponent | Komponent | ||||
| Si02 | 51- 60 | 54,5 | 3,0 – 7,3 | ||
| Ti02 | 0,5 – 0,9 | 0,75 | Na20 | 0,2 – 0,6 | 0,34 |
| Al203 | 16-22 | 19,4 | K2O | 0,7 – 2,2 | 1,56 |
| Fe203 | 5 -8 | TAK 3 | 0,09 – 0,2 | 0,14 |
|
| 0,1 – 0,3 | 0,14 | P2O5 | 0,1-0,4 | 0,24 |
|
Popol z KVET na čierne uhlie sa v porovnaní s popolom z KVET s hnedým uhlím vyznačuje zvýšeným obsahom SO3 a p.p.p. a nižším obsahom oxidov kremíka, titánu, železa, horčíka a sodíka. Trosky - s vysokým obsahom oxidov kremíka, železa, horčíka, sodíka a redukovanými oxidmi síry, fosforu, p.p.p. Vo všeobecnosti ide o popol s vysokým obsahom oxidu kremičitého s pomerne vysokým obsahom hlinitanov.
Obsah prvkov nečistôt v ASW podľa spektrálnej semikvantitatívnej analýzy bežných a skupinových vzoriek je uvedený v tabuľke 2. Podľa referenčnej knihy majú zlato a platina priemyselnú hodnotu, Yb a Li sa k tomu približujú z hľadiska maximálnych hodnôt . Obsah škodlivých a toxických prvkov neprekračuje prípustné hodnoty, aj keď maximálny obsah Mn, Ni, V, Cr sa blíži k „prahu“ toxicity.
tabuľka 2
| Prvok | CHPP-1 | CHPP-3 | CHPP-1 | CHPP-3 |
||||||||
| Priem. | Max. | Priem. | Priem. | Max. | Priem. | |||||||
Ni | 40-80 | 60-80 | Ba | 1000 | 2000-3000 | 800-1000 | ||||||
| spol | 60- 1 00 | buď | ||||||||||
| Ti | 3000 | 6000 | 3000 | 6000 | Y | 10-80 | ||||||
| V | 60-100 | Yb | ||||||||||
| Cr | 300- 2000 | 40-80 | 100-600 | La | ||||||||
| Mo | Sr | 600-800 | 300-1000 |
|||||||||
| W | Ce | |||||||||||
| Pozn | sc | |||||||||||
| Zr | 100-300 | 400-600 | 600-800 | Li | ||||||||
| Cu | 30-80 | 80-100 | B | |||||||||
| Pb | 10-30 | 60-100 | 30-60 | K | 8000 | 10000-30000 | 6000-8000 | 10000 |
||||
| Zn | 80-200 | 1 00 |
||||||||||
| sn | 3-40 | Au | 0,07 | 0,5-25,0 | 0,07 | 0,5-6,0 |
||||||
Ga | 10-20 | Pt mg/t | 10-50 | 300-500 | ||||||||
ASW pozostáva z kryštalických, sklovitých a organických zložiek.
Kryštalická látka je zastúpená jednak primárnymi minerálmi minerálnej látky paliva, jednak novotvarmi získanými pri procese horenia a pri hydratácii a zvetrávaní na skládke popola. Celkovo sa v kryštalickej zložke ASW nachádza až 150 minerálov. Prevládajúcimi minerálmi sú meta- a ortokremičitany, ďalej hlinitany, ferity, aluminoferity, spinely, dendritické ílové minerály, oxidy: kremeň, tridymit, cristobalit, korund, -oxid hlinitý, oxidy vápnika, horčíka a iné. Často sa zaznamenávajú, ale v malom množstve, rudné minerály - kasiterit, wolframit, stanín a iné; sulfidy - pyrit, pyrhotit, arzenopyrit a iné; sírany, chloridy, veľmi zriedkavo fluoridy. V dôsledku hydrochemických procesov a zvetrávania sa na skládkach popola objavujú sekundárne minerály - kalcit, portlandit, hydroxidy železa, zeolity a iné. Veľmi zaujímavé sú prírodné prvky a intermetalické látky, medzi ktorými sa nachádzajú: olovo, striebro, zlato, platina, hliník, meď, ortuť, železo, nikel železo, feridy chrómu, medné zlato, rôzne zliatiny medi, niklu, chrómu s kremíkom a iní.
Nájdenie tekutej ortuti, napriek tomu vysoká teplota spaľovanie uhlia je pomerne bežný jav, najmä v zložení ťažkej frakcie produktov obohacovania. To pravdepodobne vysvetľuje kontamináciu pôdy ortuťou, keď sa ASW používa ako hnojivo bez špeciálnej úpravy.
Významnú časť zla tvorí sklovitá látka - produkt neúplných premien počas spaľovania. Predstavujú ho rôzne farebné, prevažne čierne sklo s kovovým leskom, rôzne guľovité sklovité, perleťové mikroguľôčky (guličky) a ich agregáty. Tvoria väčšinu troskovej zložky ASW. Zložením sú to oxidy hliníka, draslíka, sodíka a v menšej miere aj vápnika. Zahŕňajú aj niektoré produkty tepelného spracovania ílových minerálov. Často sú mikroguľôčky vo vnútri duté a vytvárajú spenené útvary na povrchu skládky popola a záchytných nádrží.
Organickú hmotu predstavujú nespálené častice paliva (nedohorenie). Premenené v ohnisku organickej hmoty veľmi odlišný od originálu a je vo forme koksu a polokoksu s veľmi nízkou hygroskopicitou a prchavým výťažkom. Množstvo podhorenia v študovanom ASW bolo 10-15%.
Cenné a užitočné komponenty ASW
Zo zložiek ASW je v popole praktický magnetický koncentrát s obsahom železa, sekundárne uhlie, hlinitokremičitanové duté mikroguľôčky a inertná hmota hlinitokremičitanového zloženia, ťažká frakcia obsahujúca prímes ušľachtilých kovov, vzácnych a stopových prvkov.
Výsledkom dlhoročného výskumu boli pozitívne výsledky pri získavaní cenných zložiek z popola a troskových odpadov (ASW) a ich kompletnom využití (obr. 2).
Vytvorením konzistentného technologického reťazca rôznych zariadení a zariadení je možné z ASW získať sekundárne uhlie, magnetický koncentrát s obsahom železa, ťažkú minerálnu frakciu a inertnú hmotu.
sekundárne uhlie. Počas technologickej štúdie bol flotačnou metódou izolovaný uhoľný koncentrát, ktorý sme nazvali sekundárne uhlie. Pozostáva z častíc nespáleného uhlia a produktov jeho tepelného spracovania - koks a polokoks, vyznačujúci sa zvýšenou výhrevnosťou (> 5600 kcal) a obsahom popola (až 50-65 %). Po pridaní vykurovacieho oleja sa sekundárne uhlie môže spaľovať v tepelnej elektrárni, alebo z neho výrobou brikiet predávať obyvateľstvu ako palivo. Z ASW sa získava flotáciou. Výťažok do 10-15% hmotnosti spracovaného ASW. Veľkosť častíc uhlia je 0-2 mm, menej často až 10 mm.
Magnetický koncentrát s obsahom železa získaný z odpadu popola a trosky pozostáva zo 70 – 95 % z guľových magnetických agregátov a okovín. Ostatné minerály (pyrhotit, limonit, hematit, pyroxény, chlorit, epidot) sú prítomné v množstvách od jednotlivých zŕn do 1-5% hmotnosti koncentrátu. Okrem toho sa v koncentráte sporadicky vyskytujú vzácne zrná platinoidov, ako aj zliatiny železa, chrómu a niklu.
Navonok je to jemnozrnná prášková hmota čiernej a tmavošedej farby s prevládajúcou veľkosťou častíc 0,1-0,5 mm. Častice väčšie ako 1 mm nie viac ako 10-15%.
Obsah železa v koncentráte sa pohybuje od 50 do 58 %. Zloženie magnetického koncentrátu z popola a troskového odpadu zo skládky popolčeka CHP-1: Fe - 53,34 %, Mn - 0,96 %, Ti - 0,32 %, S - 0,23 %, P - 0,16 %. Podľa spektrálnej analýzy koncentrát obsahuje Mn do 1%, Ni prvé desatiny %, Co do 0,01-0,1%, Ti -0,3-0,4%, V - 0,005-0,01%, Cr - 0,005-0,1 (zriedkavo do 1%), W - od w. do 0,1 %. Zloženie je dobré Železná ruda s ligačnými prísadami.
Výkon magnetickej frakcie podľa magnetickej separácie v laboratórnych podmienkach sa pohybuje od 0,3 do 2-4 % hmotnosti popola. Podľa údajov z literatúry pri spracovaní popola a troskového odpadu magnetickou separáciou vo výrobných podmienkach dosahuje výťažnosť magnetického koncentrátu 10-20% hmotnosti popola, pri extrakcii 80-88% Fe2O3 a obsahu železa 40-46 %.
Magnetický koncentrát z odpadu popola a trosky možno použiť na výrobu ferosilicia, liatiny a ocele. Môže slúžiť aj ako surovina pre práškovú metalurgiu.
Aluminosilikátové duté mikroguľôčky sú disperzným materiálom zloženým z dutých mikroguľôčok s veľkosťou od 10 do 500 mikrónov (obr. 3). Objemová hmotnosť materiálu je 350-500 kg/m3, špecifická 500-600 kg/m3. Hlavnými zložkami fázovo-minerálneho zloženia mikroguľôčok sú aluminosilikátová sklenená fáza, mullit a kremeň. Ako nečistoty sú prítomné hematit, živec, magnetit, hydromika, oxid vápenatý. Ich prevládajúce zložky chemické zloženie sú kremík, hliník, železo (tabuľka 3). Mikronečistoty rôznych zložiek sú možné v množstvách pod prahom toxicity alebo priemyselného významu. Obsah prírodných rádionuklidov neprekračuje prípustné limity. Maximálna špecifická efektívna aktivita je 350-450 Vk / kg a zodpovedá stavebným materiálom druhej triedy (do 740 Vk / kg).
Si02
52-58
Na20
0,1-0,3
Ti02
0,6-1,0
K2O
Al203
TAK 3
nie viac ako 0,3
Fe203
3,5-4,5
P2O5
0,2-0,3
Vlhkosť
Nie viac ako 10
vztlak
Aspoň 90
Obsah Ni, Co, V, Cr, Cu, Zn nie je väčší ako 0,05 % každého prvku
Vďaka svojmu pravidelnému guľovitému tvaru a nízkej hustote majú mikroguľôčky vlastnosti vynikajúceho plniva v širokej škále produktov. Perspektívnymi oblasťami priemyselného využitia hlinitokremičitanových mikroguľôčok je výroba sféroplastov, termoplastov na značenie ciest, injektážnych a vrtných kvapalín, tepelnoizolačnej rádiopriehľadnej a ľahkej stavebnej keramiky, tepelne izolačných nepálených materiálov a žiaruvzdorných betónov.
V zahraničí sú mikroguľôčky široko používané v rôznych priemyselných odvetviach. U nás je použitie dutých mikroguľôčok extrémne obmedzené a spolu s popolom sa vysypávajú na skládky popola. Pre tepelné elektrárne sú mikroguľôčky „škodlivým materiálom“, ktorý upcháva potrubia prívodu cirkulujúcej vody. Z tohto dôvodu je potrebné potrubia úplne vymeniť za 3-4 roky alebo vykonať zložité a nákladné práce na ich čistenie.
Inertná hmota hlinitokremičitanovej kompozície, ktorá predstavuje 60 až 70 % hmoty ASW, sa získa po odstránení (extrakcii) všetkých vyššie uvedených koncentrátov a užitočných zložiek a ťažkej frakcie z popola. V zložení je blízko k všeobecnému zloženiu popola, ale bude obsahovať rádovo menej žliaz, ako aj škodlivé a toxické. Jeho zloženie je prevažne hlinitokremičitanové. Na rozdiel od popola bude mať jemnejšie jednotné granulometrické zloženie (kvôli mletiu pri extrakcii ťažkej frakcie). Podľa ekologických a fyzikálno-chemických vlastností má široké využitie pri výrobe stavebných materiálov, stavebníctve a ako hnojivo - náhrada vápennej múky (meliorant).
Uhlie spálené v tepelnej elektrárni ako prírodné sorbenty obsahujú nečistoty mnohých cenných prvkov (tabuľka 2), vrátane vzácnych zemín a drahých kovov. Pri spaľovaní sa ich obsah v popole zvyšuje 5-6 krát a môže byť priemyselne zaujímavý.
Ťažká frakcia získaná gravitáciou pomocou moderných koncentračných zariadení obsahuje ťažké kovy vrátane drahých kovov. Jemným doladením sa z ťažkej frakcie získavajú drahé kovy a pri ich hromadení ďalšie cenné zložky (Cu, vzácne a pod.). Produkcia zlata z jednotlivých študovaných skládok popola je 200-600 mg na tonu ASW. Zlato je tenké, nie je možné ho získať konvenčnými metódami. Na jeho extrakciu sa používa technológia know-how.
Na likvidácii ASW sa podieľa veľa ľudí. Známych je viac ako 300 technológií na ich spracovanie a využitie, najviac sa však venujú využitiu popola v stavebníctve a výrobe stavebných materiálov, pričom neovplyvňujú extrakciu toxických a škodlivých zložiek, ale aj užitočných a cenných.
Vyvinuli sme a otestovali v laboratórnych a polopriemyselných podmienkach základnú schému spracovania ASW a ich kompletnej likvidácie (obr.).
Pri spracovaní 100 tisíc ton ASW môžete získať:
- sekundárne uhlie - 10-12 tisíc ton;
- koncentrát železnej rudy - 1,5 - 2 tisíc ton;
- zlato - 20-60 kg;
- stavebný materiál (inertná hmota) - 60-80 tisíc ton.
Vo Vladivostoku a Novosibirsku boli vyvinuté technológie spracovania ASW podobného typu, vypočítali sa možné náklady a zabezpečilo sa potrebné vybavenie.
Ťažba úžitkových zložiek a úplné zužitkovanie popola a škvarového odpadu využitím ich úžitkových vlastností a výrobou stavebných materiálov uvoľní zastavaný priestor a zníži negatívny vplyv na životné prostredie. Zisk je žiaduci, ale nie rozhodujúci. Náklady na spracovanie technogénnych surovín s výrobou produktov a súčasnou neutralizáciou odpadu môžu byť vyššie ako náklady na produkty, avšak strata by v tomto prípade nemala prevýšiť náklady na zníženie negatívneho vplyvu odpadu na životné prostredie. A pre energetické podniky je využitie odpadu popola a trosky znížením technologických nákladov na hlavnú výrobu.
Literatúra
1. Bakulin Yu.I., Cherepanov A.A. Zlato a platina v odpade popola a trosky z CHPP Chabarovsk // Rudy a kovy, 2002, č. 3, s. 60-67.
2. Borisenko L.F., Delitsyn L.M., Vlasov A.S. Perspektívy využitia popola z tepelných elektrární spaľujúcich uhlie./JSC "Geoinformmark", M.: 2001, 68s.
3. Kizilshtein L.Ya., Dubov I.V., Spitsgauz A.P., Parada S.G. Zložky popola a trosky z tepelných elektrární. Moskva: Energoatomizdat, 1995, 176 s.
4. Zložky popola a trosky z tepelných elektrární. Moskva: Energoatomizdat, 1995, 249 s.
5. Zloženie a vlastnosti popola a trosky z tepelných elektrární. Referenčná príručka, vyd. Melentyeva V.A., L.: Energoatomizdat, 1985, 185 s.
6. Tselykovsky Yu.K. Niektoré problémy s použitím odpadu popola a trosky z tepelných elektrární v Rusku. Energetický inžinier. 1998, č. 7, s. 29-34.
7. Tselykovsky Yu.K. Skúsenosti s priemyselným využitím odpadu popola a trosky z tepelných elektrární // Novinka v ruskom energetickom sektore. Energoizdat, 2000, č. 2, s. 22-31.
8. Cenné a toxické prvky v obchodnom uhlí Ruska: Príručka. M.: Nedra, 1996, 238 s.
9. Čerepanov A.A. Popol a troskové materiály// Hlavné problémy štúdia a ťažby nerastných surovín ekonomického regiónu Ďalekého východu. Komplex nerastných surovín FER na prelome storočí. Časť 2.4.5. Chabarovsk: Vydavateľstvo DVIM-Sa, 1999, s. 128-120.
10. Čerepanov A.A. Ušľachtilé kovy v odpade popola a trosky z tepelných elektrární na Ďalekom východe // Pacific Geology, 2008. V. 27, č. 2, s. 16-28.
Zoznam výkresov
k článku A.A.Cherepanova
Využitie odpadu popola a trosky z tepelných elektrární v stavebníctve
Obr.1. Plnenie skládky popola CHPP-1, Chabarovsk
Obr.2. schému zapojenia komplexné spracovanie odpad z popola a trosky z tepelných elektrární.
Obr.3. Aluminosilikátové duté mikroguľôčky ASW.
Pri spaľovaní paliva vznikajú odpadové produkty, ktoré sa nazývajú popolček. Vedľa pecí sú inštalované špeciálne zariadenia na zachytávanie týchto častíc. Ide o disperzný materiál so zložkami menšími ako 0,3 mm.
Popolček je jemne rozptýlený materiál s malými časticami. Vzniká pri spaľovaní tuhých palív pri zvýšených teplotách (+800 stupňov). Obsahuje až 6% nespálenej látky a železa.
Popolček vzniká pri spaľovaní minerálnych nečistôt, ktoré sú v palive. Pre rôzne látky nie je jeho obsah rovnaký. Napríklad v palivovom dreve je obsah popolčeka len 0,5 – 2 %, v palivovej rašeline 2 – 30 % a v hnedom a čiernom uhlí 1 – 45 %.
Popolček vzniká pri spaľovaní paliva. Vlastnosti látky získanej v kotloch sa líšia od vlastností vytvorených v laboratóriu. Tieto rozdiely ovplyvňujú fyzikálno-chemické vlastnosti a zloženie. Najmä pri spaľovaní v peci sa minerálne látky paliva tavia, čo vedie k vzniku zložiek nespáleného kompozitu. Takýto proces, ktorý sa nazýva mechanické podhorenie, je spojený so zvýšením teploty v peci na 800 stupňov a viac.
Na zachytávanie popolčeka sú potrebné špeciálne zariadenia, ktoré môžu byť dvoch typov: mechanické a elektrické. Počas prevádzky hlavnej pamäte sa minie veľký počet voda (10-50 m 3 vody na 1 tonu popola a trosky). To je značná nevýhoda. Aby sme sa dostali z tejto situácie, používa sa obehový systém: voda po vyčistení od častíc popola opäť vstupuje do hlavného mechanizmu.
Pridanie popolčeka do zmesi má množstvo výhod:
Spolu s výhodami existuje niekoľko nevýhod:
Existuje niekoľko klasifikácií, podľa ktorých možno popolček rozdeliť.
Podľa typu spaľovaného paliva môže byť popol:
Podľa zloženia je popol:
Podľa kvality a ďalšieho použitia sa rozlišujú 4 druhy popola - od I. po IV. A popol posledný druh používa sa na betónové konštrukcie, ktoré sa používajú v náročných podmienkach.
Na priemyselné účely sa najčastejšie používa neupravený popolček (bez mletia, triedenia a pod.).
Pri spaľovaní paliva vzniká popol. Svetlo a drobné častice sú odvádzané z pece pohybom spalín a zachytávajú sa špeciálnymi filtrami v zberačoch popola. Tieto častice sú popolček. Zvyšok sa nazýva suchý výberový popol.
Pomer medzi týmito frakciami závisí od druhu paliva a dizajnové prvky samotné ohnisko:
Počas spracovania sa môžu do vzduchu dostať častice trosky, sadzí a popola.
Suchý popolček sa vždy triedi na frakcie pod vplyvom elektrických polí, ktoré vznikajú vo filtroch. Preto je najvhodnejší na použitie.
Na zníženie straty hmoty počas kalcinácie (až o 5 %) sa popolček nevyhnutne homogenizuje a triedi na frakcie. Popol, ktorý vzniká po spaľovaní nízkoreaktívneho uhlia, obsahuje až 25 % horľavej zmesi. Preto sa dodatočne obohacuje a využíva ako energetické palivo.
Popol sa široko používa v rôznych sférach života. Môže to byť stavebníctvo, poľnohospodárstvo, priemysel, kanalizácia
Popolček sa používa pri výrobe určitých druhov betónu. Aplikácia závisí od jej typu. Granulovaný popol sa používa pri výstavbe ciest na zakladanie parkovísk, skládok pevného odpadu, cyklistických chodníkov, násypov.
Suchý popolček sa používa na spevnenie pôd ako samostatné spojivo a rýchlo tvrdnúca látka. Dá sa použiť aj na stavbu priehrad, priehrad a iné
Na výrobu sa používa popol ako náhrada cementu (až 25%). Ako plnivo (jemné a hrubé) je popol zahrnutý do procesu výroby škvárového betónu a blokov používaných pri stavbe stien.
Široko používaný pri výrobe penového betónu. Pridanie popola do penobetónovej zmesi zvyšuje jej agregatívnu stabilitu.
Popol v poľnohospodárstve sa používa ako potašové hnojivo. Obsahujú draslík vo forme potaše, ktorý je ľahko rozpustný vo vode a dostupný pre rastliny. Okrem toho je popol bohatý na ďalšie užitočné látky: fosfor, horčík, síru, vápnik, mangán, bór, mikro a makro prvky. Prítomnosť uhličitanu vápenatého umožňuje použitie popola na zníženie kyslosti pôdy. Popol je možné aplikovať na rôzne plodiny v záhrade po orbe, možno ním prihnojiť kruhy stromov a kríkov okolo kmeňov, ako aj posypať lúky a pasienky. Neodporúča sa používať popol súčasne s inými organickými alebo minerálnymi hnojivami (najmä fosfátovými).
Popol sa používa na sanitáciu v neprítomnosti vody. Zvyšuje hladinu pH a zabíja mikroorganizmy. Používa sa v latrínach, ako aj v miestach splaškových kalov.
Zo všetkého vyššie uvedeného môžeme konštatovať, že látka, ako je popolček, je široko používaná. Cena za to sa pohybuje od 500 r. za tonu (s veľkým veľkoobchodom) až 850 rubľov. Treba poznamenať, že pri použití samodoručovania zo vzdialených regiónov sa náklady môžu výrazne líšiť.
Dokumenty, ktoré riadia výrobu a spracovanie popolčeka, boli vypracované a sú v platnosti:
Ďalšie doplnkové normy slúžia na kontrolu kvality vyrobeného popola a zmesí s jeho použitím. Súčasne sa odber vzoriek a všetky typy meraní vykonávajú aj v súlade s požiadavkami GOST.
Jedným z hlavných dôvodov je heterogenita a nestálosť zloženia vyprodukovaného popola, ktorá pri likvidácii v stavebníctve, hlavnom potenciálnom spotrebiteľovi, neposkytuje spoľahlivý priaznivý účinok. Spracovanie gigantických objemov popola vyprodukovaného v okolí metropol pomocou známych zariadení - triedičov a mlynov, vzhľadom na nízke spotrebiteľské náklady a veľký nesúlad vo výrobe a spotrebe, je zaručene nerentabilná výroba.
Popol je nedostatkový tovar
Neúplná spotreba vyprodukovaného popola spôsobuje energetikom len problémy, keďže v tomto prípade je potrebné udržiavať dva systémy odstraňovania popola. Odstraňovanie popola a údržba skládok bývalo asi 30 % nákladov na energiu a teplo kogeneračnej jednotky. Ak však vezmeme do úvahy trhovú hodnotu stratenej pôdy v blízkosti megamiest, zníženie ceny pozemkov a nehnuteľností v značnej vzdialenosti od staníc a skládok popola, priame škody na ľudskom zdraví a prírode, najmä znečistenie prachom vzduchová nádrž a rozpustné soli a zásady vodných útvarov a podzemnej vody, potom by tento podiel mal byť v skutočnosti oveľa vyšší.
Popolček vo vyspelých krajinách je rovnaký a vzácny tovar ako teplo a elektrina. Vysokokvalitný popolček, ktorý spĺňa normy a je vhodný na použitie do betónu ako prísada, ktorá viaže prebytočné vápno a znižuje potrebu vody, stojí napríklad v USA na úrovni portlandského cementu ~60$/t.
Myšlienka exportu recyklovaného uhoľného popola do USA môže mať zmysel. Nekvalitný popolček, napríklad z nízkoteplotných „ekologických“ fluidných kotlov, ktoré spaľujú nekvalitné uhlie s vysokým obsahom síry (stanica Žerany vo Varšave), sa ponúka za zápornú cenu rádovo -5 $ / t, ale pod podmienkou, že ju spotrebiteľ vezme celú. V Austrálii je situácia podobná. Spracovanie popola tak môže byť rentabilné len vtedy, ak sa vďaka technológii objaví množstvo lepších produktov, ktoré si na obmedzenom území v blízkosti miesta výroby nájdu spotrebiteľov v plnom alebo takmer plnom objeme. Pri štandardnom použití popolčeka ako prísady do betónu alebo stavebnej keramiky problém v zásade nie je možné riešiť z dôvodu obmedzenej kapacity miestneho trhu. Navyše, pridávanie popola nestabilného zloženia do betónu je možné bez straty kvality len vo veľmi obmedzenom množstve, čím celý tento podnik stráca zmysel.
Vyhliadky na spracovanie
Z chemického hľadiska je nepoužívanie popolčeka absurdné. Je možné rozlíšiť najmenej 3 typy prísľubov na spracovanie zla:
1) popol s vysokým obsahom vápnika zo spaľovania hnedého uhlia (BUZ), napríklad z uhoľnej panvy Kansk-Achinsk, s vysokým obsahom oxidu vápenatého a síranu, t.j. podobným zložením ako portlandský cement a vysokou chemickou potenciál - uložená energia;
2) kyslý popol zo spaľovania uhlia (HCC), pozostávajúci najmä zo skla, vrátane mikroguľôčok;
3) popol s vysokým obsahom prvkov vzácnych zemín.
Treba poznamenať, že v prírode neexistujú dva rovnaké uhlie, preto neexistujú žiadne rovnaké zlá. Vždy by malo ísť o lokálnu technológiu spracovania popolčeka v konkrétnom regióne, keďže hlavní odberatelia by sa mali nachádzať v blízkosti zdroja popola. Akákoľvek najvýznamnejšia technológia sa uskutoční iba vtedy, ak miestny trh dokáže „pohltiť“ celú alebo takmer celú masu spracovaného popola.
Pre komplexné spracovanie popolčeka sa navrhuje využiť možnosti novej triedy technológie - tzv. elektrohmotové triediče (EMC). Táto technika je založená na relatívne nedávno objavenom novom fenoméne - tvorbe hustých nabitých aerosólov (plyno-prachová plazma) v rotujúcich turbulentných prúdoch plynov a ich separácii vo vnútorných elektrických poliach.
Fenomén tribonabíjania častíc počas trenia alebo nárazov je ľudstvu známy už od nepamäti, no doteraz veda nevie predpovedať ani znamenie náboja.
Výhody EMC
Napriek extrémnej zložitosti tohto javu je technika EMC navonok veľmi jednoduchá a má výhody vo všetkých ohľadoch v porovnaní s konvenčnými vzduchovými separátormi alebo prúdovými mlynmi, dezintegrátormi.
Jednou z hlavných výhod je úplná čistota prostredia, keďže procesy prebiehajú v uzavretom priestore, t.j. EMC nepotrebuje žiadne ďalšie zariadenia ako kompresory alebo systémy na zachytávanie prachu - cyklóny alebo filtre, a to ani pri práci s nanopráškami. Jemná frakcia aerosólu nabitá jedným znakom sa z aerosólu odstraňuje Coulombovou silou cez stred, proti pôsobeniu Stokesovej viskozitnej sily a odstredivej sily. Častice sa vybíjajú na stenách v zachytávacej komore alebo cez nabité ióny v atmosfére a náboj sa vracia do komory na vytváranie aerosólu.
V technike EMC sa teda uskutočňuje proces separácie práškov na neobmedzený počet frakcií s nabíjacím cyklom. Pri separácii heterogénnych systémov, vrátane popola, je možné separovať nielen podľa veľkosti častíc, ale aj podľa iných fyzikálnych vlastností.
Ďalšou dôležitou výhodou EMC je možnosť súčasne realizovať niekoľko rôznych operácií v jednom priechode (napríklad separáciu s mechanickou aktiváciou alebo mletie), a to v kontinuálnej aj diskrétnej verzii. Obrovské masy popola s vysokým obsahom jemných častíc nie je možné oddeliť známou technológiou, pretože ide o neefektívne zachytávanie presne jemných častíc, ktoré majú najvyššiu hodnotu a zároveň predstavujú najväčšie nebezpečenstvo pre ľudí a životné prostredie.
Separácia jemnej frakcie od popolčeka na EMC umožňuje efektívne kontinuálne oddeľovať hrubú frakciu podľa ďalších parametrov, napríklad veľkosti častíc, magnetickej susceptibility, hustoty, tvaru častíc a elektrických vlastností. Výkonnostný rozsah techniky EMC nemá obdobu: od porcie 1 gramu až po 10 ton/hod v kontinuálnom režime s priemerom rotora maximálne 1,5 m. Široký je aj rozptylový rozsah separovaných materiálov: od stoviek mikrónov až ~ 0,03 mikrónov - ďaleko prevyšuje všetky známe typy technológií, približuje sa mokrej separácii pomocou centrifúg.
Technológie spracovania popola
Možnosti EMC umožňujú implementovať flexibilnú „inteligentnú technológiu“ na spracovanie popola so zameraním na trhový potenciál jeho jednotlivých komponentov. Podrobná štúdia množstvo popolčeka, vrátane CHPP-3 a CHPP-5 z Novosibirsku, umožnilo vyvinúť optimálne schémy na ich spracovanie, ako aj navrhnúť technológie výroby stavebných materiálov s využitím väčšiny produktov z popola. .
BUZ, získaný najmä na CHPP-3, pozostáva hlavne zo sklenených guľovitých častíc s rôznym obsahom vápnika a železa. Tieto častice majú adstringentné vlastnosti a pri reakcii s vodou sú pomalšie ako portlandský cement, ale tvoria cementový kameň. Spolu s nimi sú však častice nespáleného uhlia vo forme koksu, ktorého obsah môže dosahovať až 7%, zrnká oxidu vápenatého CaO (5-30%) a síranu vápenatého CaSO4 (5-15%), pokryté sklom, neaktívne minerály - kremeň a magnetit. Koks sa robí jednoznačne Negatívny vplyv na sile kameňa, podobne ako makropóry.
Ale väčšina negatívna rola hrajú zrná CaO, najmä veľké. Tieto zrná reagujú s vodou s výrazným nárastom objemu a výrazne pomalšie ako väčšina popola, a to aj v dôsledku zapuzdrenia skla.
Pôsobenie veľkých častíc CaO možno prirovnať k časovanej bombe. Pevnosť kameňa na báze popola je zvyčajne nízka a pohybuje sa v priemere okolo 10 MPa (100 kg/cm2), ale v dôsledku nestabilného zloženia sa pohybuje od 0 do 30 MPa. Spotrebiteľská hodnota je určená nižšia hranica, teda rovný nule. Pre výber popola vhodného zloženia je potrebná expresná analýza, ktorá si vyžaduje drahý spektrometer. Výber na likvidáciu iba časti popola nie je zaujímavý.
Uvedené problémy rieši mechanické spracovanie popola na EMC v režime mechanickej aktivácie povrchu častíc so súčasnou separáciou asi 50 % jemnej frakcie menšej ako 60 mikrónov.
Optimálna trvanlivosť aktivovanej frakcie jemného popola s dodatočným zvýšením pevnosti kameňa o ~5 MPa je 1 5 dní, po ktorých sa trhliny uzavrú s poklesom aktivity pod počiatočnú.
Táto vlastnosť spojiva popola si vyžaduje spracovanie popola predovšetkým samotnými spotrebiteľmi. Pevnosť kameňa pri optimálnych podmienkach aktivácie a skladovania už neklesá pod 10 MPa a pri malých prídavkoch cementu rádovo 10 % a chloridu vápenatého CaCl2 približne 1 % (tzv. zimná prísada, ktorá aktivuje reakciou s malými zrnkami piesku), sa popolové spojivo stáva plnohodnotným, no lacným materiálom na prípravu nezmršťujúceho sa nízkokvalitného betónu M100-M300.
Značka betónu je určená jeho pevnosťou po 28 dňoch expozície, ale betón s popolovým spojivom získava pevnosť ďalej a zvyšuje ju 2-3 krát (v bežnom betóne - iba o 30%). Hrubú frakciu možno ľahko spracovať: separáciou podľa veľkosti častíc alebo na triboelektrickom separátore sa získa hrubá frakcia koksu, ktorá sa môže vrátiť späť do kotla, frakcia sférických častíc magnetitu sa oddelí na magnetickom separátore, ktorý je možné použiť , napríklad ako špeciálny pigment. Zvyšok po zmiešaní s vodou po dobu 1-2 týždňov je omietka alebo malta.
Ash Bion
Na obrázku je znázornená pevnosť kameňa pri rôznych pomeroch spojiva cementu a popola. Rozlišujú sa tri oblasti: nízkokvalitný betón na báze popolového spojiva s malými prísadami cementu, obyčajný betón s malými prísadami 10-20% popolového spojiva a betón maximálnej pevnosti s prídavkom popolového spojiva 25-50%. Ak sa ako prísada použije spojivo na popol, tak celý trh v metropole bude môcť spotrebovať len malú časť vyprodukovaného popola.
Výroba betónu s veľkým prídavkom popolového spojiva až do 50% je napriek atraktivite vysoko rizikovou oblasťou. Je to spôsobené tým, že podiel síranu vápenatého CaSO4 v popole kolíše do 5 a jeho vysoký obsah môže viesť k tvorbe ettringitu pri reakcii s hlinitou zložkou cementu s veľkým zväčšením objemu už po vzniku silný kameň. V tomto smere sa tvorba ettringitu nazýva morom pre betón.
Relatívne jednoduchšie je nájsť využitie pre nízkohodnotný betón. V tomto prípade bude maximálny objem spojiva popola, napríklad z popola CHPP-3, 60 tisíc ton ročne, z čoho možno pripraviť 200 tisíc metrov kubických. m betónu. Bude stačiť postaviť 3000 nízkopodlažných individuálnych domov alebo pokryť 200 km miestnych komunikácií so šírkou 8 m. Popol možno skladovať v suchu ľubovoľne dlho, takže nesúlad výroby a spotreby bude neovplyvnia kvalitu spracovania popola na stavenisku.
Spracovanie kyslých HSC, čo sú najmä sklenené guľovité častice, vrátane dutých mikroguľôčok, a nespálené zvyšky uhlia vo forme koksu do 5 %, je tiež jednoducho implementované pomocou techniky EMC. Mikroguľôčky, ktoré tvoria asi 5 % popola, majú veľa špeciálne oblasti aplikácie, až po medicínu.
Hlavnými odberateľmi KUZ sú okrem výrobcov betónu tehelne. Bohužiaľ, hliny v Rusku majú tendenciu byť chudé a pridávanie popola nie je potrebné. Potenciálna kapacita regionálneho trhu produktov HPU je stále niekoľkonásobne nižšia ako objem vyprodukovaného popola. Je potrebné počítať s možnosťou vývozu produktov popola do rozvinutých krajín.
V Spojenom kráľovstve sa nekvalitný odpad kladie do základov ciest. Až 10-20% vyrobenej HPU je možné užitočne využiť ako flokulant pri výrobe pôdnych blokov pri organizovanej výstavbe v poloautonómnych eko-dedinách individuálnej nízkopodlažnej zástavby. Holistický koncept budovania dostupného komfortného bývania založeného na miestnych zdrojoch a odpade je stanovený v projekte Nové nízkopodlažné Rusko a je dostupný na internete. Vo všeobecnosti platí, že pre HPU je potrebné, aby sa trh vytvoril v priebehu niekoľkých rokov, ak existuje investícia.
Prečo je potrebná recyklácia?
Žiaľ, výstavba ciest aj individuálna výstavba cez pozemkové vzťahy sú úplne závislé od úradníkov. Tieto oblasti sú tradične najmenej transparentné a umožňujú prekvitať korupcii. Inovácie v týchto oblastiach sú skutočne nemožné bez politickej vôle úradov.
Bezodpadové využívanie fosílneho uhlia je pre štát výhodné najmä zo strategického hľadiska, keďže objem výroby spojív sa bez dodatočných nákladov zdvojnásobí a navyše vďaka uhliu výrazne klesne spotreba plynu v rámci krajiny, čo zvýši jeho predaj v zahraničí. Výroba alternatívneho spojiva na báze popola poskytne regionálnym monopolným výrobcom cementu konkurenciu v sektore nízkokvalitného betónu.
Zyryanov Vladimir Vasilievich,
Energetika a priemysel Ruska
Každý vie, že jedným z najuniverzálnejších a najstarších hnojív je drevený popol. Nielenže zúrodňuje a alkalizuje pôdu, ale vytvára priaznivé podmienky pre životne dôležitú činnosť pôdnych mikroorganizmov, najmä baktérií viažucich dusík. Zvyšuje tiež vitalitu rastlín. Na úrodu a jej kvalitu pôsobí najpriaznivejšie ako priemyselné potašové hnojivá, keďže neobsahuje takmer žiadny chlór.
Spoločnosť "Technoservice" dokázala zorganizovať výrobu hlbokého využitia kôry a drevného odpadu a v dôsledku toho získala ekologické komplexné hnojivo s predĺženým účinkom - granulovaný drevený popol (DZG).
Popolové hnojivá od Technoservice sú najlepšou investíciou do vašej pôdy. Drevený popol granulovaný je efektívny, ekologický a generujúci prvok zodpovedného farmára.
Zavedením DZG garantujete zvýšenie hodnoty vašich pozemkov a ich bezpečnosť pre budúce generácie. Svoju pôdu tak môžete výhodne využiť ako predmet dlhodobej investície. Vďaka dobrému výberu objektu sa aj nerentabilné pozemky premenia na plne obrobenú časť statku. prirodzené proporcie živiny, dlhé trvanie expozície, pomalá rozpustnosť a rovnomerná distribúcia robia z DZG Technoservice LLC vynikajúce riešenie pre obe poľnohospodárstvo ako aj z hľadiska životného prostredia!
Pri terénnom výskume sa v súlade s Leningradská oblasť program realizovaný v rokoch 2008-2011. na kyslej sodno-podzolovej pôde, vyradenej z poľnohospodárskeho využitia asi pred 5 rokmi, bolo možné vyvodiť tieto závery:
Podľa Všeruského výskumného ústavu agrochémie D.N. Pryanishnikova sa DZG môže použiť ako minerálne hnojivo s melioračnými vlastnosťami na hlavné použitie na plodiny a okrasné výsadby na kyslých a mierne kyslých pôdach v otvorenom a chránenom teréne.
