|
Значительное количество шлаков и
золы образуется при сжигании твердых топлив.
Использование отходов теплоэлектростанций (ТЭС) имеет
большое экономическое и экологическое значение, поскольку их очень много, а
создание и содержание отвалов требует значительных средств. За сутки работы
ТЭС мощностью 1 млн. кВт сжигает 10000 т угля и выделяет 1000 т шлака и золы.
Ежегодно для захоронения такого количества шлаков при высоте захоронения 8 м требуется более 1 га площадей.
Золошлаковые отходы являются загрязнителями окружающей
среды. В 1994 г. принята Федеральная программа по переработке юлошлаковых
отходов ТЭС России до 2000 г., предусматривающая строительство предприятий по
переработке их в стройматериалы с последующей рекультивацией земель.
Топливные шлаки по составу и свойствам отличаются от
металлургических. Основными компонентами золошлаковых отходов, образующихся
при сжигании твердых топлив, являются оксиды кремния (19—65 %) и алюминия
(3—39 %) и несгоревшие частицы топлива (7—23 %).
Температура в топливных камерах современных ТЭЦ достигает
1600 °С, топливо подается в камеру в пылевидном состоянии. Образующиеся из
минеральной части топлива частицы пыли имеют различный фракционный состав.
При размере до 100 мкм пылевидные частицы уносятся дымовыми газами
(зола-унос). Более крупные частицы оседают на под камеры и оплавляются,
образуя стекловидную массу, которую затем подвергают грануляции.
Количественное соотношение между золой-уносом и шлаком
зависит от сорта топлива и конструкции топки. Для одного и того же топлива из
минеральной части в шлак переходит: в топках с твердым шлакоудалением 10—20
%, в топках с жидким шла- коудалением — 20—40 %, в циклонных топках — до 85—90
%.
Зола-унос может использоваться в производстве строительных
материалов без дополнительной обработки (помола, просеивания и т. п.).
Нелетучая зола может использоваться в гранулированном виде
в дорожном строительстве для изготовления основания участков парковки
автомобилей, велосипедных дорожек, дорог, набережных. Ее можно использовать в
качестве покрытия на полигонах для размещения твердых бытовых отходов.
Летучую и нелетучую золу можно использовать качестве
инертного наполнителя в асфальтах.
Большие возможности утилизации золы связаны с ее сорб-
ционными свойствами. По составу зола близка к неорганическим
катионообменникам — цеолитам, имеющим формулу п Na20 • • т Si02 • k AljOj.
Несгоревшие частицы угля, присутствующие в золе, также являются активным адсорбентом
по отношению к органическим малодиссоциирующим веществам. Благодаря этим
свойствам золу можно применять для очистки слабозагрязненных сточных вод.
Емкость золы как адсорбента составляет мг/ч: 3—10 — по меди, 2—5 — по цинку,
4—6,5 — по свинцу. Степень очистки сточных вод определяется количеством
использованной для этих целей золы и кислотностью раствора ( 8.3).
Из приведенных данных видно, что при содержании золы 3,0
г/л раствора (или сточной воды) очищенная вода практически не содержит ионы
меди, свинца, цинка и мышьяка.
Для определения возможности и направлений использования
золы необходимо знать ее физические и химические свойства. Химический состав
золы влияет на ее способность к выщелачиванию, а также определяет ее
поведение при старении. Физические свойства золы (такие, как дисперсность,
гидравлическая проводимость, плотность, уплотняемость, прочность, несущая
способность и др.) влияют на прочностные характеристики и эксплуатационные
свойства получаемых строительных материалов на ее основе.
Наиболее важными являются испытания, при которых
определяется способность к выщелачиванию различных составляющих золы. Они
позволяют определить поведение золы и ее производных при эксплуатации.
Главной областью применения топливных шлаков, так же как и
металлургических, является производство строительных материалов. Их
используют самостоятельно, как теплоизолирующую засыпку, и как компонент для
производства цемента, газобетона, керамзитобетона, зольного гравия, глиняного
и силикатного кирпича. При использовании шлакозольных вяжущих получают бетоны
с прочностью на сжатие до 40 МПа.
Топливные шлаки жидкого удаления можно использовать в
производстве отделочной керамической плитки: при содержании п смеси до 30 %
шлаков плитка имеет отличные физико- механические свойства и хороший внешний
вид.
Зола-унос сухого улавливания может использоваться при
строительстве автомобильных дорог для укрепления грунтов, в качестве
самостоятельного медленно твердеющего вяжущего, а также в сочетании с
цементом и известью. Возможно также использование такой золы и при выполнении
гидротехнических работ: для производства сборного железобетона, изготовления
бетонных растворов при строительстве плотин, дамб и других гидротехнических
сооружений. Такой опыт накоплен при строительстве Братской ГЭС, когда была
использована зола Иркутской ТЭС-1.
Однако объемы утилизации золы и топливных шлаков в России
пока незначительны. В отличие от передовых стран, где объемы использования
топливных минеральных отходов достигают 62 % во Франции и 76 % в Германии, в
России утилизируется не более 9 % топливных шлаков.
|