5 Золи та шлаки тес, їх хімічний склад

Використання енергетичних ресурсів для виробництва електроенергії в світі на даний час становить 30-33 млрд.т умовного палива, з яких приблизно 20-25 млрд.т, належить органічним видам палива: нафті, природному газу та вугіллю, що складає відповідно 33, 30 та 12%.

Одним із видів палива для теплових електростанцій в світі є кам’яне вугілля, якого щорічно видобувається близько 3,5млрд.т. На цьому паливі працюють понад 1300 крупних і безліч дрібних електростанцій, які в більшості працюють за старими технологіями і втрачають дві третини енергії.

При спалюванні твердих палив утворюються шлак – осад мінеральної частини палива в топці, зола виносу – продукт випалювання мінеральної частини палива при 1200-1700⁰С, та зола палива – залишок після пропікання при 800-850⁰С. Вихід шлаку залежить від зольності палива та режиму горіння. За своїм хімічним складом дані відходи містять до 90% SiO₂, Al₂O₃, FeO, Fe₂O₃, CaO, MgO. До складу цих відходів також належать залишки неспаленого палива до 0,5-20% та сполуки титану, ванадію, германію, галію, сірки та урану.

Зола нафти і вугілля містить майже всі метали. Іноді концентрація їх в золі така, що стає вигідним їх вилучення. Концентрація Sr, V, Zn, Ge досягає 10кг на 1т золи. Вміст урану в золі бурого вугілля деяких родовищ може бути 1 кг/т. Зола торфу містить значну кількість Co, Cu, V, Ni, Zn, Pb.

У нашій країні більшість теплових електростанцій працює теж на твердому паливі. На даний час з загального об’єму відходів ТЕС використовуються лише 9%, що обумовлює постійне збільшення об’ємів золошлаковідвалів. Для зберігання відходів кожної крупної ТЕС відчужуються значні площі землі. Наприклад, питоме утворення золи на Бурштинській ТЕС (Івано-Франківська область) становить 22,4% від кількості спаленого вугілля, а шлаку – 5,2%. Під шлаками зайнято 43,8 га землі, а золовідвали займають площу 91,0 га. Загальний об’єм відходів Бурштинської ТЕС за станом на 1997р. становить понад 33 млн.т.

6 Шляхи переробки та використання відходів тес

Присутність у відходах SiO₂ в достатній кількості, а також Al₂O₃, CaO дає можливість одержувати з них широкий асортимент будівельних матеріалів і виробів.

Тонкодисперсні золи з успіхом можуть бути використанні для виробництва автоклавних пористих і щільних бетонів, блоків, панелей та інших виробів, а також як компонент для виробництва в'яжучих матеріалів, силікатної цегли, будівельної кераміки.

Паливні гранульовані шлаки і пилоподібні золи використовують у виробництві золошлакових портландцементів. Зольні в'яжучі є напівфабрикатами для виробництва різних видів цементних і безцементних бетонів і виробів.

Застосування золошлаковідходів при виробництві силікатної цегли дає можливість знизити на 10% витрати вапна, збільшити міцність і марку цегли.

Існуючий досвід будівництва автомобільних шляхів підтверджує можливість широкого використання золи-виносу в дорожньому будівництві. Кускові шлаки можуть бути використані як наповнювач бетонів в дорожньому будівництві та в теплоізоляційних засипках.

Використання відходів Ладижинської ГРЕС (Вінницька область) у вигляді золи при виготовленні керамзитобетону дозволяє повністю відмовитися від використання кварцового піску і забезпечує зменшення розходу цементу на 10-20%, та підвищення теплозахисних властивостей конструкцій.

Основними перешкодами використання золошлаковідходів є відсутність відповідної техніки для їх переробки та відсутність економічної зацікавленості підприємств будівельної галузі.

Із шлаків Бурштинської ТЕС на даний час виготовляють шлаковий гравій та шлакоблоки, але об’єм їх використання незначний. Золу ТЕС взагалі не використовують, вона продовжує накопичуватися.

За кордоном використання золи та шлаків ТЕС складає в США – 20%, в Англії – до 60%, у Франції – 72%, в Фінляндії – 84%, в Польщі – 38%.

ЛЕКЦІЯ 11

УТИЛІЗАЦІЯ ВІДХОДІВ ГІРНИЧОВИДОБУВНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ

1. Відходи гірничовидобувної промисловості, їх склад

2. Шляхи утилізації відходів

3. Особливості використання відходів для закладки вироблених об'ємів

4. Виробництво керамзиту

5. Застосування геотехнологічних методів видобутку корисних копалин

1 ВІДХОДИ ГІРНИЧОВИДОБУВНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ,

ЇХ СКЛАД

Твердими відходами гірничовидобувної промисловості є розкривні породи відкритого видобутку корисних копалин, вміщуючі та супутні породи шахтного видобутку. Щорічно на підприємствах гірничовидобувної промисловості утворюються мільйони тонн твердих відходів, з яких лише 6-7% знаходять подальше застосування.

В основному відходи гірничовидобувної промисловості містять осадові породи - пісковики, алевроліти, аргіліти, піски, суглинки, а також гравійно-піщані та глинисті породи. Іноді зустрічаються вапняки і породи вулканічного походження – діабази, базальти. У вміщуючих породах найбільш поширені вогнетривкі і тугоплавкі піски, керамічні та бентонітові глини. Більшість родовищ містить дефіцитні супутні корисні та цінні компоненти, які не є головними для даного видобутку і тому надходять у відвали.

Щорічно в Україні видобувається 25-30млн.м³ скельних порід, з яких переробляється тільки 2млн.м³. загальні запаси розкривних порід становить 5,5млрд.м³. Загальна територія відвалів становить понад 65тис.га угідь.

Більша частина розкривних, супутніх і вміщуючих порід (до 70%) складується у відвали, під які відводяться значні площі родючих земель і які порушують природний ландшафт і забруднюють повітря. Між тим відвали відкритої та шахтної розробки корисних копалин, як правило, є цінною сировиною для виробництва ряду матеріалів, особливо будівельних, так як містять різноманітні глини, пісковики, крейду і інші в'яжучі компоненти.

Але сумісне складування різних за складом порід в більшості випадків не дозволяє в подальшому їх використовувати з економічних причин. Крім того, через економічну недоцільність їх розділення деякі відходи, які навіть окремо складуються, при зберіганні під дією атмосферних умов змінюються і втрачають свої технологічні властивості і практичну цінність. Внаслідок цього відходи краще використовувати безпосередньо після видобутку корисних копалин.