Хімічний склад золи від спалювання вугілля та зношених автомобільних шин

Зола	Хімічний склад, мас.%
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	R2O	ZnO
Вугілля	58,6	23,6	10,7	2,3	1,4	0,5	0,5	-
Шини	12,7	3,59	4,8	8,6	-	26,0	0,7	42,0

Зношені автомобільні шини є цінною вуглеводневою сировиною: середня калорійність їх складає 26 МДж/кг, а температура початку займання – 280ºС. На основі даних диференційно-термічного аналізу встановлено, що в температурному інтервалі 350-500ºС відбуваються основні фізико-хімічні перетворення в процесі згорання автомобільних шин, які супроводжуються суттєвою зміною маси (60 мас.% від загальних втрат при прожарюванні). Зольність зразків відпрацьованих автомобільних шин становить 5,84 мас.%. Згідно даних хімічного аналізу, така зола характеризується підвищеним вмістом ZnO та SO₃, який становить відповідно 42,0 та 26,0 мас.%. Аналіз дифрактограми золи від спалювання відпрацьованих шин свідчить про те, що досліджувана зола характеризується інтенсивними лініями віллеміту Zn₂SіO₄ (d/n= 0,277; 0,260; 0,218 нм) та ангідриту CaSO₄ (d/n=0,349; 0,283; 0,231; 0,220; 0,186; 0,162 нм). При мокрому способі виробництва з витратою умовного палива на рівні 220 кг/т клінкеру з заміною на 10-20% альтернативного палива кількість золи складає всього 1,3-3,2 мас.%. При цьому вміст важких металів не перевищує вимоги для одержання портландцементного клінкеру, а в процесі випалу вони імобілізуються в структурі клінкерних мінералів. При застосуванні зношених автомобільних шин з металевим кордом для випалу портландцементного клінкеру в пічну систему вноситься залізо, що дозволяє на 1,0-1,5 мас.% зменшити вміст залізовмісного компоненту сировинної суміші.

Для одержання портландцементного клінкеру заданого складу проведено розрахунок сировинної суміші з врахуванням присадки золи палива при згоранні кам’яного вугілля та нетрадиційних видів палива. Вихідними даними для розрахунку трикомпонентної сировинної суміші з врахуванням присадки золи палива є хімічний склад сировинних компонентів, золи палива і задані значення коефіцієнту насичення КН і силікатного (n) або глиноземного (р) модулів клінкеру. Встановлено зміну хімічного та мінералогічного складу портландцементного клінкеру та його модульних характеристик при використанні вугілля та нетрадиційних видів палива для випалу клінкеру. Так, заміна природного газу вугіллям та зношеними автомобільними шинами спричиняє деяке зниження вмісту SiO₂, CaO та підвищення вмісту оксидів Al₂O₃ та Fe₂O₃ у складі клінкеру, що зумовлене особливістю хімічного складу золи використовуваних палив. При збільшенні частки використання вугілля до 30% силікатний модуль знижується від 2,5 до 2,4, а при зростанні вмісту вугілля у технологічному паливі більше 80% силікатний модуль зменшується до 2,3. Заміна природного газу на кожні 10% вугілля заданої калорійності (23,5 МДж/кг) та зольності (20%) призводить до зниження вмісту аліту приблизно на 0,1%, при цьому також незначно зменшується вміст беліту (близько 0,02% на кожні 10% збільшення частки вугілля). Проведені розрахунки сировинних сумішей з врахуванням присадки золи палива дають можливість одержати портландцементний клінкер з заданими хіміко-мінералогічними характеристиками (табл. 2).

Таблиця 2