Поводження в Україні з золошлаковими відходами
До теперішнього часу у відвалах ТЕС України накопичено 358,8 млн. т золошлаків на площі 3170 га. Середньорічний вихід шлаків досяг 14 млн. т і в зв'язку з погіршенням якості палива має тенденцію до зростання. Не зважаючи на очевидні вигоди і перспективи широкого застосування золошлакових відходів, обсяг їх використання в нашій країні не перевищує 10 %. Комерційне використання золошлакових матеріалів в Україні в 2011 р. перебувало на рівні всього 5 %. Утилізація золошлаков вимагає вирішення комплексу питань – від розробки технічних умов на їх застосування, технологічних ліній з їх переробки, транспортних і вантажно-розвантажувальних засобів до перебудови психології господарників щодо вторинних мінеральних ресурсів. Золовідвали ряду станцій України близькі до переповнення або вже переповнені, а їх розширення вимагає значних капітальних витрат, при цьому землевідведення вкрай затруднено, а в ряді випадків – неможливе.
ДТЕК вже вирішує цю проблему, використовуючи власний шлак для зміцнення дамб золовідвалу. Але найважливіше, що сьогодні компанія серйозно взялася за вирішення питання щодо утилізації золошлаків, прагнучи використати європейські підходи в Україні. Задача, треба визнати, вельми амбітна – вирішити проблему золовідвалів, відходи на яких накопичувалися 40-60 років, дуже непросто, і для досягнення кінцевої мети буде потрібен час. Тому вже зараз ДТЕК (єдина українська компанія – ініціатор) почала міжнародний діалог на цю тему. І у вересні поточного року ДТЕК, Польський союз поводження з золошлакова матеріалами і EKOTECHIP за сприяння Польсько-української торгово-промислової палати підписали меморандум про взаєморозуміння у сфері використання золи і шлаків в Україні. Співпраця сторін буде включати в себе роботу над приведенням законодавства України у відповідність з європейським, розробку національних стандартів і технічних умов, наукові та ринкові дослідження, а також реалізацію пілотних проектів з впровадження сучасних технологій у сфері поводження з золошлакова матеріалами. Конкретні досягнення, звичайно, ще попереду, але головне, що процес уже запущений.
Безсумнівно, прагнення ДТЕК до екологічного прогресу у своїй діяльності дозволить українським підприємствам, зокрема Запорізькій ТЕС, усвідомлено підходити до проблеми золовідвалів, в найближчі роки повністю привести все основне обладнання енергогенеруючих активів у відповідність з європейськими стандартами[28].
Перш за все золошлакові відходи служать заміною піску, застосовуваного як заповнювач бетонів і будівельних розчинів. При досить високому вмісті вапна їх можна використовувати замість цементу. За масштабами можливого застосування бетони - головний напрямок, який може вирішити проблему ліквідації золовідвалів шляхом їх повної утилізації. Також їх можна використовувати в якості наповнювачів при виробництві «легких» бетонів, а також для тепло- і звукоізоляції. Будівельні матеріали - найбільш очевидне, але далеко не єдиний напрямок в утилізації золоотвалов (мал.1.6.1.). Зола і шлак можуть стати цінним джерелом металів. Метали знаходяться у вугіллі в складі різних мінералів і металоорганічних сполук. При спалюванні вугілля значна їх частина переходить в золу.
Незважаючи на наявність розроблених процесів утилізації паливних золошлакових відходів, рівень їх використання все ще залишається низьким у порівнянні з наявними ресурсами. З іншого боку, сучасне технологічне використання енергії палива (в порівнянні, наприклад, з його використанням на потужних ТЕС) є малоефективним. При вирішенні питань захисту навколишнього середовища, зокрема від шкідливого впливу твердих і газоподібних відходів ТЕС, перспективним може виявитися шлях комплексного енерготехнологічного використання палив. Об'єднання великих промислових установок для отримання металів та інших технологічних продуктів (зокрема хімічних), а також технологічних газів з потужними топками ТЕС може дозволити повністю утилізувати як органічну, так і мінеральну частини палива, збільшити ступінь використання тепла, різко скоротити витрату палива [29].
ТЕС
ЗОЛОШЛАКОВІ ВІДХОДИ
ПЕРЕРОБКА ЗШВ
БУДІВЕЛЬНИЙ МАТЕРІАЛ
ЗАСТОСУВАННЯ
Мал.1.6.1. Кругообіг ЗШВ в виробництві.
Так, наприклад, на енергогазохімічному комбінаті паливо перед спалюванням можна буде піддавати спрямованому піролізу з отриманням цінних хімічних продуктів.
З сірчистих мазутів, зокрема, можна буде отримувати у вигляді зрідженого газу пропан-бутановую суміш, бензол, сірчану кислоту, ванадій і газ з високим вмістом етилену і пропилену.
Значні перспективи у вирішенні завдань боротьби з відходами в (табл.1.6.1) енергетиці та деяких суміжних галузях обіцяє детальне відпрацювання трьох найбільш важливих способів отримання рідких палив з викопного вугілля: газифікації (виробництва синтез-газу з подальшим отриманням на його основі рідкого палива), гідрогенізації (насичення вугілля воднем при температурах порядку 500 ° С і тиску в декілька сот атмосфер) і піролізу (високотемпературне розкладання вугілля в інертному середовищі).
Таблиця 1.6.1.Напрямок використання ЗШВ в Україні
Напрямок використання |
Вид ЗШВ |
Ефект використання - технічний |
Важкий бетон (в т. Ч. Гідротехнічний)
|
Зола ТЕС і ЗШС замінник частини цементу |
Економія цементу 15 ... 30%; поліпшення легкоукладальності бетонної суміші; підвищення корозійної стійкості бетону; зниження тепловиділення при твердінні |
Легкі бетони на пористих заповнювачах |
Зола ТЕС - дрібний заповнювач |
Економія 10 ... 20% цементу; зниження щільності бетону на 100 ... 300 кг / м3 у порівнянні з керамзитобетоном на кварцовому піску |
Комірний бетон |
Зола ТЕС - замінник піску і компонент змішаного в'яжучого |
Зниження витрат електроенергії; зменшення товщини стін в порівнянні з цегляними в 1,5 ... 2 рази |
Щільний силікатний бетон |
Зола ТЕС - замінник піску і компонент змішаного в'яжучого |
Економія вапна і 10 ... 20%, піску - на 20 ... 30%; зниження середньої щільності виробів на 150 ... 300 кг / м3 |
Будівельні розчини |
Зола ТЕС - замінник частини цементу, вапна і піску |
Зниження витрати цементу або вапна на 30 ... 50 кг / м3, піску - на 200 ... 300 кг; підвищення легкоукладальності; зменшення водовідділення |
Портландцемент (з мінеральними добавками, пуццолановий; шлакопортландцемент) |
Золи і шлаки ТЕС - активні мінеральні добавки |
Економія клінкеру 15 ... 60%; зниження витрати палива на 30 ... 40%, електроенергії - на 10 ... 15%; підвищення корозійної стійкості цементу; зниження тепловиділення при твердінні |
Вапняні в'яжучі речовини |
Золи і шлаки-як компоненти в'яжучого замість піску |
Зниження витрат вапна на 30 ... 60%, палива - в 2 ... 2,5 рази, електроенергії на 50 ... 60% |
Цементний клінкер |
Зола ТЕС - замість глинистого компонента сировинної суміші |
Скорочення витрат палива на 10 ... 15%; зниження витрати основних сировинних матеріалів на 20 ... 30% |
Випалювальний глинозольний керамзит |
Золи і шлаки ТЕС - основна сировина |
У порівнянні з керамзитовим гравієм скорочується витрата палива на 60 ... 70%, електроенергії на 10 ... 15% |
Без обжіговий зольний гравій |
Золи і шлаки ТЕС - основний компонент сировинної суміші |
У порівнянні з керамзитовим гравієм скорочується витрата палива на 60 ... 70%, електроенергії на 10 ... 15% |
Керамічна цегла |
Зола ТЕС - охляли і вигорає добавка |
Економія глинистого сировини на 15 ... 50%; скорочення витрати палива на 90 ... 100 кг / тис. шт. цегли; підвищення марки виробів; поліпшення зовнішнього вигляду; скорочення терміну сушки цегли; зниження середньої щільності |
Найголовніший напрям по використанню ЗШО - їх застосування в дорожньому будівництві. Іншим напрямком і найголовнішим є використання ЗШО для зміцнення грунтів.
Основна мета енергетиків не переробка всього обсягу ЗШВ, а створення об'єктивних умов для їх максимального використання в процесі виробництва товарної продукції, в тому числі і на власних виробництвах.
Для успішного вирішення проблеми утилізації золошлаків і нанесення мінімального екологічного збитку навколишньому середовищу при створенні і модернізації систем ЗШВ насамперед необхідно дотримуватися таких основних принципів:
роздільне видалення золи та шлаку;
можливість 100 % -го збору та відвантаження сухої золи;
екологічно прийнятні способи розміщення незатребуваної частини сухої золи і шлаків (грануляція, заповнення гірничих виробок і кар'єрів та ін);
вдосконалення обладнання і схемних рішень окремих вузлів , установок та системи ЗШВ;
максимальна механізація і автоматизація технологічних процесів.
Найбільш прийнятною для практичного застосування є система летючої золи сухого відбору, оскільки вона завжди класифікована відповідно з полями електрофільтрів за фракційним складом. Така зола може зберігатися в силосах в сухому вигляді і застосовуватися у виробництві без додаткової підготовки. Система подачі летючої золи в бетонозмішувальні вузли аналогічна трактам подачі цементу. Основним завданням ТЕС, оснащених електрофільтрами і циклонами, є оснащення їх установками для сухого відбору золи. На ТЕС, оснащених мокрими золоуловителями (скрубер, труби Вентурі та ін), – установками по згущенню і обезводненню золової пульпи до 10-15 % вологості.
Дуже важливо змінити погляд на відходи, тобто перестати розглядати їх як забруднюючі речовини, які вимагають контролю, а вважати їх джерелами сировини і матеріалів [30].