Направление 3. Инновационное развитие архитектурно строительного комплекса

УДК 625.855

ТЕХНОЛОГИЯ УТИЛИЗАЦИИ ЗОЛЫ УНОСА ГРЭС В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

А.И. Хохлов, магистрант;

Е.Ф. Факова, магистрант; С.А. Чудинов, канд. техн. наук, доцент

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский Государственный Лесотехнический Университет (УГЛТУ)»,

СибАДИЕкатеринбург, Россия

Аннотац я. В статье рассмотрена технология утилизации промышленных золошлаковых отходов ГРЭС на пр мере спользования золы уноса Рефтинской ГРЭС в качестве минерального порошка для пр готовлен я асфальтобетонной смеси и возможности применения полученных смесей при устройстве морозозащитных и теплозащитных слоев автомобильных дорог. Рассмотрен процесс необход мое оборудование для получения асфальтобетонной смеси с применением золы уноса в качестве минерального порошка на асфальтобетонном заводе.

Ключевые слова: зола уноса, минеральный порошок, асфальтобетон, утилизация промышленных отходов, ресурсос ерегающие технологии.

TECHNOLOGY OF UTILIZATION OF THE FLY ASH OF STATE DISTRICT POWER

STATION IN ROAD CONSTRUCTION

A.I. Khokhlov, master student; E.F. Fakova, master student;

S.A. Chudinov, Ph. D., Assistant Professor

Federal State Budget Educational Institution of Higher Education

«The Ural State Forest Engineering University (USFEU)», Ekaterinburg, Russia

Abstract. The article is concerned with the issues of utilization of industrial ash-slag waste by using fly ash from the Reftinskiy state district power station as a mineral powder for the preparation of asphaltconcrete mixture. The ability to use of the mixtures obtained with the device frost protection and heatshielding layers of roads. The process and the necessary equipment for the production of asphalt concrete mixture with the use of fly ash as a mineral powder at the asphalt concrete plant are considered.

Keywords: fly ash, mineral powder, asphalt concrete, utilization of industrial waste, resource saving.

Введение

В наше время остро стоят вопросы экологии и охраны окружающей среды. По сей день остается нерешенным вопрос утилизации промышленных отходов, в частности золошлаковых отходов предприятий энергетической отрасли.

Во время производства электрической энергии на теплоэлектростанциях, работающих на твердом топливе, остаются продукты горения угля – шлаки и золы. Зола и шлак специальным образом удаляются и транспортируются в золоотвалы. Площадь золоотвалов может достигать титанических размеров. Такие хранилища отходов наносят огромный ущерб экологии: в следствие ветровой эрозии происходит загрязнение атмосферного воздуха, а осевшая пыль загрязняет почву грунтовые воды [1].

В Свердловской области находится крупнейшая теплоэлектростанция – Рефтинская ГРЭС. Доля электроэнергии, которую вырабатывает станция, составляет 40% от общего объема, потребляемого всей Свердловской областью. Топливом для станции служит экибастузский каменный уголь. Площадь золоотвала используемого станцией в настоящее время 1080 га (рис. 1).

241

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

Сборник материалов III Международнойнаучно практической конференции

СибАДИР сунок 1 – Золоотвалы Рефтинской ГРЭС.

1 – Рекульт вированный золоотвал площадью 440 га; 2 – Используемый в настоящее время золоотвал площадью 1080 га.

Основная часть

Помочь решен ю проблемы ут лизации золошлаковых отходов может активное их применение в

строительстве, особенно в дорожном – в одной из наиболее крупнотоннажных отраслей, испытывающей постоянную потре ность в строительных и сырьевых материалах в больших объемах.

Одной из составляющих золошлаковых отходов является зола уноса – дисперсный несвязный материал техногенного происхождения, относящийся к пуццолановым материалам. Её активное применение в производственной деятельности поможет сократить количество отходов, находящихся

в золоотвалах, что положительно скажется на экологии окружающей среды.

Применение золошлаковых отходов для производства асфальтобетона признано перспективным, актуальным и экономически целесообразным. В практике современного строительства автомобильных дорог проводились успешные исследования возможности применения золы уноса в

качестве минерального порошка в составе асфальтобетонной смеси [2].

В качестве минерального порошка используют различные материалы, требования к которым обозначены в ГОСТ Р 52129−2003 [3], согласно которому минеральный порошок из золы уноса

Рефтинской ГРЭС относится к марке МП-2 (табл. 1).

По химическому составу (табл. 2) зола уноса Рефтинской ГРЭС относится к кислым золам, слабо проявляет гидравлические свойства, не обладает самостоятельной вяжущей способностью. По физико-механическим свойствам относится к непучинистым. Приведенные характеристики указывают на возможность использования золы уноса Рефтинской ГРЭС в ряде технологий дорожного

строительства [4].

Одной из перспективных технологий является использование золы уноса ГРЭС в качестве минерального порошка в асфальтобетонных смесях. Зола уноса вводится в асфальтобетонную смесь

с инертными материалами (крупный мелкий заполнитель). Крупный и мелкий заполнитель

формируют прочный каркас смеси, в то время как минеральный порошок заполняет поровое пространство между зернами крупного и мелкого заполнителей, повышает плотность смеси (уменьшает пустотность), структурирует битум и эффективно воздействует на прочность, вязкость, теплостойкость и клеящие свойства асфальтовяжущего.

При использовании техногенного сырья в составе строительных материалов, важным вопросом является уровень их радиоактивности. В связи с этим отходы топливно-энергетической промышленности изучаются на предмет их безопасности. Содержание естественных радионуклидов в образцах золы уноса Рефтинской ГРЭС определен в соответствии с ГОСТ 30108–94 и Нормами радиационной безопасности (НРБ–99/2009) [5]. Согласно полученным данным представленные материалы относятся к I классу и могут применяться во всех видах строительства.

242

Испытания свидетельствуют об улучшении физико-механических характеристик асфальтобетона, в состав которого была включена зола уноса. Показатели высокой технико-экономической эффективности обеспечиваются благодаря использованию доступных материалов, составов изделий, подобранных специальным образом для повышения их эксплуатационных характеристик, а также благодаря замене дорогостоящего классического компонента на материал, относящийся к промышленным отходам энергетической отрасли, что в свою очередь увеличивает список сырьевых материалов для применения в дорожном строительстве.

Асфальтобетонные смеси, в состав которого в качестве минерального порошка входит зола уноса, возможно производить на существующих асфальтобетонных заводах – основных производственных предприятиях дорожного хозяйства, предназначенных для приготовления асфальтобетонных смесей различного состава для реконструкции, строительства и ремонта слоев асфальтобетонного покрытия. Главным элементом асфальтобетонного завода можно назвать систему подачи инертных

243

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

Сборник материалов III Международнойнаучно практической конференции

материалов, которая предварительно дозирует холодные компоненты (щебень и песок), подающиеся по наклонному конвейеру в сушильный барабан, где они нагреваются до установленной температуры потоками горячего газа.

Для дозирования холодных инертных материалов применяют холодные дозаторы, которые относятся к дозирующим устройствам, обеспечивающим высокую точность дозирования. Щебень и песок точно дозируются из бункеров, после чего поступают на наклонный конвейер, который оснащен грохотом негабарита, отсеивающим щебень негабаритных размеров. Поток материала, прошедший грохочение, попадает на весовой мост, динамически взвешивающий суммарный объем инертных материалов и корректирующий работу дозаторов через систему обратной связи комплекса автоматического управления процессами. Далее взвешенный материал отправляется в сушильно-

СибАДИсмесительный барабан, где осуществляется его сушка потоком газа, нагретого пламенем горелки. Затем нагретый материал смешивается в этом же агрегате с золой уноса, битумом и другими компонентами.

Для про зводства асфальтобетонных смесей с применением золы уноса необходимо переоборудовать ли дооснаст ть асфальтобетонный завод следующим технологическим оборудован ем: с лос для хранен я золы уноса, шнековый транспортер для загрузки золы уноса в силос и весовой дозатор для подачи материала в смесь. Опираясь на тот факт, что технологическая линия производства не подвергается особым изменениям, стоит отметить, что использование золы уноса в составе асфальто етонной смеси позволит при незначительном дооснащении производства добиться более н зкой сто мости качественных асфальтобетонных смесей.

Основываясь на ф з ко-механ ческих и химических свойствах золы уноса и прежде всего низкими показателями теплопроводности, а также на результатах лабораторных и натурных исследований, перспективной технолог ей также является использование золы уноса Рефтинской ГРЭС для устройства морозозащ тных теплозащитных слоев автомобильных дорог I–IV категорий в условиях I-V дорожно-кл мат ческ х зон.

Заключен е

Таким образом, предложенные ресурсос ерегающие технологии на примере использования золы уноса Рефт нской ГРЭС в качестве минерального порошка для асфальтобетонных смесей и для устройства морозозащитных и теплозащитных слоев автомобильных дорог в Уральском регионе, обеспечит экономию денежных средств, направляемых на финансирование дорожно-строительных работ и позволит сократить о ъемы золошлаковых отходов, находящихся в золоотвале станции, а также позволят сократить потре ность в целевом производстве традиционных дорожно-строительных материалов.

Библиографический список

1. Корнеев, В.И. Перспективы развития общестроительных вяжущих веществ. Геополимеры и их отличительные особенности / В.И. Корнеев, А.С. Брыков // Цемент его применение. – 2010. – С. 51-55.

2. Путилин, Е.И. Применение зол уноса и золошлаковых смесей при строительстве автомобильных дорог: обзор. информ. отеч. и зарубеж. опыта применения золошлаков от сжигания твердого вида топлива на ТЭС / Е.И. Путилин. – М.: Союздор-НИИ. – 2003. – 58 с.

3. ГОСТ Р 52129–2003. Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Технические условия. – Введ. 27.06.2003. – М: Изд-во стандартов, 2003. – 22 с.

4. Инновационные технологии проектирования и строительства автомобильных дорог: монография / Д.Г. Неволин, В.Н.Дмитриев, Е.В. Кошкаров др.; под ред. Д.Г. Неволина, В.Н. митриева. – Екатеринбург: УрГУПС, 2015. – 291 с.

5. Нормы радиационной безопасности НРБ–99/2009, Санитарные правила и нормативы СанПиН 2.6.1.2523–09.

244