Использование отходов от ТЭС

Т (твердий), С01(алюміній та його сполуки) + С15 (кремній та його сполуки) + С10 (залізо та його сполуки), Н13 (екотоксичні речовини), L31 (відходи пилогазоочищувальних споруд та установок), D1(складування (звалювання) на землі чи під поверхнею землі).    

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ОСНОВНІ СПОСОБИ ПЕРЕРОБКИ ТВЕРДИХ ВІДХОДІВ ТЕПЛОВИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ

 

3.1 Виробництво портландцементу й композиційних цементів

 

Золи  й паливні шлаки застосовуються як сировинні компоненти портландцементного клінкера й активних мінеральних добавок при виробництві портландцементу, а також композиційних зольних і шлакових цементів. У складі сировинної суміші при виробництві клінкера золою й шлаками заміняють глинистий і частково вапняковий компоненти, у деяких випадках ця заміна поліпшує хіміко-мінералогічний склад клінкера й умови його випалу.

Золи  й паливні шлаки як компоненти сировинної суміші портландцементного клінкера застосовують як при мокрому, так і сухому способі виробництва. Сировинна суміш добре гранулюється, і гранули мають підвищену міцність.

Більша  реакційна здатність золи й шлаків дає можливість раннього утвору рідкої фази при випалі клінкера й трохи  знизити температуру клинкероутворення. Однак застосування зол і шлаків як сировинних компонентів клінкера обмежене через їхню нестабільну сполуку й значного змісту сульфідів і лугів.

У виробництві  цементу основна частина паливних зол використовується в якості активних мінеральних добавок. При цьому вони повинні містити не більш: Si0₂ - 40%, S0₃ - 3%, втрати при прожарюванні - 10%. Золу-унос вводять, як і інші гідравлічні мінеральні добавки, у кількості не більш: у портландцемент — 20%, у пуццолановий — 55%.

Найбільше часто рекомендованою дозуванням золи в зольних цементах є 25-30%. При цьому зола звичайно вже досить тонкодисперсна й може не зазнати здрібнюванню. Однак у багатьох випадках для підвищення гидратаційной активності склоподібних часток потрібна деформація їх поверхневих шарів (тріщини, відколи, розколювання), що досягається при спільному здрібнюванні клінкера й золи.

Уведення  в цемент золи зменшує його усадочні деформації при твердінні. Цей ефект тем вище, чим менше дисперсність золи.

Типова  схема використання зол ТЕС у якості добавки до цементу передбачає наступні етапи: приймання золи в залізничні або автоцементовозах; перекачування її стисненим повітрям у склад силосного типу для зберігання; транспортування від складу до видаткових бункерів перед млинами за допомогою пневмокамерних насосів; подачу золи в млин[3].

 

3.2 Використання паливних зол і шлаків як заповнювачів

 

Золошлаковое сировина може застосовуватися для виготовлення заповнювачів як важких, так і легких бетонів. Пористими заповнювачами для легких бетонів служать: шлаки від спалювання антрациту, кам'яного й бурого вугіль, торфу й сланців; золи, щебені й пісок з паливних шлаків, аглопіріт на основі золи ТЕС, зольний випалювальний і безвипалювальний гравій, глинозольний керамзит.

По зерновій сполуці шлаки являє собою  механічну суміш зерен крупностью 0,14-30 мм із окремими включеннями більших часток, тому її можна розглядати як природню суміш дрібного й великого заповнювачів. У зв'язку із цим шлаки ТЕС доцільно застосовувати в легких і важких бетонах у якості основного заповнювача, для часткової заміни щебенів (20-50%), а також для поліпшення гранулометричного складу пісків.

На відміну  від щебенів із природного каменю шлаковий щебень практично не містить лещадних і игловатих зерен, глинистих і інших шкідливих домішок.

Дрібний заповнювач у важкі й легких бетонах  частково або повністю може бути замінений  золою.

Можливе застосування в бетонах рядових  класів поряд із золою й шлаками  й золошлаковой суміші відвалів ТЕС. Золошлаковую суміш доцільно використовувати в якості основного заповнювача бетонів, для часткової заміни щебенів (20-50%) і піску (40-100%), а також для поліпшення гранулометрії дрібних пісків.

Застосування  золошлакових сумішей як основного заповнювача бетону більш экономично, оскільки шлкові фракції, заміняючи частину дрібного піску й щебенів, поліпшують зерновой склад, а пилоподібна зола, відіграючи роль активного мікронаповнювача, поліпшує пластичність бетонної суміші, підвищує коефіцієнт ефективності використання цементу. Це дозволяє застосувати значну частину золошлакової сировини, зосередженої у відвалах.

При введенні золошлакових сумішей у бетони застосовуються суміші з досить широкими границями зміни гранулометрії. Однак оптимальними є суміші, до складу яких входить 16-30% пилоподібної золи-уноса. Загальний зміст золошлаковой суміші повинне бути в межах 230-330 кг на 1 м³ бетону.

Паливні шлаки й золи є кращою сировиною  для виробництва аглопирита - штучного пористого заповнювача. Це обумовлене, по-перше, здатністю золошлакового сировини так само як глинистих порід і інших алюмосилікатних матеріалів спікатися на решітках агломераційних машин; по-друге, змістом у ньому залишків палива, достатніх для процесу агломерації. При використанні звичайної технології аглопіріт одержують у вигляді щебенів і піску. Із зол ТЕС можна одержувати також аглопоритовий гравій, що має високі техніко-економічні показники.

 

3.3 Золовмісткі бетони й розчини

 

Дослідженнями й практикою встановлена ефективність уведення сухих пилоподібних зол при виготовленні бетонних і розчинних сумішей у якості активних мінеральних добавок і мікронаповнювачів.

Бетонні суміші із золами мають більшу зв'язаність, кращу перекачиваемостью, меншим водовиделення і розшаруванням. Бетон має при цьому більшу міцність, щільність, водонепроникність, стійкість до деяких видів корозії, меншу теплопровідність.

Найбільш  ефективні як активні добавки  в бетонах кислі золи, що не володіють  в'язкими властивостями; їх пуццоланическая активність проявляється у взаємодії із цементним в'язким. Залежно від цієї характеристики стосовно конкретного цементу, водопотребности й удобоукладиваемости бетонної суміші, умов і тривалості твердіння вдається суттєво скоротити витрата цементу.

Оптимальний зміст золи (кг/м³), становить для бетонів: що пропарюється — близько 150; нормального твердіння — 100. Відповідно до відомих рекомендацій застосування 150 кг золи-віднесення на 1 м³ важкого бетону класів В7,5 - В30 дозволяє заощадити 40-80 кг цементу. У бетонах, що зазнають тепловий обробці, застосування золи дає можливість заощаджувати до 25% цементу.

Золу  також застосовують у якості компонента будівельних розчинів, у якому  сполучаються властивості мінеральної  добавки, пластифікатору й мікронаповнювача. Зола поліпшує пластичність і водоутримаючу здатність розчинних сумішей, властивості затверділих розчинів. При застосуванні в розчинах тонкодисперсних зол, що відбираються з останніх полів електрофільтрів, суттєво знижується витрата в'язких. Застосування золи як добавки раціонально при одержанні ефективних розчинів для кам'яної кладки й зведення стін із крупноразмерних елементів. Однак розчини з добавкою золи не слід застосовувати в зимовий час у зв'язку з уповільненим темпом їх твердіння при зниженій температурі.

У будівельних  розчинах застосовують як суху золу, так  і золу гідровидалення.

 

3.4 Дорожньо-будівні  й ізоляційні матеріали із  застосуванням зол і шлаків ТЕС

 

Одним з  основних споживачів паливних зол і шлаків є дорожнє будівництво, де вони використовуються для обладнання, що підстилають і нижніх шарів підстав, часткової заміни в'язких при стабілізації ґрунтів цементом і вапном, як мінеральний порошок в асфальтових бетонах і розчинах, як добавки в дорожніх цементних бетонах.

Золи, отримані при спалюванні вугіль і горючих  сланців, широко застосовуються в якості наповнювачів покрівельних і гідроізоляційних мастик.

У дорожньому будівництві золошлаковие суміші застосовують неукріпленими й укріпленими.

Неукріплені золошлакові суміші використовуються в основному як підстилаючий  матеріал для устройства нижніх шарів доріг обласного й місцевого значення. При змісті пилоподібної золи не більш 16% їх застосовують для поліпшення ґрунтових покриттів, що зазнають поверхневої обробці бітумної або дегтевой емульсією. Конструктивні шари доріг можна виконати із золошлакових сумішей зі змістом золи не більш 25-30%.

В укріплених золошлакових сумішах, оброблених вапном або цементом, при достатній вологості й температурі утворюються гідросилікати кальцію, що викликають ефект зміцнення. При зміцненні золошлакових сумішей вапном, на відміну від зміцнення цементом, відсутня небезпека передчасного схоплювання.

Найбільш  прийнятними для зміцнення ґрунтів  є золи від спалювання бурого вугілля  або торфу. При зміцненні великоуламкових  ґрунтів, супесей і пісків у якості самостійного, що повільно твердіє в'язкого застосовують висококальціевую золу-уноса сухого відбору.

 

3.5 Силікатна  цегла на основі зол і шлаків ТЕС

 

Золи  й шлаки ТЕС є ефективною сировиною  для виготовлення силікатної цегли, зольної кераміки, мінеральної вати, скла. Застосування паливних зол і шлаків у виробництві розглянутих матеріалів забезпечується сукупністю їх властивостей: хімічною взаємодією з вапном, дисперсністю, спікливістю, теплотворною здатністю, здатністю давати силікатний розплав. Залежно від цільового призначення золошлакової сировини й застосовуваних технологій провідне значення набувають ті або інші із зазначених властивостей.

У виробництві  силікатної цегли золи й шлаки  ТЕС використовуються як компонент  в'язкого або заповнювача. У першому  випадку витрата золи досягає 500 кг на 1 тис. шт. цегли, у другому - 1,5 - 3,5 т. Оптимальне співвідношення вапна й золи в складі в'язкого залежить від активності золи, змісту у вапні активного оксиду кальцію, крупности й гранулометрического складу піску й інших технологічних факторів і може коливатися в широкому діапазоні. При введенні вугільної золи витрата вапна знижується на 10 - 50%, а сланцеві золи зі змістом (СаО + MgО) до 40-50% можуть повністю замінити вапно в силікатній масі.

 

3.6 Сорбенти  з відходів ТЕС

 

З метою  очищення поверхні води від нафти  й нафтопродуктів, у Донецьком  національному університеті розроблений  порошковий сорбент, складений на основі відходів виробництва, що не вимагає  складної технології готування, що володіє  високої сорбционной ємністю в порівнянні з раніше відомими. За рахунок цього відбувається зниження техніко-економічних витрат, забезпечення збору утворення агломерату з поверхні води; утилізація порошкоподібних відходів виробництва й нафтових плям. У якості сорбенту використовують відходи виробництва: залишкове буре вугілля і алюмосилікатні мікросфери, що виходять при спалюванні органічного палива на ДРЕС, що й концентруються в золошлакових відходах.

Компоненти  розроблених композицій порошкових сорбентів є відходами виробництв, що відповідно спрощує технологію на стадії одержання сорбенту. Відпрацьований сорбент після відділення з нього  нафти можна використовувати  як котельне паливо, таким чином, усувається необхідність його регенерації[7].

 

 

 

 

 

 

 

4 ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВ БЕТОНИХ  СУМІШЕЙ З ВИКОРИСТАННЯМ ЗОЛ

 

Дослідженнями й практикою встановлена  ефективність уведення сухих пилоподібних зол при виготовленні бетонних і розчинних сумішей у якості активних мінеральних добавок і мікронаповнювачів.

Бетонні суміші із золами мають більшу звязаність, кращу перекачиваемость, менше водовиделення і розшаруванням. Бетон має при цьому більшу міцність, щільність, водонепроникність, стійкість до деяких видів корозії, меншу теплопровідність.

Оптимальний зміст золи (кг/м³), становить для бетонів: що пропарюється - близько 150; нормального твердіння — 100. Відповідно до відомих рекомендацій застосування 150 кг золи-уноса на 1 м³ важкого бетону класів В7,5 -В30 дозволяє заощадити 40-80 кг цементу. У бетонах, що зазнають тепловий обробці, застосування золи дає можливість заощаджувати до 25% цементу.

Значний практичний досвід застосування золи-віднесення в бетонах накопичений у гідротехнічному будівництві. У цей час доведена ефективність заміни 25-30% портландцементу золою-уноса для бетонів внутрішніх зон масивних гідротехнічних споруджень і 15-20% для бетону в підводних частинах споруджень. У ряді випадків обґрунтована доцільність збільшення змісту в гідротехнічному бетоні золи-уноса до 50-60% від маси цементу. При заміні золою до 40% цементу при їхнім спільним здрібнюванням міцність бетону через 28 діб близька, а через 60 діб практично дорівнює міцності бетону без добавки.

Вимоги до зол, як до активних мінеральних добавок у бетонну суміш, обумовлені фізико-хімічним механізмом їх впливу на процеси твердіння й структуроутворення бетону. Гідравлічна активність зол, як і інших речовин пуццоланового типу, значною мірою обумовлена хімічною взаємодією вхідних у них оксидів кремнію й алюмінію з гидроксидом кальцію, що виділяються при гідролізі клінкерних мінералів, з утвором гідросилікатів і гідроалюмінатів кальцію. Гідратації зол сприяє їхня склоподібна фаза, кристалічна фаза в цьому процесі практично інертна. Хімічна активність зол безпосередньо зв'язана також з їхньою дисперсністю.

По сучасних уявам міцність цементов і бетонів з добавкою золи залежить від товщини порушеного хімічними процесами поверхневого шару зольної частки.

Залежно від області застосування золу підрозділяють на види: I — для  залізобетонних конструкцій і виробів; II — для бетонних конструкцій  і виробів; III — для конструкцій  гідротехнічних споруджень. У межах  окремих видів додатково виділяють  класи золи для бетонів: А — важкого; Б — легкі.