Утилизация золошлаковых отходов тэц реферат

Обновлено: 04.05.2023

Одно из перспективных направлений переработки золошлаковых отходов — извлечение из них полезных металлов

Сегодня этот способ получения алюминия из золы активно используют в Китае. Свою технологию китайцы начали разрабатывать в 2004 году. В 2012 году был запущен масштабный проект в Тогто ( Tuoketuo), где базируется крупнейшая электростанция мира. По исходным данным на производство завод должен ежегодно производить 240 млн. тонн оксида алюминия ( сырья для получения алюминия) и 200 млн. тонн силиката кальция. В третьей фазе проекта эти цифры планируется увеличить вдвое. Все это с большим запасом покрывает внутренние потребности Китая в металле.

ЗШМ также могут быть источником получения более дешевого урана. По крайней мере, этими технологиями активно занималась канадская компания Sparton Resources, экспериментируя на монгольском и китайском угле. Обзор текущего состояния проблемы и производственных возможностей технологии можно посмотреть в этой презентации.

Вернемся в наши березовые просторы. Известно, что советская научная школа была самой передовой в мире. Проблемой утилизации и переработки золошлаковых и металлургических отходов в СССР активно занимались институты, специализирующиеся на направлении строительных материалов.

Впервые высокомарочные вяжущие цементы из металлургических шлаков ( шлакощелочные вяжущие) были получены в СССР, в Киевском строительно-индустриальном институте в 1958 году. За рубежом первый патент на высокомарочный цемент из металлургических шлаков был получен в 1976 году, под названием геополимерный цемент.

Карта золоотвалов ТЭЦ

20-ти этажное жилое здание. Выполеннное из шлакощелочного бетона (Липецк, Россия). Года постройки: 1987-1989

Но в основном работы, расчеты и технологии переработки ЗШО так и остались на стадии научных статей и монографий.
Люди защищали кандидатские и докторские диссертации по этой теме, получали государственные премии, но до полноценного внедрения дело так и не дошло. Как это часто бывает, многие технологии приходится изобретать фактически заново.

Для Сибири тема переработки золошлаковых материалов, металлургических отходов, отходов обогащения угля особенно актуальна. Практически вся энергетика в СФО держится на угле. Здесь расположен крупнейший угольный бассейн страны. Попытки запуска проектов утилизации и переработки ЗШМ появляются регулярно. Но пока ни один проект нельзя назвать экономически успешным. Мы готовы объяснить почему.

Практически вся энергетика в СФО держится на угле. Но ни один проект утилизации
и переработки ЗМШ нельзя назвать экономически успешным

Сегодня этот завод пропал из поля зрения общественности, уточнить его судьбу нам не удалось. За неимением других объяснений, можно списать заморозку проекта на кризис. Вероятно, инвесторы рассчитывали на поддержку бюджета. Но как раз в это время в Новосибирской области начали сочинять историю с глобальной реиндустриализацией экономики региона.
До подобных мелочей руки просто не доходили.

Главным идеологом масштабной переработки ЗШМ в регионе до недавнего времени была генерирующая компания ТГК-11.Последнее совещание на тему, что делать с золой, прошло в Омске в конце марта 2016 года. Его участники признали,
что на сегодняшний день эффективного способа решения проблемы так и не найдено.

Сухую золу перерабатывают практически полностью (но мы помним из предыдущей статьи, что золы уноса на выходе типовой ТЭС всего 10%). В Омске на ТЭЦ-4 первая линия по отбору золы уноса была установлена в 2008 году. Она работала на два строительных завода. Сегодня достраивается подобная установка на омской ТЭЦ-5.

В силу специфики используемых углей, в Омской области проблем с золой гораздо больше, чем в Новосибирске. В регионе есть глина, песок, но нет щебня. Практически все строительные материалы завозные. Планировалось запустить масштабный проект по производству зольного кирпича и ячеистого бетона типа сибита. Построили завод, в который вложились партнеры из Германии.

Беда в том, что производственные расчеты были сделаны неверно. Продукция идет с низким уровнем морозостойкости и не проходит по действующему ГОСТу. Еще один проект по выпуску аглопорита, из которого можно делать высокопрочные, легкие бетоны, в Омске находится в подвешенном состоянии по объективным и субъективным причинам.

Идей, как перерабатывать золу и шлаки от сжигания угля, много. Но большинство из них не проходит испытание экономической реальностью. Хотя даже народные умельцы знают, куда применить золу:

Допустим, вы имеете технологию переработки ЗШМ ( купили, изобрели, выкопали в архиве ближайшего профильного института). Сама по себе технология еще ничего не стоит. Необходимо инжиниринговое сопровождение: расчет исходных данных на производство, грамотный рыночный анализ.

По-хорошему, зола должна иметь на выходе минусовую цену для переработчиков, потому что сами золоотвалы необходимо обслуживать, вкладывать в это деньги.

Золошлаковые отходы способны произвести настоящую революцию в строительной индустрии, в дорожном строительстве. ЗШМ обладают уникальными особенностями: низкой теплопроводностью, отличной плотностью. Химический и минералогический состав зольных и шлаковых отходов прекрасно подходит для производства строительных материалов.

Золошлаковые отходы способны произвести настоящую революцию в строительной индустрии и в дорожном строительстве

В нашей стране пока не работают направления переработки золы, металлургических шлаков, отходов обогащения угля, которые в остальном мире давно стали промышленным мейнстримом.

Мы расскажем об основных отечественных технологиях переработки ЗШМ, позволяющих утилизировать в востребованные рынком продукты до 100% отходов. Для каждого направления имеется технико-экономическое обоснование. Организовать на их основе высокорентабельный бизнес можно уже сегодня. Можно начать решать проблему экологии выбросов ТЭЦ, зарабатывать хорошие деньги и не расходовать время на бесконечные совещания.

Нагрузка на федеральные трассы и региональные дороги с каждым годом растет, а дорожное покрытие у нас продолжают делать невысокого качества по консервативным методикам.

Мировой опыт показывает, что современным требованиям в наибольшей степени отвечают цементобетонные покрытия. Стабильные транспортно-эксплуатационные показатели, высокая долговечность дают им преимущества перед покрытиями из асфальтобетонов.

Карта золоотвалов ТЭЦ

В чем выгоды использования доменных гранулированных шлаков в дорожном строительстве? Технология укрепления грунтов ( в СССР применявшаяся в оборонном комплексе) позволяет отказаться от большей части традиционных земляных работ и применения огромного количества привозных материалов для устройства слоя основания. Пески, суглинки, глины, загрязненные грунты, абсолютно любые местные грунты или отходы промышленного производства могут быть использованы в качестве строительного материала.

Сокращается общая толщина конструкции дороги. Слой основания, в зависимости от категории дороги уменьшается до 15−40 см. Снижается расход используемого асфальтобетона для устройства покрытия. Для слоя основания из укрепленного грунта достаточно устройство асфальтового покрытия толщиной 4−5 см. На дорогах низших категорий возможно устройство покрытий ( слоя износа) из более дешевых материалов.

Весь процесс механизирован, получается прочная, износостойкая конструкция дороги до километра дороги в день! Сокращаются расходы на строительство новых и восстановление старых дорог от 20% до 70%. Себестоимость дороги дешевле в 1,5 -2 раза. Суть технологии в том, что мы заменяем традиционный портландцемент металлургическим доменным гранулированным шлаком с химическим активатором.

Из золы можно делать зольный кирпич ( как полнотелый, так и с пустотами). По сравнению с керамическим и силикатным кирпичом, у него ниже теплопроводность и себестоимость. Если посмотреть на технико-экономические показатели зольного кирпича с пустотами и популярного нынче ячеистого бетона, получится, что при меньшей плотности бетона в 1,4−2 раза, прочность кирпича в 5−8 раз выше.

Карта золоотвалов ТЭЦ

В нашем распоряжении есть также новая технология производства глазурованного кирпича. Смысл ее в использовании недорогих легкоплавких глазурей, спекающихся при низких температурах и печей с терморадиационны м нагревом, позволяющих в разы сократить время обжига.

Аглопорит — искусственный пористый заполнитель, получаемый спеканием при обжиге подготовленных гранул песчано-глинистых пород, других алюмосиликатных материалов, а также отходов от добычи, переработки и сжигания ископаемоготвердого топлива ( зола тепловых электростанций, отходы добычи и обогащения угля).

Под проект подготовлено технико-экономическое обоснование с полным расчетом экономики, мощностей, производительности и стоимости оборудования.

Аглопорит можно применять как заполнитель в конструкционных легких бетонах, в дорожном строительстве. В сравнении с широко используемым керамзитом, он прочнее и дешевле. Его можно делать в виде гранул разных форм и размеров.

Прочностные характеристики аглопорита из ЗШО в разы превышают допустимые значения керамзита, приведенные в ГОСТ 9757–90. В настоящее время в России и в странах СНГ на рынке строительных материалов искусственные пористые заполнители с такими высокими прочностными характеристиками и низкой ценой попросту отсутствуют.

Золоемкость аглопорита доходит до 80%. Так как потребность в аглопорите составляет миллионы кубических метров, то и переработка ЗШО будет достигать миллионов тонн. А такие объемы потребления золошлаковых отходов уже реально закрывают большую часть проблем по их утилизации.

Все, что нужно для организации производства аглопорита, — наличие ЗШМ ТЭС и глины. Сама по себе зола — пескообразный материал. Раз речь идет о крупнотоннажном производстве, пластифицирующие добавки должны быть доступны в необходимых объемах. В проекте необходимо учитывать логистику по доставке глины.

Куда можно пристроить аглопорит? Основой строительства является сборный железобетон, индустрия в последние годы идет по пути уменьшения его массы, теплопроводности. Тяжелые бетоны заменяют на легкие с применением пористых искусственных заполнителей, например аглопорита. Модифицированные конструкционные легкие бетоны изготавливают, так же как и тяжелые бетоны аналогичных конструкций, но при этом они легче на 20−50%. Снижается теплоотдача зданий, повышается их уровень теплозащиты, паропроницаемости.

Легкие бетоны дают экономическое преимущество в дорожном строительстве. Его можно закатывать в состав слоя основания, в цементобетон, в состав асфальтобетонной смеси для верхнего слоя дорожной одежды, в качестве минеральной составляющей в битумоминеральной смеси. Такие дороги не промерзают и служат в разы дольше.

Кроме отходов горения угля ТЭС, в России достаточно большие объемы металлургических шлаков. Доменные шлаки пристраивают и перерабатывают. В свое время Советский Союз производил из них больше всех в мире цемента. Сегодня мы по этому направлению замыкаем десятку рейтинга. Для того чтобы выйти на рентабельность производству по переработке металлургических шлаков нужно иметь объемы от 40 тысяч тонн в год.

Расплавленный шлак резко охлаждают, он распадается, образует крошку. При обработке он становится активным, и из него получают безклинкерный цемент. Стандартная марочность такого цемента — М1000−1500. Есть технологии, позволяющие получать цемент с маркой М3000. В нем множество преимуществ, к которым можно добавить сульфатостойкость. То есть он отлично справляется с морской водой, не разрушается при воздействии.

При необходимости есть возможность расчета технологии получения металлов из ЗШО. В России есть золы с высоким содержанием алюминия ( до 28%). В этом плане направление представляет промышленный интерес. Но пока отечественные производители предпочитают работать на привычном сырье. Хотя в теории ( и такие технологии существуют) из золы можно извлекать много полезного сырья.

Мы подошли к самому главному вопросу. Выяснилось, что на золе можно делать хорошие деньги и получать грамоты санитарам угольной промышленности. В наличие есть современные технологии переработки золошлаковых отходов, экономическое обоснование проектов, есть заинтересованность бизнеса. Пора переходить от слов к делу.

В первую очередь для запуска проекта нужны средства. Капитальные затраты по этим направлениям достаточно высоки: нужно построить завод, выстроить логистику, запустить переработку в больших объемах, чтобы получить желаемую рентабельность производства. Малый и средний бизнес не имеет подобных ресурсов и проект не потянет.

Нужна государственная поддержка: в плане организации или предоставления субсидий. Должна присутствовать политическая воля. Директивы, регулирующие вредные выбросы в угольной промышленности и энергетике, могли бы стать хорошим стимулом для региональных властей и бизнеса начать решать эти проблемы более активно. Инжиниринговый химико-технологический центр готов оказать посильную помощь в подготовке и реализации подобного рода проектов.

1. Основные определения 1
2. Введение –
2.1.Классификация промышленных отходов 2
2.2.Уровни оценки промышленных отходов3
2.3.Источники образования промышленных отходов 5
2.4.Эффективность использования отходов 6
3. Золошлаковые отходы 7
3.1.Использование ЗШО при производстве цемента -3.2.Использование ЗШО при производстве пористых заполнителей и 9 бетонов
3.3. Использование ЗШО при производстве керамического кирпича 11
3.4.Использование ЗШО при производстве дорожно-строительных и изоляционных материалов 12
4. Заключение13
Список литературы

1. Основные определения

Отходы производства – остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства.

Вторичныересурсы – материальные накопления сырья, веществ, материалов, образованные во всех видах производства и потребления, которые не могут быть использованы по прямому назначению, но потенциально выгодны для повторного использования. Под ВМР принято понимать любые отходы, образующиеся и накопленные в процессе материального производства, а также при оказании услуг и конечном потреблении.

Присовременном уровне и масштабах потребления природных сырьевых материалов значение фактора полноты использования и вовлечения в общественное производство вторичных материальных ресурсов имеет первостепенное значение. Роль этого фактора особенно велика при оценке экономической эффективности народного хозяйства в различных его отраслях, в том числе отходов производств, сельского хозяйства инекондиционных природных полезных ископаемых.
Комплексное использование сырья и отходов важно еще и потому, что оно связано с решением проблемы создания безотходных и экологически чистых промышленных технологий. Разработка и освоение безотходных технологий имеют важное значение для предприятий химической, горнохимической, микробиологической, металлургической, угольной, строительной и других ресурсоемких отраслейпромышленности.
Большая часть их проходит стадии добычи и обогащения, в результате которых образуются значительные объемы различных отходов (вскрышные породы, отходы обогащения и переработки, пылегазовые выбросы и др.). В качестве примера идентичности использования различных по свойствам сырья и отходов можно привести тот факт, что вскрышные породы, образующиеся при добыче горнохимического сырья,каменных, бурых углей и ряда руд черных металлов, могут найти широкое применение для производства различных строительных и вяжущих материалов. Технические гидролизные лингиниты и некоторые виды угольных отходов могут использоваться в качестве топлива, углеродистых восстановителей для ряда металлургических производств, в качестве адсорбентов для очистки сточных вод, обезвреживания газовых выбросов и др.Предотвращение загрязнения окружающей среды – одна из важнейших проблем современности. Практика показывает, что наиболее широко и эффективно попутные продукты промышленности могут быть применены в производстве строительных материалов.
Проблема утилизации отходов остро стоит во всем мире. Непрерывно растущий объем строительства вызывает необходимость изыскания новых.

В Узбекистане одним из энергоносителей является уголь. Учитывая устойчивую тенденцию к повышению стоимости природного газа, вопросы утилизации отходов угольной теплоэнергетики с каждым годом будут становиться все острее. Важным резервом повышения эффективности производства энергии на угольных ТЭС является утилизация отходов сжигания углей. Уголь следует рассматривать не только как топливо, но и как сложное комплексное ископаемое, которое в процессе сжигания образует весьма ценное вторичное многоплановое минеральное сырье.

Работа содержит 1 файл

Маркетинг.doc

В Узбекистане одним из энергоносителей является уголь. Учитывая устойчивую тенденцию к повышению стоимости природного газа, вопросы утилизации отходов угольной теплоэнергетики с каждым годом будут становиться все острее. Важным резервом повышения эффективности производства энергии на угольных ТЭС является утилизация отходов сжигания углей. Уголь следует рассматривать не только как топливо, но и как сложное комплексное ископаемое, которое в процессе сжигания образует весьма ценное вторичное многоплановое минеральное сырье.

К примеру при сжигании углей на Новоангренской ТЭС, ежегодно образуется 0,5 млн.тонн золы (к уже накопленным 30 млн.тонн). Использование и утилизация зол-уноса является весьма острой задачей и в связи с тем, что имеющиеся золохранилища занимают значительную территорию ( более 200га ), служат постоянным источником загрязнения почвы, воздушного и водного бассейнов. Применение золы в различных областях промышленности весьма ограничено в связи с неоднородностью ее состава и большим содержанием несгоревшего угля ( до 25%).

В Узбекистане золу унос и золошлаки официально называются отходами, и электростанции предлагают потребителям именно отходы, а не технологически доработанный продукт с соответствием его характеристик требованиям строительных нормативных документов.

Зарубежные данные свидетельствуют об использовании зол ТЭС: в 80-х годах в Германии около 80%, во Франции 65%, в Великобритании 54%, в Финляндии 52% минеральных отходов твердого топлива перерабатывались в различные строительные материалы и изделия. В США 38% золы, вырабатываемой электростанциями, используется только при изготовлении растворов и бетонов, в Чехии и Словакии 75% изделий из ячеистого бетона изготовляют на золе, в Польше – более 50%. Золы тепловых электростанций широко используются за рубежом при производстве обжигового керамического кирпича и искусственных пористых заполнителей.

Для отработки экономически эффективных организационно-технических решений был изучен зарубежный опыт развитых стран по проблеме использования зол ТЭС.

Принципиальная идеологическая разница: в развитых странах золошлаки называются побочным продуктом ТЭС и электростанции осуществляют предпродажную подготовку продукта, доводя её характеристики до требований официальных строительных нормативных документов.

В Западной Европе и Японии при ТЭС практически ликвидированы золоотвалы. Сухая зола поступает в силосы, построенные рядом с главными корпусами ТЭС. Например, в Германии на многих электростанциях ёмкость силосов составляет 40-60 тыс. т, и обязательно строятся небольшие силосы с суточной и двухсуточной ёмкостью, из которых отбираются пробы для лабораторного анализа золы, и в которых она технологическими методами перемешивания и объёмного дозирования по фракционному составу доводится до соответствия нормативным требованиям, после чего зола перегружается в силосы-хранилища.

В Германии функционирует крупнейшая на Европейском континенте фирма по использованию зол ТЭС – Bau Mineral (ВМ) — дочерняя фирма энергосистемы. Эта компания – связующее звено между ТЭС и строительной индустрией. ВМ города Хертен была образована в 1989г. путём слияния двух компаний, которые к 1989г. уже обладали 30-летним опытом в использовании побочных продуктов электростанций.

ВМ – надёжный партнёр ТЭС и стройиндустрии. Компания гарантирует приобретение побочных продуктов ТЭС при помощи операторов самих ТЭС.

ВМ имеет собственную систему перевозок и хранения побочных продуктов ТЭС. Транспорт осуществляется грузовиками, железной дорогой и морскими судами. Сильная сторона компании – своевременная транспортировка.

ВМ – это более 100 служащих в 8 регионах, совокупная ёмкость хранилищ – 200 тыс. т, более 50 спецтранспортных средств, обладающих ёмкостью переноса 600 тыс. т. Ежегодно ВМ реализует более 3 млн. т золошлаков ТЭС.

Продукция ВМ соответствует стандартам и инструкциям DIN, подвергаясь внешнему контролю со стороны институтов тестирования стройматериалов.

Основа гарантии качества – непрерывный контроль продукции в собственных прекрасно оборудованных лабораториях тестирования стройматериалов.

ВМ работает без посредников, между ТЭС и строителями посредников нет, кроме ВМ.

Техническая компетентность, экономическая мощь, новаторские и творческие идеи по отношению к использованию побочного продукта ТЭС – основа процветания ВМ.

В Германии создан и действует Технический Союз пользователей побочного продукта ТЭС (ТСПППТЭС).

По данным ТСПППТЭС в 2001 году в Германии произведено 25 млн. т побочного продукта ТЭС:

15 млн. т на ТЭС, работающих на бурых углях,

10 млн. т на ТЭС, работающих на каменных углях.

ТЭС на бурых углях производят:

7,9 млн. т – летучая зола,

1,8 млн. т – топочный песок,

5,3 млн. т – гипс и прочие продукты.

ТЭС на каменных углях производят:

4,3 млн. т – летучая зола,

0,53 млн. т – топочный песок,

0,20 млн. т – гипс,

4,97 млн. т – граншлаки.

Из 4,3 млн. т летучей золы 3,5 млн. т соответствует Европейскому стандарту на летучую золу для материалов из летучей золы.

Топочный песок и граншлаки утилизируются полностью. Граншлаки – заменитель песка при пескоструйной очистке. Главное требование – однородность свойств золы.

Использование летучей золы – важнейший показатель уровня технического развития энергетики и строительства.

Поэтому можно выделить следующие направления использования зол-уноса:

1. Актуальным является получение из золы вторичного угля. После добавки мазута его можно сжигать на ТЭС, либо продавать населению в виде брикетов как топливо. Определение теплотворной способности топливосодержащих зол ТЭС показало, что она превышает подчас теплотворную способность горючих сланцев и отдельных видов бурого угля, на которых работают многие отечественные и зарубежные электростанции.

2. Использование угольной золы ТЭС в качестве связующего при производстве железорудных окатышей одновременно сохраняет запасы бентонитовых глин (применяемых, как связующее), и экономит огромные средства, расходуемые на их добычу и транспортировку.

3. Выделяемые магнетиты и карбиды железа являются высококачественным сырьем для сталелитейной промышленности, а высокоглиноземистые минералы найдут свое применение в производстве огнеупоров.

4. Весьма перспективным является новый материал – микросферы зол-уноса. Уникальное сочетание таких качеств этого техногенного продукта, как микросферический дизайн, низкая плотность, высокая механическая прочность, термостабильность и химическая инертность, обеспечили широкий спектр применения микросфер за рубежом в качестве теплоизоляционных материалов, сорбентов, радиопрозрачных керамик, наполнителей композиционных материалов и специальных видов цемента. Наряду с этим, микросферы являются также перспективным сырьем для получения на их основе катализаторов, адсорбентов и капсулирующих материалов, способных функционировать в условиях воздействия агрессивных сред и высокой температуры.

5. Оставшуюся массу можно использовать для производства различных стройматериалов. Строительная индустрия является наиболее емким и перспективным потребителем теплоэнергетических отходов. Опыт ряда зарубежных предприятий показывает высокую эффективность использования зольных отходов в строительстве и промышленности строительных материалов и конструкций. Следовательно, дефицит традиционного минерального сырья в определенной мере могут восполнить зольные отходы.

6. Применение зол ТЭС в дорожном строительстве является одним из наиболее доступных, простых и экономически эффективных. Они могут быть использованы для устройства укрепленных оснований дорожных одежд и при сооружении земляного полотна. В этом случае смесь золы, извести и грунта обеспечивает дорожному полотну длительное сопротивление деформации при действии частой и продолжительной нагрузки.

7. Зола из отвалов может быть широко и успешно использована для отсыпки автомобильных дорог, проездов, для балластировки железнодорожных путей и других целей.

8. Применение зол ТЭС в производстве бетонных и железобетонных изделий возможно и экономически целесообразно. В зарубежных странах довольно широкое распространение получило производство на основе зол искусственных пористых заполнителей (аглопорита) для последующего их использования при изготовлении изделий из легких бетонов.

9. Применение зол в производстве керамического кирпича имеет большие перспективы как в качестве добавки к глиняному сырью, так и в качестве основного компонента. Применение топливосодержащих зол ТЭС в качестве добавки при производстве керамического кирпича пластического формования показывает, что введение в исходную шихту добавки золы до 30% существенно улучшает сушильные свойства масс, физико-механические показатели готовых изделий (снижается усадка, повышается прочность) и в конечном итоге снижается расход технологического топлива.

Из приведенных выше сведений следует, что золы теплоэлектростанций являются ценными материалами, которые могут и должны быть использованы в естественном виде или в качестве исходного основного компонента для изготовления растворов и бетонов, в производстве вяжущих материалов, особо легких пористых заполнителей и пр.

Работы по классификации зол-уноса могут производиться по двум основным направлениям:

– гидроразделение с использованием исходного продукта из золоотвала;

– пневморазделение с использованием сухой золы с электрофильтров (в данном случае не рассматривается).

В Германии нет ТЭС без силосов для золы. Например, на ТЭС “Мольке” общий объём силосов 60 тыс. т, выход золы – 600 тыс. т/год. При ТЭС нет никаких отвалов золы.

Побочные продукты ТЭС экспортируются в соседние страны. Для летучей золы обязательно наличие сертификата, если она идёт в строительство и стройиндустрию.

Диапазон цен на цемент и золу – основа интереса потребителя. Ни один производитель бетона в Германии не обходится без золы.

В Германии 3,1 млн. т цемента заменяется золой. Зола утилизируется экологически чистым методом. Экономятся ресурсы, энергия, необходимая для производства цемента, сокращён выброс СО2 на 3,1 млн. т (при производстве 1 т цемента происходит выброс 1 т СО2), что очень существенно в свете требований Киотского протокола по снижению выбросов СО2. Окупаются затраты на силосы, транспорт, зарплату.

Электростанция (ТЭС) – производитель продуктов, а не отходов. Однородность – главное для золы.

В США строители законодательно обязаны применять золу ТЭС в бетонах и растворах. Нарушители подвергаются экономическим санкциям со стороны государства. Зачастую ТЭС доплачивает потребителю за забор золы.

В Китае золошлаки ТЭС отпускаются потребителям бесплатно.

В Польше применяются мощные экономические рычаги, стимулирующие использование золошлаков.

Ниже (см. диаграмму) показана утилизация золы, произведенной на европейских энергетических предприятиях.

Относительная утилизация угольной золы в разных странах значительно отличается. В Нидерландах, например, уровень утилизации – 100%. В Германии 75% каменноугольной летучей золы используется в производстве бетона. В зависимости от спроса, страны торгуют золой между собой.

Если основное количество золы зарубежных электростанций, уловленной в электрофильтрах, используется в сухом, более активном, виде (зола-унос), то до 100% сухой золы, уловленной в электрофильтрах отечественных электростанций, удаляется в золонакопители гидроспособом.

В работе рассматривается вопрос межотраслевой синхронизации целевых значений по утилизации продуктов сжигания твердого топлива. Авторы предлагают определить 4 консолидированных направления вовлечения их в хозяйственный оборот: строительная отрасль, сельское хозяйство, природоохранные мероприятия и промышленное производство. В рамках каждого направления рассматриваются экономические, экологические и технологические эффекты утилизации.
Ключевые слова: продукты сжигания твердого топлива, Энергостратегия‑2035, утилизация отходов, угольная генерация, золошлаки, национальные проекты.

This paper assesses the issue of synchronizing strategic cross-­industry goals in accordance with the Energy strategy of the Russian Federation until 2035 setting a performance indicator of coal combustion product (CCP) utilization. The authors propose to review four consolidated CCP applications: construction, agriculture, environmental activities and other industrial production. The potential economic, environmental and technological effects of each application is evaluated with regard to ongoing National projects and other cross-­industry strategic documents.
Keywords: coal combustion products, Energy strategy 2035, waste utilization, coal-fired power generation, coal ash, national projects.

Введение

Минэнерго России ставит перед собой стратегическую задачу по снижению углеродного следа топливно-­энергетического комплекса, в том числе за счет развития возобновляемой энергетики. Одна из тактических задач этого направления работы – снижение негативного воздействия на окружающую среду действующих объектов генерации. Установление целевого показателя по утилизации продуктов сжигания твердого топлива (золошлаков) угольных ТЭС – только начало длинного пути.
Правительство России в июне 2020 года утвердило Энергетическую стратегию до 2035 года. В документе впервые установлен целевой показатель утилизации золошлаков тепловых электростанций: к 2035 году объем их полезного использования должен составлять не менее 50 % от годового уровня образования по отрасли в целом [1]. По данным Минэнерго России, в 2018 году данный показатель составлял 8,4 %. Этот уровень был взят за базовый в Энергостратегии‑2035 [2].
Вопрос использования золошлаков носит комплексный характер и создает существенный потенциал для максимизации эффективности ряда национальных проектов.

Направления вовлечения золошлаков

За рубежом индустрия вовлечения золошлаков в хозяйственный оборот планомерно развивается на протяжении нескольких десятилетий. Так, в Германии технология использования летучей золы в производстве цемента применяется уже более 50 лет [3]. Многие известные высотные здания мира были построены с использованием бетона, произведенного с добавлением золошлаков:

  • башня Бурдж Халифа высотою 830 м (г. Дубай, ОАЭ), бетонный фундамент которой на 20 % состоит и золы-уноса [4];
  • башня The Shard высотою 305 м (г. Лондон, Великобритания), где 50 % цемента было заменено золой-­уноса с высоким содержанием кальция;
  • башня Пикассо высотою 170 м (г. Мадрид, Испания) [5].

При этом использование в строительной отрасли является далеко не единственным направлением вовлечения золошлаков в хозяйственный оборот. В Южной Корее [6] на законодательном уровне утвержден закрытый перечень из 15 способов их вовлечения в хозяйственный оборот: от использования золошлаков в производстве строительной продукции до сельскохозяйственного применения. Согласно аналитическим документам Австралийской ассоциации развития золошлаковой индустрии (Ash Development Association of Australia – ADAA), возможность их вторичного использования определяют два фактора: качество угольного топлива, из которого формируются золошлаки, и технологии переработки золошлаков [7].
Попытки систематизировать направления использования продуктов сжигания твердого топлива также можно найти и в отечественных исследованиях [8], [9]. На основе анализа зарубежных и отечественных материалов авторами статьи предложено 4 консолидированных направления вовлечения твердых остатков в хозяйственный оборот в зависимости от использования полученных материалов:

  • строительная отрасль;
  • сельское хозяйство;
  • природоохранные мероприятия;
  • прочее промышленное производство.

Дополнительно предлагается разделять продукцию, которая может производиться с использованием золошлаков, не только по цели использования, но и исходя из уровня технологической переработки золошлаков (рис. 1).

Рис. 1. Продукция, которая потенциально может производиться с использованием золошлаков, в зависимости от технологических возможностей
Источник: подготовлено на основе [8,9,10]

Золошлаки в строительной отрасли

Тема использования золошлаков носит комплексный характер и создает потенциал для максимизации эффективности национальных проектов

Золошлаки как составляющая природоохранных мероприятий

В Южной Корее на законодательном уровне утвержден перечень из 15 способов вовлечения золошлаков в оборот: от использования в производстве строительной продукции до сельскохозяйственного применения

Необходимо отдельно обозначить возможность применения золошлаков в процессе обезвреживания отходов I и II класса опасности – в зарубежной и отечественной практике зола-унос используется в качестве добавки при цементировании радиоактивных отходов. Добавление золы-уноса позволяет повысить водонепроницаемость цементного камня, уменьшить тепловыделение при гидратации клинкера и улучшить текучесть цементной пасты [34].
Одним из наиболее перспективных направлений утилизации золошлаков с точки зрения крупнотоннажного использования является рекультивация нарушенных земель. В частности, золошлаковый грунт может применяться для ликвидации горных выработок. Данная практика особенно актуальна для ТЭС, расположенных в относительной близости к разрабатываемым месторождениям. Помимо этого, существует потенциал использования золошлаков в качестве изолирующего слоя на мусорных полигонах в качестве техногенного грунта для пересыпки твердых коммунальных отходов.
Использование продуктов сжигания твердого топлива ТЭС в природоохранных мероприятиях может существенно повысить их экологическую результативность и экономическую эффективность. Так, в проектах рекультивации нарушенных земель могут использоваться золошлаки, не требующие существенных технологических ресурсозатрат со стороны ТЭС на переработку и подготовку к утилизации.

Золошлаки как мелиорант и почвенное удобрение в сельском хозяйстве

Золошлаки как новое направление отечественной промышленности

  • железный концентрат;
  • глинозем;
  • магний;
  • редкие породы металлов (скандий, галлий, титан и др.).

По нашему мнению, наибольший потенциал имеет направление извлечения глинозема из продуктов сжигания твердого топлива ТЭС. В 2019 году Россия стала третьей страной в мире по объему произведенного алюминия (3,6 млн тонн) [41], при этом глинозема (основного компонента алюминиевой промышленности) на территории страны производится менее 3 млн тонн ежегодно. В России на сегодняшний день потребности алюминиевой промышленности в глиноземе покрываются внутренним производством лишь на 35 % [42].

Использование золошлаков вместо традиционных песчано-­гравийных смесей потенциально может снизить себестоимость строительной продукции
на 10–20 % при близком расположении угольной ТЭС

Технология извлечения глинозема из золошлаков является одной из наиболее активно развивающихся в Китае. Китай масштабно импортирует бокситы для производства глинозема в связи с недостатком внутренних рудных запасов. Для снижения подобной импортозависимости в Китае ведутся НИОКР в области новых технологий извлечения глинозема. В середине 2000-х годов в Северо-­Западном Китае (провинции Внутренняя Монголия и Шаньси) был обнаружен новый вид золошлаков – зола с высоким содержанием глинозема, содержание оксида алюминия в котором достигает от 40 % до 50 % от общей массы данного вида золошлаков. В среднем по миру содержание оксида алюминия в золошлаках составляет 25 % от общей массы продуктов сжигания твердого топлива [43]. Аналогичная концентрация оксида алюминия актуальна и для отечественных ТЭС, работающих на твердом топливе [44].
Начиная с 2011 года, зола с высоким содержанием глинозема включена в перечень приоритетных материалов промышленного производства Китая. На сегодняшний день в Китае уже функционирует более 10 зольно-­глиноземных заводов. Самый большой из них расположен в алюминиевом технопарке при крупнейшей угольной станции в мире – ТЭС Тогто (провинция Внутренняя Монголия, мощность 6,7 ГВт). В год завод способен производить 5 млн т глинозема при поставках 15 млн т золошлаков, что в перспективе должно исключить потребность Китая в импорте бокситов в размере 12 млн т.
Реализация подобного направления вовлечения твердых отходов ТЭС в хозяйственный оборот российской экономики также синхронизируется с целями Стратегии промышленности по обработке, утилизации и обезвреживанию отходов производства и потребления, утвержденной в 2018 году [45]. Среди целевых показателей в документе отмечается необходимость повышения доли утилизируемых отходов, а также определяются направления развития индустрии переработки отходов. В частности, говорится о создании производственно-­технических комплексов по переработке отходов, а также экотехнопарков. Опыт Китая показывает, что именно сооружение профильных технопарков в эффективном радиусе от ТЭС может стать наиболее целесообразной моделью развития высоко технологичной переработки золошлаков и в Российской Федерации.

Заключение

Рис. 2. Сопоставление целей действующих стратегических документов и направлений вовлечения ПСТТ-ЗШО
Источник: подготовлено авторами

Достижение целевого значения по утилизации золошлаков, определенного Энергостратегией‑2035, целесообразно синхронизировать с реализацией актуальных межотраслевых задач. Использование их в промышленности позволяет не только повысить экономическую эффективность достижения стратегических целей национального развития, но и имеет серьезный потенциал для снижения углеродного следа ряда отраслей. Важно подчеркнуть, что создаваемые эффекты для экономики и окружающей среды возрастают в зависимости от технологичности переработки рассматриваемых продуктов сжигания твердого топлива. Именно консолидированные усилия и гармонизированное стратегическое целеполагание позволит сократить разрыв между Россией и странами-­лидерами по вовлечению золошлаков в хозяйственный оборот и максимизировать кросс-­отраслевые эффекты.

Читайте также:

      

  • Начальная инновационная школа реферат
  •   

  • Физическая активность человека как основной фактор укрепления здоровья реферат
  •   

  • Ремонт трактора дт 75 реферат
  •   

  • Реферат на тему биоценоз
  •   

  • 19 век медицина западная европа реферат

Библиографическое описание:

Игуминова, В. А. Анализ способов утилизации золошлаковых отходов / В. А. Игуминова, А. Е. Карючина, А. С. Ровенских. — Текст : непосредственный // Исследования молодых ученых : материалы VI Междунар. науч. конф. (г. Казань, январь 2020 г.). — Казань : Молодой ученый, 2020. — С. 21-25. — URL: https://moluch.ru/conf/stud/archive/357/15509/ (дата обращения: 05.05.2023).



В статье рассмотрены возможные способы утилизации золошлаковых отходов (ЗШО) как на территории Российской Федерации, так и в европейских странах. Проанализирован химический состав и предложен наиболее перспективный способ переработки данного вида отхода  производство строительных материалов. Для данного применение отхода необходимо, чтобы его компонентный состав соответствовал определенным техническим требованиям. С этой целью следует провести ряд лабораторных исследований по выявлению физико-химических свойств ЗШО.

Ключевые слова: зола, золошлаковые отходы, компонентный состав, строительные материалы, переработка отходов.

I. Введение

Золошлаковые отходы (ЗШО) — вид отхода, образованный в процессе сжигания угля, имеющего большую зольность, в котле на тепловых электростанциях (ТЭЦ).

Классификация золошлаковых отходов [1], как правило, зависит от вида сжигаемого угля, способа сжигания, температуры факела, способа золоудаления, сбора и хранения золы на ТЭС. В связи с этим выделяют следующие виды:

− Зола-уноса при сухом золоудалении с осаждением частиц золы в циклонах и электрофильтрах и накоплением в силосах.

− Топливные шлаки при полном плавлении минеральной части топлива, осаждении расплава в нижней части топки котла и грануляции расплава водой аналогично придоменной грануляции доменных шлаков.

− Золошлаковая смесь при совместном мокром удалении уловленной обеспыливающими устройствами золы–уноса и топливных шлаков, образующихся в котле. Золошлаковая смесь в виде пульпы направляется в золоотвал.

По данным Минприроды России [2], ежегодно на российских угольных электростанциях образуется примерно 22 млн тонн золошлаковых отходов, из которых лишь 10–15 % находят своё дальнейшее применение, из-за чего общий объём накоплений ЗШО неуклонно растёт и сегодня составляет примерно 1,5 млрд. тонн. По словам заместителя председателя комитета Госдумы по энергетике Дмитрия Исламова, золоотвалы в России занимают примерно 30 тыс. га территории. По сравнению с зарубежными странами, утилизация ЗШО в России находится на сравнительно низком уровне.

Актуальность данной проблемы [3] непосредственно связана с отрицательным влиянием золошлаковых отходов на окружающую среду, выраженным:

− в образовании пылений;

− в выделении в атмосферу загрязняющих химических элементов и их соединений (в том числе CO, NOX, SOX);

− в использовании огромных площадей под золоотвалы.

На основе вышеизложенного можно сделать вывод, что переработка данного вида отхода необходима, так как это позволит не только снизить негативное воздействие окружающей среды на население, но и приведёт к сокращению расходов природных ресурсов.

II. Постановка задачи

Целью настоящей работы является рассмотрение возможных способов использования золошлаковых отходов на территории Российской Федерации, а также проанализировать, как эту проблему решают зарубежные страны.

Задачи:

− Изучение компонентного состава золы;

− Рассмотрение всевозможных способов переработки ЗШО;

− Анализ мирового опыта по переработке золошлаковых отходов.

III. Теория

В настоящее время существуют два основных направления переработки золошлаковых отходов, первый из которых — извлечение металлов [4], другой — вторичная переработка отхода для его дальнейшего использования. Извлечение металлов является нерациональным способом обращения с отходом, поскольку проблема уменьшения площадей золоотвалов не решается, поэтому с эколого-экономической точки зрения разумно будет прибегнуть к вторичной переработке отхода.

На сегодняшний день активно развиваются следующие основные отрасли применения золошлаковых отходов, продукция которых должна соответствовать определенным техническим характеристикам, указанным в нормативных документах (рис. 1) [5–6]:

− строительные материалы (цемент, кирпич, блоки);

− дорожное строительство (наполнители для дорожного полотна);

− строительные проекты (стеновой материал);

− производство различных наполнителей;

− сельское хозяйство (стабилизаторы почвы).

Рис. 1. Отрасли применения ЗШО

Химический состав золы [7], в зависимости от месторождения сжигаемого угля, будет иметь следующий компонентный состав, как показано в таблице 1.

Таблица 1

Усредненный компонентный состав

Компонентный состав золы,%

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO2

K2O

Na2O

п.п.п.

22–62

6–30

5–15

6–45

0,5–6

0,2–7

0,2–5

0,1–2

0,2–7

Именно из-за своего разнообразного химического состава наиболее масштабной областью применения золошлаковых отходов в России [1] является строительная индустрия:

  1. ЗШО могут использоваться для производства строительных материалов и изделий, таких как шлакоблоки, кирпичи и строительные смеси;
  2. ЗШО реализуются в дорожном строительстве (при сооружении земляного полотна, для устройства укрепленных оснований, для возведения насыпей, для устройства дорожных одежд).

На сегодняшний день в России существует ряд предприятий [2], деятельность которых направлена на производство строительных материалов из ЗШО. К их числу относятся «Сибирская генерирующая компания» (СГК) в Кемеровской области, Рефтинская ГРЭС «Энел Россия» в Свердловской области, «Основа Холдинг» в Омской области.

В зарубежных странах вопросу о переработке золошлаковых отходов уделяют значительно больше внимание, чем на территории Российской Федерации, этому свидетельствуют показатели уровня утилизации ЗШО. К примеру [8], в Германии и Франции этот показатель составляет 70 %, а в Финляндии — около 90 %, что позволяет большинству ТЭЦ обходится без золоотвалов.

Решением задач, связанных с переработкой и дальнейшим применением ЗШО, занимаются специальные ассоциации, такие как American Coil Council (США), Asian Coal Ash Association (Китай, Индонезия, Австралия), European Coal Combustion Products Association — Европейская ассоциация по утилизации продуктов горения угля (в нее входят 28 энергетических компаний из 15 стран).

В Европейских странах реализация золошлаковых отходов происходит по следующим направлениям [9], представленных на рис. 2.

Рис. 2. Отрасли применения ЗШО в Европе

IV. Результаты исследования

Для использования золошлаковых отходов в производстве строительных материалов, а именно бетона, компонентный состав отхода должен соответствовать определенным техническим требованиям, указанным в соответствующих ГОСТ [10]:

  1. Содержание оксида кальция CaO в зольной составляющей золошлаковой смеси (ЗШС) и в мелкозернистой смеси должно быть не более 10 % по массе;
  2. Содержание оксида магния MgO в зольной составляющей смеси и в мелкозернистой смеси должно быть не более 5 % по массе;
  3. ЗШС будут классифицироваться на марки в зависимости от зернистого состава и морозостойкости.

Золошлаковая смесь, применяемая в дорожном строительстве, также должна соответствовать техническим требованиям, обозначенным в ГОСТ [12]:

  1. ЗШС, величина относительной деформации морозного пучения которой не превышает 0,035, применяют для возведения насыпей земляного полотна без ограничений;
  2. Содержание щелочных металлов в золошлаковой смеси должно быть не более 5 % по массе;
  3. В ЗШС, предназначенной для укрепления цементом, содержание оксида кальция должно быть не более 10 % по массе.

V. Заключение

По полученным результатам можно сделать следующие выводы:

  1. Химическое разнообразие состава зол позволяет найти им применение во многих отраслях при дальнейшей переработке.
  2. На сегодняшний день существует несколько способов переработки ЗШО, главным из которых является производство строительных материалов, но для утверждения о пригодности золошлаковых отходов в производстве необходимо провести ряд лабораторных исследований, с целью выявления физико-химических свойств.
  3. Развитие отраслей по переработке золы на территории Российской Федерации еще не достигло высокого уровня, поэтому есть необходимость в их дальнейшей модернизации.

Литература:

  1. Ватин, Н. И. Применение зол и золошлаковых отходов в строительстве / Н. И. Ватин, Д. В. Петросов [и др.] // Инженерно-строительный журнал. — № 4. — 2011. — с. 16–21.
  2. Общероссийская общественная организация «Деловая Россия»: Золу вписывают в закон [Электронный ресурс], — Режим доступа: https://deloros.ru/zolu-vpisyvayut-v-zakon.html, свободный. — Загл. с экрана.
  3. Фоменко Н. А. Применение окисленных бурых углей для повышения экологической безопасности утилизации золошлаковых отходов: дис, … канд. тех. наук: 25.00.36 / Наталья Александровна Фоменко; Нац. исслед. тех. ун-т. — М., 2019. — 110 с.
  4. Салихов В. А. Экономическая оценка и комплексное использование попутных полезных компонентов углей и золошлаковых отходов углей (на примере Кемеровской области). Новосибирск: Наука, 2013. — 224 с.
  5. Смоленский, О. В. Использование зол-уноса ТЭЦ в производстве строительных материалов и строительстве / О. В. Смоленский // Технологии бетонов. ‒ № 2. ‒ 2012. — с. 10–11.
  6. Инженерный химико-технологический центр «Золошлаковые отходы. Часть 2: Экономическая выгода переработки [Электронный ресурс], — Режим доступа: http://ect-center.com/blog/zoloshlakovie-othody-2, свободный. — Загл. с экрана.
  7. Рекомендации по применению в бетонах золы, шлака и золошлаковой смеси тепловых электростанций / НИИЖБ. — М.: Строй-издат, 1986. — 80 с.
  8. Путилин Е. И. Обзорная информация отечественного и зарубежного опыта применения отходов от сжигания твердого топлива на ТЭС / Е. И. Путилин, В. С. Цветков. М.: В. С. Цветков. М.: НИИ Союздор, 2003. — 60 с.
  9. European Coal Combustion Products Association e. V.: Utilization [Электронный ресурс], — Режим доступа: http://www.ecoba.com/ecobaccputil.html, свободный. — Загл. с экрана.
  10. ГОСТ 25592–91. Смеси золошлаковые тепловых электростанций для бетонов. Технические условия. Введ. 01.07. 1991, М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2002.
  11. Сайт инженера-проектировщика: Марка бетона по морозостойкости [Электронный ресурс], — Режим доступа: http://saitinpro.ru/glavnaya/spravochnik/beton/beton-f/, свободный. — Загл. с экрана.
  12. ОДМ 218.2.031–2013. Методические рекомендации по применению золы-уноса и золошлаковых смесей от сжигания угля на тепловых электростанциях в дорожном строительстве.

Основные термины (генерируются автоматически): отход, Россия, Российская Федерация, вид отхода, дорожное строительство, компонентный состав, смесь, вторичная переработка отхода, земляное полотно, компонентный состав золы.

Похожие статьи

Применение вторичных материалов в ходе дорожных работ

Процент утилизированных отходов в Российской Федерации составляет порядка 10 процентов, в развитых странах Запада примерно 50 процентов, в Германии и Франции этот уровень приближается к отметке в 70 процентов, а в Финляндии порядка 90 процентов.

Применение золоминеральных смесей в основаниях дорожной

В регионе накопилось огромное количество отходов в виде зол и шлаков, которые занимают большие площади сельскохозяйственных

В зависимости от вида и свойств золошлаковых отходов их можно использовать в земляном полотне, при строительстве дорожных одежд…

Применение золошлаковых отходов в дорожном строительстве

Ключевые слова: дорожное строительство, золошлаковые отходы. По данным Росстата за 2017 год в Российской Федерации почти 40 % всей электроэнергии было выработано на тепловых электростанциях (ТЭС).

Полиэтилен как отход: химические свойства, состав, способы…

Под токсичностью понимается способность отхода так воздействовать на организм человека, что приводит к его патологическим изменениям и впоследствии к

Можно привести следующие виды и состав отходов на основе полиэтилена. Отходы полиэтилена в виде пленки.

Переработка отходов производства и потребления на…

Проблема переработки отходов производства и потребления на предприятиях теплоэнергетики актуальна не только в России, но и носит глобальный характер. Данное производство оказывает значительное воздействие на окружающую среду и является причиной ухудшения здоровья…

Использование золошлаковых отходов ТЭС Кузбасса для…

Прямое (без переработки) крупнотоннажное использование золошлаковых отходов ТЭС обеспечит наиболее быструю их утилизацию.

Ниже, на примере Беловской и Кемеровской ГРЭС, рассмотрена возможность применения золошлаковых отходов ТЭС Кузбасса для…

Новые материалы в дорожном строительстве | Статья в журнале…

К таким отходам относятся золы и шлаки — продукты от…

оптимальная влажность, увеличение прочности, дорожное полотно, молотый шлак, грунт, дорожное основание

 Ввод молотого шлака в состав бетонной смеси, в зависимости от способов твердения бетонов…

Схема утилизации твердых отходов гипермаркета

Проанализировано количество твердых отходов и проведена их классификация к прессованию или сжиганию на примере универсального гипермаркета.

Учитывая специфику предприятия, и зная компонентный и количественный состав (табл. 1) можно утилизировать отходы с…

Промышленные отходы горного производства и их использование…

Каждый вид отходов образуемый на ОАО «Леб ГОКе» используется в народном хозяйстве, их

Состав частиц и их плотность зависят от минерального состава пород, вмещающих

Наиболее перспективны для использования в строительстве отходы, образующиеся при…

ГЕОЭКОЛОГИЯ GEO-ECOLOGY

Обзoрнaя статья / Review article УДК 621.182.94:621.182.95

DOI: https://doi.org/10.21285/2500-1582-2019-3-375-391

Использование золошлаковых отходов тепловых электростанций

© Л.И. Худякова, А.В. Залуцкий, П.Л. Палеев

Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук, г. Улан-Удэ, Россия

Резюме: Золошлаковые отходы представляют серьезную угрозу состоянию окружающей среды нашей планеты. С данной проблемой необходимо бороться. Ученые всего мира проводят исследования в этом направлении. Целью работы являлось выполнение аналитического обзора литературных данных по использованию золошлаковых отходов, как в России, так и за рубежом. Проведенный анализ показал, что отходы топливно-энергетического комплекса можно использовать в различных направлениях. Большее количество исследований посвящено применению их в производстве строительных материалов. Установлена возможность использования золошлаковых отходов в качестве минеральной добавки при изготовлении цементов. Они могут использоваться в качестве заполнителей при получении бетонов, а также при изготовлении керамических изделий, теплоизоляционных материалов. Также они могут найти широкое применение в дорожном строительстве. Кроме того, отходы тепловых электростанций являются перспективным материалом для получения сорбентов, геополимерных материалов и других ценных компонентов. Отходы топливно-энергетического комплекса представляют собой универсальный материал для использования в различных отраслях промышленности. Использование золошлаков в производстве позволит не только уменьшить их количество на золоотвалах, но и не допустить их дальнейшего складирования.

Ключевые слова: золошлаковые отходы, строительные материалы, сорбенты, цеолиты, геополимеры, алюмо-силикатные микросферы

Информация о статье: Дата поступления 13 августа 2019 г.; дата принятия к печати 13 сентября 2019 г.; дата онлайн-размещения 30 сентября 2019 г.

Формат цитирования: Худякова Л.И., Залуцкий А.В., Палеев П.Л. Использование золошлаковых отходов тепловых электростанций. XXI век. Техносферная безопасность. 2019;4(3):375-391. DOI: 10.21285/2500-1582-20193-375-391.

Use of ash and slag waste of thermal power plants

Liudmila I. Khudyakova, Aleksey V. Zalutskiy, Pavel L. Paleev

Baikal institute of nature management Siberian branch of the Russian academy of sciences, Ulan-Ude, Russia

Abstract: Ash and slag waste poses a serious threat to the ecology of our planet. The aim of the article is to carry out an analytical review of literature data on the use of ash and slag waste in Russia and abroad.The analysis showed that waste of the fuel and energy industry can be used in various directions. Researchers deal with their use for producing building materials. Ash and slag waste can be used as a mineral additive for producing cement. It can serve as an aggregate in the production of concrete, ceramic products. Ash and slag are promising for obtaining heat-insulating materials. They can also be used in road construction. In addition, waste from thermal power plants is a promising material for the production of sorbents, geopolymeric materials and other valuable components. The waste of the fuel and energy industry is a universal material for various industries which can reduce ash dumps, and prevent them from further stockpiling.

Keywords: ash and slag waste, building materials, sorbents, zeolites, geopolymeres, aluminosilicate microspheres

Information about the article: Received 13 August, 2019; accepted for publication September 13, 2019; available online September 30, 2019.

2019;4(3):290-306

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISSN 2500-1582

(print) ISSN 2500-1574 (online)

Худякова Л.И., Залуцкий А.В., Палеев П.Л. Использование золошлаковых отходов

тепловых электростанций Khudyakova L.I., Zalutskiy A. V., Paleev P.L. Use of ash and slag waste

of thermal power plants

For citation: Khudyakova L.I., Zalutskiy A.V., Paleev P.L. Use of ash and slag waste of thermal power plants. XXI century. Technosphere Safety. 2019;4(3):375-391. (In Russian) DOI: 10.21285/2500-1582-2019-3-375-391.

1. Введение

С каждым годом в стране возрастает потребление электрической энергии. Это приводит к увеличению мощностей тепловых электростанций, в процессе работы которых образуются золошлаковые отходы (ЗШО), складируемые на золоотвалах. К настоящему моменту их количество превышает 1,5 млрд т, что создает значительную экологическую нагрузку на окружающую среду. Данная проблема является настолько острой, что 18 февраля 2019 г. Комитетом Государственной Думы по энергетике был проведен круглый стол на тему «Законодательное регулирование использования золошлаковых отходов угольных ТЭС». На заседании отмечалось, что золо-отвалы представляют серьезную эколого-экономическую проблему, требующую радикального решения. К настоящему времени используется не более 10% образуемых годовых отходов, и этот показатель должен быть увеличен [1]. Над проблемой использования отходов теплоэнергетики работают ученые всего мира. Поэтому представляет интерес изучить основные направления их деятельности.

2. Методы

Авторы проанализировали научные публикации российских и зарубежных исследователей в области разработки технологии утилизации и переработки в полезные продукты золошлаковых отходов тепловых электростанций с ретроспективой 10 лет. Репрезентативность выборки позволила осуществить аналитический обзор.

3. Результаты

В литературе встречается достаточно много публикаций по использованию отходов топливно-энергетического комплекса

в различных направлениях [2-7]. Остановимся подробнее на основных.

Производство строительных материалов

Наибольшее количество публикаций по использованию золошлаковых отходов относится к строительной отрасли. Зо-лошлаковые отходы рекомендуют использовать в качестве строительных материалов для производства цемента, бетона и т.д.

Производство цемента. В ряде работ рассмотрена возможность применения золошлаковых отходов тепловых (ТЭС) и гидроэлектростанций (ГРЭС) в производстве цементов с минеральными добавками. Установлено, что их физико-механические характеристики зависят от состава используемых материалов, количества минеральной добавки и величины удельной поверхности. Введение в состав цемента 15% кислых ЗШО позволяет получать материалы хорошего качества [8]. Использование минеральной добавки в количестве 30%, состоящей из отходов Верхнетагильской ГРЭС (15%) и доменного гранулированного шлака Нижнетагильского металлургического комбината, способствует получению цементов с высокими прочностными показателями [9].

Кроме того, зола уноса пригодна для получения гипсовых вяжущих материалов. Добавка ее в сырьевую смесь в количестве до 20% приводит к повышению прочности и водостойкости полученных композиций [10].

Производство бетона. Отходы теплоэнергетики можно использовать при производстве различных видов бетонов. Бетоны на основе зольных цементов по своим показателям не уступают бетонам на обычном цементе, а по водонепроницаемости превышают их [8]. Возможность получения тяжелых и мелкозернистых бетонов пока-

ГЕОЭКОЛОГИЯ GEO-ECOLOGY

зана на примере Томской ГРЭС-2. При этом, используя золошлаковые отходы в естественном состоянии, можно получать тяжелые бетоны марки В30, а в молотом состоянии – мелкозернистые бетоны марки В25 [11]. Перспективным заполнителем для легкого золобетона служит безобжиговый зольный гравий, полученный из высококачественной золы уноса и силикат-глыбы. Преимуществом данного материала является снижение более чем в 1,5 раза его теплопроводности по сравнению с керам-зитобетоном [12].

Однако применение золошлаковых отходов в качестве заполнителя в силикатные бетоны не приводит к ожидаемым результатам: образуется высокопористая структура, обуславливающая невысокую прочность и низкую водостойкость материала. Для устранения данного недостатка бетоны пропитывают в серном расплаве, модифицированном жидким стеклом, получая защитное упрочняющее и водостойкое покрытие на их поверхности [13]. Серобе-тон, содержащий в качестве заполнителей песок и ЗШО, отличается тем, что не содержит воду, а в процессе своего приготовления пропитывается модифицированным расплавом серы при присутствии модификатора – хлорида фосфора (III). Полученный материал обладает высокими показателями плотности, прочности и низким водопоглощением, что дает возможность использовать его в качестве дорожных ограждений, плитки, бортовых камней [14].

Содержание золы уноса тепловых электростанций в бетоне в количестве более 50% объема оказывает негативное влияние на его качество: снижается прочность, морозостойкость. С целью недопущения отрицательного воздействия необходимо повышать качество золы уноса. Для этого применяют различные методы, в т.ч. электрическую сепарацию в высоковольтном электрическом поле, позволяю-

щие отделить органические остатки золы от минеральной части [15].

Производство керамических изделий. Для снижения потребления энергетических и минеральных ресурсов при производстве керамических материалов перспективным решением является использование ЗШО. Над данной проблемой работают многие исследователи. В работах ученых показано, что золошлаковые отходы ТЭС могут заменить высококачественное сырье при производстве строительной керамики. Введение их в состав глинистой шихты способствует снижению огневой усадки готовых изделий. При обжиге происходит интенсификация процессов образования волластонита и гематита, что показано на примере золошлаковых отходов Казанской ТЭЦ-2 [16]. В Юргинском технологическом институте проводятся исследования по получению керамического кирпича методом пластического формования. Установлено, что добавка золошлаковых отходов к глинистой составляющей не должна превышать 15%, а температура обжига быть не ниже 1000оС [17, 18]. Влияние модификации отходов помолом на физико-механические показатели конечного продукта показаны на примере золы Томской ГРЭС-2. Установлено, что повышенное содержание мелкодисперсных частиц ЗШО положительно влияет на водопоглощение и морозостойкость кирпича, полученного методом полусухого прессования при давлении 25 МПа. При этом количество добавки золоотходов в составе шихты можно увеличить до 50% [19, 20].

В процесс производства керамической плитки также могут быть вовлечены отходы топливно-энергетического комплекса. В Республике Беларусь разработаны составы и технологический регламент производства терракотовой плитки из техногенных продуктов энергетического комплекса, представленных шламовыми осад-

2019;4(3):290-306

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISSN 2500-1582

(print) ISSN 2500-1574 (online)

Худякова Л.И., Залуцкий А.В., Палеев П.Л. Использование золошлаковых отходов

тепловых электростанций Khudyakova L.I., Zalutskiy A. V., Paleev P.L. Use of ash and slag waste

of thermal power plants

ками химическом водоподготовки станции обезвоживания и ТЭС. Показано, что, варьируя содержание основных компонентов, можно изменять цветовые и технические показатели получаемых материалов [21].

Производство теплоизоляционных материалов. Золошлаковые отходы также пригодны для производства теплоизоляционных материалов. В работе [22] показано, что легковесный кирпич можно получить из шихты, содержащей золу Тольяттинской ТЭС и межсланцевую глину, образующуюся при добыче горючих сланцев. Отличительной особенностью является то, что в технологическом процессе отсутствуют традиционные природные сырьевые материалы. При этом наилучшие показатели достигаются при равном содержании золы и глины. Кроме того, используя жидкое натриевое стекло и золошлаковые отходы, можно получить пористый заполнитель (керамзит) высокого качества [22].

Блочные теплоизоляционные материалы с теплопроводностью 0,05 Вт/(м К) получены из отходов полистирола, золы уноса, гипса и извести. Это позволяет использовать их в качестве высокоэффективных энергосберегающих стеновых материалов [23]. Из зольных отходов с добавкой карбоната натрия изготовлено пеностекло, в котором количество пор и их распределение в структуре материала зависят от технологических параметров [24].

Кроме того, летучая зола используется для получения аддибатической пены с макропорами от 0,5 до 600 мм, представляющей интерес в качестве теплоизоляционного материала при строительстве. Добавка ее к силикату натрия в количестве 7,5% позволяет производить материал с высокими физико-механическими характеристиками: прочностью 0,44 МПа, плотностью 97 м3/кг и теплопроводностью 0,0488 Вт/(м К), используемый для теплоизоляции наружных стен [25, 26].

Дорожное строительство. Зо-

лошлаковые отходы тепловых электростанций являются универсальным материалом для дорожного строительства. Их можно использовать для отсыпки дорожных насыпей, устройства оснований и всех слоев автомобильных дорог, в качестве компонента вяжущих материалов для укрепления грунтов, минерального порошка, а также добавки в состав цементобетона [27, 28].

Проведены исследования по использованию золошлаков Дарханской ТЭС (Монголия) в качестве компонента дорожных грунтов. Установлено, что, являясь высокоуглеродистыми, кислыми, малокальциевыми соединениями, золы имеют плохое сцепление с почвой, поэтому в состав дорожных бетонов необходимо вводить добавки извести или природного известняка

[29]. Применение отходов ТЭС Забайкальского края в составе цементо-грунтов позволяет получить эффективный композиционный материал с высокими показателями прочности для дорожного строительства

[30]. Добавка полимерных материалов в состав цементогрунтов способствует повышению их морозостойкости и трещино-стойкости [31].

Использование золошлаков позволяет получать комплексные вяжущие материалы, включающие в себя металлургические шлаки и портландцемент, служащие для укрепления оснований автомобильных дорог и позволяющие почти наполовину снизить стоимость прокладки полотна [32].

Зола уноса является перспективным материалом для использования в качестве минерального порошка при приготовлении асфальтобетонной смеси. Исследованиями, проведенными с золоотходами Биш-кекской ТЭЦ (Кыргызстан), установлено, что по своим физико-механическим характеристикам асфальтобетоны на золе уноса удовлетворяют требованиям государственных стандартов, а по показателям прочности превышают стандартные образцы [33].

378

ISSN 2500-1582

(print) ISSN 2500-1574 (online)

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

2019;4(3): 290-306

ГЕОЭКОЛОГИЯ GEO-ECOLOGY

Закладочные смеси. Золошлаковые отходы представляют собой перспективный материал для приготовления смесей для заполнения земляных выработок при ведении добычных работ. Определены оптимальные составы данных композиционных материалов, в которых доля золы составляет 18%. Установлено, что приготовленные образцы соответствуют предъявляемым требованиям научно-технической документации [34].

Проведены работы по изучению свойств золошлаковых отходов как техногенных грунтов. В результате установлено, что они обладают показателями, позволяющими использовать их для устройства оснований зданий и сооружений [35]. Также зола уноса, обладая низкой степенью пучи-нистости, может применяться как основание под фундаменты зданий [36].

Производство сорбентов

Золошлаковые материалы обладают высокой поглотительной способностью (сорбирующими свойствами) и термической устойчивостью, что дает возможность использовать их в качестве дешевых сорбентов паров азотной кислоты [37]. При введении золы уноса в поток дымовых газов топ-ливосжигающих устройств добиваются снижения содержания в них оксидов азота за счет адсорбции данных газов на поверхности золы [38]. Зола уноса может использоваться для очистки сточных и поверхностных вод от нефти и нефтепродуктов [39]. Кроме того, входя в состав комплексного реагента, позволяет очищать водные растворы от катионов алюминия, переводя их в твердую фазу, представляющую концентрат алюминия для его последующего выделения [40]. Тяжелые металлы (свинец, медь, кадмий, цинк и хром), содержащиеся в природных водоемах, также могут быть адсорбированы на поверхности золы уноса. Максимальная поглотительная способность наблюдается при рН=6,5 и составля-

ет порядка 5 мг металла на грамм золы, причем установлена возможность одновременного удаления загрязнителей [41].

Цеолиты. Зола уноса тепловых электростанций является перспективным материалом для синтеза цеолитов, обладающих высокими адсорбционными характеристиками [25]. Для получения цеолитов из золы уноса можно проводить ее разделение, а также вводить в ее состав добавки. Так из немагнитной фракции золы уноса, образуемой от сжигания угля Печерско-го угольного бассейна, методом гидротермального синтеза были получены цеолиты и определены их катионообменные свойства. Установлено, что они обладают высокой сорбционной активностью по отношению к катионам стронция, бария и аммония [42]. Добавка к летучей золе модифицированной сланцевой золы позволяет получать цеолитный материал для адсорбции свинца, цинка и хрома [43].

Обычно цеолиты синтезируются посредством гидротермической обработки под давлением при повышенных температурах, порядка 150оС [44], а также пироген-ным синтезом. Искусственные цеолиты получены плавлением золы уноса с гидрок-сидом натрия при температуре 450оС с площадью поверхности 49-69 м2/ г [45].

Мезопористые кварцевые материалы. Зольные отходы тепловых электростанций представляют интерес для получения мезопористых кварцевых материалов, характеризуемых высокой удельной поверхностью свыше 1000 м2/г, четким определенным размером пор от 2 до 20 нм, внутри которых сосредоточено большое количество Si-OH групп, легко взаимодействующих с различными органическими группами. Они пригодны для удаления макромолекул загрязнителей, а также используются в качестве катализаторов в органической химии [25, 46]. Дешевый мезопори-стый материал с величиной удельной по-

2019;4(3):290-306

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISSN 2500-1582

(print) ISSN 2500-1574 (online)

Худякова Л.И., Залуцкий А.В., Палеев П.Л. Использование золошлаковых отходов

тепловых электростанций Khudyakova L.I., Zalutskiy A. V., Paleev P.L. Use of ash and slag waste

of thermal power plants

верхности 282 м2/г и размером пор порядка 5,7 нм эффективно сорбирует сульфат-ионы из водных растворов, превосходя по данному показателю все известные адсорбенты [47]. Также методом выщелачивания получен мезопористый материал с удельной поверхностью 585,02 м2/г, объемом пор 0,54 см3/г и размером пор от 2 до 10 нм, пригодный для широкого применения [48].

Получение геополимерных материалов

Золу уноса тепловых электростанций рассматривают как перспективный материал для получения геополимеров, отличающихся от цеолитов жесткой плотно упакованной поликристаллической структурой и имеющих более высокую плотность. В зависимости от технологических параметров и вида используемых компонентов синтезируют геополимерные материалы различного технического назначения.

В работах зарубежных ученых [49] показано, как зольные отходы можно активировать раствором гидроксида натрия или многокомпонентным составом в присутствии суперпластификаторов и получать геополимерные вяжущие, обладающие повышенными эксплуатационными характеристиками. Физико-механические свойства геополимеров, активированных гидрокси-дом натрия и жидким стеклом, зависят от концентрации щелочного раствора, температуры и времени отверждения [50].

Пористые геополимерные материалы, полученные путем затворения золы уноса натриевым жидким стеклом в присутствии перекиси водорода в качестве пенообразователя, можно использовать в качестве теплоизоляторов [51]. Геополимеры на основе зольных отходов, метокаолина и заполнителей могут использоваться в качестве легких неорганических строительных сырьевых материалов при производстве бетонов и керамического кирпича [52]. Геополимерные растворы, приготовленные из золы уноса с добавлением кварцевого пес-

ка, обладают повышенной прочностью и пригодны для получения бетонов с улучшенными эксплуатационными характеристиками [53].

Геополимеры с закрытыми порами, полученные методом активации летучей золы раствором гидроксида натрия с последующей обработкой ультразвуком и вибрацией, имеют аморфную структуру и могут быть использованы как сорбенты [54]. Предложена методика синтеза геополимерных блоков с взаимосвязанными порами с помощью щелочной активации золы, в процессе которой добавляли олеиновую кислоту и раствор перекиси водорода для образования геополимерной пены. Полученные пористые материалы обладают высокой адсорбционной активностью и могут использоваться для удаления красителей из сточных вод [55].

Также для синтеза геополимеров можно использовать не только золу уноса, но и золошлаковые отходы. Процесс осуществляется в два этапа. Полученный геополимерный композит обладает прочностью при сжатии свыше 32 МПа [56].

Получение ценных компонентов

Как известно, золошлаковые отходы содержат большое количество ценных компонентов, и их переработка позволяет получить различные виды товарной продукции. Так повышенное содержание алюминия, железа и титана способствует извлечению из отходов данных компонентов [57]. Применяя комплексную схему переработки золоотходов можно выделить золото, алюмосиликатные микросферы, магнитную и тяжелую фракции, инертную массу алюмосиликатного состава и угольный концентрат [58, 59]. Использование комплексной технологии обогащения золошлаков способствует получению угле-, железо- и алюмосодержащих продуктов [60].

Известны работы по комплексной переработке зольных отходов Каширской и Троицкой ГРЭС с получением железосо-

380

ISSN 2500-1582

(print) ISSN 2500-1574 (online)

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

2019;4(3): 290-306

ГЕОЭКОЛОГИЯ GEO-ECOLOGY

держащего концентрата, алюмосиликатного продукта и углеродсодержащего концентрата [61, 62]. Одним из способов выделения товарного железосодержащего концентрата для черной металлургии является магнитная сепарация, позволяющая использовать золоотходы как в сухом, так и в мокром состоянии [63]. Применение фторидно-го метода позволяет выделять из электромагнитной фракции глинозем, аморфный кремнезем, диоксид железа и другие продукты [64]. Кроме того, образующийся при гидрохимической обработке гексафторси-ликат аммония, обладает биоцидными и огнестойкими свойствами и может использоваться в деревообрабатывающей, химической и иных отраслях промышленности [65]. Продуктами спекания золы уноса со шламовыми отходами алюминиевого производства являются криолит – глиноземный концентрат – и глинозем для получения алюминия [66].

Достаточно много исследований посвящено извлечению алюмосиликатных микросфер, представляющих собой ценный продукт для использования в производстве бетонов [67], керамических [68], полимерных материалов [69] и т.д. Одним из способов их выделения из золы уноса является применение метода аэродинамической классификации с последующей мокрой магнитной сепарацией. Это позволяет разделить алюмосиликатные микросферы на магнитные и немагнитные узкие фракции [70]. Четырехстадийное разделение микросфер способствует выделению их узких фракций с определенным химическим и минеральным составом [71]. Одной из наиболее ценных является фракция -0,+0,2 мм, которую можно использовать в качестве пропантов – основы облегченных высокопрочных материалов [72]. Фракция размером 40-50 нм является наноразмер-ным катализатором, способным окислять сульфиты натрия при низкой температуре и

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

очищать загрязненные газы от SO2 [73]. Пропитка микросфер молибдатом аммония позволяет получить железо-молибденовый катализатор повышенной прочности, используемый при окислении метанола до формальдегида [74]. Кроме того, алюмоси-ликатные микросферы обладают сорбци-онными свойствами по отношению к тяжелым металлам, поэтому они пригодны для очистки сточных вод, прежде всего от ионов железа [75]. А термически активированные микросферы Новосибирской ТЭС способны поглощать из водных растворов фенол и нефть [76].

Отходы теплоэнергетики являются перспективным сырьем для извлечения ценных компонентов для высокотехнологичных производств, в частности редкоземельных элементов (РЗЭ). Для достижения данной цели рассматриваются различные методы. Одним из них является метод ионной флотации, отличающийся простотой, высокой скоростью и избирательностью процесса. Преимущества его заключается в возможности извлечения ценных компонентов даже при их низкой концентрации в отходах [77]. Также применяют метод бактериального выщелачивания. Для этого с целью максимального извлечения редкоземельных элементов золошлаковые материалы предварительно подвергают флотационному способу обработки [78]. Комплексное выщелачивание позволяет извлечь из золы уноса 49% лантана, 45% иттрия и 75% скандия [79]. Перспективным способом извлечения редких и редкоземельных металлов является воздействие на золошлаковые отходы импульсного и непрерывного электромагнитного микроволнового излучения, что позволит ускорить процесс выщелачивания ценных компонентов [80]. Кроме того, в золошлаках в тонком и сверхтонком состоянии присутствует золото и металлы платиновой группы, которые можно извлечь, используя

2019;4(3):290-306

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISSN 2500-1582

(print) ISSN 2500-1574 (online)

Худякова Л.И., Залуцкий А.В., Палеев П.Л. Использование золошлаковых отходов

тепловых электростанций Khudyakova L.I., Zalutskiy A. V., Paleev P.L. Use of ash and slag waste

of thermal power plants

многостадийную технологическую схему переработки отходов [81].

Сельское хозяйство

Отходы тепловых электростанций содержат большое количество ценных микроэлементов и оксидов, поэтому их можно использовать в качестве мелиорантов и удобрений в сельском хозяйстве, в лесном хозяйстве, для ремедиации почв, рекультивации земель и т.д. [82, 83]. Они улучшают водно-физические и агрохимические показатели почв, а также, являясь хорошим калийным удобрением, повышают содержание в почве обменного калия на 4-8%. Рекомендуемая оптимальная норма их внесения составляет 60 т/га [84]. Наибольшая концентрация микроэлементов наблюдается в немагнитной фракции золы,которую рекомендуют для использования в качестве микроудобрений. Для достижения наибольшего эффекта получают гранулированные, обогащенные связанным азотом микроудобрения пролонгированного действия [85].

Внесение золы уноса в почву в определенных концентрациях повышает ее плодородие, способствует росту растений и накоплению в них макро- и микроэлементов. Урожайность и питательный состав зависят от вида почвы, количества внесенной добавки и выращиваемых культур [86, 87].

Кроме того, по мнению авторов работ [83, 88, 89], летучая зола является пестицидом и, внесенная в почву, защищает

растения от многих сельскохозяйственных вредителей: снижает появление личинок, повышает устойчивость растений к различным видам болезней, а также используется в качестве инсектицида для обработки садовых культур.

Золошлаковые отходы могут найти применение при рекультивации нарушенных земель. В работе [90] показано, что смесь отходов с активным илом очистных сооружений образует плодородный гумусовый слой для произрастания различных видов растений.

5. Заключение

Анализ научных публикаций российских и зарубежных авторов показал, что золошлаковые отходы тепловых электростанций представляют собой универсальный материал для использования в различных отраслях промышленности, в т. ч. в строительстве, металлургии, сельском хозяйстве и т.д., а из выделенных из них ценных компонентов можно получать различные виды продукции.

Кроме того, вовлечение отходов теплоэнергетики в промышленный оборот позволит не только сократить их количество на золоотвалах, но и предотвратить складирование новых партий, создавая безотходные производства, и снизить нагрузку топливно-энергетического комплекса на окружающую среду.

Библиографический список

1. «Круглый стол» на тему «Законодательное регулирование использования золошлаковых отходов угольных ТЭС» [Электронный ресурс] // Министерство энергетики Российской Федерации. URL: https://minenergo.gov.ru/node/14014 (дата обращения 14.08.2019).

2. Афанасьева О.В., Мингалеева Г.Р., Добронравов А.Д., Шамсутдинов Э.В. Комплексное использование золошлаковых отходов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2015. № 7-8.

С. 26-36.

3. Подгородецкий Г.С., Горбунов В.Б., Агапов Е.А., Ерохов Т.В., Козлова О.Н. Проблемы и перспективы утилизации золошлаковых отходов ТЭЦ. Ч. 1 // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 6. С. 439-446.

DOI: 10.17073/0368-0797-2018-6-439-446

4. Yao Z.T., Ji X.S., Sarker P.K., Tang J.H., Ge L.Q., Xia M.S., Xi Y.Q. A comprehensive review on the applications of coal fly ash // Earth-Science Reviews. 2015.

ГЕОЭКОЛОГИЯ GEO-ECOLOGY

Vol. 141. P. 105-121.

DOI: 10.1016/j.earscirev.2014.11.016

5. Blissett R.S., Rowson N.A. A review of the multi-component utilisation of coal fly ash // Fuel. 2012. Vol. 97. P. 1-23. DOI: 10.1016/j.fuel.2012.03.024

6. Sett R. Flyash: characteristics, problems and possible utilization // Advances in Applied Science Research.

2017. Vol. 8 (3). P. 32-50.

7. Адеева Л.Н., Борбат В.Ф. Зола ТЭЦ – перспективное сырье для промышленности // Вестник Омского университета. 2009. № 2. С. 141-151.

8. Энтин З.Б., Нефедова Л.С., Стржалковская Н.В. Золы ТЭС – сырье для цемента и бетона // Цемент и его применение. 2012. 2. С. 40-46.

9. Капустин А.Ф., Семериков И.С. Состав и свойства композиционного цемента с добавкой золошлаковой смеси ТЭС // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». 2011. № 16. Вып. 12. С. 38-40.

10. Шарифов А., Субхонов Д.К., Шодиев Г.Г., Бобоев Т.С. Использование золы угля Фан-Ягнобского месторождения в качестве наполнителя композиций из гипсовых вяжущих // Доклады Академии наук Республики Таджикистан. 2016. Т. 59. № 9-10. С. 413-417.

11. Скрипникова Н.К., Юрьев И.Ю. Комплексное использование золошлаковых отходов Томской области для получения различных видов строительных материалов // Вестник ТГАСУ. 2013. № 2. С. 245-249.

12. Ефременко А.С., Халтаева Е.П. Применение золошлаковых отходов ТЭС при производстве высокопрочных легких бетонов // Вестник ИрГТУ. 2014. № 8 (91). С. 86-89.

13. Медведева Г.А., Ахметова Р.Т., Пятко Ю.Н., Са-фин И.Ш., Строганов В.Ф., Ахметова А.Ю. Утилизация отходов теплоэнергетики в водостойкие композиционные материалы // Известия КГАСУ. 2013. № 2 (24). С. 320-325.

14. Медведева Г.А., Ахметова Р.Т., Юсупова А.А. Утилизация золошлаковых отходов ТЭЦ при изготовлении серных бетонов в присутствии хлорида фосфора // Современные наукоемкие технологии.

2018. № 11. С. 43-47.

15. Губарь В.Н., Петрик И.Ю., Жибоедов А.В. Способы повышения качества золы-унос ТЭС, применяемой в высококачественных бетонах // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2016. № 3 (119). С. 63-70.

16. Бариева Э.Р., Королев Э.А., Егорова Е.С. Моделирование состава керамической шихты с использованием золошлаковых отходов Казанской ТЭЦ-2 // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2009. № 7-8. С. 119-122.

17. Мальчик А.Г., Литовкин С.В., Родионов П.В. Исследование технологии переработки золошлаковых

отходов ТЭС при производстве строительных материалов // Современные наукоемкие технологии.

2016. № 3. С. 60-64.

18. Malchik А.С, Litovkin S.V., Rodionov P.V., Kozik V.V., Gaydamak M.A. Analyzing the technology of using ash and slag waste from thermal power plants in the production of building ceramics // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2016. 127. 012024. DOI: 10.1088/1757-899X/127/1 /012024

19. Юрьев И.Ю., Скрипникова Н.К. Модифицированные алюмосиликатные отходы для строительных керамических материалов // Письма о материалах. 2013. № 3. С. 268-271.

20. Юрьев И.Ю., Скрипникова Н.К. Волокитин О.Г. Исследование влияния модифицированных зо-лошлаковых отходов на свойства обжиговых керамических изделий // Вестник ТГАСУ. 2013.№ 4. С. 191-196.

21. Ковчур А.С., Шелег В.К., Ковчур С.Г., Гречаников А.В., Манак П.И., Захаренко А.В. Разработка технологии производства терракотовой керамической плитки с использованием техногенных продуктов энергетического комплекса // Вестник Витебского государственного технологического университета.

2017.№ 2 (33). С. 86-94.

22. Абдрахимов В.З. Снижение экологического ущерба экосистемам за счет использования межсланцевой глины и золошлакового материала в производстве легковесного кирпича и пористого заполнителя // Уголь. 2018. №10. С. 77-83.

DOI: 10.18796/0041-5790-2018-10-77-83

23. Zhang X.D., Han Y. Thermal insulation properties of fly ash and waste polystyrene mixed block building materials // Chemical Engineering Transactions. 2016, vol. 55, pp. 253-258.

DOI : https://doi.org/10.3303/CET1655043

24. Qin Z., Li G., Tian Y., Ma Y., Shen P. Numerical simulation of thermal conductivity of foam glass based on the steady-state method // Materials. 2019. Vol. 12 (54), DOI: 10.3390/ma12010054

25. Lee Y.-R., Soe J.T., Zhang S., Ahn J.-W., Park M.B., Ahn W.-S. Synthesis of nanoporous materials via recycling coal fly ash and other solid wastes: A mini review // Chemical Engineering Journal. 2017. Vol. 317. P. 821-843.

DOI: 10.1016/j.cej.2017.02.124

26. Li Y., Cheng X., Cao W., Gong L., Zhang R., Zhang H. Fabrication of adiabatic foam at low temperature with sodium silicate as raw material // Materials and Design. 2015. Vol. 88. P. 1008-1014.

DOI: 10.1016/j.matdes.2015.09.078

27. Грицук А.И., Туманова С.А., Чаргазия Т.З., Боро-дай Д.И., Стукалов А.А. Эффективность использования золошлаков в дорожном строительстве // Экономика строительства и городского хозяйства.

2019;4(3):290-306

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISSN 2500-1582

(print) ISSN 2500-1574 (online)

383

Худякова Л.И., Залуцкий А.В., Палеев П.Л. Использование золошлаковых отходов

тепловых электростанций Khudyakova L.I., Zalutskiy A. V., Paleev P.L. Use of ash and slag waste

of thermal power plants

2017. Т. 13. № 1. С. 81-91.

28. Азанов Б.К. Рекомендации по использованию промышленных отходов в дорожном строительстве // Металлург. 2014. № 2. С. 44-47.

29. Hadbaatar A., Mashkin N.A., Stenina N.G. Study of ash-slag wastes of electric power plants of Mongolia applied to their utilization in road construction // Procedia Engineering. 2016. Vol. 150. P. 1558-1562.

DOI: 10.1016/j. proeng.2016.07.111

30. Сигачев Н.П., Коновалова Н.А., Коннов В.И., Панков П.П., Ефименко Н.С. Эффективность использования золошлаковых отходов Забайкальского края в производстве дорожных цементогрунтов // Экология и промышленность России. 2015. Т. 19. № 11. С. 24-26.

DOI : https://doi.org/10.18412/1816-0395-2015-11 -24-27

31. Сигачев Н.П., Коновалова Н.А., Панков П.П., Ефименко Н.С., Григорьев Д.А. Дорожные цементо-грунты на основе золошлаковых отходов Забайкальского края, модифицированные полимерной добавкой // Вестник ЗабГУ. 2015. № 7 (122). С. 28-36.

32. Барабошкина Т.А., Огородникова Е.Н. Перспективы использования золы и шлаков в дорожном строительстве // Экология производства. 2011. № 10. С. 47-49.

33. Маданбеков Н.Ж., Осмонова Б.Ж. Применение в асфальтобетонных смесях минерального порошка из золы уноса ТЭЦ г. Бишкек // Вестник КГУСТА. 2016. № 1 (51). С. 99-103.

34. Murko V., Khyamyalyainen V., Baranova M. Use of ash-and-slag wastes after burning of fine-dispersed coal-washing wastes // E3S Web of Conferences. 2018. № 41. 01042. DOI: 10.1051/e3sconf/20184101042

35. Лунев А.А., Сиротюк В.В., Иванов Е.В. Результаты исследований деформационных характеристик золошлаковых смесей // Вестник СибАДИ. 2017. Вып. 1 (53). С. 103-110.

36. Мащенко А.В., Пономарев А.Б., Спирова Т.А. Применение золы уноса в качестве оснований фундаментов // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. 2017. Т. 8. № 3. С. 89-96.

DOI: 10.15593/2224-9826/2017.3.10

37. Федорова Н.В., Щеглов Ю.В. Антоненко Е.М. Исследование сорбирующих свойств золошлаковых материалов ТЭС по отношению к парам азотной кислоты // Сорбционные и хроматографические процессы. 2012. Т. 12. Вып. 3. С. 399-408.

38. Буваков К.В., Купрюнин A.A. Экспериментальные исследования сорбционных свойств золы уноса Канско-Ачинских и Кузнецких углей при денитрифи-кации дымовых газов // Известия Томского политехнического университета. 2002. Т. 305. Вып. 2. С. 166-171.

39. Шишелова Т.И., Самусева М.Н., Шенькман Б.М.

Использование ЗШО в качестве сорбента для очистки сточных вод // Современные наукоемкие технологии. 2008. № 5.(приложение) С. 20-22.

40. Баян Е.М., Лупейко Т.Г., Горбунова М.О., Тол-стоброва Е.В. Очистка сточных вод от ионов алюминия техногенным карбонатсодержащим реагентом // Экология и промышленность России. 2018. Т. 22. № 1. С. 50-55.

DOI: 10.18412/1816-0395-2018-1 -50-55

41. Nguyen T.C., Loganathan P., Nguyen T.V., Kan-dasamy J., Naidu R., Vigneswaran S. Adsorptive removal of five heavy metals from water using blast furnace slag and fly ash // Environmental Science and Pollution Research. 2018. Vol. 25. no. 21. P. 20430-20438.

DOI: 10.1007/s 11356-017-9610-4

42. Котова О.Б., Шабалин И.Л., Котова Е.Л. Фазовые трансформации в технологиях синтеза и сорбцион-ные свойства цеолитов из угольной золы уноса // Записки Горного института. 2016. Т. 220. С. 526-531. DOI: 10.18454/РЖ2016.4.526

43. Hamadi A. and Nabih K. Synthesis of zeolites materials using fly ash and oil shale ash and their applications in removing heavy metals from aqueous solutions // Journal of Chemistry. Vol. 2018.

DOI: 10.1155/2018/6207910

44. Jina X., Jia N., Songa Ch., Maa D., Yanc G., Liu Q. Synthesis of CHA zeolite using low cost coal fly ash // Procedia Engineering. 2015. Vol. 121. P. 961-966.

45. Klamrassamee T., Pavasant P., Laosiripojana N. Synthesis of zeolite from coal fly ash: Its application as water sorbent // Engineering Journal. 2010. Vol. 14. No. P. 37-44. DOI: 10.4186/ej.2010.14.1.37

46. Dhokte A.O., Khillare S.L., Lande M.K., Arbad B.R. Synthesis, characterization of mesoporous silica materials from waste coal fly ash for the classical Mannich reaction // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2011. Vol. 17. P. 742-746.

DOI: 10.1016/j.jiec.2011.05.033

47. Castillo X., Pizarro Jaime, Ortiz C., Cid H., Flores M., De Canck E., Voort P.V.D. A cheap mesoporous silica from fly ash as an outstanding adsorbent for sulfate in water // Microporous and Mesoporous Materials. 2018. Vol. 272. P. 184-192.

DOI: 10.1016/j.micromeso.2018.06.014

48. Li Ch.-ch., Qiao X.-ch. A new approach to prepare mesoporous silica using coal fly ash // Chemical Engineering Journal. 2016. Vol. 302. P. 388-394.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

DOI: 10.1016/j.cej.2016.05.029

49. Nematollahi B., Sanjayan J. Effect of different su-perplasticizers and activator combinations on workability and strength of fly ash based geopolymer // Materials and Design. 2014. Vol. 57. pp. 667-672.

DOI: 10.1016/j.matdes.2014.01.064

50. Gorhan G., Kurklu G. The influence of the NaOH

384

ISSN 2500-1582

(print) ISSN 2500-1574 (online)

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

2019;4(3): 290-306

ГЕОЭКОЛОГИЯ GEO-ECOLOGY

solution on the properties of the fly ash-based geopol-ymer mortar cured at different temperatures // Composites: Part B. 2014. Vol. 58. P. 371-377. DOI: 10.1016/j.compositesb.2013.10.082

51. Feng J., Zhang R., Gong L., Li Y., Cao W., Cheng X. Development of porous fly ash-based geopolymer with low thermal conductivity // Materials and Design. 2015 .Vol. 65. P. 529-533.

DOI: 10.1016/j.matdes.2014.09.024

52. Wu H.-C., Sun P. New building materials from fly ash-based lightweight inorganic polymer // Construction and Building Materials. 2007. Vol. 21. P. 211-217. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2005.06.052

53. Temuujin J., van Riessen A., MacKenzie K.J.D. Preparation and characterisation of fly ash based geo-polymer mortars // Construction and Building Materials. 2010. Vol. 24 P. 1906-1910.

DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2010.04.012

54. Al-Zboona K., Al-Harahshehb M.S., Hani F.B. Fly ash-based geopolymer for Pb removal from aqueous solution // Journal of Hazardous Materials. 2011. Vol. 188. P. 414-421.

DOI: 10.1016/j.jhazmat.2011.01.133

55. Liua Y., Yana C., Zhangc Z., Gonga Y., Wanga H., Qiu X. A facile method for preparation of floatable and permeable fly ash-based geopolymer block // Materials Letters. 2016. Vol. 185. P. 370-373. DOI:.1016/j.matlet.2016.09.044

56. Li Q., Xu H., Li F., Li P., Shen L., Zhai J. Synthesis of geopolymer composites from blends of CFBC fly and bottom ashes // Fuel. 2012. Vol. 97. P. 366-372.

DOI: 10.1016/j.fuel.2012.02.059

57. Мингалеева Г.Р., Шамсутдинов Э.В., Афанасьева О.В., Федотов А.И., Ермолаев Д.В. Современные тенденции переработки и использования золошлаковых отходов ТЭС и котельных // Современные проблемы науки и образования. 2014 .№ 6. [Электронный ресурс]. URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=16475 (дата обращения 22.08.2019).

58. Черепанов А.А., Кардаш В.Т. Комплексная переработка золошлаковых отходов ТЭЦ (результаты лабораторных и полупромышленных испытаний) // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2009. № 2. С. 98-115.

59. Алексейко Л.Н., Таскин А.В., Черепанов А.А., Юдаков А.А. Комплексная переработка золошлаковых отходов ТЭЦ гг. Хабаровск и Биробиджан // Современная наука. Исследования, идеи, результаты, технологии. 2016. № 1 (17). С. 22-34.

60. Скляр Л.В. Технология обогащения золошлаков Зеленодольской ТЭС с получением алюмосиликат-ных микросфер // Збагачення корисних копалин. 2016. Вып. 63 (104). С. 36-46.

61. Ежова Н.Н., Власов А.С., Сударева С.В., Дели-

цын Л.М. Золошлаковые отходы тепловых электростанций – ценный сырьевой ресурс для черной и цветной металлургии // Экология промышленного производства. 2010. № 2. С. 45-52.

62. Делицын Л.М., Рябов Ю.В., Власов А.С. Новая обогатительная технология переработки золы угольных электростанций с получением глиноземной и другой товарной продукции // Экология промышленного производства. 2012. № 1. С. 74-79.

63. Aleksandrova T. N., Korchevenkov S.A. Ecological and technological aspects of ash and slag wastes utilization // Journal of Ecological Engineering. 2017. Vol. 18. No. 4. P. 15-24.

DOI: 10.12911/22998993/74363

64. Римкевич В.С., Пушкин А.А., Чурушова О.В. Комплексная переработка угольной золы ТЭЦ // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. № 6. С. 250-259.

65. Римкевич В.С., Пушкин А.А., Гиренко И.В. Перспективы комплексной переработки высококремнистых техногенных отходов тепловых электростанций // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015. Т. 17. №. 5. С. 304-309.

66. Курбонова Х.Р., Сафиев А.Х., Рафиев Р.С., Ру-зиев Д.Р., Сафиев Х. Физико-химические и технологические основы переработки золы углей Таджикистана с отходами производства алюминия // Доклады Академии наук Республики Таджикистан. 2018. Т. 61. № 1. С. 59-64.

67. Li Z. Drying shrinkage prediction of paste containing meta-kaolin and ultrafine fly ash for developing ultrahigh performance concrete // Materials Today Communications. 2016. Vol. 6. P. 74-80.

DOI: 10.1016/j.mtcomm.2016.01.001

68. Wei Z., Hou J., Zhu Z. High-aluminum fly ash recycling for fabrication of cost-effective ceramic membrane supports // Journal of Alloys and Compounds. 2016. Vol. 683. P. 474-480

69. Van der Merwe E.M., Prinsloo L.C., Mathebula C.L., Swart H.C., Coetsee E., Doucet F.J. Surface and bulk characterization of an ultrafine South African coal fly ash with reference to polymer applications // Applied Surface Science. 2014. Vol. 317. P. 73-83.

70. Фоменко Е.В., Акимочкина Г.В., Аншиц А.Г. Аэродинамическое выделение узких фракций из летучей золы Экибастузского угля и их характеристика // Международный научно-исследовательский журнал. 2018. № 12 (78). Ч. 1. С. 156-164.

DOI: 10.23670/IRJ.2018.78.12.028

71. Верещагина Т.А., Аншиц Н.Н., Зыкова И.Д., Са-ланов А.Н., Третьяков А.А., Аншиц А.Г. Получение ценосфер из энергетических зол стабилизированного состава и их свойства // Химия в интересах устойчивого развития. 2001. № 9. С. 379-391.

2019;4(3):290-306

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISSN 2500-1582

(print) ISSN 2500-1574 (online)

385

Худякова Л.И., Залуцкий А.В., Палеев П.Л. Использование золошлаковых отходов

тепловых электростанций Khudyakova L.I., Zalutskiy A. V., Paleev P.L. Use of ash and slag waste

of thermal power plants

72. Роговенко Е.С., Кушнерова О.А., Фоменко Е.В. Характеристика узких фракций микросфер летучих зол как основы облегченных высокопрочных материалов // Journal of Siberian Federal University. Chemistry. 2019. № 2 (12). С. 248-260. DOI: 10.17516/1998-2836-012373. 73 Емельянова В.С., Досумова Б.Т., Джаткамбаева У., Шакиев Э.М., Курокава Х., Каирбеков Ж.К., Мухи-това Д.Ж., Шакиева Т.В., Мылтыкбаева Ж.К. Микросферические катализаторы низкотемпературного окисления сульфита натрия кислородом в водных растворах // Вестник КазНУ. Серия химическая. 2013. №. 3 (71). С. 27-35.

74. Емельянова В.С., Шакиева Т.В., Шакиев Э.М., Досумова Б.Т., Джаткамбаева У.Н., Айбульдинов Е.К. Использование золы уноса тепловых электростанций для получения катализатора окисления мептанола в формальдегид // Фундаментальные исследования. 2014. №. 9. С. 1230-1236.

75. Фоменко А.И., Соколов Л.И. Сорбционные свойства микросфер золы уноса тепловых электростанций // Экология и промышленность России. 2019. Т. 23. №. 1. С. 50-54.

DOI: 10.18412/1816-0395-2019-1 -50-54

76. Новоселова Л.Ю., Погадаева Н.И., Русских И.В., Сироткина Е.Е. Алюмосиликатные микросферы зольных уносов ТЭС и их использование для очистки воды от нефти и фенола // Химия твердого топлива. 2008. № 3. С. 63-69.

77. Черкасова Т.Г., Черкасова Е.В., Тихомирова А.В., Бобровникова А.А., Неведров А.В., Папин А.В. Угольные отходы как сырье для получения ценных и рассеянных элементов // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2016. № 6. С. 185-189.

78. Ксенофонтов Б.С., Буторова И.А., Козодаев А.С., Таранов Р.А., Виноградов М.С., Петрова Е.В., Воропаева А.А. Золошлаки – перспективное сырье для получения редкоземельных металлов // Экология и промышленность России. 2014. № 4. С. 9-13.

DOI: 10.18412/1816-0395-2014-4-9-13

79. Ксенофонтов Б.С., Козодаев А.С., Таранов Р.А., Сеник Е.В., Виноградов М.С., Воропаева А.А. Выщелачивание редкоземельных металлов из угольной золы и их концентрирование // Безопасность в техносфере. 2016. № 1. С. 48-55.

DOI: 10.12737/19023

80. Данилов О.С., Белов А.В., Гребенюк И.В. Переработка золошлаковых отходов с извлечением редких металлов как ключевой фактор социально-экономического благополучия угледобывающих

стран // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2018. № 7. С. 16-22. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-7-0-1622

81. Шамрай Е.И., Таскин А.В., Иванников С.И., Юда-ков А.А. Исследование возможностей комплексной переработки отходов предприятий энергетики Приморского края // Современные наукоемкие технологии. 2017. № 3. С. 68-75.

82. Jambhulkar H.P., Shaikh S.M.S., Kumar M.S. Fly ash toxicity, emerging issues and possible implications for its exploitation in agriculture; Indian scenario: A review // Chemosphere. 2018. Vol. 213. P. 333-344. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.09.045

83. Basu M., Pande M., Bhadoria P.B.S., Mahapatra S.C. Potential fly-ash utilization in agriculture: A global review // Progress in Natural Science. 2009. Vol. 19. P. 1173-1186.

DO110.1016/j.pnsc.2008.12.006

84. Гребенщикова Е.А., Юст Н.А., Пыхтеева М.А. Влияние химической мелиорации путем внесения золошлаковых отходов на физико-химические свойства почвы // Вестник КрасГАУ. 2016. №. 6. С. 3-8.

85. Соловьев Л.П., Пронин В.А. Утилизация зольных отходов тепловых электростанций // Современные наукоемкие технологии. 2011.№ 3. С. 40-42.

86. He H., Dong Z., Peng Q., Wang X., Fan C., Zhang X. Impacts of coal fly ash on plant growth and accumulation of essential nutrients and trace elements by alfalfa (Medicago sativa) grown in a loessial soil // Journal of Environmental Management. 2017. Vol. 197. P. 428-439.

DOI10.1016/j.jenvman.2017.04.028

87. Tripathi R.C., Masto R.E., Ram L.C. Bulk use of pond ash for cultivation of wheat-maize-eggplant crops in sequence on a fallow land // Resources, Conservation and Recycling. 2009. Vol. 54. P. 134-139.

DOI: 10.1016/j.resconrec.2009.07.009

88. Arputha S.S., Narayanasamy P. Bio-efficacy of flyash-based herbal pesticides against pests of rice and vegetables // Current Science. 2007. Vol. 92 (6). P. 811-816.

89. Bagchi S.S., Jadhan R.T. Pesticide dusting powder formulation using flyash – A cost effective innovation // Indian Journal of Environmental Protection. 2006. Vol. 26 (11). P. 1019-1021.

90. Юдахин Ф.Н., Белозерова Т.И. Способ рекультивации золоотвалов тепловых электростанций в условиях севера на примере Северодвинской ТЭЦ-1 // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2005. № 1. С. 35-42.

ГЕОЭКОЛОГИЯ GEO-ECOLOGY

References

1. A round table was held on the topic “Legislative regulation of the use of ash and slag waste from coal TPPs”. Ministerstvo energetiki Rossiiskoi Federatsii= Ministry of energy of Russian Federation. Available from: https://minenergo.gov.ru/node/14014 [Accessed 14 th August 2019].( In Russia)

2. Afanasieva O.V., Mingaleeva G.R., Dobronravov A.D., Shamsutdinov E.V. Complex use of ash and slag waste. Power engineering: research, equipment, technology. 2015;7-8:26-36.

3. Podgorodetskii G.S., Gorbunov V.B., Agapov E.A., Erokhov T.V., Kozlova O.N. Challenges and opportunities of utilization of ash and slag waste of TPP (thermal power plant). Part 1. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2018; 6(16): 439-446. (In Russian)

DOI: 10.17073/0368-0797-2018-6-439-446

4. Yao Z.T., Ji X.S., Sarker P.K., Tang J.H., Ge L.Q., Xia M.S., Xi Y.Q. A comprehensive review on the applications of coal fly ash Earth-Science Reviews. 2015;141:105-121.

DOI: 10.1016/j.earscirev.2014.11.016

5. Blissett R.S., Rowson N.A. A review of the multi-component utilisation of coal fly ash Fuel. 2012; 97:123. DOI: https://doi.org/10.1016Zj.fuel.2012.03.024

6. Sett R. Flyash: characteristics, problems and possible utilization Advances in Applied Science Research. 2017;8 (3):32-50.

7. Adeeva L.N., Borbat V.F. TPP ash as a promising raw material for industry] Vestnik Omskogo yniversiteta =Herald of Omsk university.2009;2:41-151. (In Russian)

8. Entin Z.B., Nefedova L.S., Strzhalkovskaya N.V. Zoly TPP ash as raw materials for cement and concrete. Cement and its Applications. 2012; 2:40-46. (In Russian)

9. Kapustin A.F., Semerikov I.S. Content and properties of composite cement with admixture of ash slag mixture of a thermal power plant. Bulletin of SUSU. Series «Construction Engineering and Architecture». 2011 ;16 is. 12:38-40. (In Russian)

10. Sharifov A., Subhonov D.K., Shodiev G.G., Bo-boev T.S. Using coal ash of Fon-Yaghnob deposit ascomposition of filler material from gypsum cementing. Reportsof the Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan. 2016;59(9-10):413-417. (In Russian)

11. Skripnikova N.K., Yuriev I.Yu. Complex using of ashes and slag wastes (Tomsk region) for production of different types of construction materials. Journal of Construction and Architecture. 2013;2:245-249. (In Russian)

12. Efremenko A.S., Khaltaeva E.P. Application of thermal power plant ash and slag waste in higt-strength light concrete production. Proceedings of Irkutsk State

Technical University. 2014;8 (91):86-89. (In Russian)

13. Medvedeva G.A., Akhmetova R.T., Pyatco Y.N., Safin I.S., Stroganov V.F., Akhmetova A.Y. Utilization of the heat power wastes in waterproof composite materials. News of the Kazan State University of Architecture and Engineering. 2013;2(24):320-325. (In Russian)

14. Medvedeva G.A., Akhmetova R.T., Yusupova A.A. Influence of activating metal chloride additives in impregnating technology of heat power wastes recycling. Modern High Technologies. 2018;11(1):43-47. (In Russian)

15. Gubar V.M., Petrik I.Iu., Zhiboedov A.V. Ways to improve the quality of fly ash of thermal power plant, used for high performance concrete.Proceeding of the Donbas National Academy of Civil Engineering and Architecture. 2016;3(119):63-70. (In Russian)

16. Barieva E.R., Korolev E.A., Egorova E.S. Modelling of structure ceramic mixture with use ash and slam wastes of the Kazan thermal power station-2. Energy Sector Problems. 2009;7-8:119-122. (In Russian)

17. Malchik A.G., Litovkin S.V., Rodionov P.V. Research technology for processing waste TPP ash and slag in conctruction materials production. Modern High Technologies. 2016;3:60-64. (In Russian)

18. Malchik A.G, Litovkin S.V., Rodionov P.V., Kozik V.V., Gaydamak M.A. Analyzing the technology of using ash and slag waste from thermal power plants in the production of building ceramics. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2016. 127. 012024. DOI: 10.1088/1757-899X/127/1 /012024

19. Yuriev I.Yu., Skripnikova N.K. Modified aluminosili-cate wastes for ceramic building materials. Letters on Materials. 2013;3:268-271. (In Russian)

20. Yuriev I.Yu., Skripnikova N.K., Volokitin O.G. Properties of fider ceramics influenced by modified ash and slag waste. Journal of Construction and Architecture. 2013;4:191-196. (In Russian)

21. Kauchur A.S., Sheleh V.K., Kauchur S.G., Hra-chanikau A.V., Manak P.I., Zakharenka A.V. Development of terracot keramic tiles manufacturing technology with use of technogenic products of energy complex. Vestnik Vitebskogo gosudarstvennogo tekhnolog-icheskogo universiteta = Vestnik of Vitebsk State Technological University. 2017;2(33):86-94. (In Russian)

22. Abdrakhimov V. Environmental system damage mitigation due to interschistic clay and bottom-ash material application in lightweight brick and porous aggregate production. Russian Coal Journal. 2018;10:77-83. (In Russian) DOI: https://doi.org/10.18796/0041-5790-2018-10-77-83

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

23. Zhang X.D., Han Y. Thermal insulation properties of fly ash and waste polystyrene mixed block building materials Chemical Engineering Transactions.

2019;4(3):290-306

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISSN 2500-1582

(print) ISSN 2500-1574 (online)

303

Худякова Л.И., Залуцкий А.В., Палеев П.Л. Использование золошлаковых отходов

тепловых электростанций Khudyakova L.I., Zalutskiy A. V., Paleev P.L. Use of ash and slag waste

of thermal power plants

2016;55:253-258. DOI: 10.3303/CET1655043

24. Qin Z., Li G., Tian Y., Ma Y., Shen P. Numerical simulation of thermal conductivity of foam glass based on the steady-state method Materials. 2019;12 (54). DOI: https://doi.org/10.3390/ma12010054

25. Lee Y.-R., Soe J.T., Zhang S., Ahn J.-W., Park M.B., Ahn W.-S. Synthesis of nanoporous materials via recycling coal fly ash and other solid wastes: A mini review. Chemical Engineering Journal. 2017;317:821-843. DOI: 10.1016/j.cej.2017.02.124

26. Li Y., Cheng X., Cao W., Gong L., Zhang R., Zhang H. Fabrication of adiabatic foam at low temperature with sodium silicate as raw material. Materials and Design. 2015;88:1008-1014.

DOI: 10.1016/j.matdes.2015.09.078

27. Gritsuk A.I., Tumanova S.A., Chargazia N.Z., Boro-day D.I., Stukalov A.A. Efficiency of use of slag waste in road construction. Economics of Civil Engineering and Municipal Economy 2017;13 (1): 81-91. (In Russian)

28. Azanov B.K. Guidance on use of industrial waste in road construction. Metallurg = Metallurg. 2014;2:44-47. (In Russian)

29. Hadbaatar A., Mashkin N.A., Stenina N.G. Study of ash-slag wastes of electric power plants of Mongolia applied to their utilization in road construction. Procedia Engineering. 2016;150:1558-1562.

DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.111

30. Sigachev N.P., Konovalova N.A., Konnov V.I., Pankov P.P., Yefimenko N.S. The effectiveness of the use of the Zabaykalsky territory ash and slag waste in the production of road cement soils. Ecology and Industry of Russia. 2015; 19(11:24-27. (In Russian).

DOI: 10.18412/1816-0395-2015-11 -24-27

31. Sigachev N.P., Konovalova N.A., Pankov P.P., Yefimenko N.S., Grigoriev D.A. Road cement soils on the basis of ash wastes of Transbaikal region, modified by polymer additives. Vestnik of Zabaikalsky State University. 2015;7 (122):28-36. (In Russian)

32. Baraboshkina T.A., Ogorodnikova E.N. Prospects for the use of ash and slag in road construction .Industrial Ecology (Russia). 2011;10:47-49. (In Russian)

33. Madanbekov N.J., Osmonova B.J. Application in asphalt concrete mixtures a mineral powder from an ash carryover from the thermoelectric power center of Bishkek city. Vestnik KGUSTA .2016; 1 (51): 99-103. (In Russian)

34. Murko V., Khyamyalyainen V., Baranova M. Use of ash-and-slag wastes after burning of fine-dispersed coal-washing wastes. E3S Web of Conferences. 2018;41:01042. DOI: 10.1051/e3sconf/20184101042

35. Lunev A.A., Sirotyuk V.V., Ivanov E.V. Experimental research of the deformation properties of ash and slag mixtures Vestnik SibADI. 2017;1 (53):103-110. (In Russian)

36. Mashchenko A.V., Ponomarev A.B., Spirova T.A. The use of fly ash as foundation bases Bulletin of PNRPU. Construction and Architecture.2017;8(3):89-96. (In Russian) DOI: 10.15593/2224-9826/2017.3.10

37. Fedorova N.V., Scheglov Ju.V. Antonenko E.M. The research of the sorbtion properties of ashes and slag materials of the thermal power stations in relation to the nitric acid steams. Sorption iand chromatografic processes. 2012; 12(3): 399-408. (In Russian)

38. Buvakov K.V., Kupryunin A.A. Experimental studies of the sorption properties of fly ash of Kansk-Achinsk and Kuznetsk coals during denitrification of flue gases. Bulletin of the Tomsk polytechnic university. 2002; 305(2): 166-171. (In Russian)

39. Shishelova T.I., Samuseva M.N., Shen’kman B.M. Use of ashes and slag wastes as the sorbent for sewage treatment. Modern high technologies. 2008;5:20-22. (In Russian)

40. Bayan E.M., Lupeyko T.G., Gorbunova M.O., Tol-stobrova E.V. Wastewater treatment from aluminum ions by technogenic carbonatecontaining reagent. Ecology and Industry of Russia. 2018;22(1):50-55. (In Russian) DOI: 10.18412/1816-0395-2018-1-50-55

41. Nguyen T.C., Loganathan P., Nguyen T.V., Kan-dasamy J., Naidu R., Vigneswaran S. Adsorptive removal of five heavy metals from water using blast furnace slag and fly ash. Environmental Science and Pollution Research. 2018;25(21): 20430-20438.

DOI: 10.1007/s11356-017-9610-4

42. Kotova O.B., Shabalin I.L., Kotova E.L. Phase transformations in synthesis technologies and sorption properties of zeolites from coal fly ash. Journal of Mining Institute. 2016;220:526-531. (In Russian).

DOI: 10.18454/PX2016.4.526

43. Hamadi A., Nabih K. Synthesis of zeolites materials using fly ash and oil shale ash and their applications in removing heavy metals from aqueous solutions. Journal of Chemistry. 2018. Article ID 6207910, 12 pages.

DOI: 10.1155/2018/6207910

44. Jina X., Jia N., Songa Ch., Maa D., Yanc G., Liu Q. Synthesis of CHA zeolite using low cost coal fly ash .Procedia Engineering. 2015;121:961-966.

45. Klamrassamee T., Pavasant P., Laosiripojana N. Synthesis of zeolite from coal fly ash: Its application as water sorbent. Engineering Journal. 2010;14: 37-44. DOI: 10.4186/ej.2010.14.1.37

46. Dhokte A.O., Khillare S.L., Lande M.K., Arbad B.R. Synthesis, characterization of mesoporous silica materials from waste coal fly ash for the classical Mannich reaction Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2011;17:742-746.

DOI: 10.1016/j.jiec.2011.05.033

47. Castillo X., Pizarro Jaime, Ortiz C., Cid H., Flores M., De Canck E., Voort P.V.D. A cheap mesoporous silica from fly ash as an outstanding adsorbent for sul-

388

ISSN 2500-1582

(print) ISSN 2500-1574 (online)

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

2019;4(3): 290-306

ГЕОЭКОЛОГИЯ GEO-ECOLOGY

fate in water. Microporous and Mesoporous Materials. 2018;272:184-192.

DOI: 10.1016/j.micromeso.2018.06.014

48. Li Ch.-ch., Qiao X.-ch. A new approach to prepare mesoporous silica using coal fly ash. Chemical Engineering Journal. 2016;302:. 388-394.

DOI: 10.1016/j.cej.2016.05.029

49. Nematollahi B., Sanjayan J. Effect of different su-perplasticizers and activator combinations on workability and strength of fly ash based geopolymer. Materials and Design. 2014;57:667-672.

DOI: 10.1016/j.matdes.2014.01.064

50. Gorhan G., Kurklu G. The influence of the NaOH solution on the properties of the fly ash-based geopol-ymer mortar cured at different temperatures. Composites: Part B. 2014;58:371-377.

DOI: 10.1016/j.compositesb.2013.10.082

51. Feng J., Zhang R., Gong L., Li Y., Cao W., Cheng X. Development of porous fly ash-based geopolymer with low thermal conductivity. Materials and Design. 2015;65:529-533. DOI: 10.1016/j.matdes.2014.09.024

52. Wu H.-C., Sun P. New building materials from fly ash-based lightweight inorganic polymer. Construction and Building Materials. 2007;21:211-217.

DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2005.06.052

53. Temuujin J., van Riessen A., MacKenzie K.J.D. Preparation and characterisation of fly ash based geo-polymer mortars . Construction and Building Materials. 2010;24:1906-1910.

DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2010.04.012

54. Al-Zboona K., Al-Harahshehb M.S., Hani F.B. Fly ash-based geopolymer for Pb removal from aqueous solution. Journal of Hazardous Materials. 2011;188:414-421.

DOI: 10.1016/j.jhazmat.2011.01.133

55. Liua Y., Yana C., Zhangc Z., Gonga Y., Wanga H., Qiu X. A facile method for preparation of floatable and permeable fly ash-based geopolymer block . Materials Letters. 2016;185:370-373.

DOI: 10.1016/j.matlet.2016.09.044

56. Li Q., Xu H., Li F., Li P., Shen L., Zhai J. Synthesis of geopolymer composites from blends of CFBC fly and bottom ashes. Fuel. 2012;97:366-372.

DOI: 10.1016/j.fuel.2012.02.059

57. Mingaleeva G.R., Shamsutdinov E.V., Afanase-va O.V., Fedotov A.I., Ermolaev D.V. The modern trends of processing and use of ash and slag waste thermal power plant and boilers. Modern problems of science and education. 2014;6. Available from: https://www.science-

education.ru/ru/article/view?id=16475[Accessed [Accessed 22th August 2019].

58. Cherepanov A.A., Kardash V.T. Integrated processing of ash and slag waste from thermal power plants (results of laboratory and semi-industrial tests).

Geology and minerals of the oceans. 2009;2:98-115. (In Russian)

59. Alekseyko L.N., Taskin A.V., Cherepanov A.A., Yudakov A.A. Extraction of the valued components from the bottom ash waste of the Khabarovsk and Birobidzhan TPPs. Modern science: Researches, Ideas, Results, Technologies, 2016;1(17):22-34.

60. Sclar L.V. The technology for the processing of ash and slag from Zelenodolsk TPP with the production of aluminosilicate microspheres. 36oeaneHHH kopuchux KonanuH. 2016;63 (104): 36-46. (In Russian)

61. Ejova H.H., Vlasov A.S., Sudareva S.V., Delitzin L.M Ash-slag waste from power stations as valuable resources of raw material for ferrous and nonferrous metallurgy. Industrial ecology. 2010; 2:45-52. . (In Russian)

62. Delitzin L.M., Ryabov Yu.V., Vlasov A.S. The new concentrator technology of processing the ash of coal power stations to produce alumina and other marketable products. proizvodstva.Industrial ecology. 2012;1:74-79.

63. Aleksandrova T. N., Korchevenkov S.A. Ecological and technological aspects of ash and slag wastes utilization. Journal of Ecological Engineering. 2017; 18(4):15-24. DOI: 10.12911/22998993/74363

64. Rimkevich V.S., Pushkin A.A., Churushova O.V. Complex processing of coal ash of TEC. Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2015;6:250-259. (In Russian)

65. Rimkevich V.S., Pushkin A.A., Girenko I.V. Prospects of complex processing of the high-siliceous technogenic waste of thermal power plants. Izvesyiia Samarskogo nauchnogo centra Rossiiskoi akademii nauk = Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2015;17:304-309. (In Russian)

66. Qurbonova H.R., Safiev A.H., Rafiev R.S., Ruziev J.R., Safiev H. .Physico-chemical and tecnologi-cal basics of processing coal ash waste aluminum from Tajikistan. Doklady Akademii nauk Respubliki Tadzhiki-stan = Reports of the Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan. 2018; 61(1): 59-64. (In Russian)

67. Li Z. Drying shrinkage prediction of paste containing meta-kaolin and ultrafine fly ash for developing ultrahigh performance concrete .Materials Today Communications. 2016 (6): 74-80. DOI: 10.1016/j.mtcomm.2016

68. Wei Z., Hou J., Zhu Z. High-aluminum fly ash recycling for fabrication of cost-effective ceramic membrane supports. Journal of Alloys and Compounds. 2016;683:474-480.

69. Van der Merwe E.M., Prinsloo L.C., Mathebula C.L., Swart H.C., Coetsee E., Doucet F.J. Surface and bulk characterization of an ultrafine South African coal fly ash with reference to polymer applications. Applied Surface Science. 2014;317:73-83.

2019;4(3):290-306

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISSN 2500-1582

(print) ISSN 2500-1574 (online)

389

Худякова Л.И., Залуцкий А.В., Палеев П.Л. Использование золошлаковых отходов

тепловых электростанций Khudyakova L.I., Zalutskiy A. V., Paleev P.L. Use of ash and slag waste

of thermal power plants

70. Fomenko E.V., Akimochkina G.V., Anshitz A.G. Aerodynamic extraction of aluminosilicate dispersed narrow fractions from fly ash of Ekibastuz coal and their characteristics. International research journal. 2018;12(78):56-164. (In Russian).

DOI: 10.23670/IRJ.2018.78.12.028

71. Vereshchagina T.A., Anshits N.N., Zykova I.D., Sa-lanov A.N., Tretyakov A.A., Anshits A.G. Preparation of cenospheres of controlled composition from energy ashes and their properties Khimiia v interesakh ustoichivogo razvitiia. Chemistry for Sustainable Development. 20019;3:306-315. (In Russian)

72. Rogovenko E.S., Kushnerova O.A., Fomenko E.V. Characteristics of the narrow fractions of fly ash microspheres as the basis of light-weight high-strength materials. Journal of Siberian federal university. Chemistry. 2019;12(2):248-260). (In Russian).

DOI: 10.17516/1998-2836-0123

73. Yemelyanova V.S., Dosymova B.T., Dzhatkanbaeva U., Shakiyev E.M., Kirokava H., Kairbekov Zh.K., Muhi-tova D.Zh., Shakiyeva T., Myltykbaeva Zh.K. The mi-crospheric catalysts of sodium sulphite low-temperature oxidation by oxygen in water solutions. KazNU Bulletin. 2013;3(71):27-35. (In Russian)

74. Emelyanova V.S., Shakieva T.V., Shakiev E.M., Dosumova B.T., Dzhatkambaeva U.N., Aybuldinov E.K. Development of technology of processing of heat power plants fly ash for deriving of catalyst of methanol oxidation into formaldehyde. Fundamental Research. 2014;9:1230-1236. (In Russian)

75. Fomenko A.I., Sokolov L.I. Sorption properties of fly ash microspheres of thermal power plants. Ecology and Industry of Russia. 2019;23(1):50-54. (In Russian). DOI: 10.18412/1816-0395-2019-1 -50-54

76. Novoselova L.Yu., Sirotkina E.E., Pogadaeva N.I., Russkikh I.V. Aluminosilicate microspheres in fly ashes from thermal power plants and their use for the removal of petroleum and phenol from water. Solid fuel chemistry. 2008;42:177-182.

77. Cherkasova T.G., Cherkasova Ye.V., Tikhomirova A.V., Bobrovnikova A.A., Nevedrov A.V., Papin A.V. Coal waste as raw material for production of rare and trace elements. Vestnik Kuzbasskogo gosudarstven-nogo tekhnicheskogo universiteta = Bulletin of the Kuzbass State Technical University. 2016;6:185-189. (In Russian)

78. Ksenofontov B.S., Butorova I.A., Kozodaev S.A., Taranov R.A., Vinogradov M.S., Petrova E.V., Voropa-yeva A.A. Ashes and slag as prospective raw materials for rare earth metals recovery .Ecology and Industry of Russia. 2014;4:9-13. (In Russian).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

DOI: 10.18412/1816-0395-2014-4-9-13.

79. Ksenofontov B.S., Kozodaev A.S., Taranov R.A., Senik E.V., Vinogradov M.S., Voropaeva A.A. Rare earth metals leaching from coal ash and theirs concen-

tration. Bezopasnost v tehnosfere = Safety in techno-sphere. 2016:48-55. (In Russian). DOI: 10.12737/19023.

80. Danilov O.S., Belov A.V., Grebenyuk I.V. Ash and slag waste processing with extraction of rare metals as a key factor of social, economic and ecological well-being in coal mining countries. Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2018;7:16-22. (In Russian). DOI: 10.25018/0236-14932018-7-0-16-22.

81. Shamray E.I., Taskin A.V., Ivannikov S.I., Yudakov A.A. Feasibility study complex processing waste of energy enterprises in Primorsky Krai. Modern high technologies. 2017;3:68-75. (In Russian)

82. Jambhulkar H.P., Shaikh S.M.S., Kumar M.S. Fly ash toxicity, emerging issues and possible implications for its exploitation in agriculture; Indian scenario: A review. Chemosphere. 2018;213:333-344.

DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.09.045

83. Basu M., Pande M., Bhadoria P.B.S., Mahapatra S.C. Potential fly-ash utilization in agriculture: A global review. Progress in Natural Science. 2009; 19:11731186. DOI: 10.1016/j.pnsc.2008.12.006

84. Grebenshchikova E.A., Yust N.A., Pukhteeva M.A. The influence of chemical melioration on physical and chemical properties of the soil by introduction of ash waste. Vestnik KrasGAU =Vestnik KrasGAU. 2016;6:3-8. (In Russian)

85. Solovjev L.P., Pronin V.A. Increase of ecological safety of thermal power stations by recycling of the cin-dery waste. Modern High Technologies. 2011;3:40-42. (In Russian)

86. He H., Dong Z., Peng Q., Wang X., Fan C., Zhang X. Impacts of coal fly ash on plant growth and accumulation of essential nutrients and trace elements by alfalfa (Medicago sativa) grown in a loessial soil Journal of Environmental Management. 2017;97:428-439.

DOI: 10.1016/j.jenvman.2017.04.028

87. Tripathi R.C., Masto R.E., Ram L.C. Bulk use of pond ash for cultivation of wheat-maize-eggplant crops in sequence on a fallow land. Resources, Conservation and Recycling. 2009; 54:134-139.

DOI: 10.1016/j.resconrec.2009.07.009

88. Arputha S.S, Narayanasamy P. Bio-efficacy of flyash-based herbal pesticides against pests of rice and vegetables. Current Science. 2007;92(6):811-816.

89. Bagchi S.S., Jadhan R.T. Pesticide dusting powder formulation using flyash -A cost effective innovation. Indian Journal of Environmental Protection. 2006;26(11):1019-1021.

90. Yudaknin F.N., Belozerova T.I. The method of ash dumps reclamation at the heat stations in the north by the example of Severodvinsk heat station. Geoecologi-ia, inzhenernaia geologiia, gidrogeologiia, geokriologiia. 2005;1:5-42. (In Russian)

390

ISSN 2500-1582

(print) ISSN 2500-1574 (online)

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

2019;4(3): 290-306

ГЕОЭКОЛОГИЯ GEO-ECOLOGY

Критерии авторства

Худякова Л.И., Залуцкий А.В., Палеев П.Л. имеют на статью равные авторские права и несут равную ответственность за плагиат.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах Худякова Людмила Ивановна,

доктор технических наук, старший научный сотрудник лаборатории химии и технологии природного сырья,

Байкальский институт природопользования СО РАН,

670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, Республика Бурятия, Россия, Н e-mail: lkhud@binm.ru

Залуцкий Алексей Вячеславович,

кандидат технических наук, ведущий инженер лаборатории химии и технологии природного сырья,

Байкальский институт природопользования СО РАН,

670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, Республика Бурятия, Россия, e-mail: aleksei-zaluckii@mail.ru Палеев Павел Леонидович,

кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории химии и технологии природного сырья,

Байкальский институт природопользования СО РАН,

670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, Республика Бурятия, Россия, e-mail: palpavel@mail.ru

Contribution

Khudyakova L.I., Zalutskiy A.V., Paleev P.L. have equal author’s rights and bear responsibility for plagiarism.

Conflict of interests

The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this article.

Information about the authors Liudmila I. Khudyakova,

Dr. Sci. (Eng.), Senior Researcher of Laboratory of Chemistry and Technology of Natural Resources, Baikal Institute of Nature Management SB RAS, 6 Sakhyanova Str., Ulan-Ude 670047, Republic of Buryatia, Russia, 0 e-mail: lkhud@binm.ru

Aleksey V. Zalutskiy,

Cand. Sci. (Eng.), Lead Engineer of Laboratory of Chemistry and Technology of Natural Resources, Baikal Institute of Nature Management SB RAS, 6 Sakhyanova Str., Ulan-Ude 670047, Republic of Buryatia, Russia, e-mail: aleksei-zaluckii@mail.ru

Pavel L. Paleev,

Candidate of Technical Sciences, Researcher

of Laboratory of Chemistry and Technology of Natural

Resources,

Baikal Institute of Nature Management SB RAS, 6 Sakhyanova Str., Ulan-Ude 670047, Republic of Buryatia, Russia, e-mail: palpavel@mail.ru

2019;4(3):290-306

XXI ВЕК. TEXНОСФEPНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISSN 2500-1582

(print) ISSN 2500-1574 (online)

О переработке золошлаковых отходов, неизбежного побочного продукта угольных ТЭС, дискутируют уже не один десяток лет.

Уникальный состав и низкая стоимость золошлаковых смесей должны произвести революцию на товарном рынке России.

Что же мешает развивать технологии, извлекать драгметаллы, производить стройматериалы? Производители не против избавиться от масштабных золоотвалов.

На пути предпринимателей – отсутствие поддержки государства и региональных властей, сомнение потребителей в качестве материалов из золы и шлака.

В статье мы рассмотрим, что понимается под термином золошлаковые отходы, каков опыт их утилизации в мире и поговорим о проблемах отходов, производимых ТЭС.

Содержание

  • Определение
  • Класс опасности
  • Проблемы отходов ТЭС
  • ЗШО – ценный ресурс или проблема?
  • Мировой опыт и перспективы использования в России
  • Переработка и утилизация ЗШО
  • Планы России по развитию перерабатывающей отрасли
  • Зола – в золото
  • Интересное видео
  • Заключение

Определение

Золошлаковые отходы (ЗШО) образуются в топках тепловых электростанций (ТЭС), теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) и котельных.

При горении угля, горючего сланца, торфа или жидкого топлива (мазута) химическая энергия органической массы преобразуется в электроэнергию и тепло.

В результате образуются летучие газообразные вещества, происходят потери угля за счет недожога, остается минеральная несгорающая часть — смесь золы, шлака, частиц закоксованного угля.

Класс опасности

Отходы сжигания твердого и жидкого топлива сгруппированы в 6 блоке ФККО. ЗШО разделены на 7 подтипов с учетом исходного сырья, агрегатного состояния, процесса образования.

В основном отходы относятся к 4 и 5 классам опасности для окружающей среды – малоопасному и практически неопасному соответственно. Исключение составляет единственный в этой группе отход 3 класса опасности – зола с высокой концентрацией ванадия, образовавшаяся при сжигании мазута.

Отходы неблагоприятны для окружающей среды из-за токсичных веществ и тяжелых металлов, входящих в их состав.

Золоотвалы формируют техногенно-трансформированные ландшафты, создают благоприятные условия для развития хемоземов – антропогенно-преобразованных почв.

Под золоотвалами России – тысячи гектаров отчужденной земли, выведенной из сельскохозяйственного оборота. И это самая большая проблема ЗШО – они требуют больших площадей для размещения.

В зонах влияния отвалов с ЗШО создается сложная экологическая ситуация. Высокое пылеобразование, вымывание компонентов золы с попаданием в почву и подземные воды отрицательно воздействуют на природную среду и здоровье человека.

Особую опасность представляют хранилища ЗШО, расположенные вблизи водных объектов, из-за возможного прорыва дамб.

Проблемы отходов ТЭС

Фото 3Доля угольной генерации в установленной мощности ТЭС в РФ составляет около 22%, при этом доля в общем объеме выработки постепенно снижается и сегодня составляет около 13% (для сравнения, в 2000 году показатель составлял 20%).

По объемам выработки электричества Россия занимает 13 место, уступая Китаю, Индии и другим странам с энергосистемами, основанными на твердом топливе.

Для получения электроэнергии в России ежегодно сжигается около 125 млн тонн топлива, что означает свыше 20 млн тонн новых ЗШО каждый год впридачу к уже накопленным 1,5 млрд тонн, занимающим более 28 тыс. га.

По прогнозам экспертов, если уровень переработки останется прежним, уже к 2030 году объем накопленных ЗШО превысит 2 млрд тонн. Мрачная перспектива переполнения полигонов может спровоцировать решение о выводе угольных электростанций из энергобаланса РФ.

Проблема утилизации ЗШО волнует государство, в первую очередь, с точки зрения экологии. Но, например, для Сибири тема переработки золошлаковых отходов особенно актуальна: здесь находится крупнейший угольный бассейн страны и практически вся энергетика округа построена на угле.

Ежегодный прирост ЗШО составляет 13 млн тонн. На территории края накоплено более 500 млн тонн углеродных отходов, при этом площади под золоотвалами ежегодно прирастают на 100 га. Многие хранилища отходов расположены прямо в черте городов, в непосредственной близости к ТЭЦ.

Единственный путь избавления от масштабной проблемы с ЗШО – вовлечение в оборот не только новых, но и накопленных ЗШО, внедрение безотходных способов сжигания угля.

Однако уровень переработки ЗШО в РФ остается неизменным с 1990 года.

Сегодня существует более 300 способов утилизации золошлакового сырья, но лидеры отрасли северного региона сталкиваются с серьезными затруднениями. Большая сложность заключается в ограниченном периоде транспортировки отходов — примерно 5 месяцев в году. Манипуляции с ЗШО при отрицательных температурах требуют значительных финансовых вложений.

Но и в другое время перевозка чересчур капиталоемка. Именно этот факт мешает другим государствам довести утилизацию до 100%. Япония добилась максимального результата из-за удобного расположения ТЭЦ. Энергокомплексы, как правило, размещаются на берегу водоемов, что позволяет использовать выгодный водный транспорт.

ЗШО – ценный ресурс или проблема?

Для сжигания используется уголь разных месторождений, поэтому химический состав смеси ЗШО в отвалах неоднороден и сильно колеблется.

Если рассмотреть усредненный химический состав золошлаковой массы, то в основном это оксиды кремния и алюминия, кроме того, содержится железо, кальций, магний, триоксид серы и другие элементы.

В качестве примера сложного и уникального состава ЗШО можно оценить Приозерский золошлаковый отвал – карьер, расположенный на северо-западном берегу Ладожского озера.

Перед вами химический состав пробы слежавшейся золошлаковой массы:

Фото 4

Важная особенность золоотвалов – высокая концентрация редких металлов. К таким металлам относятся вещества с низким содержанием в породах.

Их ценность в плане использования в промышленности не вызывает сомнений:

  • германий – оптическая и микро- электроника;
  • галлий – самые мощные лазеры;
  • стронций – высокотемпературные сверхпроводники;
  • цирконий – атомная техника и конструкционная керамика;
  • ванадий, бериллий, скандий – авиационные и космические материалы;
  • литий – термоядерная энергетика.

Большой интерес представляет скандий – уникальное вещество, применяемое в авиационной, ракетной и лазерной технике, а также ниобий.

Добавленные при производстве стали ниобий и ванадий делают металл легче, снижают на 40% вес конструкций при возведении мостов, высотных зданий, газо- и нефтепроводов. При этом срок эксплуатации сооружений возрастает в 2-3 раза

В ЗШО аккумулируются стратегические металлы, в том числе, бериллий, германий, литий, цирконий.

Особенный «стратегический» статус у редких металлов обусловлен тем, что их запасов недостаточно – объемы не могут на 100% удовлетворить производство в военное время, может стать угрожающей или дорогостоящей зависимость от импортных поставок в периоды чрезвычайных положений.

Утилизация золошлаков не только решит экологические проблемы – переработка позволит вернуть в оборот техногенное сырье взамен природного.

Мировой опыт и перспективы использования в России

Мир знает много эффективных способов пустить отходы в дело. В европейских странах доля утилизированных ЗШО давно превышает 50%, а в островной Японии достигает 97-100%.

Другие лидеры переработки золы и шлака – Индия, США и Австралия. Китай – рекордсмен по объему образованных и утилизированных отходов (около 70%). Страна, потребляющая угля в 32 раза больше, чем Россия, сумела практически избавиться от проблемы ЗШО.

В Польше и Китае золошлаки используются для извлечения алюминия, в Канаде – как сырье для получения более дешевого урана. Небоскреб «Бурдж-Халифа» в ОАЭ построен с использованием материалов, содержащих ЗШО.

Переработка и утилизация ЗШО

Россия пока среди отстающих: перерабатывается не более 10-15% углеродных отходов, остальное размещается на полигонах.

Фото 5

При этом ЗШО, обладая уникальным химическим и минералогическим составом, могут активно использоваться в строительной индустрии, в дорожном строительстве. Материалы из ЗШО имеют низкую теплопроводность, отличаются высокой плотностью.

Зола-унос и золошлаковые отходы – дешевое сырье для керамических кирпича и камней, для производства пористых заполнителей для легких бетонов. Золошлаковые отходы эффективно используются в сельском хозяйстве – для улучшения структуры, состава почвы и ее раскисления, а также для производства минеральных удобрений.

Другие варианты эффективного применения ЗШО:

  • рекультивация нарушенных земель и отработанных карьеров, ликвидация горных выработок;
  • планирование территорий для производства сельхозпродукции и ландшафтного строительства;
  • как изолирующий материал – на полигонах ТКО;
  • при тушении скрытых очагов площадных пожаров;
  • в качестве сорбента-мелиоранта для очистки почв от тяжелых металлов и пестицидов с одновременным улучшением водопроницаемости, повышением концентрации азота, кальция, других полезных веществ.

Из золы можно делать зольный кирпич: полнотелый и с пустотами. Этот кирпич выигрывает в сравнении с керамическим и силикатным, т.к. у него ниже теплопроводность и себестоимость. Кроме того, изделие из ЗШО прочнее популярного в строительстве ячеистого бетона.

Химический и минералогический составы золошлаков близки к компонентам, используемым в силикатной промышленности при производстве стекла, стеклопокрытия, керамики.

Поэтому сверхкислые ЗШО могут эффективно использоваться в производстве строительных и технических стекломатериалов, таких как:

  • стеклокристаллические материалы (шлакоситаллы);
  • коррозионностойкие стеклошлакоэмалевые покрытия для металлических изделий;
  • тепло- и звукоизоляционные стеклошлакоматериалы;
  • стеклошлаковые облицовочные плитки: марблит, цокольные и коврово-мозаичные изделия.

Планы России по развитию перерабатывающей отрасли

Фото 6Энергетическая стратегия РФ поставила задачу: к 2035 году выйти на уровень переработки ЗШО не менее 50% ежегодного объема образования.

Был разработан комплексный план утилизации золы и шлака с потенциальным результатом в 100 млрд рублей.

Сейчас самые крупные потребители отходов сжигания топлива – производители стройматериалов, магнаты строительной индустрии.

Присутствие золошлаков в сырье для производства тротуарного камня, строительных смесей, бетона и цемента серьезно снижают их себестоимость.

ЗШО активно используются при устройстве земляного полотна автодорог, в монолитном домостроении. Другой опыт использования – извлечение глинозема для производства алюминия. Концентрация оксида алюминия в золе достигает 30%.

В Кузбассе применяется метод переработки золы и шлака в жидкое стекло, используемое при производстве негорючих стройматериалов.

Зола – в золото

Основной промышленный модуль – реактор (газогенератор), состоящий из двух печей: шахтной и электрошлаковой, системы очистки и охлаждения генераторного газа.

Отходы и топливо подвергаются высокотемпературной газификации с электротермической стабилизацией (ВТГЭС) при 1500-1650°С.

В результате применения технологии, разработанной Эко-Дон Стандарт для утилизации углеродсодержащего сырья и ТКО, получают максимум полезных компонентов:

  • минеральные составляющие – для производства высококачественной теплоизоляции;
  • углерод (недожог угля) – энергоноситель, отдающий при термообработке золото;
  • концентраты редких металлов – для следующего этапа гидрометаллургического разделения;
  • драгоценные металлы: платина, серебро, золото.

Утилизация отходов по методу ВТГЭС рентабельная, экологичная и безотходная. При этом редкие и благородные металлы «добываются» без дополнительных вложений, просто как побочный продукт.

Интересное видео

Видео о переработке золошлаковых отходов, образующихся на угольной тепловой станции:

Заключение

В большинстве государств предусмотрена серьезная поддержка переработки ЗШО на государственном уровне в виде субсидий и налоговых льгот.

Для решения проблемы золошлаковых полигонов в России пока не хватает подобных законодательных мер. Пока все ограничивается «планами», «стратегиями» и «заседаниями круглого стола».

Для
электростанций, сжигающих твердое
топливо, характерным явля­ется наличие
значительных площадей земли, занятых
под золошлакоотвалы. В Российской
Федерации на конец 2013 года эти площади
превысили 28 тыс. га. В настоящее время
в золоотвалах находится около 1,8 млрд
т зо­лошлаков ТЭС. Площади, выделяемые
для организации золошлакоотвалов
должны обеспечивать работу электростанции
не менее 25 лет. Вместимость золошлакоотвалов
предусматривается достаточной для
работы электростанции в течение 5 лет
после ввода ее на проектную мощность.
Необходимая площадь отчуждения для
отвалов строящихся ТЭС оценивается по
годовому выходу золошлакового материала
и составляет 200 – 500 га при выходе шлака
и золы более 1500 тыс. т/год. Максимальная
высота золошлакоотвала 35 – 40
м.

Основная
часть отходов складируется в золоотвалах
без какой‑либо очистки. Часть
золоотвалов по мере урбанизации
территории оказывается в районах жилой
застройки. Пыление и фильтрация
золоотвалов создают повышенную опасность
и для здоровья населения, и для окружающей
среды. Особую опасность представляют
золоотвалы, расположенные вблизи рек
и бассейнов – из‑за возможного
прорыва дамб. При этом, по оценке
экспертов, затраты на строительство
нового золоотвала составляют свыше
миллиарда рублей, а суммарная стоимость
сооружения золоотвалов и систем
гидрозолоудаления достигает 12
– 17
процентов стоимости ТЭС.

В
ряде случаев из-за пыления были закрыты
расположенные вблизи ТЭС золоотвалы,
на которые еще имелась возможность
складировать золошлаки в течение
длительного времени. В результате
пришлось строить новые дорогостоящие
золоотвалы на значительном расстоянии
от ТЭС. Однако это не устранило загрязнения
атмосферы и литосферы, а перенесло его
на сельскохозяйственные угодья.

Высокодисперсные
грунты наряду с низкой фильтрацией
обладают способностью поглощать
токсичные элементы, поэтому в некоторых
слу­чаях для адсорбции вредных веществ
в течение всего периода эксплуата­ции
золоотвала достаточно активности таких
грунтов.

Исследования
и расчеты рассеивания золы, поступающей
в атмосферу с поверхности золошлакоотвала,
показывают, что при сильном ветре
кон­центрация золы, превышающая
предельно допустимую, может наблю­даться
на расстоянии до 4 км от кромки отвала.
Для исключения негатив­ного влияния
отработанных карт золошлакоотвалов
на окружающую природную среду проводится
их рекультивация (консервация).

Одной
из наиболее серьезных и сложных проблем
является защита подземных и поверхностных
вод от загрязнения токсичными химически­ми
элементами и их соединениями, содержащимися
в оборотных и фильтрационных водах
золоотвалов.

Чтобы
обеспечить максимальное ослабление
неблагоприятного воз­действия
фильтрационной воды на грунтовый поток,
необходимо пра­вильно выбрать место
расположения золоотвала.

Предпочтение
отдается площадкам, состоящим из
высокодисперсных грунтов с низкой
водопро­ницаемостью и максимальным
удалением их от водоемов и водотоков.

Для
контроля за эксплуатацией золоотвалов
и уровнем фактических загрязнений
подземных вод во всех проектах вновь
сооружаемых и нара­щиваемых золоотвалов
необходимо предусматривать комплекс
наблюда­тельных скважин, которые
размещают в створах, идущих от наиболее
ве­роятных источников загрязнения
(золоотвалов, бассейнов осветленной
воды) до открытых водоисточников или
водозаборов. Наблюдательные скважины
оборудуются пьезометрами для контроля
за уровнем грунто­вых вод, с их помощью
проводится отбор проб для химического
анализа на загрязняющие и регламентируемые
компоненты. Регулярный кон­троль за
скважинами позволяет следить за
изменением химического со­става
грунтовых вод и продвижением фронта
загрязнения, а также оцени­вать
эффективность работы противофильтрационных
и дренажных уст­ройств золоотвала.

Для
уменьшения утечки фильтрационной воды
из золоотвалов приме­няют экранированные
ложа отвалов. Концентрация токсичных
веществ в водоемах после сброса в них
вод гидрозолоудаления не должна
превышать ПДК.

Проведенные
российскими специалистами ис­следования
о воздействии на окружающую среду золы
с повышенным со­держанием оксида
кальция показали, что в зонах интенсивного
осажде­ния золы длительное ее
воздействие изменило реакцию почвенных
рас­творов со слабокислой на
слабощелочную, способствовало накоплению
в почве повышенного содержания кальция,
железа и магния, уменьшило содержание
органического углерода, т.е. произошло
существенное изме­нение свойств
почвы, что не могло не сказаться на
растительном мире.

На
таких почвах деревья интенсивнее
поглощают магний, железо и медь и
испытывают недостаток в марганце и
барии, что ведет к наруше­нию обменных
процессов.

Золошлаковые
материалы имеют хорошую перспективу
широкого применения в целях
ресурсосбережения. При этом нужно
учитывать, что золошлаковые материалы
представляют собой ценное
минеральное сырье, которое можно
использовать в металлургии, строительной
индустрии, при сооружении дорог, в
сельском хозяйстве и др.

Рис.
73. Схемы золошлакоотвалов ТЭС: а –
дренированный, образованный надводным
намывом; б – дренированный с прудом
инфильтрации; в – комбинированный с
дренированной зоной и отстойным
прудом; г – с поярусным отвалованием
из золошлакового материала

Существует
до 300 технологий, основанных на
использовании золошлаковые материалы.

По
химическому, гранулометрическому и
фазово-минералогическому составу
золошлаковые материалы во многом
идентичны природному сырью. Это позволяет
использовать их для производства
строительных материалов и изделий
самой широкой номенклатуры: портландцемента,
смешанных и бесцементных вяжущих,
обжиговых и безобжиговых заполнителей,
стеновых материалов (силикатного и
глинозольного кирпича, керамических
камней, плитки, пенокерамики) и др.

Наиболее
качественной для практического
применения является зола уноса сухого
отбора, поскольку она всегда отсортирована
по фракциям с помощью электрических
полей электрофильтров. Такая зола может
храниться в сухом виде и применяться
в производстве без дополнительной
подготовки.

На
основании исследований многих ТЭС,
сжигающих топливо различных угольных
месторождений, все золошлаковые
материалы в зависимости от состава
можно разделить на три группы: активные,
скрытно активные и инертные.

В
пределах этих групп золошлаковые
материалы распределены по форме
содержания кальция в оксиде: общий,
свободный, связанный в сульфаты и
входящий в состав клинкерных минералов.

Золошлаковые
материалы первой группы (активные)
способны к самостоятельному твердению,
поэтому их можно использовать взамен
цемента для устройства оснований из
укрепленных грунтов и местных малопрочных
каменных материалов. Способностью к
самостоятельному твердению обладает
только зола уноса сухого отбора. Ее
называют самостоятельным медленно
твердеющим вяжущим, от портландцемента
она отличается меньшим содержанием
клинкерных минералов, отсутствием
алита, содержанием минералов низкой
активности, извести, ангидрита и
полуводного гипса, округлых сплавившихся
частиц, оксидов щелочноземельных
металлов, наличием стеклообразной фазы
и органических веществ, что определяет
замедленную гидратацию и замедленное
по сравнению с укрепленными портландцементом
твердение укрепляемых ею материалов.

Активная
зола-уноса сухого отбора может быть
использована в качестве минерального
порошка в производстве пористого и
высокопористого асфальтобетона и в
горячих и теплых смесях для плотного
асфальтобетона, а также в бетонах,
применяемых для строительства покрытий
и оснований дорог.

Золошлаковые
материалы второй группы (скрытно
активные) можно также применять для
производства асфальтобетона совместно
с цементом или в качестве добавок к
нему в целях его экономии.

Что
касается наиболее распространенных
золошлаковые материалы третьей группы
(инертных), то они в качестве техногенного
грунта могут служить материалом для
сооружения земляного полотна, а также
для устройства оснований из этих
золошлаковые материалы или их смесей
с песком, укрепленных цементом.

Золошлаковые
материалы не подлежат обязательной
сертификации. Однако предприятия,
использующие золошлаковые материалы,
для сертификации своей конечной
продукции, как правило, должны иметь
данные по радиоактивности золошлаковые
материалы. В своем большинстве
золошлаковые материалы не радиоактивны.
Повышенная же радиоактивность некоторых
видов углей после высокотемпературной
обработки в топках котлов может снижаться
до фонового уровня.

Использование
золы – уноса сухого отбора и золошлаковых
материалов отвалов гидроудаления.
Очень широк диапазон использования
золошлаковых материалов в бетонах: от
гидротехнического бетона, в котором
сухая зола применяется как заменитель
части цемента (до 25 %), до шлакобетона и
стеновых блоков из него, в которых в
качестве мелкого и крупного заполнителя
используются зола и шлак из отвалов и
текущего выхода.

В
настоящее время развивается очень
важное направление применения
золошлаковой смеси с целью частично
или полностью заменить природный
крупный и мелкий заполнитель (песок) в
тяжелом бетоне, используемом на
предприятиях по производству сборных
железобетонных изделий и конструкций,
в связи с появлением в ряде районов
острого дефицита в таком заполнителе.

Введением
золошлаков в бетоны различных видов
дает следующие технико –
экономические
эффекты:

  • улучшение
    технологических свойств бетонных
    смесей и сокращение времени и
    энергозатрат, связанных с укладкой и
    уплотнением бетонных смесей;

  • улучшение
    качества лицевой поверхности изделий,
    обеспечение нормативных показателей
    по прочности и морозостойкости при
    сокращении расхода цемента на 10
    – 30%
    (50 – 150
    кг/м3)
    для всех видов бетонов;

  • снижение
    себестоимости благодаря сокращению
    расхода более дорогостоящего мелкого
    природного заполнителя и его частичной
    или полной замене золошлаками
    (определяется конкретными ценовыми
    показателями на строительный песок и
    золошлаковую смесь в данном регионе).

В
отечественной практике применения
золы в бетонах предпочтение отдается
использованию низкокальциевых зол,
образующихся при сжигании каменного
угля. Эти золы менее гидратически
активны, чем высоко-кальциевые, но имеют
относительно более стабильный и
однородный химический и зерновой состав
и не оказывают отрицательного влияния
на равномерность изменения объема
смешанного вяжущего вещества.

Высококальциевые
золы можно применять после предварительной
переработки, которая сводится к гашению
свободного оксида кальция или к
дальнейшему размолу золы.

Высококальциевые
золы обладают бесспорными преимуществами
для более широкого их использования:
низкая водопотребность (на уровне или
ниже водопотребности цементов), малое,
обычно до 3 %, содержание частиц
несгоревшего топлива, более высокая
морозостойкость бетона с добавками
высококальциевой золы, чем с добавками
низкокальциевой.

Весьма
эффективно использование золы для
производства ячеистых бетонов так
называемых пенобетонов, газозолобетонов
и ячеистых золошлакобетонов. Использование
золы и шлака ТЭС в качестве выгорающих
и отощающих добавок при производстве
красного (обжигового) кирпича позволяет
повысить массообменные характеристики
сырца и ускорить процесс сушки с
одновременным снижением расхода топлива
(на 20 – 40
%), повысить прочность кирпича и снизить
долю брака после сушки и обжига.

В
силикатном производстве кирпича
достигается значительная экономия
извести (до 20 %) при одновременном
повышении прочности сырца и самого
кирпича после термообработки.

Применение
золошлаковых материалов в промышленности
строительных материалов позволяет
использовать всю номенклатуру
существующего оборудования, как правило,
без каких-либо дополнительных доработок.

Золошлаковые
материалы можно использовать для
производства легких заполнителей,
таких, как золоаглопоритовый гравий и
щебень, зольный гравий, безобжиговый
зольный гравий, шлакозит и др.

На
основании многочисленных исследований
создана база и накоплен промышленный
опыт применения золы и шлака ТЭС в
производстве цемента. Применение золы
и шлака идет по двум основным направлениям
— в качестве активной добавки к цементу
и в качестве алюмосиликатного компонента
цементной сырьевой шихты. Пылевидные
золы, получаемые при сжигании углей,
могут быть использованы в качестве
активной добавки при производстве
обычного портландцемента (добавка золы
15 – 30
%).

Перспективной
является технология производства сухих
строительных смесей с использованием
золы-уноса. При этом на заводах
железобетонных изделий вместо цемента
и песка для производства бетона и
строительных растворов может быть
применена сухая строительная смесь,
что позволит использовать существующие
бетоносмесительные узлы без какой-либо
доработки.

Экономия
природных инертных и традиционных
вяжущих материалов в дорожном
строительстве может быть достигнута
применением золошлаковых материалов.
Можно выделить следующие области
применения золошлаковых материалов
ТЭС в строительстве автомобильных
дорог:

А. Золы-уноса
могут быть использованы в качестве:

  • самостоятельного
    медленно твердеющего вяжущего для
    устройства оснований дорожных покрытий
    из укрепленных грунтов и каменных
    материалов;

  • активной
    гидратической добавки в сочетании с
    цементом или известью для устройства
    тех же оснований,

  • материала,
    заменяющего минеральный порошок при
    приготовлении асфальтобетонных смесей;

  • добавки,
    заменяющей часть цемента и заполнителя
    при приготовлении тяжелого бетона и
    раствора.

Б.
Золошлаковые смеси гидроудаления могут
быть использованы в качестве:

  • техногенного
    грунта для сооружения дорожных насыпей;
    материала, укрепленного цементом или
    другими вяжущими, для устройства
    оснований и дополнительных слоев
    дорожных покрытий;

  • малоактивной
    гидратической добавки к извести при
    приготовлении золоизвестковых вяжущих
    для укрепления грунтов и каменных
    материалов;

  • материала,
    заменяющего минеральный порошок и
    частично песок при приготовлении
    асфальтобетона;

  • заполнителя
    при приготовлении тяжелого песчаного
    бетона.

Результаты
укрепления цементом золошлаковых
смесей гидроудаления показывают, что
эти смеси при взаимодействии с цементом
проявляют скрытую активность, что
выражается в весьма существенном их
отличии от естественных грунтов —
твердении, замедленном во времени, но
при значительно меньшем количестве
цемента. С увеличением расстояния
участка отвала, из которого берется
золошлаковая смесь, от места слива
золопульпы, увеличивается количество
цемента, требуемое для получения
материала I—II классов прочности.

Экономия
цемента при укреплении им золошлаковых
смесей по сравнению с его расходом при
укреплении естественных песчаных
грунтов составляет 25—30 %. При этом
обеспечивается достижение аналогичных
или, более высоких показателей прочности
и морозостойкости смесей в соответствии
с действующими требованиями.

При
использовании золошлаковых материалов
в дорожном строительстве применяется
традиционная дорожно-строительная
техника.

В
результате плавления минеральных
компонентов при сжигании углей,
последующего дробления расплава в
газовом потоке на отдельные мельчайшие
капли и раздувания последних благодаря
увеличению газовых включений в составе
золы-уноса образуется микросфера
(ценосфера). Микросфера — полые
стекловидные шарики, имеющие ряд ценных
специфических свойств, обеспечивающих
их применение в самых различных областях.
Благодаря правильной сферической форме
и низкой плотности микросферы могут
служить прекрасным наполнителем для
самых разнообразных изделий.

В
настоящее время наиболее широкое
применение микросферы нашли:

  • легкий
    заполнитель пластмасс, резины, красок,
    бумаги;

  • легкий
    жаропрочный заполнитель стройматериалов
    и керамических изделий;

  • теплозащитный
    материал (в том числе для жаропрочного
    покрытия космических кораблей);

  • легкий
    заполнитель электроизоляционных
    материалов;

  • катализатор
    в нефтепереработке;

  • сорбент
    для ликвидации нефтепродуктов на
    поверхности воды;

  • пожаротушитель
    легковозгораемых материалов;

  • почвенный
    слой для быстрого выращивания растений
    методом гидропоники;

  • наполнитель
    для эмульсионных взрывчатых веществ.

В
качестве примера использования
золошлаковых материалов при
производстве высоко-экономичных и
эффективных в эксплуатации изделий
назовем применение ЗШМ в производстве
контактных щеток электродвигателей с
целью уменьшить расход графитовых
материалов. Российскими специалистами
запатентована высокоэффективная
технология применения золы в производстве
медно-графитовых контактных вставок
для пантографов троллейбусов, трамваев
и электропоездов.

Следует
отметить, что средний мировой уровень
утилизации (переработки и использования)
золошлаковых материалов от 60 до 100 %
годового выхода золошлаков. Лидером в
данном направлении являются Германия
(99% отходов переработано) и Китай (97%
отходов переработано).

Для
снижения негативного воздействия
золошлакоотвалов на природу и человека
возможна рекультивация отработанных
полигонов для предотвращения загрязнения
водного и воздушного бассейнов путем
соответствующей обработки. Это например,
нанесение слоя грунта, насаждение
кустарников, деревьев и трав и пр.

В
целом, золошлаки — это относительно
чистые материалы без органических
веществ. Присутствует по сути лишь
азот, фосфора и калия крайне мало. Это
приводит к тому, что зарастание
шлакоотвала может растянуться на 10
– 15
лет. С целью ускорения процесса применяют
рекультивацию земель.

Следует
подчеркнуть, что чаще всего рекультивация
золоотвалов не может вернуть изъятые
под них площади в первоначальное
состояние. В большинстве случаев
экономически и экологически нецелесообразна
сельскохозяйственная рекультивация
в целях производства товарной продукции
растениеводства или выращивания кормов
для скота. Для обеспечения экологической
чистоты товарной продукции или кормов
необходимо уложить на отвал огромный
объем грунта и плодородной почвы (слоем
толщиной не менее 1 м), так что выращенная
продукция становится явно убыточной,
а разработка и перемещение плодородной
почвы и грунта для укрытия отвала
создают новые площади нарушенных
земель. Ограничены также возможности
использования территории рекультивированного
золоотвала для выпаса скота, так как
это связано с опасностью нарушения
поверхностного слоя и его ветровой
эрозии.

Основными
направлениями рекультивации нарушенных
земель являются:

  • биологическая
    или техническая консервации нарушенных
    земель при негативном влиянии последних
    на окружающую среду и невозможности
    дальнейшего использования;

  • приведение
    нарушенных земель в состояние, пригодное
    для гражданского и промышленного
    строительства, перевода земель в земли
    сельскохозяйственного назначения.

Санитарно-гигиеническая
рекультивация (консервация) — основной
вид восстановления отработанного
золошлакоотвалов. Как правило, такую
рекультивацию проводят в два этапа:
технический и биологический.

Технический
этап рекультивации предусматривает
выравнивание поверхности и покрытие
сверху грунтом. Наиболее рационален
гидравлический способ транспортировки
и распределения органического материала
по поверхности золошлакоотвала,
использующий золошлакопроводы или
самотечные лотки, имеющиеся на
золошлакоотвале.

Биологический
этап рекультивации включает в себя
внесение в покрывающую золошлаковую
почву минеральных или органических
удобрений, посев злаковых или бобовых
культур или многолетних трав, посадку
деревьев и кустарников.

Для
снижения поступления в атмосферу золы
с отработанного золошлакоотвала
устраивают посадку пылезащитных
лесополос.

Сельскохозяйственную
рекультивацию следует проводить только
при остром недостатке земель, пригодных
для выращивания растений. Растения,
произрастающие на золошлакоотвале,
поверхность которого не покрыта или
покрыта недостаточно мощным слоем
почвы, не предотвращающим проникновения
корней растений в золу, могут накапливать
в биомассе большое количество
микроэлементов, концентрация которых
может достигать потенциально опасного
уровня для животных, пасущихся на
подножном корму, и для человека. Следует
учитывать, что при проведении
сельскохозяйственной рекультивации
потребуется значительный объем
плодородного или потенциально
плодородного грунта (от 5 до 20 тыс. м3
на 1 га золошлакоотвала) и большое
количество минеральных удобрений (до
500 кг/га).

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #