что такое золошлаковые отходы

Где можно применить золошлаковые отходы

Более 170 теплоэлектростанций в России работают на угле. В золошлакоотвалах находятся около 1,5 млрд. тонн отходов ТЭС. Ежегодно их объем увеличивается на 50 млн. тонн. Золошлаковые отходы занимают площадь более 2 тыс.кв.км.

Характеристика золошлаковых отходов

При сжигании угля на ТЭС генерируется электричество и вырабатывается тепловая энергия. Зола и шлак являются побочными продуктами горения. Они могут быть использованы как вторичное сырье. Переработка золошлаковых отходов (ЗШО) в Российской Федерации составляет менее 10%, что значительно ниже данного показателя в экономически развитых странах мира.

Факторы, влияющие на химический и минеральный состав золошлаков:

Основными составляющими ЗШО являются оксиды кремния и алюминия.

Наличие несгоревших органических частиц в золе составляет от 0,5 до 20 %. Они являются вредными примесями и ухудшают технические свойства золошлаков.

Классификация зол и шлаков

Для определения оптимального варианта повторного использования ЗШО существует несколько видов их классификаций.

По типу сжигаемого материала различают золы:

В зависимости от типа угля, варианта сжигания, вида сбора и хранения золы выделяют:

Применение ЗШО в разных странах

Опыт использования золошлаков в мире огромен. Лидеры в этом вопросе – Англия и Германия, где ЗШО перерабатываются практически полностью благодаря государственной политика, стимулирующей вторичную переработку отходов.

В США проблема переработки золошлаковых отходов урегулирована на законодательном уровне с 2000 года. Спустя 8 лет переработка ЗШО в этой стране составила 70%.

В Польше введение в действие законов, регулирующих процесс обращения с отходами, в том числе золошлаками, позволило увеличить уровень их повторного использования за 20 лет в 3,5 раза – до 80%. Польские законодатели значительно увеличили стоимость земель под золоотвалы, что сделало их экономически невыгодными для ТЭС.

Китай перерабатывает более 80% отходов ТЭС. Транспортировка золы в этой стране до потребителя бесплатна.

Переработка золошлаков в России

ЗШО занимают лидирующие позиции по объемам среди промышленных отходов в Российской Федерации. Под золошлакоотвалы задействованы огромные земельные угодья, имеющие ценность для использования.

Их содержание требует значительных финансовых вложений.

Низкий уровень использования золошлаков в нашей стране обусловлен отсутствием до недавнего времени четкой государственной политики в области переработки ЗШО.

С 2020 года в России в 4 раза возрастет плата предприятий за вредные выбросы в атмосферу и воду, что обостряет ситуацию с утилизацией ЗШО.

Регионы России, для которых проблема использования ЗШО особенно актуальна – Сибирь и Урал, так как здесь расположены крупнейшие ТЭС.

Варианты использования золошлаковых отходов

Золошлаки относят к пятому классу опасности (практически безопасные), что дает широкие возможности для их повторного использования. Разработано более трехсот технологий применения золошлаковых отходов по различным направлениям.

Области использования ЗШО:

Для уменьшения антропогенной нагрузки на окружающую среду накопленные годами золошлаковые отходы требуют переработки. Грамотный подход к данному вопросу при государственной поддержке позволит решить проблему отходов и принесет экономическую выгоду.

Источник

Дело в шлаке

Золошлаковые отходы — серьезная экологическая проблема для нескольких российских регионов, особенно в Сибири. Сегодня есть множество технологий утилизации этого вида отходов, но лидер ы отрасли сталкиваются с серьезными проблемами

Несмотря на мрачные прогнозы для угольной отрасли, именно уголь, по данным Международного энергетического агентства, остается самым доступным и распространенным источником энергии в мире.

Мировая экономика в принципе не может пожертвовать дешевой и надежной энергией угля, ведь именно она позволяет развиваться промышленности и другим значимым отраслям. Без надежного энергоснабжения облачные технологии, Big Data, искусственный интеллект, биткойны и фейсбуки останутся только в воспоминаниях.

Наличие угля в топливно-энергетическом балансе означает надежность и безопасность энергоснабжения. Кроме того, ископаемое топливо останется более дешевым, чем продукция возобновляемой энергетики. Как отметил в интервью «Российской газете» замминистра энергетики РФ Анатолий Яновский, чистая угольная генерация в 1,3 раза дешевле ветряной и в 1,9 раза дешевле солнечной.

Тем не менее тепловой генерации приходится адаптироваться к «зеленым» веяниям. Усилия участников рынка направлены прежде всего на сокращение всех видов выбросов, включая углекислый газ, с которым связывают парниковый эффект, и на утилизацию золошлаковых отходов (ЗШО) — твердых остатков, образующихся после сжигания угля.

В утилизации ЗШО в мире накоплен серьезный опыт, есть эффективные технологии. Наша страна в этом процессе пока в отстающих: по разных оценкам, сейчас в России перерабатывается только 10–15% золошлаковых отходов, остальное отправляется в отвалы.

Тем не менее в Энергетической стратегии РФ поставлена масштабная задача к 2035 году выйти на утилизацию половины всех ежегодно образующихся ЗШО. В прошлом году впервые на государственном уровне был сформулирован комплексный план утилизации отходов сгорания твердого топлива. Его реализация потенциально может принести порядка 100 млрд рублей.

Что не так с золошлаками

ЗШО — это минеральная несгорающая часть угля, образующаяся в топках ТЭЦ: смесь золы и шлака, угольного остатка в виде камней, в соотношении примерно 4:1. Если говорить о химическом составе, то на 45–60% это оксид кремния, от 10 до 30% — оксид алюминия; в составе ЗШО также есть железо, кальций, магний, триоксид серы и другие элементы. В основном такие отходы относятся к низкому классу опасности. Однако основная проблема золошлаков иная: они требуют больших площадей для хранения.

Данные о том, сколько твердых отходов образуется при сгорании одной тонны угля, разнятся — это зависит от качества и типа топлива. Более того, у угля есть такой параметр, как зольность, он обозначает процент золы, остающийся от первоначальной массы. Параметр для каждого месторождения свой, но в целом зольность находится в диапазоне от 10 до 40%.

По данным комитета Госдумы РФ по энергетике, ежегодно в России для получения электрической энергии сжигается более 123 млн тонн твердого топлива, в результате чего образуется свыше 20 млн тонн ЗШО. При этом в стране уже скопилось около 1,5 млрд тонн таких отходов, которые занимают более 28 тыс. гектаров. По прогнозам, представленным председателем думского комитета по энергетике Павлом Завальным, если уровень переработки ЗШО останется на том же уровне, то уже к 2030 году объем отходов достигнет двух миллиардов тонн.

Ситуация осложняется географической концентрацией золоотвалов. Треть их скапливается в Сибири, при этом некоторые хранилища находятся прямо в городской черте. Дело в том, что сами золоотвалы не выносятся за территорию городов и, как правило, находятся в непосредственной близости от ТЭЦ, соединяясь с ними системами трубопроводов для подачи отработанной оборотной воды в смеси с золами (гидропульпы).

«Кроме того, в перспективе золошлаковые отвалы могут негативно сказаться на обеспечении энергетической безопасности страны. В случае переполнения отвалов угольных ТЭС, что при существующем положении дел может произойти уже в среднесрочной перспективе, придется вынужденно принимать решение о выводе угольных ТЭС из энергобаланса или их ограничении. В условиях запланированного роста угольной генерации это создает риски снижения надежности энергообеспечения различных территорий и секторов экономики. То есть нерешение этой проблемы ставит под сомнение развитие угольной генерации», — заявил Павел Завальный на тематическом круглом столе.

Примеров много

Мир знает множество способов пустить золошлаковые отходы в дело. В развитых странах доля переработанных ЗШО давно превышает 50%, а в Японии, например, вообще достигает 100%. Страна озаботилась утилизацией золы и шлаков еще в 1980-е годы. Японцы планировали постепенно снизить долю угольной генерации, заменив ее на атомную, но авария на АЭС «Фукусима-1» приостановила этот процесс. Кстати, Япония — одна из немногих стран, которая умудряется ЗШО экспортировать.

Среди лидер ов по утилизации также Китай, Индия, США и Австралия. Китай лидирует по количеству образованных и переработанных отходов. Если говорить об их доле, то она достигает почти 70%. В стране, потребляющей в 32 (!) раза больше угля, чем Россия, проблема ЗШО в целом решена.

Крупные потребители на товарном рынке — строительная индустрия и промышленность строительных материалов. Использование золошлаков снижает себестоимость ряда строительных материалов (цемент, сухие строительные смеси, бетон, строительные растворы) на 15–30%. Применение ЗШО в земляном полотне автомобильных дорог способствует снижению их себестоимости.

Один из наиболее доступных методов переработки золошлаковых отходов — использование их в качестве наполнителя при изготовлении бетонной смеси. Эта технология позволяет снизить себестоимость тяжелого бетона при изготовлении тротуарного и других видов отделочного камня, а также в монолитном домостроении. Например, с использованием ЗШО построен небоскреб «Бурдж-Халифа» в ОАЭ. В нашей стране дома с использованием таких материалов возводились начиная с 50-х годов прошлого века.

Второй вариант использования — извлечение глинозема для последующего производства алюминия. При этом содержание оксида алюминия в золах некоторых видов углей может достигать 30%.

С 2011 года ЗШО включены в перечень приоритетных материалов промышленного производства. Это значит, что предприятия, использующие этот вид материалов для алюминиевой отрасли, могут претендовать на субсидии государства.

Кроме промышленности ЗШО используют для сельскохозяйственных нужд: в мелиорации, при производстве удобрений, при обратной засыпке отработанных месторождений. Еще один вариант: недавно ученые Кузбасского государственного технического университета разработали технологию переработки золошлаковых отходов в жидкое стекло для дальнейшего производства негорючих строительных материалов.

Лидеры в России

В нашей стране утилизация ЗШО — это пока разовые инициативы отдельных компаний. Занимаются ею и в компании СУЭК, ведущем производителе угля и энергии в России.

Чтобы уменьшить площадь золошлакохранилищ, СУЭК стремится использовать эти отходы в хозяйственных целях: для рекультивации нарушенных земель, в том числе отработанных карьеров, и обустройства автомобильных дорог. Подобные проекты уже реализованы в Хакасии, Новокузнецке, Белове, Новосибирске и Красноярске. В планах еще три подобных масштабных проекта рекультивации земель в Красноярске, Назарове и Кемерове. Исследование НИТУ МИСиС, проведенное по заказу компании в 2017 году, показало, что использование ЗШО для рекультивации карьеров безопасно для экологии.

«К началу 2020 года объем утилизируемых золошлаков с СУЭК достигал 1,3 миллиона тонн в год, или порядка сорока процентов от годового объема образования ЗШО. Однако в 2020 году общее количество образуемых отходов на угольных электростанциях СУЭК увеличилось примерно в три раза в связи с включением в периметр компании Рефтинской ГРЭС, Красноярской ГРЭС-2 и Приморской ГРЭС. Все ЗШО станций СУЭК имеют пятый класс опасности, они практически не опасные», — объясняют в компании.

Стоит отметить, что именно рекультивацию земель в нашей стране считают одним из самых перспективных направлений использования ЗШО. Так, по данным Минэнерго РФ, в Кузбассе площадь земель, нарушенных в связи с добычей полезных ископаемых, в десять раз превышает среднероссийский показатель, достигая в среднем значения 0,7%, а в некоторых районах — до 25%. Рекультивация этих нарушенных земель с использованием золошлаковых материалов (ЗШМ) позволит вернуть их в хозяйственный оборот.

СУЭК рекультивирует карьеры с использованием ЗШМ с 2017 года, однако объемы пока невелики — мешает высокая стоимость и трудоемкость транспортировки ЗШМ.

Нужны стимулы

Самый распространенный способ удаления золы и шлаков с ТЭЦ — по трубопроводу: шлаки смешивают с водой и в виде пульпы отправляют на золошлакоотвал, где они перерабатываются в ЗШМ. В среднем переход ЗШО в пригодные для дальнейшего использования в рекультивации материалы занимает примерно год-два.

Одна из проблем состоит в том, что перевозка таких отходов возможна примерно пять месяцев в году. Большинство отвалов сосредоточено в Сибири; проведенные эксперименты показали, что погрузка, транспортировка и выгрузка при отрицательных температурах требуют слишком больших ресурсов.

Во-вторых, сама транспортировка в любое время года капиталоемка. По расчетам СУЭК, перевозка золошлаковых материалов с Красноярской ГРЭС-2 до Бородинского разреза (примерно 65 км), может оказаться убыточной.

Стоит отметить, что именно эта проблема мешает другим странам довести переработку ЗШО до 100%. Например, в Китае переработка сосредоточена в тех областях, где в непосредственной близости от станций находятся строительные предприятия. А Японии удалось добиться таких результатов только потому, что большинство ТЭЦ расположены на берегу: это позволило перейти на более выгодную транспортировку водным транспортом.

Кроме того, в большинстве стран действует государственная поддержка переработки ЗШО в виде субсидий, а также значительных налоговых льгот. Этого не хватает в России для успешного решения проблемы ЗШО.

Источник

золошлаковые отходы

3.2.11 золошлаковые отходы: Отходы, образуемые в результате сжигания угля, торфа и их смесей в энергетических целях.

1 Золошлаковые отходы, прошедшие обезвреживание, обработку, переработку и получившие сертификат соответствия природоохранным и санитарно-гигиеническим требованиям, пригодны для получения вторичной продукции.

2 Из золошлаковых отходов, пригодных для получения вторичной продукции, изготовляют золошлаковые материалы, могущие получить сертификат соответствия требованиям технических регламентов, стандартов, сводов правил и международных договоров для целей дальнейшего использования в хозяйственном обороте.

Смотреть что такое «золошлаковые отходы» в других словарях:

Золошлаковые — 8. Золошлаковые материалы и золоотвалы. М.: Энергия. 1978. Источник: П 78 2000: Рекомендации по контролю за состоянием грунтовых вод в районе размещения золоотвалов ТЭС Смотри также родственные термины: 3.2.11 золош … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Порошковые отходы промышленного производства — – отходы промышленного производства, не требующие измельчения, например золы уноса и золошлаковые смеси тепловых электростанций, пыль уноса цементных заводов, металлургические шлаки и др. [ГОСТ Р 52129 2003] Рубрика термина: Отходы… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

порошковые отходы промышленного производства — порошковые отходы промышленного производства: Отходы промышленного производства, не требующие измельчения, например золы уноса и золошлаковые смеси тепловых электростанций, пыль уноса цементных заводов, металлургические шлаки и др. Источник: ГОСТ … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Золошлаковый материал — Золошлаковые отходы: отходы, образуемые в результате сжигания угля, торфа и их смесей в энергетических целях. Источник: ГОСТ Р 54098 2010. Национальный стандарт Российской Федерации. Ресурсосбережение. Вторичные материальные ресурсы. Термины и… … Официальная терминология

ГОСТ Р 54098-2010: Ресурсосбережение. Вторичные материальные ресурсы. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р 54098 2010: Ресурсосбережение. Вторичные материальные ресурсы. Термины и определения оригинал документа: 3.3.2 виды вторичного сырья; виды ВС: Группы вторичного сырья, характеризующиеся однородными признаками в составе… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

энергокомпании — 3.1.4 энергокомпании: Компании, осуществляющие деятельность в сфере электроэнергетики, в том числе производство электрической, тепловой энергии и мощности, приобретение и продажу электрической энергии и мощности, энергоснабжение потребителей,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

СТО 70238424.13.020.20.001-2009: Правила экологической оценки инвестиционных планов и программ энергокомпаний — Терминология СТО 70238424.13.020.20.001 2009: Правила экологической оценки инвестиционных планов и программ энергокомпаний: 3.1.1 окружающая среда: Совокупность компонентов природной среды, природных и природно антропогенных объектов, а также… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ЗШО — золошлаковые отходы … Словарь сокращений и аббревиатур

ГОСТ Р 52129-2003: Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Технические условия — Терминология ГОСТ Р 52129 2003: Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Технические условия оригинал документа: активирующие вещества: Смесь поверхностно активных веществ (ПАВ) или продуктов, содержащих ПАВ, с битумом … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Золошлаковые отходы: переработка, утилизация и проблемы, связанные с ними

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.

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.

Состав отхода:

Методические рекомендации по разработке проекта нормативов предельного размещения отходов для теплоэлектростанций, теплоэлектроцентралей, промышленных и отопительных котельных. Санкт-петербург 1998 г.

Посмотреть расчет класса опасности этого состава отхода

Состав по 4-му источнику информации.

Альтернативное название отхода: Отходы золы ТЭЦ

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 и 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.

Состав отхода:

Ханчук А., Зверева В., Строева И., Кравченко О. Эксплуатация угольных элек-тростанций и ее последствия (на примере Владивостокской ТЭЦ-3). Ласкорин Б.Н., Громов Б.В., Цыганков А.П., Сенин В.Н. Безотходная технология в промышленности, М., Стройиздат, 1986, с. 109-158.

Посмотреть расчет класса опасности этого состава отхода

Состав по 3-му источнику информации.

Альтернативное название отхода: Зола от сжигагия угля (Кузнецкий угольный бассейн)

Проблемы отходов ТЭС

Доля 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 лидер ы 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.

Транспортирование и хранение

4.1. Золошлаковую смесь транспортируют в открытых железнодорожных вагонах, полувагонах, полувагонах с люковой разгрузкой и судах, а также в автомобилях согласно Правил перевозок грузов соответствующим видом транспорта.

При транспортировании золошлаковой смеси в открытом транспорте поставщик должен принимать меры, предохраняющие ее от распыления.

При транспортировании железнодорожным транспортом должны соблюдаться требования ГОСТ 22235 и «Правил перевозок грузов и технических условий погрузки и крепления грузов», утвержденных Министерством путей сообщения СССР. Вагоны следует загружать с учетом полного использования их грузоподъемности.

4.2. Хранение золошлаковой смеси осуществляется в крытых складах, оборудованных дренажной системой. Допускается хранение золошлаковой смеси в открытых складах при условии предохранения ее от загрязнения, переувлажнения и смешения с другими материалами.

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:

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:

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.

Состав отхода:

Протокол. Качественный состав золы с золоотвала № 5. Химическая лаборатория ИвТЭЦ-2 Ивановского филиала ОАО «ТГК-6»

Состав по 5-му источнику информации.

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 лидер ы 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.

Состав отхода:

Кузьмин Р.С. Компонентный состав отходов. Часть 1: монография / Р.С. Кузьмин. — Казань.: Дом печати, 2007. — 156 с.

Посмотреть расчет класса опасности этого состава отхода

Состав по 6-му источнику информации.

Альтернативное название отхода: Зола ТЭС

Переработка и утилизация ЗШО

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

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:

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:

Состав отхода:

Дворкин Л.И. Строительные материалы из отходов промышленности: учебно-справочное пособие / Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин. — Ростов н/Д: Феникс, 2007. — 368 с. — (Строительство). Стр. 110.

Состав по 7-му источнику информации.

Планы России по развитию перерабатывающей отрасли

Энергетическая 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.

Технические требования

1.1. Золошлаковые смеси должны соответствовать требованиям настоящего стандарта.

1.2. Основные параметры и типы

1.2.1. Золошлаковые смеси состоят из зольной составляющей (частицы золы и шлака размером менее 0,315 мм) и шлаковой, включающей:

шлаковый песок — зерна размером от 0,315 до 5 (3) мм;

шлаковый щебень — зерна размером свыше 5 (3) мм.

1.2.2. Золошлаковые смеси в зависимости от зернового состава подразделяют на типы: крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые в соответствии с требованиями, указанными в табл. 1.

Примечание. Допускается в зольной и шлаковой составляющих смесей потеря массы при прокаливании (п. п. п.) выше указанной в табл. 2, если применение золошлаковых смесей обосновано специальными исследованиями по коррозионной стойкости арматуры.

1.3.4. Содержание оксида кальция CaO в зольной составляющей золошлаковой смеси и в мелкозернистой смеси должно быть не более 10% по массе.

1.3.5. Содержание оксида магния MgO в зольной составляющей золошлаковой смеси и в мелкозернистой смеси должно быть не более 5% по массе.

1.3.6. Содержание сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO(3) в зольной и шлаковой составляющих золошлаковой смеси должно быть не более 3% по массе, в том числе сульфидной серы — не более 1% по массе.

1.3.7. Содержание щелочных оксидов натрия и калия в пересчете на Na(2)O в зольной составляющей золошлаковой смеси и в мелкозернистой смеси должно быть не более 3% по массе.

1.3.8. Зольная составляющая золошлаковой смеси и мелкозернистая смесь в смеси с портландцементом должна обеспечивать равномерность изменения объема при испытании образцов кипячения в воде.

1.3.9. Шлаковый щебень золошлаковой смеси должен обладать стойкостью против силикатного и железистого распадов. Потеря массы при определении стойкости против силикатного и железистого распадов должна быть соответственно не более 8 и 5%.

1.3.10. По морозостойкости шлаковый щебень, входящий в золошлаковую смесь, подразделяют на марки: F15, F25, F50, F100, F150, F200. Морозостойкость шлакового щебня характеризуют числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, при котором потеря щебня по массе после испытания не превышает значений, установленных в табл. 3.

1.3.11. Удельная активность естественных радионуклидов в золошлаковой смеси, используемой для строительства жилых и общественных зданий, должна соответствовать требованиям п.1.4 ОСП-72/87 Основных санитарных правил Минздрава СССР. При несоответствии золошлаковой смеси требованиям ОСП-72/87 возможность ее применения для приготовления бетонов и растворов, используемых в жилых и общественных зданиях, определяют по результатам радиационно-гигиенической оценки этого бетона и раствора в соответствии с п.1.4 ОСП-72/87.

1.3.12. Золошлаковая смесь не должна содержать засоряющих включений.

1.3.13. Влажность отгружаемой золошлаковой смеси должна быть не более 15% по массе. Допускается по согласованию поставщика с потребителем поставка золошлаковой смеси с большей влажностью.

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:

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

Методы испытаний

3.1. Зерновой состав золошлаковой смеси определяют по ГОСТ 8735.

Удельную поверхность мелкозернистой золошлаковой смеси и остаток на сите N 008 определяют по ГОСТ 310.2.

3.2. Насыпную плотность и плотность зерен шлаковой составляющей золошлаковой смеси определяют в сухом состоянии по ГОСТ 9758.

3.3. Химический анализ зольной и шлаковой составляющих проводят по ГОСТ 10538, содержание сульфидной серы определяют по ГОСТ 8735.

3.4. Потерю массы при прокаливании в зольной и шлаковой составляющих определяют методом медленного озоления по ГОСТ 11022.

3.5. Равномерность изменения объема мелкозернистой золошлаковой смеси и зольной составляющей золошлаковой смеси проводят в смеси в портландцементом при соотношении 1:1 (цемент:зола) по ГОСТ 310.3 методом кипячения образцов в воде.

3.6. Стойкость шлакового щебня против силикатного и железистого распадов определяют по ГОСТ 9758.

3.7. Морозостойкость шлакового щебня в золошлаковой смеси определяют по ГОСТ 8269.

3.8. Влажность золошлаковой смеси определяют по ГОСТ 8735.

3.9. Удельную активность естественных радионуклидов, содержащихся в золошлаковой смеси, определяют в соответствии с методиками, утвержденными Минздравом СССР.

Лидеры в России

В нашей стране утилизация ЗШО — это пока разовые инициативы отдельных компаний. Занимаются ею и в компании СУЭК, ведущем производителе угля и энергии в России.

Чтобы уменьшить площадь золошлакохранилищ, СУЭК стремится использовать эти отходы в хозяйственных целях: для рекультивации нарушенных земель, в том числе отработанных карьеров, и обустройства автомобильных дорог. Подобные проекты уже реализованы в Хакасии, Новокузнецке, Белове, Новосибирске и Красноярске. В планах еще три подобных масштабных проекта рекультивации земель в Красноярске, Назарове и Кемерове. Исследование НИТУ МИСиС, проведенное по заказу компании в 2021 году, показало, что использование ЗШО для рекультивации карьеров безопасно для экологии.

«К началу 2021 года объем утилизируемых золошлаков с СУЭК достигал 1,3 миллиона тонн в год, или порядка сорока процентов от годового объема образования ЗШО. Однако в 2021 году общее количество образуемых отходов на угольных электростанциях СУЭК увеличилось примерно в три раза в связи с включением в периметр компании Рефтинской ГРЭС, Красноярской ГРЭС-2 и Приморской ГРЭС. Все ЗШО станций СУЭК имеют пятый класс опасности, они практически не опасные», — объясняют в компании.

Стоит отметить, что именно рекультивацию земель в нашей стране считают одним из самых перспективных направлений использования ЗШО. Так, по данным Минэнерго РФ, в Кузбассе площадь земель, нарушенных в связи с добычей полезных ископаемых, в десять раз превышает среднероссийский показатель, достигая в среднем значения 0,7%, а в некоторых районах — до 25%. Рекультивация этих нарушенных земель с использованием золошлаковых материалов (ЗШМ) позволит вернуть их в хозяйственный оборот.

СУЭК рекультивирует карьеры с использованием ЗШМ с 2021 года, однако объемы пока невелики — мешает высокая стоимость и трудоемкость транспортировки ЗШМ.

Нужны стимулы

Самый распространенный способ удаления золы и шлаков с ТЭЦ — по трубопроводу: шлаки смешивают с водой и в виде пульпы отправляют на золошлакоотвал, где они перерабатываются в ЗШМ. В среднем переход ЗШО в пригодные для дальнейшего использования в рекультивации материалы занимает примерно год-два.

Одна из проблем состоит в том, что перевозка таких отходов возможна примерно пять месяцев в году. Большинство отвалов сосредоточено в Сибири; проведенные эксперименты показали, что погрузка, транспортировка и выгрузка при отрицательных температурах требуют слишком больших ресурсов.

Во-вторых, сама транспортировка в любое время года капиталоемка. По расчетам СУЭК, перевозка золошлаковых материалов с Красноярской ГРЭС-2 до Бородинского разреза (примерно 65 км), может оказаться убыточной.

Стоит отметить, что именно эта проблема мешает другим странам довести переработку ЗШО до 100%. Например, в Китае переработка сосредоточена в тех областях, где в непосредственной близости от станций находятся строительные предприятия. А Японии удалось добиться таких результатов только потому, что большинство ТЭЦ расположены на берегу: это позволило перейти на более выгодную транспортировку водным транспортом.

Кроме того, в большинстве стран действует государственная поддержка переработки ЗШО в виде субсидий, а также значительных налоговых льгот. Этого не хватает в России для успешного решения проблемы ЗШО.

Источник