Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 3 (Тимонин А.С. - Инженерно-экологический справочник), страница 5

т этих отходов, к 1990 году планировалось довести объем использования до = 23,5 млн. т в год, однако объем использования этих отходов в 1990 году в России составил только 4,4 млн. т или 0,5 % от имевшихся ресурсов. По химическому составу эти отходы на 80 — 90 % состоят из Б1О„А1,0„РеО, Ре,О„ СаО, М80 со значительными колебаниями их содержания. Кроме того, в состав этих отходов входят остатки несгоревших частиц топлива (0,5— 20%), соединения титана, ванадия, германия, галлия, серы, урана.

Химический состав и свойства золошлаковых отходов определяют основные направления их использования. Основная масса используемой ча:ти шлаков и зол служит сырьем для производства строительных материалов. Так, золу ТЭС используют для производства искусственных пористых заполнителей — зольного и аглопоритового гравия. При этом для получения аглопоритового гравия используют золу, содержащую не больше 5 — 10% горючих, а для производства зольного гравия содержание в золе горючих не должно превышать 3 %. Обжиг сырцовых гранул при производстве аглопоритового гравия осуществляют на решетках агломерационных машин, а при получении зольного гравия — во вращающихся печах.

Возможно использование зол ТЭС и для производства керамзитового гравия. Золы и шлаки от сжигания бурых и каменных утлей, торфа и сланцев, содержащие не более 5 % частиц несгоревшего топлива, могут широко использоваться для производства силикатного кирпича в качестве вяжущего при содержании в них не менее 20% СаО или в качестве кремнеземистого заполнителя, если в них содержится не более 5% СаО. Золы с высоким содержанием частиц угля с успехом используются для производства глиняного (красного) кирпича. Зола в этом случае играет роль как отощающей, так и топливной добав- Глава 1. Утилизация твердых отходов теплоэнергетики ки.

Содержание вводимой золы зависит от вида используемой глины и составляет 15 — 50%, а в отдельных случаях может достигать 80 %. Кислые золошлаковые отходы, а также основные с содержанием свободной извести ~ 10% используют как активную минеральную добавку при производстве цемента. Содержание горючих веществ в таких добавках не должно превышать 5 %. Эти же отходы можно использовать в качестве гидравлической добавки (1О— 15%) к цементу.

Золу с содержанием свободной СаО не более 2 — 3% используют для замены части цемента в процессе приготовления различных бетонов. При производстве ячеистых бетонов автоклавного твердения в качестве вяжущего компонента используют сланцевую золу, содержащую ~ 14% свободной СаО, а в качестве кремнеземистого компонента— золу сжигания углей с содержанием горючих ~ 3 — 5 % Использование золошлаковых отходов по указанным направлениям является не только экономически выгодным (вследствие сокращения потребления гипсового камня, песка, цемента, извести, топлива), но и позволяет повысить качество соответствующих изделий.

Золошлаковые отходы используют в дорожном строительстве. Они служат хорошим сырьем для производства минераловатных изделий. Высокое содержание СаО в золе сланцев и торфа позволяет использовать ее для снижения кислотности — известкования почв. Растительная зола широко используется в сельском хозяйстве в качестве удобрения ввиду значительного содержания калия и фосфора, а также других необходимых растениям макро- и микроэле- 22 ментов.

Отдельные виды золошлаковых отходов обладают свойствами, делающими перспективным их применение в качестве агентов очистки отходящих газов ТЭС и производственных сточных вод. Зола углей и нефтей содержит практически все металлы. Среднее содержанис в золе углей некоторых ценных металлов иллюстрируется следующими данными: Металл...........Уп Оа Со М Ое Ч Бп Содержание„ г/т .......,........ 200 100300700500400 200 В ряде случаев концентрации металлов в золе таковы, что становится экономически выгодным их извлечение. Концентрация Яг, Хп, Ч, Ое достигает 10 кг на 1 т золы.

Содержание урана в золе бурых углей некоторых месторождений можетдостигать 1 кг/т. Зола торфа содержит значительные количества Ч, Со, Сц, М, Хп, 0, РЬ. В золе нефтей (мазутов) содержание Ч,О, в некоторых случаях достигает 65 %, кроме того в ней в значительных количествах присутствуют Мо и %. В связи с этим извлечение металлов является еще одним направлением переработки таких отходов. Из золы некоторых углей извлекают в настоящее время редкие и рассеянные элементы (например, Ое и Са), из золы мазутов — ванадий, никель и другие металлы.

Вместе с тем, несмотря на наличие разработанных процессов утилизации топливных золошлаковых отходов, уровень их использования все еще остается низким по сравнению с имеющимися ресурсами. С другой стороны, современное технологическое использование энергии топлива (по сравнению, например, с его использованием на мощных ТЭС) яв- Часть 7111.

Технологические решения по утилизации твердых отходов ляется малоэффективным. При решении вопросов защиты окружающей среды, в частности от вредного влияния твердых и газообразных отходов ТЭС, перспективным может оказаться путь комплексного энерготехнологического использования топлив. Объединение крупных промышленных установок для получения металлов и других технологических продуктов (в частности химических), а также технологических газов с мощными топками ТЭС может позволить полностью утилизировать как органическую, так и минеральную части топлива, увеличить степень использования тепла, резко сократить расход топлива.

Так, например, на энергогазохимическом комбинате топливо перед сжиганием можно будет подвергать направленному пиролизу с получением ценных химических продуктов. Из сернистых мазутов, в частности, можно будет получать в виде сжиженного газа пропанбутановую смесь, бензол, серную кислоту, ванадий и газ с высоким содержанием этилена и пропилена. Определенныс успехи на пути комплексного использования топлив уже цостигнуты. Так, например, в топках котлов крупнейшей в Эстонии ГРЭС сжигают жидкое топливо, поступающее с введенной в эксплуатацию энерготехнологической установки переработки сланцев, на которой из последних извлекают ценные компоненты, используемые в качестве сырья для производства синтетических материалов, а жидкий остаток направляют в качестве топлива на ГРЭС. Описания технолоп~ческой схемы переработки сланцев приведены в гоме 1 справочника.

Значительные перспективы в решении задач борьбы с отходами в энергетике и некоторых смежных отраслях обещает детальная отработка трех наиболее важных способов получения жидких топлив из ископаемых углей: газификации (производства синтез-газа с последующим получением на его основе жидкого топлива), гидрогенизации (насыщение угля водородом при температурах порядка 500 С и давлениях в несколько сот атмосфер) и пиролиза (высокотемпературное разложение угля в инертной среде).

Наряду с этим существенные результаты на этом пути могут быть обеспечены связанными с повьппением коэффициента полезного использования топлив поиском альтернативных источников энергии и другими подобными исследованиями. По данным ВНИИР, в табл. 1.2 приведены удельные показатели отходов, образующиеся в теплоэнергетических производствах. Значительное количество шлаков и золы образуется при сжигании твердых топлив. Их количество составляет при сжигании, %." Бурого угля 10 — 15 Каменного угля ...........................,....

3 — 40 Лнтрацита............ 2 — 30 Торфа ..2 — 30 Дров. . 0,5 — 1,5 Мазута . 0,15 — 0,2 Сланцев .... 50 — 80 Использование отходов тепло- электростанций (ТЭС) имеет большое экономическое и эколоп~ческое значение, поскольку их очень много, а создание и содержание отвалов требует значительных средств. За сутки работы ТЭС мощностью 1 млн. кВт сжигает 10000 т угля и выделяет 1000 т 23 Глава 1. Утилизация твердых отходов теплоэнергетики Таблица 1.2 Удельные показатели отходов, образующихся в теплоэиергетических производствах Технологический процесс или вид и оизволства № п1п Значение удельных по- казателей Наименование отходов ипоп ныхп од ктов Обогащение каменного угля 410 кг~т рядового угля 120 — 1ЗО кг/т ялового ля Порода углеобогащсния Отходы флотации Добыча и переработка горючих сланцев".

коксованис сланцев Коксозольный остаток камер- ных печей Фус О,бз т/т сланца 0,075 т/т получаемой сланцевой смолы в камерных печах Тсрмическая переработка сланцев в газогенераторах Зола газогенераторов Фус 0,55 т/т сланца 0,075 т1т получаемой сланцевой смолы 0,5 т/т смолы Конденсат„содержащий мета- нол (водный раствор) 1 кг/куб. м использ смой воды Шламовыс отходы водоподго- товитсльиых становок ВПу 24 шлака и золы.

Ежегодно для захоронения такого количества шлаков при высоте захоронения 8 м требуется более 1 га площадей. Температура в топливных камерах современных ТЭЦ достигает 1б00 С„ топливо подается в камеру в пыле- видном состоянии. Образующиеся из минеральной части топлива частицы пыли имеют различный фракционный состав. При размере до 100 мкм пылевидные частицы уносятся дымовыми газами (зола-унос). Более крупные частицы оседают на пол камеры и оплавляются, образуя стекловидную массу, которую затем подвергают грануляции, Количественное соотношение между золой-уносом и шлаком зависит от сорта топлива и конструкции топки.