Відходи ПЕК. Загальна характеристика
Загальна характеристика відходів паливно-енергетичного комплексу (ПЕК)
Існуючі технології виробництва і переробки вугільної продукції об'єктивно пов'язані з виходом великої кількості твердих відходів. Техногенні родовища в місцях ліквідації вугільних підприємств і тверді відходи при виробництві вугільної продукції займають великі площі земель, негативно впливають на стан водних ресурсів, атмосфери. Підприємства вугільної та паливно-енергетичної галузі витрачають значні кошти на транспортування і складування твердих відходів, платять за їхню прихильність і забруднення навколишнього природного середовища, що виникає внаслідок шкідливих викидів і скидів в місцях розміщення териконів і відвалів.
золошлаковідвали
До відходів паливно-енергетичної промисловості відносяться продукти, одержувані у вигляді відходів при видобутку, збагаченні і спалюванні твердого палива. Цю групу відходів поділяють за джерелом утворення, виду палива, числу пластичності мінеральної частини відходів, утримання горючою частини, зерновим складом, хіміко-мінералогічного складу, ступеня плавкости, інтервалу розм'якшення, ступеня вспучіваемості.
Відходи видобутку і збагачення вугілля. Основними видами твердого палива є кам'яне і буре вугілля. При видобутку і збагачення вугілля побічними продуктами служать шахтні й розкривні породи, відходи вуглезбагачення.
Відходи видобутку називають розкривними або шахтними породами в залежності від способу розробки. При підземному способі видобутку витягується менше попутних порід, ніж при відкритому, але і вони становлять значні обсяги. Так, наприклад, на 1 т вугілля при відкритому видобутку утворюється до 3-5 т розкривних порід, при підземної - до 0,2-0,3 т шахтних.
Таблиця - Гранулометричний склад відходів видобутку вугілля (шахтних порід) Ростовської області
Клас розмірів уламків, мм
Відповідно до типових схемами технологічного процесу збагачення вугілля з шахт після подрібнення піддають гідравлічної класифікації по крупності, потім збагачують методом гравітації, виділяючи концентрат, промисловий продукт і породу (відходи гравітаційного збагачення вугілля). При зневодненні концентрату виділяють шлам з розміром зерен менше 1 мм, який направляють на флотацію. Після флотаційного збагачення отримують концентрат і відходи флотації (хвости).
Таблиця - Хімічний склад відходів гравітаційного збагачення вуглезбагачувальних фабрик Ростовської області
Таблиця - Хімічний склад відходів флотації (шлам) вуглезбагачувальних фабрик Ростовської області
Вологість відходів залежить від способу їх отримання. Природна вологість аргілітів 4-5%. Відходи флотації вугілля, що добуваються з шламонакопичувачів, мають вологість 25-30%.
Продуктами випалу порожніх порід, супутніх родовищам кам'яного вугілля, є горілі породи. Їх різновидами є глієжі - глинисті і глинисто-піщані породи, обпалені в надрах землі при підземних пожежах у вугільних пластах, і відвальні перегорілі шахтні породи.
До горілим породам, поряд з природним сировиною, відносяться і перегорілі порожні шахтні породи, що містять мінімальну (менше 5%) кількість вуглистих домішок і мінеральну глинисто-піщану частину, обпалену в тій чи іншій мірі. Породи змішані з відходами вугілля, горючих сланців, сірої та ін. Під дією кисню повітря вугілля і сірка окислюються і самовозгораются, а під впливом високих температур (до 1000 ° С) порода піддається природному випалу. Органічні домішки при цьому частково вигорають. Найбільш інтенсивно горять породи в териконах шахт з коксівним або антрацитовими вугіллям. Ступінь випалу горілих порід залежить від багатьох причин. Нерівномірне надходження вологи в гарячий шар породи, нерівномірна кількість повітря, що стикається з поверхнею породи в териконі, а також велика кількість дрібних фракцій, що ускладнюють доступ кисню до осередків горіння, призводить до того, що випал відбувається вкрай нерівномірно, незважаючи на високу температуру в териконі. В результаті утворюється матеріал різного ступеня випалу (від спеченого до слабовипалених) з неоднаковими фізико-механічними властивостями. Неоднорідність матеріалу в териконі - один з його істотних недоліків. Розмір частинок коливається в межах від 40 см до часток міліметра. У териконах зустрічаються щільні і пористі різновиди горілих порід.
Золошлакові відходи. При спалюванні твердих видів палива в топках теплових електростанцій утворюються зола у вигляді пилоподібних залишків і кусковий шлак, а також попелошлакові суміші. Вони є продуктами високотемпературної (1200-1700 ° С) обробки мінеральної частини палива.
Залежно від температурних умов утворення золи і паливних шлаків можливо без плавлення, в присутності розплаву і при повному розплавленні вихідних компонентів. У першому випадку золи і шлаки утворюються при спалюванні низькокалорійних видів твердого палива. Отримання з розплаву характерно для гранульованих паливних шлаків. Найбільш характерно отримання паливних зол і шлаків в результаті взаємодії розплаву з твердими фазами.
Освіта шлаків і зол перших двох груп відбувається зазвичай в слабоокіслітельной середовищі, що сприяє окисленню органічних сполук і сульфідів і присутності сполук заліза в трехвалентном вигляді. Утворення відходів третьої групи відбувається в відновної середовищі, що призводить до збереження сульфідної сірки і переважанню двовалентних сполук заліза.
Зола-винесення являє собою тонкодисперсний матеріал, що складається в основному з частинок розміром 5-100 мкм. Її хіміко-мінералогічний склад відповідає складу мінеральної частини палива, що спалюється. Наприклад, при згорянні кам'яного вугілля зола являє собою обпалену глинисту речовину з включенням дисперсних частинок кварцового піску, при згорянні сланців - мергелі з домішками гіпсу і піску. При випалюванні мінеральної частини палива дегидратируется глиниста речовина і утворюються низькоосновні алюмінати і силікати кальцію.
Зола-винесення
Таблиця - Хімічний склад зол-винесення електростанцій Ростовської області
Золи-винесення підрозділяються на висококальціевие (СаО> 20%) і нізкокальціевие (СаО <20%). Для первых преобладающими являются кристаллические фазы, для вторых — стекло и аморфизованное глинистое вещество. Высококальциевые золы в свою очередь делят на низкосульфатные (SО3 <5%), получаемые при сжигании угля и торфа, и сульфатные (SО3> 5%) - при спалюванні сланців.
Шлаки - основний вид відходів при кусковому спалюванні палива. При пилоподібному спалюванні шлаки становлять 10-25% від маси утвореної золи. Шлаки утворюються в результаті спікання окремих частинок на колосникових гратах при температурі понад 1000 ° С або при охолодженні розплавленої мінеральної частини палива при температурі понад 1300 ° С.
Шлаки склоподібний
Таблиця - Хімічний склад шлаку електростанцій Ростовської області
Таблиця - Споживчі властивості шлаку електростанцій Ростовської області
Насипна щільність, кг / м³
Справжня щільність, кг / м³
Питома поверхня, см² / г
Клас небезпеки для навколишнього природного середовища
Клас радіаційної безпеки відповідно до ГОСТ 30108-94 і НРБ-99
I (Аеф<370 Бк/кг)
На відміну від зол, шлаки, що утворюються при більш високих температурах, практично не містять незгоріле паливо і характеризуються більшою однорідністю.
Шлаки видаляють гідравлічним або сухим способом. При гідравлічному способі, що має поки більшого поширення, золи і шлаки змішуються.
Золошлакова суміш - суміш золи та шлаку з вихідними властивостями, що утворюється при спільному видаленні золи та шлаку гідротранспортом на теплових електростанціях.
золошлакова суміш
Таблиця - Хімічний склад золошлакових сумішей електростанцій Ростовської області
Таблиця - Споживчі властивості золошлакових сумішей електростанцій Ростовської області
Насипна щільність, кг / м³
Питома поверхня, см² / г
Залишок на ситі № 008,% по масі
Клас небезпеки для навколишнього природного середовища
Клас радіаційної безпеки відповідно до ГОСТ 30108-94 і НРБ-99
I (Аеф<370 Бк/кг)
З огляду на, що багато мінеральні та органічні відходи за своїм хімічним складом і технічним властивостям близькі до природного сировини, а в багатьох випадках мають і ряд переваг (попередня термічна обробка, підвищена дисперсність та ін.), Застосування у виробництві будівельних матеріалів промислових відходів є одним з основних напрямків зниження матеріаломісткості цього масового великотоннажного виробництва.
Використання промислових відходів забезпечує виробництво багатим джерелом дешевого і часто вже підготовленої сировини; призводить до економії капітальних вкладень, призначених для будівництва підприємств, які видобувають і переробляють сировину, і підвищенню рівня їх рентабельності; вивільненню значних площ земельних угідь і зниження ступеня забруднення навколишнього середовища. Підвищення рівня використання промислових відходів є найважливішим завданням державного значення.
На основі застосування відходів промисловості можливий розвиток виробництва не тільки традиційних, а й нових ефективних будівельних матеріалів. Нові матеріали мають комплекс поліпшених технічних властивостей і в той же час характеризуються найменшою ресурсоемкостью, як в процесі виробництва, так і при застосуванні.