Отходы тепловых электростанций

Твёрдые отходы тепловых электростанций - золы и шлаки. Они по составу близки к металлургическим шлакам. Их получают в процессе сжигания каменных углей. Степень использования золошлаковых отходов ТЭС низка. По химическому составу эти отходы на 80-90 % состоят из SiO₂, Al₂O₃, FeO, Fe₂O₃, CaO, MgO. 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 части шлаков и зол служит сырьём 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 осуществляется на решётках 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 углей, 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 % CaO или в качестве кремнеземистого заполнителя, если в них содержится не более 5 % CaO. Золы с высоким содержанием частиц угля используются для производства глиняного (красного) кирпича. Зола в этом случае играет роль как отощающей, так и топливной добавки. Содержание вводимой золы зависит от вида используемой глины и составляет 15-50 %.

Кислые и основные золошлаковые отходы 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 (10-15 %) к цементу. Золу с содержанием свободного CaO не более 2-3 % используют для замены части цемента в процессе приготовления различных бетонов. Золошлаковые отходы используют в дорожном строительстве и при производстве минеральных удобрений, в сельском хозяйстве - для снижения кислотности, известкования почв, в качестве удобрения из-за значительного содержания калия и фосфора, а также макро- и микроэлементов.

Зола углей и нефтей содержит практически все металлы. Среднее содержание в золе углей некоторых ценных металлов иллюстрируется следующими данными:

Металл Zn Ga Cо Ni Ge V Sn

Содержание, г/т 200 100 300 700 500 40 200

В ряде случаев концентрации металлов в золе таковы, что становится экономически выгодным их извлечение. Концентрация Sr, Zn, V, Ge достигает 10 кг на 1 т золы. Содержание урана в золе бурых углей некоторых месторождений может достигать 1 кг/т. В золе нефтей (мазутов) содержание V₂O₅ в некоторых случаях достигает 65 %, кроме того, в ней в значительных количествах присутствуют Mo и Ni. В связи с этим извлечение металлов является ещё одним направлением переработки таких отходов. Из золы некоторых углей извлекают в настоящее время редкие и рассеянные элементы (например, Ge и Ga), из золы мазутов – ванадий, никель и другие металлы.

Зола торфа содержит значительные количества V, Cо, Cu, Ni, Zn, U, Pb.

Вместе с тем, несмотря на наличие разработанных процессов утилизации топливных золошлаковых отходов, уровень их использования всё ещё остаётся низким по сравнению с имеющимися ресурсами. С другой стороны, современное технологическое использования энергии топлива (по сравнению, например, с его использованием на мощных ТЭС) является малоэффективным. При решении вопросов защиты окружающей среды от вредного влияния твёрдых и газообразных отходов ТЭС, перспективным может оказаться путь комплексного энерготехнологического использования топлив. Объединение крупных промышленных установок для получения металлов и других технологических продуктов а также технологических газов может позволить полностью утилизировать как органическую, так и минеральную части топлива, увеличить степень использования тепла, резко сократить расход топлива.