Лекции утилизация отходов. Конспект лекцій з курсу утилізація промислових відходів для студентів 6 курсу денної форми навчання
 Скачать 0.74 Mb.
|
|
Тема 3 Технології видалення промислових відходів Залежно від стану твердих відходів, що утворюються, розрізняють гідравлічний і сухий способи розміщення їх. Гідравлічний спосіб застосовують: для відходів, що утворюються при мокрому способі збагачення; для пилу, золи ТЕС, які затримують мокрим способом; для шламів та інших промислових відходів, що насичені водою. Цей спосіб полягає в транспортуванні пульпи трубопроводами (пульповодами) за допомогою насосів і випуску її до сховища. Пульпою називають суміш твердих частинок і води. Основною характеристикою її є консистенція — співвідношення маси твердих частинок і рідини (Т:Р), яка залежить від типу відходів, технології утворення і може коливатися у великих межах (наприклад, від 1:1 до 1:30 і більше). Сховища відходів – це гідровідвали, хвостосховища, шламосховища, шламонакопичувачі і т. д. Залежно від топографічних умов місцевості розрізняють наступні типи сховищ: балочні, заплавні, косогірні, рівнинні, улоговинні. Для створення місткості будь-якого типу сховища, окрім, улоговинного, потрібно спорудження огороджувальних дамб, або гребель. Балочні сховища влаштовують в балках або ярах, які перегороджують дамбою, або греблею; заплавні і косогірні – огородженням дамбами з двох- трьох сторін залежно від рельєфу, рівнинні сховища огороджують по периметру. Сховище містить у своєму складі огороджувальну дамбу, надводний пляж, ставок-відстійник, підводний пляж, пульповоди, водоскидні колодязі, водоспускні колектори, дренажну канаву, насосні станції (рис. 3.1). Заповнення хвостосховища може бути одностороннім або кільцевим. При односторонньому заповнюванні скид пульпи здійснюють від дамби до берегів, при кільцевому – по периметру дамби (рис. 3.2). Конструкція огороджувальної дамби залежить від рельєфу місцевості, порід основи, об'єму сховища. При її спорудженні максимально використовують відходи. Огороджувальна дамба складається з первинної і вторинних дамб. Первинну дамбу споруджують висотою 510 м з місцевих матеріалів, розкривних порід та ін. Вона призначена для створення сховища першої черги. Вторинні дамби споруджують висотою до 3 м із хвостів надводного пляжу і відсипають їх будівельними механізмами. Пульповоди розташовують на гребені огороджувальних дамб, скид пульпи в сховище здійснюють за допомогою розсіюючих випусків або торцевим способом. На надводному пляжі відбувається фракціонування частинок відходів за розміром і густиною. Біля випуску пульпи відкладаються крупніші й важчі частинки, а до ставка потрапляють найдрібніші й легші. У ставку відбувається освітлення скидної води, яку за допомогою водоскидних колодязів і водоспускних колекторів відводять із хвостосховища, а потім насосними станціями перекачують в зворотну систему водопостачання підприємства. 16 Рисунок 3.1 – Типи сховищ відходів: а) балочне; б) рівнинне; в) заплавне; г) косогірне 1 – дамба; 2 – надводний пляж: 3 – ставок-відстійник; 4 – водоскидний колодязь; 5 – водоспускний колектор; 6 – збірна канава; 7 – плавуча насосна станція Рисунок 3.2 – Схеми заповнення сховища: а) одностороннє заповнювання балочного сховища; б) кільцеве заповнювання рівнинного сховища 1 – первинна дамба; 2 – вторинна дамба; 3 – розподільчій пульповод; 4 – випуск; 5 – надводний пляж; 6 – ставок-відстійник; 7 – водоскидний колодязь; 8 – водоспускний колектор; 9 – збірна канава; 10 – плавуча насосна станція Сховища відходів займають великі території нерідко сільськогосподарських земель. В них відбувається пиління поверхонь надводних пляжів, що підсохли, спостерігається підтоплення прилеглих територій і забруднення підземних вод. 17 Для боротьби з пилінням поверхонь пляжів передбачають їх зрошування, обводнювання, намивання глинистих екранів, хімічне закріплювання відходів, що пилять. Для захисту від підтоплення влаштовують дренажні канави, подовжні, трубчаті й інші дренажі. Для захисту підземних вод від забруднення передбачають протифільтраційні заходи. Сухий спосіб розміщення відходів залежить від виду транспорту, який використовують. Для промислових підприємств найбільшого поширення набув автомобільний транспорт. В гірничодобувній промисловості за великої відстані транспортування використовують також залізничний транспорт. Відвалоутворення відходів вуглевидобування проводять також за допомогою вагонеток (скипів), що перекидаються, а також за допомогою канатних підвісних доріг, конвеєрного транспорту. При використанні автомобільного й залізничного транспорту відвали влаштовують плоскими, платоподібними, одноярусними, багатоярусними, терасованими висотою 30100 м. Відсипання проводять шарами товщиною 1,01,5 м з ущільненням самим автотранспортом за рахунок декількох проходок або ущільнюючими катками. Відходи можуть відсипати з кузовів або перевантаженням конвеєрними відвалоутворювачами, екскаваторами, бульдозерами, скреперами й іншою технікою. Розвантажувальні шляхи влаштовують віялоподібно з тупиками або по кільцю. Відсипання відвалів за допомогою вагонеток-самоскидів, проводять відкочуванням їх похилим рейковим шляхом. Кут підйому вагонеток і, відповідно, крутизна укосу відвалу складає близько 20°. У міру відсипання відвалу похилі шляхи нарощують. Такі відвали називають конічними (терикони). Відсипання може проводитися одночасно в декілька відвалів почергово (групові відвали). Схеми відкочування вагонеток можуть бути одноколійними і двоколійними. Конічні відвали обмежують продуктивність відсипання і застосовуються при невеликій відстані транспортування. Відвали із застосуванням стрічкових конвеєрів забезпечують велику продуктивність. Найбільшого поширення набули відвали з поступово подовженими стрічковими конвеєрами і консольним секторним поворотом. Відвали з канатними підвісними дорогами влаштовують за допомогою зворотно-поступового руху вагонеток. Одна вагонетка знаходиться на навантаженні, інша — на розвантаженні. Відвали можуть бути конусні, які формуються при одній кінцевій щоглі; штабельні за допомогою декількох щогл; однопроменеві і багатопроменеві. Висота відвалів звичайно 15-30 м. Відвальний метод розміщення відходів вимагає великих первинних капітальних витрат на спорудження щогл. При відсипанні відвалів на повну висоту без пошарового ущільнення відбувається сегрегація матеріалу — розділення за розмірами складових по висоті відвалу: у верхній частині відкладаються дрібніші й легші фракції матеріалу, а вниз – скочуються більші й важчі. 18 Змістовий модуль 2. Основні напрями поводження з промисловими відходами на підприємстві Тема 4 Коротка характеристика основних будівельних матеріалів, для виробництва яких використовують відходи Керамічні матеріали та вироби Керамічні матеріали і вироби – це штучні кам’яні матеріали та вироби, які виготовляють шляхом спікання мінеральних сировинних сумішей, головним компонентом котрих є глина. Крім глини у сировинні суміші вводять різні добавки. Добавки, що зменшують пластичність глини і небезпеку тріщиноутворення при сушінні (опіснюючі добавки) – пісок, зола, подрібнений або гранульований шлак; вигоряючі добавки – тирса, подрібнене кам’яне вугілля, відходи збагачення кам’яного вугілля та інші відходи, що містять паливо, вони поліпшують умови випалювання, зменшують середню густину, підвищують пористість, сприяють підвищенню якості виробів. За призначенням керамічні вироби поділяють на: стінові – цеглу, лицювальні – личкувальна цегла, керамічні камені, плитка; покрівельні – черепиця, плитка для доріг і підлог; легкі пористі заповнювачі для бетонів і теплоізоляційні матеріали – керамзит, аглопорит. Аглопорит — штучний пористий заповнювач, який отримують способом спікання глинистих порід з добавкою палива або різних відходів на решітках агломераційних машин і подальшим дробленням коржа, що спікся. Отримують аглопорит у вигляді щебеню. Керамзит — це штучний пористий заповнювач, що отримують спучуванням і спіканням гранул, що формують з глин або з різних відходів, які спучуються. Основні виробничі процеси є загальними для всіх виробів – підготовка сировинної суміші, приготування керамічної маси, формування виробів, їх сушіння й випалювання при температурі 9001200 °С. Скло та скляні вироби. До основних сировинних матеріалів відносять: кварцовий пісок, соду, вапняк, доломіт, поташ та інші. Допоміжні матеріали вводять для надання скломасі необхідних властивостей, прискорення варіння, фарбники, що додають скломасі заданий колір тощо. Основними видами продукції є листове скло, скляні блоки, склопакети, скляні труби, скляне волокно, ситали. Виробництво скла включає наступні технологічні операції: підготовка сировинних матеріалів (сушіння, подрібнювання), приготування скляної шихти, варіння скломаси, формування із скломаси виробів, обробка виробів для поліпшення властивостей. Варіння скломаси здійснюють при температурі до 15001600 °С. В’яжучі речовини Неорганічні в’яжучі речовини – це порошкоподібні матеріали, які при змішуванні з водою утворюють пластично-грузле тісто (тужавлення), здатне згодом мимовільно твердіти в результаті фізико-хімічних процесів. Властивість 19 в’яжучих матеріалів скріплювати між собою тверді частинки піску, гравію, щебеню в процесі переходу з пластичного стану в твердий, використовують для виготовлення бетонів, будівельних розчинів, силікатної цегли, азбестоцементу і т.п.. Неорганічні в’яжучі речовини залежно від умов твердіння поділяють на повітряні, гідравлічні й автоклавного твердіння. Повітряні в’яжучі твердіють і зберігають міцність лише на повітрі. До них відносять гіпсові, вапняні, магнезіальні в’яжучі, рідке скло. Гідравлічні в’яжучі твердіють і зберігають міцність як у повітрі, так і у воді, до них відносять різновиди цементу й гідравлічне вапно. В’яжучі речовини автоклавного твердіння здатні ефективно тверднути в автоклавах в умовах підвищених температур, тиску і вологості. До таких речовин належать: вапняно-кремнеземісті, вапняно- шлакові і вапняно-зольні речовини. Гіпсові в’яжучі речовини складаються, головним чином, з напівводяного гіпсу CaSO 4 ·0,5H 2 O або ангідриту CaSO 4 , вони здатні при взаємодії з водою твердіти в повітряному середовищі. Їх отримують при тепловій обробці сировинних матеріалів при температурі 110-180°С у варильних котлах або в сушильних барабанах, потім тонко подрібнюють. В якості сировини для одержання гіпсових в’яжучих речовин найчастіше використовують природний гіпсовий камінь, що переважно складається з мінералу гіпсу CaSO 4 ·2H 2 O й ангідриту CaSO 4 , відходи промисловості (фосфогіпс, борогіпс). Гіпсові в’яжучі застосовують при виробництві цементу, для виготовлення гіпсобетонних виробів (перегородкові панелі), сухої штукатурки, штукатурних розчинів, гіпсокартонних листів тощо. Повітряне вапно CaO – це продукт випалу кальцієвих карбонатних порід при температурі 9001200 °С, отримується воно у вигляді шматків білого кольору. Його також називають – грудкове негашене вапно. Гашене вапно (пушонка) Ca(OH) 2 утворюється при взаємодії з водою негашеного повітряного вапна. Вапняне тісто – тістоподібний продукт, що містить 50 % твердих частинок Ca(OH) 2 і 50 % води. Вапняне молоко – розведене водою вапняне тісто. Повітряне вапно застосовують для виготовлення силікатної цегли, будівельних розчинів, легких бетонів тощо. Магнезіальні в’яжучі – це каустичний магнезит MgO (отримують шляхом помірного випалювання магнезиту MgCO 3 при температурі 750850 °С) і каустичний доломіт MgO·CaCO 3 (отримують шляхом помірного випалювання доломіту MgO·CaCO 3 ). Іх використовують при виготовленні виробів з органічними заповнювачами (наприклад, з відходами деревини – ксилоліту). Портландцемент – гідравлічна в’яжуча речовина, що твердіє у воді і на повітрі. Сировиною для його виробництва служать вапняки з високим вмістом карбонату кальцію (крейда, щільний вапняк, мергелі) і глинисті породи (глина, глинисті сланці), застосовують також доменні шлаки, золу, горілі породи тощо. Підготовка сировинних матеріалів полягає в тонкому подрібненні й змішуванні компонентів з дотриманням установленого 20 співвідношення. Підготовку сировини одержують мокрим, сухим або комбінованим способами. Основним етапом виробництва портландцементу є випалювання при температурі 14001500 °С в обертових печах. Продукт спікання сировинної суміші певного хімічного складу називають портландцементним клінкером. Портландцемент отримують шляхом спільного тонкого помолу клінкеру, необхідної кількості гіпсу та інших добавок. Невелику домішку гіпсу (35 %) на стадії помелу вводять для регулювання термінів тужавлення. Різновиди цементу. З метою надання портландцементу спеціальних властивостей і розширення його застосування в будівництві, змінюють ступінь подрібнення, корегують сировину,що використовувють, вводять спеціальні добавки. Пуцолановий портландцемент одержують у результаті часткової заміни клінкеру активними мінеральними добавками (діатоміт, трепел, опока, шлак), вміст яких повинен бути не менше 20 % і не більше 30 %. Бетони на основі пуцоланового портландцементу стійкі до вилуговування, сульфатостійкі; їх застосовують для будівництва підводних і підземних частин споруд, що постійно знаходяться в умовах підвищеної вологості. Шлакопортландцемент отримують шляхом тонкого помелу гранульованого доменного шлаку (у ньому може міститися до 2080 % шлаку), портландцементного клінкеру і необхідної кількості гіпсу. Шлакопортландцемент, порівняно з портландцементом, має вищу стійкість у м’яких та мінералізованих водах, підвищену жаростійкість, він більш інтенсивно твердіє, є самим дешевим цементом. Безклінкерні в’яжучі – це продукти спільного тонкого помолу гранульованого доменного шлаку або інших обпалених відходів, які володіють гідравлічною активністю, з добавками активізаторів їх твердіння (цементного клінкеру, гіпсу, вапна й ін.). Шлаколужні в’яжучі – це продукти спільного тонкого помелу гранульованого доменного шлаку і лужних компонентів. Штучні кам’яні матеріали на основі в’яжучих речовин Бетон – штучний кам’яний матеріал, який отримують у результаті твердіння раціонально підібраної суміші – в’яжучої речовини, води та заповнювачів. У будівництві найбільше поширені – цементні бетони, але застосовують також бетони на основі вапна, гіпсу, шлаколужних та інших в’яжучих. Дрібний заповнювач – це пісок або штучна мінеральна суміш твердих частинок розміром від 0,16 до 5 мм. Крупні заповнювачі – це щебінь або гравій. В залежності від щільності, бетони поділяють на: особливо важкі (густина >2500 кг/м 3 ), важкі звичайні (густина 22002500 кг/м 3 ), полегшені (густина 18002200 кг/м 3 ), легкі (густина 1800500 кг/м 3 ), особливо легкі теплоізоляційні (густина < 500 кг/м 3 ). Будівельні розчини – матеріали, які отримують у результаті твердіння раціонально підібраної суміші – в’яжучої речовини, води та дрібного заповнювача і необхідних добавок. Розчини призначені для кладки, штукатурки та спеціальних робіт. 21 Залізобетон є основним конструкційним матеріалом сучасного будівництва. До складу його входять бетон та стальна арматура. Залізобетонні конструкції поділяють на: монолітні (зводять в опалубці безпосередньо на будівельному майданчику), збірні (монтують з виробів заводського виготовлення) та збірно-монолітні (поєднують збірні залізобетонні елементи і монолітний бетон або залізобетон). Силікатна цегла – штучний стіновий матеріал, виготовлений із суміші вапняно-кремнеземистого в’яжучого і кварцового піску. Виробництво полягає у змішуванні піску із вапном та гасінні виготовленої суміші, пресуванні цегли та запарюванні її в автоклавах. Різновидами силікатної цегли є вапняно- шлакова та вапняно-зольна цегла, з використанням паливного шлаку та золи. Вапняно-шлакову цеглу виготовляють із суміші вапна і гранульованого металургійного шлаку. Замінюючи шлак паливною золою ТЕС виготовляють паливно-зольну цеглу. Вапняно-шлакову та паливно-зольну цеглу отримують за технологією виробництва силікатної цегли. Асфальтові розчини та бетони – матеріали, які отримують ущільненням раціонально підібраної суміші бітуму, мінерального порошку і заповнювачів. В асфальтових розчинах заповнювачем є тільки пісок, в асфальтових бетонах – пісок та щебінь або гравій. Бітуми використовують природні або штучні – залишкові продукти перегонки нафти. Як мінеральний порошок застосовують тонкомелені вапняки, доломіти, металургійні шлаки, паливну золу, цементний пил тощо. Виробництво асфальтобетону полягає в перемішуванні й нагріванні суміші до 140170 °С для повного розрідження бітуму. Тема 5 Утилізація відходів паливно-енергетичного комплексу Відходи видобування вугілля Основними видами твердого палива є кам'яне й буре вугілля. Переважну частину вугілля в Україні видобувають підземним способом. Відходи видобування вугілля є розкривні, вміщуючи або шахтні породи залежно від способу розробки. При підземному способі видобування витягується менше попутних порід, ніж при відкритому, але й вони складають значні об'єми. Так, наприклад, на 1 т вугілля при відкритому видобуванні утворюється до 35 т розкривних порід, при підземному — до 0,20,3 т шахтних. Відходи видобування мають неоднорідний хімічний і мінералогічний склад. Це осадові породи — глина, суглинки, супіски, аргіліти, алевроліти, пісковики, глинисті і піскуваті сланці, вапняки. Найбільше в їх складі аргілітів (до 60 %) . Крім того, вони містять у своєму складі: вугілля до 20 %, сірку, вміст якої пропорційний вмісту вугілля; в невеликих кількостях – кольорові, рідкісні метали; в кількостях слідів радіонукліди уран, торій. Відвали займають великі площі земель, піддаються водній і вітровій ерозії, забруднюють прилеглу територію. Значну шкоду природному середовищу наносять самозаймання териконів. Основною причиною самозаймання є окислення сірки, що супроводжується виділенням великої кількості тепла, яке акумулюється в порах порід і забезпечує спалах горючих 22 матеріалів. В окремих відвалах ці процеси проходять настільки інтенсивно, що відвальні породи розігріваються до високих температур і горять з виділенням значної кількості вуглеводнів, сажі, оксидів азоту, діоксиду сірки, вуглецю і та ін. Навколо відвалів влаштовують захисні зони, що призводить до збільшення площі відчужуваних земель. Основними заходами щодо попередження самозаймання породних відвалів є обмеження притоку кисню і зменшення кількості горючих компонентів у відвальній породі. З цією метою в деяких країнах проводять додаткове вилучення вугілля за допомогою спеціального обладнання на групових відвалах. Для зниження притоку кисню, відвали ущільнюють. Цього можна досягти шляхом подрібнення породи, ущільнювання її при відсипанні за допомогою автотранспорту, катків, вібраторів, влаштуванням глинистих екранів, обробкою порід суспензіями вапна, вапняку, глини. Такі відвали рекомендують споруджувати плоскими. Породи в них ущільнюють шарами товщиною 1,01,5 м, а по периметру влаштовують дамби з інертних матеріалів. Тверді відходи вуглевидобування можна використовувати: як низькосортне паливо (при певному вмісті горючих складових); як компоненти, що підвищують родючість ґрунтів; як сировину при виробництві будівельних матеріалів. Проте через неоднорідність складу, утилізація їх складна і не завжди економічно виправдана; перспективним напрямом утилізації порід, що містять вуглецеву речовину, є їх газифікація. Газифікації доцільно піддавати свіжу породу, що містить 20 % і більше горючих речовин. При цьому додатково отримують енергетичне паливо, а зольний залишок можна використовувати для виробництва будівельних матеріалів; у світовій практиці відходи вуглевидобування використовують для закладання вироблених шахтних забоїв. Розроблені технології закладання без підйому породи наверх. Особливу групу відходів вуглевидобування складають горілі породи, що обгоріли в надрах землі при природних підземних пожежах у вугільних пластах і аналогічні їм відвальні шахтні породи, які перегоріли. За основними фізико-хімічними властивостями вони близькі до глини, що обпалена при температурі 8001000 °С. Вміст палива в природних горілих породах досягає 23 %; у відвальних горілих породах його може бути значно більше. Горілі породи можна широко використовувати при виробництві будівельних матеріалів. Вони, як й інші обпалені глинисті матеріали, мають гідравлічну активність і можуть використовуватися: для виробництва безклінкерних вапняно-глинітних і сульфатно- глинітних в’яжучих. Вапняно-глинітні в’яжучі отримують спільним тонким помелом горілих порід і вапна з невеликою добавкою гіпсу. Вони містять у своєму складі 10-30% вапна залежно від активності горілої породи, до 5 % гіпсу, решта — горіла порода. Сульфатно-глинітні в’яжучі отримують спільним помелом двоводного гіпсу (5065 %), горілої породи (1540 %) і 23 портландцементного клінкеру (1020 %). Такі в’яжучі застосовують для виробництва низькомарочних бетонів і розчинів; як гідравлічні добавки в кількості до 20 % до портландцементу і 25- 40 % до пуцоланового цементу; для виробництва щебеню, пористих заповнювачів (аглопориту і керамзиту), для влаштування дорожніх основ під покриття, насипів і т. д.; у бетонах, асфальтобетонах, розчинах як крупні і дрібні заповнювачі та цемент на основі горілих порід. Широке використання горілих порід ускладнюється через їх неоднорідність і вміст незгорілого палива. Відходи збагачення вугілля Відходи вуглезбагачення утворюються при збагаченні вугілля для коксування, промисловості, енергетичних й інших цілей і є сумішшю осадових порід, частинок вугілля і вугільно-мінеральних зростків. До їх складу входять у різних співвідношеннях (залежно від району видобування): глина, аргіліти, сланці, алевроліти, пісковики, вапняки, кальцити. Вміст вугілля може досягати 15-20 %. Крім того, у відходах містяться: сірка, мікроелементи — свинець, цинк, молібден, галій, германій і та ін. За зерновим складом відходи збагачення розділяють на породи збагачення розміром частинок від 0,5 до 200 мм, що утворюються при гравітаційному збагаченні вугілля (переважний вміст фракцій 540 мм), і хвости флотації розміром частинок <0,5 мм, що утворюються при збагаченні методами флотації. Розміщують відходи в гідровідвали або у хвостосховища. Хвости флотації порівняно з породами вуглевидобування більш однорідні за складом, містять до 20 % органічної речовини, мікроелементи. Відходи вуглезбагачення можна використовувати: як енергетичну сировину шляхом спалювання або газифікації, при цьому більш раціональніше відправляти на вторинне збагачення; для виробництва будівельних матеріалів – керамічних виробів (цегли, плитки, черепиці), де відходи застосовують як пісну і вигоряючу добавки до сировини або як основна сировина; для виробництва легких пористих заповнювачів – аглопориту і керамзиту ( в основному – аглопориту); для будівництва вторинних дамб на хвостосховищах; для вилучення рідкісних розсіяних елементів; як добрива в сільському господарстві при суворому контролі складу. Незважаючи на багаторічні дослідження, тривалі експерименти і економічні розрахунки, що підтверджують доцільність утилізації відходів вуглезбагачення, в наший країні їх використовують незначно. Золошлакові відходи Золошлакові відходи утворюються при спалюванні твердого палива в топках теплових електростанцій при температурі в топковій камері 12001700 °С. Вихід золошлакових відходів залежить від виду палива і 24 складає: в бурому вугіллі 1015 %, в кам'яному 340 %, в горючих сланцях 5080 %, в мазуті 0,150,20 %. Паливо спалюють у вигляді дрібних шматків або в пилоподібному стані, відходи утворюються, відповідно, у вигляді шлаку або золи. Золу уловлюють за допомогою води в спеціальних бункерах і видаляють у вигляді пульпи гідротранспортом в золовідвали. Шлаки гранулюють шляхом швидкого охолодження водою і видаляють у відвали сухим або гідравлічним способом разом із золою. Зола є тонкодисперсним матеріалом і складається з частинок розміром 0,0050,1 мм, розмір частинок шлаку – 2030 мм. Хімічний склад золошлакових відходів залежить від мінеральної складової палива і коливається залежно від родовища вугілля. Для прикладу вміст основних оксидів в золошлакових відходах: SіO 2 3763 %, А1 2 O 3 937 %, Fe 2 O 3 417 %, СаО 132 %, МgО 0,15%, SО 3 0,052,5 %. У золі присутнє незгоріле паливо до 67 % і більш, в шлаках, як правило, воно відсутнє. У золошлакових відходах також концентруються радіонукліди. При використанні їх для виробництва будівельних матеріалів необхідно здійснювати контроль за їх вмістом. При оцінюванні золошлакових відходів (як сировини для будівельних матеріалів) важливою характеристикою їх хімічного складу є співвідношення основних і кислотних оксидів — модуль основності: М о = (САО + МgО) : (SiO 2 +Al 2 O 3 ), при М0 > 1 шлаки відносяться до основних, при М о < 1 до кислих. Більшість золошлаків ТЕС кислі. Істинна густина золошлаків (залежно від хімічно-мінералогічного складу) коливається в межах 18002400 кг/м 3 , насипна – 6001100 кг/м 3 Зола і шлак є великотоннажні відходи. Так, наприклад, теплова електростанція потужністю 1 млн кВт за добу спалює близько 10000 т вугілля, при цьому утворюється близько 1000 т золи і шлаку. Золошлакові відвали займають великі площі земель, забруднюють ґрунти, поверхневі та підземні води й особливо – повітряний басейн. Золошлакові відходи є цінною вторинною мінеральною сировиною. Зола і шлак мають гідравлічну активність і можуть використовуватися: для виробництва безклінкерних в’яжучих, з яких найбільш відомий вапняно-зольний цемент,що отримують спільним помелом золи й вапна. Склад вапняно-зольного цементу залежить від вмісту в золі активного оксиду кальцію; оптимальна кількість вапна в цьому цементі складає 1040 %; для виробництва цементу: як добавки до сировини при виробництві портландцементу. Присутність у складі золи незгорілого палива приводить до зниження його витрати; як активні добавки в готовий портландцемент додають до 15 % тонкомеленого золошлаку, в пуцолановий – до 2540 %. Введення золи в цемент знижує його міцність у початкові терміни твердіння, а при тривалих термінах твердіння міцність цементу із золою стає вищою; 25 для виробництва легких пористих заповнювачів. Паливні шлаки і зола є сировиною для виробництва пористого заповнювача – аглопориту, керамзит отримують спученням і спіканням в печах гранул, що формують із суміші глини, яка спучується і золи; шлаки використовують для виробництва щебеню. Шлаки повинні бути стійкі проти розпаду. При повільному охолодженні шлаків разом з утворенням мінералів можуть відбуватися поліморфні перетворювання, що призводить до розпаду і мимовільного перетворення шматків шлаку в порошок. Шлаки рекомендують застосовувати після стабілізації зернового складу, тобто після тривалого (36 місяців) вилежування у відвалах. Унаслідок цього в них гаситься вільний оксид кальцію, частково вилуговуються солі і окислюються паливні залишки; установлена ефективність введення золи до 2030 % замість цементу при виготовленні бетонів і розчинів. Особливо доцільно введення золи в бетон гідротехнічних споруд. Наприклад, зола використовувалася при будівництві Дністровського гідровузла, Братської ГЕС; для виробництва легких бетонів. Дрібний заповнювач у бетонах може бути замінений золою. Як крупний заповнювач також застосовують щебінь з паливних шлаків, аглопорит або керамзит на основі золи; для виробництва силікатної цегли, замість вапна і піску, при цьому витрата вапна знижується на 1050 %, піску на 2030 %. Така цегла має нижчу густину, ніж звичайна; як пісна і вигоряюча добавки у виробництві керамічних виробів на основі глинистих матеріалів; як основну сировину для виробництва зольної кераміки. Так, на звичайному устаткуванні цегляних заводів може бути виготовлена зольна кераміка з маси, що складається із золи, шлаку, натрієвого рідкого скла в кількості 3 % за об'ємом. Зольна кераміка характеризується високою кислотостійкістю, низьким стиранням, високою хімічною і термічною стійкістю; для виробництва шлакової пемзи і вати; одним з основних споживачів паливного шлаку є дорожнє будівництво, де його використовують як засипку при спорудженні основи доріг, для приготування асфальтобетону; золу використовують як наповнювач для виробництва мастик рулонних покрівельних матеріалів; на золовідвалах золошлакові відходи використовують для спорудження вторинних дамб. Не дивлячись на очевидні вигоди і перспективи широкого застосування золошлакових відходів, об'єм їх використання у нашій країні не перевищує 10 %. Утилізація золи і шлаків вимагає вирішення цілого комплексу питань – від розробки технічних умов на їх застосування, технологічних ліній з їх переробки, транспортних і навантажувально-розвантажувальних засобів – до перебудови психології господарників відносно використання вторинних мінеральних ресурсів. |