В составе промышленных отходов можно выделить группы, которые носят название золошлаковые отходы и шлак металлургический. Золошлаковые отходы также называют золошлаковыми смесями. Они представляют собой, как понятно из названия, смесь шлака и золы. По статистике в России каждый год образуется примерно 27 миллионов тонн этих отходов.
Образуются они в результате сжигания угля или торфа, то есть в энергетической промышленности. Соотношение зола – шлак в рассматриваемых отходах составляет около 80 / 20, то есть золошлаковые отходы примерно на 80 % состоят из золы и на 20 % из угольного шлака. Они относятся к практически неопасным отходом, это 5 класс опасности. Эти отходы являются подходящим сырьем для производства бетона и различных строительных материалов.
Происхождение шлакозольных остатков
Рассмотрим подробно этот процесс: на объекте по производству электрической энергии, то есть на теплоэлектростанциях, сырье – уголь измельчают и смешивают с мазутом. Это делается для улучшения горючих свойств материала. В процессе горения маленькие частицы золы отделяются от основной массы и уносятся вместе с дымом, такая зола носит название «зола уноса». Размеры частиц золы составляют примерно 5 – 150 микрометров.
Уголь сжигается в температурном диапазоне 1100 – 1600 градусов С. Процесс протекает с образованием летучих и твердых остатков. Из органической горючей части угля образуется дым и пар, а из минеральной – зола и шлак. Зола представляет собой легкую пылевидную массу около серого цвета.
Из установок для сжигания утильсырье удаляются различными способами. Зола уноса удаляется золоуловителями. Если же рассматривать более тяжелую золу, она оседает на подтопки и далее сплавляется в куски. Шлаки измельчают. В конечном итоге шлак и зола уноса удаляются, образуя золошлаковые отходы. Они хранятся на специальных шлакоотвалах. Помимо шлака и золы в составе отходов также есть недожог. Недожог – это частицы несгоревшего угля.
Металлургические отходы
Говоря о шлаковых, нельзя не упомянуть о шлаке металлургическом. Это утильсырье, образующиеся при производстве металла. В большинстве случаев они являются невостребованными и отправляются на захоронение. Но бывают и случаи, когда шлаки — наиболее ценное сырье в промышленном производстве.
Все металлургические шлаки разделяются на побочные остатки:
- Черной металлургии
- Цветной металлургии
Остатки черной металлургии
В свою очередь из этих остатков можно выделить еще ряд групп:
- Шлак доменный. В него входят остатки литейного, специального, предельного чугуна.
- Шлак сталеплавильный. Это электроплавильные, мартеновские, ваграночные, томасовские, тигельные, сварочные, бессемеровские.
Применяется шлак в строительных нуждах в качестве:
- Сырья для изготовления строительных материалов, например, кирпича
- Добавочного сырья к цементу, или же для его производства
Применение шлакозольных остатков
Как и другие виды отходов, эта группа может подвергается переработке. Но на территории России эти объемы не такие, как хотелось бы. На самом деле, переработка золошлаковых отходов – выгодный бизнес. По результатам оценки оборудование 1 шлакоотвала затрачивает примерно 3 миллиарда рублей.
Используют для изготовления:
- Тяжелого бетона
- Ячеистого бетона
- Силикатного бетона
- Строительных смесей
- Цементного клинкера
- Обжигового глинозольного керамзита
- Керамического кирпича
- Земляного полотна автомобильных дорог
- Изоляционного материала для полигонов ТБО
В результате использования шлакозольных остатков, происходит значительная экономия сырья для производства конечных материалов. К тому же наблюдается улучшение характеристик конечного продукта. К примеру, при использовании вторсырья для производства тяжелого бетона, на 15 – 30% уменьшается объем используемого цемента. При этом улучшаются такие качества бетона, как укладываемость, антикоррозийность. Кроме того уменьшается тепловыделение при твердении. Отходы могут заменить песок в процессе производства полностью или частично.
Золошлаковые отходы можно применять в сельском хозяйстве. Они улучшают качественные свойства почвы: нейтрализуется кислотность, повышается пористость, улучшается состав. Конечно, для применения в сельском хозяйстве золошлаки должны быть безопасными. Для определения степени безопасности необходимо провести ряд исследований: определить степень радиоактивности, изучить состав и свойства.
Добавив золошлаки в земляное полотно автодорог, снижается себестоимость выполняемых работ и улучшается качество грунта. На заметку, при сооружении насыпи трассы М4 было использовано 600 тысяч тонн золошлаковых отходов, произведенных на Каширской ГРЭС.
Утилизация шлакозольных отходов
В современном мире специализированные организации предоставляют услуги по утилизации таких отходов. Этот процесс является безотходным, безопасным для экологии и, что немаловажно, экономит ресурсы. На переработки принимаются следующие виды отработок:
- Шлакозольные остатки мусоросжигательных заводов, ТЭС
- Отработки газоочистки
- Металлургические шлаки, в том числе свинцовые
Немного о России
В нашей стране функционирует более 170 ТЭС, которые работают на угле. На практике получается, что уже сейчас шлакоотвалы заполнены, а их расширение не происходит, так как этот процесс является затратным с финансовой точки зрения.
На утилизацию направляется только 10 % всех золошлаковых отходов. Общеизвестный факт, что золошлаки являются доступным и практичным сырьем. Сибирский федеральный округ лидирует по использованию золошлака. В 2014 году объем использованных отработок составил 3 миллиона тонн.
Не все остаются в стороне от этого вопроса, энергетики Новосибирска выдвинули предложение по использованию золошлаков для ямочного ремонта автодорог и выравнивания рельефа. Хочется отметить, что подобное уже практикуется, с помощью остатков с близлежащих ТЭЦ выровняли рельеф одного из поселков. Таким образом можно выровнять заброшенные территории и использовать их для застройки. Можно даже поступить следующим образом, насыпать золошлаковые отработки, сверху перекрыть все грунтом и сделать из участка зеленую зону.
Зарубежный опыт
В странах Европы хорошо развит промышленный симбиоз. В Дании и Германии золошлаки применяются в производстве стройматериалов. Причем для этого используются все шлакозольные отходы, то есть 100 %. Что интересно, в Германии запрещено организовывать шлакоотвалы. В Польше, Китае и США процент использования примерно равен 60%.
