Co můžete dělat s uhelným popelem?

Jednou z perspektivních oblastí zpracování popela a struskových odpadů je těžba užitečných kovů z nich.

Dnes se tento způsob výroby hliníku z popela aktivně používá v Číně. Číňané začali svou technologii vyvíjet v roce 2004. V roce 2012 byl zahájen rozsáhlý projekt v Togtu (Tuoketuo), kde sídlí největší elektrárna světa. Podle prvotních údajů o výrobě by závod měl ročně vyrobit 240 milionů tun oxidu hlinitého (suroviny pro výrobu hliníku) a 200 milionů tun křemičitanu vápenatého. Ve třetí fázi projektu je plánováno zdvojnásobení těchto čísel. To vše s velkou rezervou pokrývá vnitřní potřeby Číny v oblasti kovů.

ASM může být také zdrojem levnějšího uranu. Do těchto technologií se aktivně zapojila alespoň kanadská společnost Sparton Resources, která experimentovala s mongolským a čínským uhlím. Přehled aktuálního stavu problematiky a výrobních možností technologie naleznete v této prezentaci.

Vraťme se do našich březových rozloh. Je známo, že sovětská vědecká škola byla nejpokročilejší na světě. Problému využití a zpracování popela a hutních odpadů v SSSR se aktivně zabývaly ústavy specializující se na oblast stavebních materiálů.

Poprvé byly vysoce kvalitní pojivové cementy z metalurgické strusky (strusko-alkalická pojiva) vyrobeny v SSSR, v Kyjevském stavebním a průmyslovém institutu v roce 1958. V zahraničí byl první patent na vysoce kvalitní cement z hutnické strusky přijat v roce 1976 pod názvem geopolymerní cement.

Mapa skládek popela tepelných elektráren

20patrová obytná budova. Vyrobeno ze strusko-alkalického betonu (Lipetsk, Rusko). Roky výroby: 1987-1989

Ale v podstatě práce, výpočty a technologie pro zpracování ASW zůstaly ve stádiu vědeckých článků a monografií.
Lidé na toto téma obhajovali své magisterské a doktorské práce, dostávali státní vyznamenání, ale nikdy k plné realizaci nedošlo. Jak se často stává, mnoho technologií musí být virtuálně znovu vynalezeno.

Pro Sibiř je zvláště aktuální téma zpracování popelových a struskových materiálů, hutního odpadu a odpadu z obohacování uhlí. Téměř veškerá energie v Sibiřském federálním okruhu je založena na uhlí. Nachází se zde největší uhelná pánev v zemi. Pravidelně se objevují pokusy o zahájení projektů na využití a zpracování popela a oceli. Ale zatím ani jeden projekt nelze označit za ekonomicky úspěšný. Jsme připraveni vysvětlit proč.

Téměř veškerá energie v Sibiřském federálním okruhu je založena na uhlí. Ale ani jeden recyklační projekt
a zpracování ZMS nelze nazvat ekonomicky úspěšným

Na začátku roku 2014 média oznámila spuštění závodu na zpracování popela a struskových materiálů v Novosibirsku. Headlinery projektu byly Meziregionální sdružení „Sibiřská dohoda“ a společnost „Stroyproekt“. Bylo to hlášeno
že financování bylo zajištěno z 85 %, autoři výpočtů již snili o přenesení úspěšných zkušeností do Krasnojarsku a Jekatěrinburgu.

READ
Co daikon léčí?

Dnes tato rostlina zmizela z očí veřejnosti a její osud se nám nepodařilo objasnit. Při absenci jiných vysvětlení lze zmrazení projektu přičíst krizi. Investoři pravděpodobně počítali s rozpočtovou podporou. Ale právě v této době začala oblast Novosibirsk psát příběh o globální reindustrializaci ekonomiky regionu.
K takovým maličkostem jsem se prostě nedostal.

Donedávna byla hlavním ideologem velkoplošného zpracování popela v regionu generátorová společnost TGK-11. Poslední jednání o tom, co s popelem, se konalo koncem března 2016 v Omsku. Jeho účastníci přiznali
že do dnešního dne nebyl nalezen žádný účinný způsob řešení problému.

Suchý popel je zpracován téměř kompletně (z předchozího článku si ale pamatujeme, že popílek na výstupu typické tepelné elektrárny je pouze 10 %). V Omsku na CHPP-4 byla v roce 2008 instalována první linka na sběr popílku. Pracovala pro dvě stavební továrny. Dnes se podobná instalace dokončuje v Omsk CHPP-5.

V Novosibirsku správcovská společnost SIBEKO prodává suchý popílek na území CHPP-5 výrobcům suchých směsí a betonu. Na webových stránkách organizace tvrdí, že roční nárůst objemu prodeje popela a výrobků z oceli je asi 40%. Otázka zní – z čeho počítali? Pokud od nuly, tak tohle není moc.

Vzhledem ke specifické povaze používaného uhlí je v Omské oblasti mnohem více problémů s popelem než v Novosibirsku. Region má hlínu a písek, ale žádný drcený kámen. Téměř veškerý stavební materiál se dováží. Bylo plánováno zahájení rozsáhlého projektu výroby jasanových cihel a pórobetonu sibitového typu. Postavili jsme závod, do kterého investovali partneři z Německa.

Problém je v tom, že výrobní výpočty byly provedeny nesprávně. Výrobky se dodávají s nízkou úrovní mrazuvzdornosti a nesplňují aktuální GOST. Další projekt na výrobu agloporitu, ze kterého lze vyrobit vysokopevnostní lehký beton, je z objektivních i subjektivních důvodů v limbu v Omsku.

V Rusku se dnes ASW zpracovává v malých objemech: přidává se do cementů a slínku. Popelové bloky se vyrábí ve velmi malých množstvích: popel se smíchá s cementem a celé se to lisuje. Někde se používá k vyplnění základny silnic.
Ale ve své „surové“ podobě se popel na silnice nehodí, začíná generovat prach.

Nápadů, jak zpracovat popel a strusku ze spalování uhlí, je mnoho. Většina z nich ale ve zkoušce ekonomické reality neprojde. I když i lidoví řemeslníci vědí, kde popel použít:

Řekněme, že máte technologii na zpracování čpavku (koupili jste ji, vynalezli, vyhrabali z archivu nejbližšího specializovaného ústavu). Technologie sama o sobě nestojí za nic. Vyžaduje se technická podpora: výpočet počátečních dat pro výrobu, kompetentní analýza trhu.

READ
Jak dlouho vařit hlívu ústřičnou?

V dobrém slova smyslu by popel měl mít na výstupu pro zpracovatele mínusovou cenu, protože samotné skládky popela je potřeba udržovat a investovat do toho peníze.

Odpad popela a strusky může způsobit skutečnou revoluci ve stavebnictví a při stavbě silnic. ZShM mají jedinečné vlastnosti: nízkou tepelnou vodivost, vynikající hustotu. Chemické a mineralogické složení odpadu popela a strusky je ideální pro výrobu stavebních materiálů.

Odpad popela a strusky může způsobit skutečnou revoluci ve stavebnictví a při stavbě silnic

U nás zatím nefungují oblasti zpracování popela, hutnické strusky a odpadů z obohacování uhlí, které se ve zbytku světa již dávno staly průmyslovým mainstreamem.

Řekneme vám o hlavních tuzemských technologiích zpracování ASM, které umožňují recyklovat až 100 % odpadu na produkty, které jsou na trhu žádané. Pro každý směr existuje studie proveditelnosti. Na jejich základě můžete dnes organizovat vysoce ziskový obchod. Můžete začít řešit ekologický problém emisí z tepelných elektráren, vydělat slušné peníze a neztrácet čas nekonečnými schůzkami.

Zátěž na federálních dálnicích a regionálních silnicích každým rokem roste a naše vozovky jsou i nadále vyráběny nekvalitně konzervativními metodami.

Světové zkušenosti ukazují, že cementobetonové vozovky nejlépe splňují moderní požadavky. Stabilní přepravní a provozní výkon a vysoká životnost jim dává výhody oproti asfaltobetonovým nátěrům.

Mapa skládek popela tepelných elektráren

Jaké jsou výhody použití granulované vysokopecní strusky při stavbě silnic? Technologie zpevňování zeminy (používaná v obranném komplexu v SSSR) umožňuje upustit od většiny tradičních výkopových prací a použití obrovského množství dovážených materiálů na stavbu podkladové vrstvy. Jako stavební materiály lze použít písky, hlíny, jíly, kontaminované půdy, absolutně jakékoli místní půdy nebo průmyslový odpad.

Celková tloušťka konstrukce vozovky je snížena. Podkladní vrstva se v závislosti na kategorii vozovky snižuje na 15–40 cm, snižuje se spotřeba asfaltového betonu na vozovku. Pro podkladní vrstvu z vyztužené zeminy stačí instalovat asfaltovou krytinu tloušťky 4-5 cm, na vozovkách nižších kategorií je možné instalovat nátěry (nátěrovou vrstvu) z levnějších materiálů.

Celý proces je mechanizovaný a výsledkem je trvanlivá, otěruvzdorná silniční struktura pro až kilometr vozovky za den! Náklady na výstavbu nových a obnovu starých komunikací se snižují z 20 % na 70 %. Náklady na cestu jsou 1,5-2krát levnější. Podstatou technologie je, že tradiční portlandský cement nahrazujeme metalurgickou granulovanou vysokopecní struskou s chemickým aktivátorem.

Z popela můžete vyrobit cihly z popela (jak plné, tak s dutinami). Ve srovnání s keramickými a vápenopískovými cihlami má nižší tepelnou vodivost a cenu. Pokud se podíváte na technické a ekonomické ukazatele jasanových cihel s dutinami a nyní populárního pórobetonu, ukáže se, že s hustotou betonu 1,4–2krát nižší je pevnost cihel 5–8krát vyšší.

READ
Jak správně množit vánoční hvězdu?

Mapa skládek popela tepelných elektráren

Dále máme k dispozici novou technologii výroby glazovaných cihel. Jeho účelem je použití levných nízkotavitelných glazur slinovaných při nízkých teplotách a pecí s termoradiačním ohřevem, které umožňují výrazně zkrátit dobu výpalu.

Agloporit je umělé porézní plnivo získané slinováním připravených granulí písku a jílových hornin, jiných hlinitokřemičitanových materiálů, ale i odpadů z těžby, zpracování a spalování pevných fosilních paliv (popel z tepelných elektráren, odpad z těžby a úpravy uhlí) .

Pro projekt byla zpracována studie proveditelnosti s plnou kalkulací ekonomiky, kapacity, produktivity a nákladů na zařízení.

Agloporit lze použít jako plnivo do konstrukčního lehkého betonu a při stavbě silnic. Oproti hojně používanému keramzitu je pevnější a levnější. Může být vyroben ve formě granulí různých tvarů a velikostí.

Mapa skládek popela tepelných elektráren

Pevnostní charakteristiky agloporitu z ZShO jsou několikanásobně vyšší než přípustné hodnoty expandovaného jílu uvedené v GOST 9757–90. V současné době v Rusku a zemích SNS nejsou na trhu stavebních materiálů k dispozici umělé porézní kamenivo s tak vysokými pevnostními charakteristikami a nízkou cenou.

Kapacita zadržování popela u agloporitu dosahuje 80 %. Vzhledem k tomu, že potřeba agloporitu je milionů metrů krychlových, dosáhne zpracování agloporitu milionů tun. A takové objemy spotřeby popela a struskových odpadů vlastně řeší většinu problémů spojených s jejich likvidací.

Vše, co je potřeba k organizaci výroby agloporitu, je dostupnost aglomerátu z tepelných elektráren a jílu. Popel sám o sobě je písčitý materiál. Vzhledem k tomu, že mluvíme o velkovýrobě, musí být plastifikační přísady k dispozici v požadovaných objemech. Projekt musí brát v úvahu logistiku dodávky hlíny.

Kde lze umístit agloporit? Základem konstrukce je železobetonový prefabrikát, v posledních letech se průmysl ubírá směrem ke snižování jeho hmoty a tepelné vodivosti. Těžký beton je nahrazen lehkým betonem s použitím porézního umělého kameniva, jako je agloporit. Modifikovaný konstrukční lehký beton se vyrábí stejně jako těžké betony podobných konstrukcí, ale zároveň jsou o 20-50% lehčí. Snižuje se prostup tepla budov, zvyšuje se jejich úroveň tepelné ochrany a paropropustnost.

Lehký beton poskytuje ekonomickou výhodu při stavbě silnic. Může být válcován do podkladní vrstvy, do cementového betonu, do asfaltobetonové směsi pro vrchní vrstvu vozovky nebo jako minerální složka v bitumen-minerální směsi. Takové silnice nenamrzají a vydrží mnohonásobně déle.

Kromě odpadu ze spalování uhlí z tepelných elektráren má Rusko poměrně velké objemy hutní strusky. Vysokopecní struska se likviduje a zpracovává. Svého času z nich Sovětský svaz vyráběl nejvíce cementu než kdokoli jiný na světě. Dnes jsme v první desítce žebříčku v této oblasti. Pro dosažení rentability je potřeba, aby výroba zpracování metalurgické strusky měla objemy 40 tisíc tun ročně.

READ
Jak široký by měl být skleník?

Roztavená struska prudce vychladlý rozpadá se a tvoří drobky. Při zpracování se stává aktivní a získává se z ní cement bez slínku. Standardní třída takového cementu je M1000-1500. Existují technologie, které umožňují získat cement jakosti M3000. Má mnoho výhod, ke kterým můžete přidat sulfátovou odolnost. To znamená, že si dobře poradí s mořskou vodou a při vystavení se nezhroutí.

V případě potřeby je možné spočítat technologii získávání kovů z ASW. V Rusku je popel s vysokým obsahem hliníku (až 28%). V tomto ohledu je tento směr průmyslově zajímavý. Tuzemští výrobci ale zatím raději pracují se známými surovinami. I když teoreticky (a takové technologie existují), lze z popela získat spoustu užitečných surovin.

Dostali jsme se k nejdůležitější otázce. Ukázalo se, že z popela se dají dobře vydělat peníze a získat certifikáty pro sanitáře v uhelném průmyslu. Jsou zde moderní technologie zpracování popela a struskových odpadů, ekonomické opodstatnění projektů, obchodní zájem. Je čas přejít od slov k činům.

V první řadě jsou potřeba finance na zahájení projektu. Kapitálové náklady v těchto oblastech jsou poměrně vysoké: musíte postavit závod, zajistit logistiku, zahájit zpracování ve velkých objemech, abyste získali požadovanou ziskovost výroby. Malí a střední podnikatelé takové zdroje nemají a projekt nebude realizovatelný.

Stavební trh je konzervativní. Všichni se tu znají. V ruských reáliích k němu má přístup pouze zasvěcenec, který zná všechny nuance. U Novokuzněcka existuje soukromý příklad závodu na výrobu jasanových cihel. Místní trh nováčka nepřijal, monopolisté rozdrtili byznys. Stavitelé mají dlouhodobé smlouvy s výrobci a dodavateli. Každý místní trh má svou vlastní „kuchyni“.

Vládní podpora je potřebná: z hlediska organizace nebo poskytování dotací. Musí existovat politická vůle. Směrnice upravující škodlivé emise v uhelném průmyslu a energetice by mohly být dobrým podnětem pro regionální úřady a podniky, aby začaly tyto problémy řešit aktivněji. Středisko chemicko-technologického inženýrství je připraveno poskytnout veškerou možnou pomoc při přípravě a realizaci takových projektů.

Noční Omsk

MOSKVA, 15. března – RIA Novosti. Ruští metalurgové vyvinuli metodu úplné recyklace popela zbývajícího po spalování uhlí v tepelných elektrárnách, což pomůže snížit toxicitu tohoto odpadu. Jeho popis a výsledky jeho aplikace v jedné z uhelných elektráren v Omsku byly prezentovány v Journal of Cleaner Production.

„Zavedením vyvíjené technologie dojde ke kvalitativnímu zlepšení situace životního prostředí ve velkých městech. Díky absenci popelových skládek se zachovají tisíce hektarů úrodné půdy a získají se cenné komponenty pro ruský průmysl,“ vysvětluje Dmitrij Valejev z Institutu metalurgie a materiálových věd Ruské akademie věd v Moskvě.

READ
Co je Fitoverm CE?

Kámen a hnědé uhlí jsou stlačené zbytky rostlin, které v dávné minulosti spadly na dno mělkých moří a „vařily“ se v útrobách Země po mnoho desítek milionů let. O existenci tohoto materiálu vědělo lidstvo již od starověku, ale v průmyslovém měřítku se začal těžit a využívat až od průmyslové revoluce.

Dnes uhelné elektrárny tvoří zhruba čtvrtinu světového energetického výkonu. Většina vyspělých zemí se dlouhodobě snaží přejít na čistší zdroje energie a co nejvíce omezit používání uhlí.

Uhelná elektrárna v Severní Karolíně a rybník, kam se vysypává popel

Je to dáno tím, že spalováním uhlí se uvolňuje nejen oxid uhličitý, ale také mnoho škodlivých látek, včetně oxidu siřičitého. Navíc od 10 % do 40 % uhlí nehoří, ale mění se v popel – směs oxidu křemičitého, oxidů hliníku, železa a vápníku. Obsahuje velké množství olova, dalších toxických kovů a dokonce i uranu, thoria a dalších radioaktivních prvků.

Takové vlastnosti popela, jak poznamenal Valeev a jeho kolegové, činí jeho skladování a přepravu extrémně nebezpečným, pracným a obtížným úkolem. Některé toxické a radioaktivní látky nevyhnutelně pronikají do vody nebo se dostávají do atmosféry, což způsobuje další škody na lidském zdraví a životním prostředí.

Ruští metalurgové přišli na to, jak učinit zpracování popela nejen šetrnějším k životnímu prostředí, ale také ziskovým procesem, a to studiem struktury a složení jednotlivých zrn písku tohoto materiálu a vyvinutím techniky, která jim umožňuje extrahovat železo, hliník a křemíku z něj.

K tomu vědci ošetřili popel magnety, umyli a rozemleli a poté umístili do autoklávu. Poté jej zahřáli a ošetřili speciálním roztokem, který sestával z 30% kyseliny chlorovodíkové. V důsledku toho se 95 % hliníku rozpustilo v kyselině a od zbytku popela se v první fázi jeho zpracování oddělily částice oxidu železa a nespáleného uhlíku.

Dřevozpracující závod

Tento roztok lze podle metalurgů použít jako jedno z činidel používaných dnes pro čištění pitné a odpadní vody. Jeho cena bude navíc o 25 % nižší ve srovnání se stávajícími způsoby jeho výroby, které používají jako surovinu hydroxid hlinitý.

Pevné zbytky popela lze zase použít jako podklad pod keramiku nebo zvláště pevný cement. To vše, jak vědci usuzují, umožňuje zužitkovat prakticky všechen popel, díky čemuž budou uhelné tepelné elektrárny mnohem šetrnější k životnímu prostředí.

Výzkum byl podpořen v rámci Programu prezidentských výzkumných projektů Ruské vědecké nadace (RSF).

Rate article
Add a comment

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: