ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
Саммит Деловых Кругов "Сильная Россия - 2022"

12 июля на ежегодном Саммите деловых кругов Саммите деловых кругов «Сильная Россия»-2022 обсудят возможности трансформации российской экономики: стратегические национальные приоритеты при участии представителей власти, бизнеса, партнеров из дружественных государств. В программе мероприятия запланированы четыре тематические сессии: механизмы поддержки отечественных производителей; стратегии разв...

Новикомбанк заключил на ПМЭФ-2022 соглашения на 30 млрд рублей

Опорный банк Госкорпорации Ростех Новикомбанк подписал на площадке ПМЭФ-2022 соглашения на сумму 30 млрд рублей. Банк примет участие в стратегически важных для страны проектах по развитию отечественного судостроения, приборостроения, цифровой трансформации бизнеса и реализации ESG-проектов. Ряд соглашений, заключенных банком, направлен на развитие российского двигателестроения и предусматривает...

AmberForum 2022 подвел итоги сразу нескольких творческих конкурсов

На главной сцене главного делового и культурного события янтарной отрасли генеральный директор Калининградского янтарного комбината Госкорпорации «Ростех» наградил лучших обработчиков, художников, ювелиров. Конкурс по версии WorldSkills Russia в течение трех дней определял лучшего в компетенции «Обработчик янтаря». Среди его участников были представители Янтарного комбината, Колледжа предприним...

AmberForum 2022: снова старт, снова яркий!

В Светлогорске стартовал V Международный экономический форум янтарной отрасли AmberForum 2022. Организатором мероприятия традиционно выступает Калининградский янтарный комбинат Госкорпорации Ростех. В этом году главное деловое и культурное событие отрасли посвящено обсуждению уникальных биологических свойств солнечного камня и его применению в медицине, курортологии и косметологии. Деловая прог...

На рынок выходит цифровой продукт Multi-D Docs & Resources, зарекомендовавший себя на проектах строительства АЭС

14 июня 2022 года в 12:00 Госкорпорация «Росатом» представит программное обеспечение «Multi-D Docs & Resources (MDDR) документооборот и мониторинг загрузки ресурсов» - цифровой продукт линейки Multi-D. MDDR создан собственными силами Инжинирингового дивизиона Росатома (АО АСЭ) и представляет собой систему ведения оперативной деятельности предприятия, обеспечения его организационно-распорядитель...

Объявлен закрытый аукцион по продаже имущества ПАО «Мотовилихинские заводы»

В рамках программы финансового оздоровления «Мотовилихинских заводов» будут выставлены на торги товарно-материальные ценности. Начальная цена продажи - 386 млн руб. Средства от продажи будут направлены на снижение кредитной задолженности предприятия. С учетом специфики лота в торгах могут принять участие только предприятия ОПК со степенью секретности – Особо важной. Продажа будет осуществ...

1 Июня 2010

Утилизация промышленных отходов: модифицированные золоотходы ТЭЦ – новое минеральное сырье для полимерной промышленности

Утилизация промышленных отходов: модифицированные золоотходы ТЭЦ – новое минеральное сырье для полимерной промышленности

Н.В. Шевердяева, кандидат техничеcких наук, Т.С.Рыcкина, С.В.Никитенкoв, Р.Г.Платoнoва, кандидат техничеcких наук
ОАО «ВНИИ НП»
ЗАО «МЕТЛОН»

На ТЭЦ РФ, рабoтающих на твердoм тoпливе, накапливаетcя ежегoднo бoлее 50 млн. тoнн зoлooтхoдoв. Пo cтатиcтике, в Мocкве и Мocкoвcкoй облаcти накопилоcь более 60 млн. тонн золошлаковых отходов; из них на ТЭЦ №22 – cвыше 10 млн. тонн; в Рублевcком золоотвале – около 20 млн., доcтавленных от ТЭЦ № 11, 12 и 20; на Иркутcкой ТЭЦ ежегодно образуетcя более 2 млн. тонн золы и шлака; на Рефтинcкой ГРЭС мощноcтью 3800 МВт находитcя около 60 млн. тонн отходов. Для cравнения: электрофильтры ТЭЦ Германии ежегодно улавливают более 10 млн. т. золы; на одной из крупнейших ТЭЦ Индии мощностью 2100 МВт образуется до 4 млн. т золы, на ТЭЦ США к 2020 г. возможно ежегодное увеличение золоотходов до 180 млн. т.

При сжигании топлива происходит загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами. Так, в золе, оставшейся после сжигания каменного угля, обнаружены свинец, медь, цинк, никель, кобальт, олово, кадмий, хром и др. Тяжелые металлы легко включаются в биохимический круговорот, избирательно поглощаются растениями из воды и почвы, в составе пищи попадают в организмы животных и человека. Тяжелые металлы накапливаются в грунте, содержание их в золошлаковых материалах в золоотвалах может превышать ПДК (предельно-допустимая концентрация).

Состав золоотходов определяется минеральным веществом топлива и теми изменениями, которые оно претерпевает при высокотемпературной обработке в котлах ТЭЦ. При сжигании твердого топлива его минеральная часть подвергается различным превращениям: дегидратации, окислению, полиморфным изменением, взаимодействию в твердой фазе, в расплаве.

В углях железо представлено дисульфидом (пирит, мерказит), сидеритом (FeCO3); кремний в основном сосредоточен в виде алюмосиликатов и кварца; алюминий – в виде оксида; кальций – в виде СаСО3 и доломита Са Мg(СО3)2; сера, в основном, сосредоточена в виде сульфидов (пирит, мерказит), незначительно в виде сульфатов, присоединяется к органическому веществу углей различными типами связей. При сжигании угля практически вся органическая и дисульфидная сера окисляется, а сульфат восстанавливается до диоксида серы.
 
Максимальное количество сульфидов FeS, CaS образуется при 5000С. Низкосернистые угли (содержание серы 1,5%) сосредоточены в Кузбассе, Западной и Восточной Сибири; высокие содержания серы характерны для Подмосковного (до 6%) и Кизеловского (до 9%) бассейнов.

При нагревании угля до 2500С начинают разлагаться карбоксильные группы карбоновых кислот; до 4000С – спиртовые группы; при этой температуре практически нет реакционноспособных кислородсодержащих групп; фенольные и карбонильные группы – более стабильны; при 14000С может оставаться пиритная сера FeS; сера может находиться в коксе в виде очень стабильных тиофеновых колец.

Золоотходы, улавливаемые в электрофильтрах, отличаются по гранулометрическому составу: крупные – с размером частиц более 85 мкм, средние – 20-85 мкм, мелкие – размер частиц менее 20 мкм.

Для установления равновесия в окружающей среде технологические процессы должны обеспечивать возврат сырья путем утилизации промышленных отходов. Поэтому утилизация отходов является важной экологической проблемой, позволяющей существенно повлиять на экологическую обстановку и снижение экологического ущерба.

Решение задач по сокращению воздействия промышленных предприятий на природные территории связано с экологическим менеджементом, химией окружающей среды, токсикологией, промышленной экологией, экологическим мониторингом и контролем. Задача промышленно-экологических исследований состоит в интеграции методов экологического мониторинга и химии окружающей среды, создании более «чистого» производства, включающего, главным образом, технологические и технические аспекты предотвращения загрязнения и рационального использования ресурсов, чтобы в конечном итоге минимизировать отрицательное воздействие промышленного производства на окружающую среду.

Золоотходы ТЭЦ представляют собой ценные сырьевые источники – готовые продукты или полуфабрикаты для использования в различных материалах и изделиях. Основным требованием, обеспечивающим успешное применение твердых отходов ТЭЦ, является стабильность их физико-химических показателей. Эти промышленные твердые отходы, которые зачастую не перерабатываются, а складируются на плодородных землях, являются минеральными ресурсами, и их можно рассматривать как техногенные месторождения достаточно экономичного сырья для производства различных материалов и изделий.

При использовании золоотходов ТЭЦ возникают специфические проблемы, связанные с тем, что в недостаточном количестве производятся системы золоулавливания, оборудование для транспортирования сухой золы, механизмов пневматической выгрузки ее на предприятиях, например, стройматериалов; трубопроводы для транспорта летучей золы ТЭЦ следует заменять из-за износа горизонтальных участков каждые 3-4 года.

Важно учитывать экономические вопросы утилизации золотходов. Одним из основных критериев являются объем отгрузки, стоимость удаления 1 т, экологическая приемлимость технологии складирования.

 Вопросами использования золоотходов в промышленности  отечественная и зарубежная наука занимается более 50 лет; эти данные обобщены в многочисленных работах. По зарубежным данным, в Германии около 80%, во Франции 65%, в Великобритании 54%, в Финляндии 52% золоотходов (минеральных отходов твердого топлива) перерабатывается в различные строительные материалы и изделия. В США 48% золы, вырабатываемой электростанциями, используется при изготовлении бетонов, в Чехии и Словакии 75% изделий, в Польше более 50% изделий из ячеистого бетона изготавливаются с применением золы.
   
Отечественными учеными экспериментально установлена возможность использования золоотходов от сжигания твердого топлива для производства различных материалов и изделий: для производства цемента, силикатных и керамических материалов, асфальтобетона, шлакоблоков, сборного и монолитного бетона, алюмосиликатных огнеупорных материалов, клеев в качестве нового минерального наполнителя для производства полимерных, рулонно-кровельных, асботехнических материалов и изделий, коагулянтов для очистки питьевой воды, для заполнения подземных пустот и горных выработок.

 Были предложены способы переработки золоотходов ТЭЦ для получения состава для бетона, пеносиликатов, конструкционных жаростойких бетонов, керамических огнеупорных материалов, разработаны методики восстановления железа из твердых оксидов в золоотходах и получения цветных редкоземельных металлов.

Авторами данной работы изучена возможность модификации поверхности частиц золоотходов от сжигания твердого топлива на ТЭЦ для повышения эффективности их действия в качестве нового минерального наполнителя для крупнотоннажного производства полимерных материалов и изделий. Известно, что содержание, размер частиц, а также состояние поверхности наполнителя в значительной степени определяют свойства наполненных полимерных композиций.

 

Микрофотография нового минерального продукта
(электронный микроскоп ТESLA BS 340) (а-х750; б-х3750).

Природа поверхности наполнителя и его удельная поверхность оказывают существенное влияние на многие свойства полимерных материалов. В наполненных полимерах характер течения определяется взаимодействием между частицами. При сравнительно большом содержании дисперсных минеральных наполнителей наблюдается, как правило, существенный рост вязкости расплавов композиций, приводящий к трудностям при их переработке. Для регулирования технологических и физико-механических свойств резин и пластмасс, наполненных твердой дисперсной фазой – минеральными наполнителями – применяются поверхностно-активные вещества (ПАВ), являющиеся эффективными модификаторами для регулирования свойств полимерных материалов. Образуя вследствие адсорбции на поверхности частиц твердой фазы прочно закрепленные слои ориентированных молекул, ПАВ позволяет сблизить природу наполнителя с полимерной средой, улучшить смачивание частиц наполнителя и распределение их в полимере, что способствует повышению свойств наполненных материалов. Обработка частиц минерального наполнителя материалов ПАВ снижает склонность наполнителя к агрегированию и способствует лучшему распределению в полимерной фазе.
Проведены испытания фракционированных и модифицированных золоотходов ТЭЦ в качестве нового минерального наполнителя в промышленной рецептуре резиновых изделий. Установлено, что их введение вместо дорогостоящей белой сажи БС-120 в равномассовом количестве в рецептуру протекторных резин обеспечивает требуемый уровень пластоэластических свойств резиновых смесей и физико-механических и эксплуатационных свойств резин. На ОАО «Московский шинный завод» проведены опытно-промышленные испытания резин с новым минеральным сырьем на основе золоотходов ТЭЦ при его дополнительном введении (до 10 масс.ч.) в шинные резины разного назначения (протектор, брекер, каркас). Установлено, что при этом обеспечивается требуемый уровень пластоэластических, физико-механических свойств и прочность связи резины с кордом. Изготовлены и испытаны грузовые радиальные автопокрышки, в рецептуре которых для протекторов применялось новое минеральное сырье на основе золоотходов ТЭЦ. Все автопокрышки прошли производственные испытания без разрушения. На ОАО «Объединение Альфапластик» проведены опытно-промышленные испытания резин с новым минеральным сырьем на основе золоотходов для изготовления формовых и неформовых изделий вместо серийных минеральных наполнителей в равномассовых количествах, и установлено сохранение требуемого уровня свойств.

На основании проведенных исследований разработаны эластомерные композиционные материалы на основе промышленных каучуков с применением нового минерального наполнителя на основе золоотходов. Его использование в масштабах резиновой промышленности, с расширением применения в смежных отраслях, позволит получать большой экономический эффект, а также улучшить экологическую обстановку, существующую на ТЭЦ.

Таблица 1. Модуль при удлинении 300% М и прочность при растяжении Р резин на основе каучуков СКМС-30 АРКМ-15 и СКН-26.



Поверхностно-активные вещества

Содержание ПАВ, масс.ч.

СКМС-30
АРКМ-15
СКН-26

М, МПаР, МПаМ, МПаР,МПа
Без ПАВ1,94,52,35,9
Алкилсульфонат натрия0,6
1,0
1,5
2,0
2,9
2,1
2,0
2,0
6,8
4,6
4,6
4,4
3,6
2,4
2,3
2,1
8,9
6,3
6,0
5,8
Алкилбензолсульфонат натрия0,6
1,0
1,5
2,0
2,8
1,9
1,8
1,8
6,7
5,0
4,9
4,8
3,7
2,5
2,3
2,3
9,0
6,4
6,1
5,9
Смесь натриевых солей
алкилбензолсульфокислот с
алкильными остатками,
содержащими 12 – 18 атомов
углерода
               
0,6
1,0
1,5
2,0
3,0
2,2
2,1
2,0
6,9
4,8
4,7
4,5
3,5
2,5
2,3
2,2
8,7
6,4
6,0
5,7
Смесь бензолсульфонатов
метилдиэтиламинометильных
производных диэтиленгликолевых
эфиров высших жирных кислот
0,6
1,0
1,5
2,0
2,8
1,8
1,6
1,5
5,9
4,9
4,5
4,5
3,7
2,6
2,4
2,3
8,9
6,8
6,4
5,9
Метилсульфат-2-N (метилдиэтаноламино)
этилового эфира модифицированного
дистиллированного таллового масла
0,6
1,0
1,5
2,0
2,9
2,1
1,8
1,7
6,0
4,4
4,3
4,3
3,5
2,9
2.6
2,3
8,6
6,7
6,5
6,1
Другие исследованные ПАВ
0,6
1,0
1,5
2,0
1,8-2,0
1,6-1,8
1,6-1,7
1,6-1,7
4,4-4,5
4,1-4,4
3,9-4,3
3,8-4,0
2,2-2,3
2,1-2,2
1,8-2,1
1,6-1,9
5,9-6,1
5,8-5,9
5,7-5,9
5,6-5,7

Кол-во просмотров: 11536
На правах рекламы