04.03.2008 15:07
Отходы от сжигания высокозольных бурых углей Канско-Ачинского угольного
бассейна, расположенного в Красноярском крае, составляют многие миллионы
тонн ежегодно. Зола уноса - улавливаемая в электрофильтрах пыль является
одним из самых <популярных> объектов исследования в экологическом
направлении, которому посвящены тысячи исследовательских работ в десятках
организаций бывшего СССР и России. Связано это с тем, что огромные массы
отходов накапливаются непосредственно вблизи мегаполисов, отчуждая дорогую
пригородную землю с тенденцией нелинейного роста и существенно снижая
рыночную ценность близлежащей земли и строений. Из-за высокого содержания
щелочи и водорастворимых сульфатов давление на окружающую среду (водный и
воздушный бассейн, окружающий ландшафт) очень велико. Золоотвалы требуют
огромных затрат на содержание. Доля затрат на мокрую транспортировку отходов
на золоотвал и его обслуживание составляет десятки % в себестоимости
собственно конечных продуктов ТЭС - электроэнергии и тепла. Однако полные
шкафы <разработок> по утилизации золы уноса не дали и не могли дать никакого
положительного эффекта (только отрицательный из-за огромных затрат на
исследования).
Этому есть целый ряд причин:
1. в бывшем СССР этой проблемой монопольно занималась строительная <наука>,
а также энергетики, которые по роду своих занятий не могли решить сложную
междисциплинарную проблему;
2. проблема носит комплексный характер, любые частные решения обречены на
неудачу из-за огромных масс отходов и проблем с транспортировкой;
3. без рыночных отношений и соответствующей инфраструктуры попытки решения
проблемы утилизации золы имели чисто волюнтаристский характер;
4. зола уноса - типичная гетерогенная смесь, все попытки ее использования в
производстве строительных материалов как целого обречена на неудачу из-за
нестабильного состава и компонентов различного применения;
5. на мировом рынке отсутствует по сей день эффективная техника для
сепарации многотоннажных тонких гетерогенных смесей - обычная техника типа
центробежных классификаторов требует улавливания тонкой пыли на выходе, а
это технически и экономически невозможно при известных принципах;
6. высокое содержание оксида кальция ограничивает основную область
утилизации золы уноса - бетонные и штукатурные растворы, то же время низкая
активность гидратации зерен свободного оксида кальция приводит к локальному
увеличению объема внутри затвердевшего камня, появлению внутренних
напряжений и его разрушению изнутри.
Таким образом, проблема утилизации золы имеет несколько составляющих:
А) техническая проблема сепарации гетерогенных смесей;
Б) поиск и разработка технологий использования выделенных компонентов золы
уноса;
В) создание рынка для продуктов из золы - огромные массы новых продуктов не
могут быть сразу восприняты на рынке, особенно дешевые из-за ограниченной
емкости локального рынка;
Г) временная - производство золы осуществляется в основном в отопительный
период, а потребление - в летний строительный сезон;
Д) организационная - решение проблемы НЕВОЗМОЖНО без согласованной политики
региональных властей, РАО ЕЭС, ТЭС, строительных организаций, а также
подготовленных индивидуальных застройщиков.
Самая сложная в России проблема из перечисленных - последняя, но для
успешной реализации проекта в целом необходимо гибкое и взаимоувязанное
решение всех составляющих.
А. Техническое решение проблемы сепарации золы уноса.
Для разделения тонких материалов разработана уникальная, не имеющая в мире
аналогов эко-техника с общим названием Электромассклассификатор (ЭМК).
Принцип действия этой многофункциональной техники для сухой переработки
тонких материалов основан на механохимическом явлении <газо-пылевой
плазмы> - плотного аэрозоля и заряженных частиц. Генерация и разделение во
внутренних электрических полях аэрозоля приводит к возможности получения
неограниченного числа фракций в замкнутом объеме, т.е. без использования
фильтров, циклонов, компрессоров и т.п. Простота конструкции ЭМК и низкие
эксплуатационные расходы (в 2-3 раза ниже, чем у техники, решающей похожую
задачу) впервые делают возможным переработку многотоннажных сухих отходов и
минерального сырья. Обеспыливание материала обеспечивает возможность
разделения гетерогенного материала по другим параметрам: магнитным,
электрическим, плотности, форме и даже цвету частиц. Некоторые из
разработанных сепараторов также не имеют пока аналогов в мире. Схема
переработки золы уноса приведена ниже.
Б. Технологии и продукты из золы уноса.
Основная масса золы 40-50% идет в зольный бетон марки 200 (малая добавка
цемента стабилизирует нижнюю границу прочности). Основную прибыль процесса
обеспечивает получение дорогих сферических фракций, которые могут быть
использованы для производства порошков для копировальной техники -
девелоперов и тонеров. Их потенциальная стоимость многократно превышает
собственно цену исходного угля. Для извлечения сферических частиц >20 мкм из
магнитных фракций разработан специальный сепаратор, не имеющий аналогов на
мировом рынке.
Другие продукты переработки: - кокс в количестве 3-5% (возвращается на
сжигание в котел), - магнетит 6-10% (сырье для черной металлургии), -
специальный черный пигмент 1-2%, - 30-40% материал для строительных и
штукатурных растворов с высокой пластичностью.
В. Создание рынка для продуктов из золы.
Главную проблему составляет утилизация основной массы золы. Дешевый бетон на
основе механически активированного зольного вяжущего материала обладает
рядом особенностей. В первую очередь имеется ввиду медленный набор прочности
в первые дни после затворения, а также необходимость использования через 2-7
суток после активации и добавки раствора хлорида кальция для химической
активации стекол и связывания сульфата кальция. Оптимальный срок хранения
связан с ростом активности в первые дни после активации в ЭМК, а также со
старением материала из-за взаимодействия с влагой и углекислым газом.
Медленное твердение делают его мало востребованным (только в качестве
добавки примерно 15-30% для снижения потребления цемента) обычными бетонными
заводами, производящими несущие бетонные плиты с ускоренным процессом
твердения для быстрого оборота опалубки. Однако, эти особенности не мешают
использованию зольного вяжущего в индивидуальном строительстве для
производства безарматурных малых бетонных блоков, а также в строительстве
местных дорог и тротуаров из тех же блоков, для мощения откосов мостов и
дамб.
Низкая стоимость бетона из производимого в огромном количестве прямо в
мегаполисе вяжущего материала стимулирует строительство, в первую очередь
индивидуальное и дорожное. Для реализации большой массы материала в
индивидуальном строительстве необходимо сделать доступными и другие основные
материалы средним россиянам, что сделано в рамках программы <Экодом>,
получившей 1-ую премию на всероссийском конкурсе <Свой дом> в 1996 году.
Строительство местных дорог и тротуаров, которых сильно не хватает и которые
находятся в ужасном состоянии, полностью находится в веде
нии местных
властей, озабоченных, мягко говоря, своими проблемами.
Г. Проблема временного рассогласования
в производстве золы и потреблении основной массы продуктов из золы. Для
реализации проекта утилизации золы необходим сухой отбор золы в силоса и ее
переработка в течение года. Например, на ТЭС-3 г.Новосибирска объем силоса
существенно меньше годового объема производства. Особенность золы в том, что
ее можно хранить без изменения свойств в течении года и даже больше. Но
после переработки, включающей стадию механической активации поверхности, она
приобретает повышенную активность через 2-4 дня и далее начинает стареть,
вплоть до уровня ниже исходной активности. Таким образом, учитывая
отсутствие силосов на огромный объем золы, производимый в основном в зимнее
время, необходимо транспортировать часть золы местным потребителям для их
хранения и локальной переработки в нужное время. Техника ЭМК относительно
проста и недорога в серийном исполнении, поэтому способна обеспечить такой
сценарий утилизации золы с участием большого числа индивидуальных
потребителей - потенциальных застройщиков. Централизованная переработка золы
по полной схеме возможна вблизи места ее производства и во время ее
производства, но требует в оптимальном варианте изготовления конечной
продукции - бетонных блоков. Особенность зольного вяжущего - медленный набор
прочности, в таком варианте не играет негативной роли, а набор прочности в
течение года и более (в 2-2,5 раза выше, чем в контрольный срок 4 недели для
обычного бетона) добавляет к низкой цене еще одно серьезное преимущество -
высокую прочность к моменту использования блоков в строительстве.
Д. Организационная проблема
- увязка действий местных властей с собственниками различных форм
собственности и индивидуальными потребителями.
Эта проблема в силу специфики России, ее недавнего перехода на принципы
рыночной экономики, менталитета чиновников, является самой сложной, а
возможность ее решения трудно предсказуемой. Например, власти часто
<поддерживают> местных производителей, предлагающих свои услуги, устаревшие
на полвека по всем позициям. Новое производство забирает часть рынка у таких
<производителей>. Опыт сотрудничества с энергетиками-монополистами также не
является основой для оптимизма, т.к. не всегда есть прямая
заинтересованность, а хаос в поставках и оплате угля не позволяет получать
золу в каких-то устойчивых рамках колебаний.
Технология способна устранить негативные последствия колебаний активных
компонент в составе золы в 3 раза (намного шире, чем требуют зарубежные и
отечественные стандарты!), но завоз угля с разных разрезов (например,
Березовского и Бородинского) могут доводить иногда колебания состава до
абсурдных 10 раз. Главный потенциальный потребитель вяжущих материалов из
золы или готовых бетонных блоков - дорожная отрасль. Основное внимание
уделяется главным дорогам и магистралям, строительство которых необходимо
вести по самым жестким стандартам. Однако, в Сибири огромное количество
грунтовых дорог, до которых при существовавших в СССР мощностях строительной
индустрии никогда не дойдет очередь. Использование таких бетонных блоков для
сезонного строительства местных дорог решает много проблем, но это
понравится не всем. Лоббисты могут использовать несовершенство стандартов и
судебной системы для остановки такого строительства.
Локомотивом для решения проблемы являются индивидуальные застройщики,
особенно объединившиеся в кондоминиумы. Однако, дешевые основные материалы
для массового строительства требуют дополнения в виде современных проектов,
инженерного оборудования для дома, быстрой технологии сезонного
строительства.
В США разработаны наноматериалы, напрямую преобразующие радиацию в электричество
добавить ресурс
.gif){kind=small}
Переработка мусора:
ТБО и другие проблемы современности:
© Дизайн Студии РОМАрт, 2004.