Исследование золошлаковых отходов ТЭЦ юга Дальневосточного региона с целью извлечения ценных компонентов

К.В. Прохоров

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ТЭЦ ЮГА ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО РЕГИОНА С ЦЕЛЬЮ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ

и применение угля для производства электроэнергии и тепла приводит к образованию

И большого количества различного рода отходов. В г. Хабаровске ежегодно сжигается на ТЭЦ 4-5 млн. т угля и складируется около 600 тыс. т золошлаковых отходов. Всего в золоотвалах ТЭЦ края накоплено около 30 млн. т золошлаковых отходов, в том числе в г. Хабаровске более 15 млн. т. Золоотвалы находятся в черте города или его пригородах и являются постоянным источником загрязнения окружающей среды. Использование золы и шлаков местной промышленностью незначительное и не превышает 30-50 тыс. т в год. Более широкое использование ЗШМ затруднено их интенсивным пыле- грязе- и газообразованием. Актуальность проблемы несомненна, т.к реализация технологий переработки золошлакового материала может принести несомненный экономический эффект, а также позволит снизить антропогенную нагрузку в районах, примыкающих к тепловым электрическим станциям.

В связи с этим целью исследования явилось оценка возможности извлечения ценных компонентов из золы уноса ТЭЦ и разработка методов извлечения алюминия и железа, выявление возможных путей извлечения редких и благородных металлов. Исходя из цели определены следующие задачи: анализ, обобщение и систематизация литературных данных и материала патентного поиска; экспериментальная оценка объекта как источника ценных компонентов и негативного воздействия на экосистемы с применением современных химических и физикохимических методов анализа: рентгено-флуоресцентных; атомно-адсорбционных; применение электронной микроскопии и др. Разработка технологических методов и режимов, направленных на обеспечение максимального извлечения ценных компонентов; оценка практической значимости золошлаковых материалов.

Научная новизна исследования состоит в том, что впервые на примере зол уноса Хабаровского и Приморского краев были определены и разработаны методы извлечения ценных компонентов. На основании анализа выявлено, что практически не изученной в Хабаровском крае оказалась проблема использования золы и шлаков местной промышленностью. При этом скопление золы достигает размеров, угрожающих окружающей среде. Также установлено, что зола является источником большого количества ценных компонентов, в особенности металлов. И в этом заключается ее практическая значимость.

Золы являются сосредоточением окиси алюминия, кремния, железа, кальция, а также цинка, никеля, свинца, бария, ванадия и т.д. Исходя из вещественного состава и физико-механических характеристик минеральной части сгоревшего топлива отходы ТЭС можно рассматривать как сложное техногенное сырье, пригодное для переработки известными методами, с целью получения конечных продуктов для народного хозяйства. Предметом извлечения могут являться окислы алюминия (содержание в сырье 20,97-24,76%), кремния (57,05-60%) и железа (5,33 -11,32%). Возможная технологическая схема переработки золошлакового материала включает операцию мокрой магнитной сепарации для выделения концентрата железа с последующией флотацией алюмосиликатов на хвостах мокрой магнитной сепарации. При оптимальных условиях ведения опыта для крупности -0,5+0,05 мм могут быть получены следующие продукты: магнитный концентрат с содержанием железа 67,04%; глиноземный концентрат с содержанием оксида алюминия 62,41% и отвальные хвосты с содержанием железа 0,62% и оксида алюминия 9,023%.

Переработка шламового материала позволит получить магнитный концентрат с содержанием железа 68,9%; глиноземный концентрат с содержанием оксида алюминия 45,3% и отвальные хвосты с содержанием железа 1,92% и оксида алюминия 2,1%.

Поскольку концентраты железа содержат хром, никель, молибден, ванадий, то их можно использовать в качестве сырья для металлургической промышленности, получая при этом сплавы с определенными свойствами. Коллективный алюмосиликатный концентрат может служить

сырьем при производстве глинозема или других кислородных соединений алюминия щелочным способом.

С применением метода планирования эксперимента установлены оптимальные режимы выщелачивания алюминия и железа серной кислотой с целью получения коагулянтов. Выявлено, что извлечение этих компонентов достигает 60%.

Промышленную ценность, согласно справочнику «Ценные и токсичные элементы в товарных углях России», могут также представлять золото и платина. При извлечении драгметаллов из золошлаковых отходов будет использовано не более 2% от массы золошлокового материала. Остальное после переработки нужно будет перескладировать на новое место, что создаст определенные трудности и послужит дополнительным источником загрязнения окружающей среды.

Многочисленными исследованиями показано, что из золошлокового материала можно извлекать до 10-15% от массы золы вторичного угля (недожега). Этот уголь после добавки мазута снова можно сжигать на ТЭЦ, либо, делая из него брикеты, продавать как топливо.

Оставшуюся часть золошлаковых отходов можно использовать в строительстве, производстве строительных материалов, сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства.

Таким образом, перенос данной технологии в промышленные масштабы позволит решить проблемы, связанные со складированием и хранением золошлаковых материалов, а также при полной переработке 100 тыс.т золошлаковых отходов ТЭЦ можно получить 10-12 тыс.т вторичного угля, 1,5-3,0 тыс.т железорудного концентрата, 20-40 кг золота и 60-80 тыс.т отходов, пригодных для производства строительных материалов и использования в строительстве, сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства, втш

— Коротко об авторе ---------------------------------------

Прохоров К.В. - студент.

Научный руководитель: Александрова Т.Н.

Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск, e-mail: info@khstu.ru