П. А. Саньков, И. А. Ганиева, Д. П. Гладкочуб, С. А. Прокопьев
При сжигании угля на ТЭЦ и ГРЭС образуются три основных типа золошлаков. Первый тип — мелкая сухая зола-унос, второй — шлаки, они образуются в котле и представляют собой более крупные стекловидные минеральные элементы. Третий — золошлаковый материал, представляющий собой смесь воды и двух первых типов, эта смесь поступает в большие техногенные бассейны — золошлакоотвалы. Основная проблема связана не с экологическими вопросами, поскольку золошлаки имеют пятый — самый безопасный — класс отходов, а в том, что золошлакоотвалы чаще всего находятся на территории городов.
На территории России накопленный объем золошлаков оценивается в 1,5 млрд тонн и занимает площадь около 28 тысяч гектаров. При текущих темпах вовлечения золошлаковых отходов во вторичное использование к 2045 году он составит более 2 млрд тонн, что потребует изъятия дополнительных земельных участков для строительства золоотвалов. Всего по стране образуются около 20 млн тонн золошлаков в год, на все станции «Сибирской генерирующей компании» приходятся около 8–8,5 млн тонн в год. В СГК разработана стратегия использования золошлаков, которая подразумевает, что в экономически развитых регионах целесообразно строительство системы отбора/отгрузки золы-уноса. Инвестиции в этот проект составят более 1 млрд рублей. Но эти вложения будут экономически эффективными за счет увеличения объемов реализации золы-уноса и переработки ЗШМ с получением ликвидной продукции.
Основными сферами применения сухой золы-уноса является строительная отрасль, а именно производство газобетона, товарного бетона, ЖБИ изделий, цемента, битумной изоляции, сухих строительных смесей и пр.
Например, завод компании «Теплит», расположенный рядом с Рефтинской ГРЭС, перерабатывает более 200 тыс. тонн золы-уноса в год. Производитель битумных строительных материалов «Технониколь» использует буроугольные золы сибирских станций в качестве сырья с 2007 года в объеме до 40 тысяч тонн продукта в год. Также потребителем продукта сгорания угля является крупнейший за Уралом завод сухих строительных смесей «Геркулес-Сибирь», среднегодовой объем переработки золы-уноса 6 тыс. тонн.
Относительно новым направлением в обращении с ЗШО является обогащение их физическими методами с целью выделения ценных компонентов — железосодержащего концентрата, угольного недожога, шлакового щебня и песка. Именно «относительно новым» это направление можно назвать в силу того, что еще с конца 80-х годов в СССР научно-исследовательские и проектные организации начали обращать внимание на вопрос получения концентратов из ЗШО. На эту тему выполнено множество НИР, подготовлены и защищены научные работы, однако на сегодняшний день фактической переработки золошлаков методами физического или химического разделения в России не ведется в силу разных причин, главная из которых — не подтвержденная экономическая привлекательность глубокой переработки ЗШО и получения концентратов.
Основной ценный компонент отходов золошлаков
Основным ценным компонентом, преобладающим в золошлаках, является железо — методом магнитной сепарации многие исследователи добивались получения в лабораторных условиях железосодержащих концентратов (ЖСК) с содержанием железа общего от 58 до 63 %, однако далее вставал вопрос о целесообразности привлечения значительных капитальных затрат и последующих эксплуатационных затрат для получения ЖСК относительно низкого качества с непостоянным выходом от исходных золошлаков на уровне от 1 до 12 %. Что делать с остальным твердым веществом? Где найти применение для него?
Коллектив авторов достаточно давно занимается проблемами вовлечения в оборот техногенных месторождений. Большой объем работ выполнен на объектах АО «Иркутскэнерго», на одной из ТЭЦ была построена и испытана обогатительная установка по переработке текущих ЗШМ с получением железосодержащего концентрата. С учетом полученных ранее результатов при обогащении ЗШМ в 2023 году были проведены углубленные исследовательские работы по обогатимости ЗШМ Приморской ГРЭС (г. Лучегорск, Приморский край) в ИЗК СО РАН (г. Иркутск) и промышленные испытания гравитационно-магнитной технологии переработки ЗШМ непосредственно на объекте — Кемеровской ГРЭС (г. Кемерово, Кузбасс) на установке, разработанной и изготовленной НПК «Спирит» (г. Иркутск) производительностью 2–4 т/ч по исходному сырью.
Исследования и промышленные испытания при переработке золошлаков
В результате исследовательских и промышленных испытаний в Иркутске и Кемерове определены основные алгоритмы переработки сырья, а именно — применение в качестве основного метода обогащения винтовой сепарации — гравитационного процесса, позволяющего без применения электроэнергии и химических реагентов получать тяжелую фракцию (железосодержащий промпродукт), алюмосиликатный песок и легкую фракцию золы-уноса, содержащую угольный недожог, микросферы и тонкие фракции алюмосиликатов. В качестве методов доводки тяжелой фракции могут применяться как магнитные (в случае преобладания железа в сырье в виде сильномагнитных частиц), так и гравитационные процессы (в случае наличия железа в виде слабомагнитных составляющих). Для извлечения угольного недожога применена флотация.
Получаемые железосодержащие концентраты имеют характеристики, позволяющие применять их в качестве сырья для выплавки чугуна и стали, а также в качестве утяжелителя для формирования магнитных суспензий для обогатительных фабрик.
В ходе второго этапа испытаний выполнено детальное изучение вещественного состава каждого продукта, полученного на установке, в лаборатории НПК «Спирит». Полученные в ходе испытаний крупнообъемные образцы продуктов переданы потенциальным потребителям для изучения возможности их использования в дорожной отрасли, производстве строительных материалов и др.
С работой установки познакомились участники выездного совещания правительства Кузбасса, которое проходило на объектах СГК и было посвящено перспективам переработки золошлаков на территории Кемеровской области в рамках поручения губернатора Кузбасса Сергея Цивилева.
В онлайн-режиме в нем также участвовали представители Минэнерго РФ, Министерства науки и высшего образования РФ. В очном формате — представители НОЦ «Кузбасс», КузГТУ, Дирекции автомобильных дорог Кузбасса, экологи и руководители НПК «Спирит» и ИЗК СО РАН.
ООО «Сибирская генерирующая компания» является одним из пионеров по реализации ЗШМ и компанией, комплексно подходящей к вопросу переработки ЗШМ с получением добавленной стоимости. Испытания стали первым проектом, который реализован на предприятиях энергетики Кузбасса в ходе выполнения Соглашения между СГК, НОЦ «Кузбасс» и НПК «Спирит». Документ был подписан 20 ноября 2023 года на полях международной научно-практической конференции «Развитие производительных сил Кузбасса».
ООО НПК «Спирит»
Реклама
г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128, к. 2
Тел./факс +7 (3952) 767-540, e-mail: spirit@irk.ru
Tелеграм: @spirit_irkutsk, www.spirit.irk.ru
Erid: 2SDnjdbPXyA
