RU2700612C1 - Способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций с целью получения кондиционных зольных продуктов и кондиционный зольный продукт - Google Patents
Способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций с целью получения кондиционных зольных продуктов и кондиционный зольный продукт Download PDFInfo
- Publication number
- RU2700612C1 RU2700612C1 RU2018132131A RU2018132131A RU2700612C1 RU 2700612 C1 RU2700612 C1 RU 2700612C1 RU 2018132131 A RU2018132131 A RU 2018132131A RU 2018132131 A RU2018132131 A RU 2018132131A RU 2700612 C1 RU2700612 C1 RU 2700612C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ash
- slag
- mixture
- slag mixture
- amount
- Prior art date
Links
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 145
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 151
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 30
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 19
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 15
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000007420 reactivation Effects 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 claims description 33
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 30
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 25
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 21
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 21
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 19
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 17
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 17
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 14
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 14
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 14
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 13
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 12
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 12
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 claims description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 9
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 7
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 claims description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 7
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 claims description 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 abstract description 174
- 239000004568 cement Substances 0.000 abstract description 17
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 12
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 abstract description 12
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 abstract description 12
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000004567 concrete Substances 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 abstract description 4
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 abstract description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 48
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 10
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 7
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L calcium bicarbonate Chemical compound [Ca+2].OC([O-])=O.OC([O-])=O NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000020 calcium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000601610 Drosophila melanogaster Heparan sulfate N-sulfotransferase Proteins 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- HWVBCNFHNCFLTO-UHFFFAOYSA-L calcium;sulfuric acid;carbonate Chemical compound [Ca+2].OC(O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O HWVBCNFHNCFLTO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- -1 fluoride ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000011376 self-consolidating concrete Substances 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
- B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
- B03B9/04—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for furnace residues, smeltings, or foundry slags
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
- C04B18/10—Burned or pyrolised refuse
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам крупнотоннажной переработки золошлаковых отходов (ЗШО) на основе кислой золы-уноса из отработанных и эксплуатируемых отвалов систем золоудаления тепловых электростанций и теплоэлектроцентралей. Способ включает заготовку сырья - золошлаковых смесей естественной влажности - из отработанной и осушенной секции золошлакоотвала ТЭС, при необходимости механическое обезвоживание сырья, сушку сырья, реактивацию золошлакового материала и доведение его до кондиционных свойств путём магнитной сепарации золошлаковой смеси для извлечения не менее 90% магнитных включений и складирования их для утилизации как отдельного продукта, термообработки золошлаковой смеси, возгонки щелочей с последующим их удалением отходящими печными газами, резкого охлаждения термообработанной золошлаковой смеси, выгружаемой с горячего конца печи, двухуровневой дисперсной системой, с помощью которой создаётся аэрогидродинамическое распыление золошлаковой смеси, помола совместно с известняком, негашеной известью и гашёной известью, сепарации по фракциям. Технический результат – повышение эффективности переработки золошлаковых отходов, а также получение кондиционных зольных продуктов для применения их в качестве активных минеральных добавок для цемента, бетона и других материалов на цементном вяжущем при производстве строительных изделий. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к способам крупнотоннажной переработки золошлаковых отходов (ЗШО) на основе кислой золы-уноса из отработанных и эксплуатируемых отвалов систем золоудаления от сжигания углей тепловых электростанций и теплоэлектроцентралей.
Известен способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций, работающих на каменноугольном топливе, включающий механическое транспортирование отходов из отвала, их разжижение, разделение разжиженной золошлаковой смеси по фракциям с требуемой для последующей утилизации крупностью золошлаковых частиц, по меньшей мере, на два потока, сгущение каждого потока с отделением полых микросфер и частиц несгоревшего угля, а также осветленной воды, и подачу обезвоженной массы каждой фракции на соответствующую утилизацию [Козлов И.М., Чернышев Е.В., Кочуров С.Н., Ильин В.А., Бровкин Б.А. Применение новых технологий при переработке золошлаковых отходов на ТЭЦ-22 ОАО «Мосэнерго». Электрические станции. 2005 г., №11].
Основным недостатком этого способа в части получения зольного продукта - подсушенного до остаточной влажности 5% золы - является то, что такой продукт является полуфабрикатом, по сути тем же сырьем для дальнейшей переработки, на что указывают и сами авторы.
Известен способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций (ТЭС) с целью получения кондиционных зольных продуктов, включающий заготовку сырья - золошлаковых смесей естественной влажности - из отработанной и осушенной секции золошлакоотвала ТЭС, механическое обезвоживание сырья до влажности 25-30%, сушку сырья в сушильном агрегате до конечной влажности менее 1%, реактивацию высушенного золошлакового материала и доведение его до кондиционных свойств путем измельчения материала до заданной тонины помола и, при необходимости, добавлением химических добавок для придания специальных свойств [Патент РФ №2569132, B03B 9/04, F23J 1/02, опуб. 20.11.2015 Бюл. № 32. Авторы: Набоков А.Н., Щеблыкина Т.П. «Способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций с целью получения кондиционных зольных продуктов»].
Известен кондиционный зольный продукт – реактивированный высушенный золошлаковый материал, доведенный до кондиционных свойств, с приданием определенных гарантированных стабильных характеристик путем измельчения материала до заданной тонины помола, которая определяется конечным назначением получаемого в результате измельчения кондиционного зольного продукта (механическая активация) и, при необходимости, добавлением химических добавок для придания специальных свойств конечному кондиционному зольному продукту (химическая активация) [Патент РФ №2569132, B03B 9/04, F23J 1/02, опуб. 20.11.2015 Бюл. № 32. Авторы: Набоков А.Н., Щеблыкина Т.П. «Способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций с целью получения кондиционных зольных продуктов»].
Недостатком способа является низкое качество кондиционного зольного продукта (КЗП), получаемого после переработки ЗШО указанным способом, особенно если применять КЗП в качестве минеральной добавки при производстве цемента, в качестве добавки и наполнителя при производстве растворов и бетонных смесей.
Данный способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций с целью получения кондиционных зольных продуктов и физико-технические характеристики кондиционного зольного продукта выбраны в качестве прототипа.
Техническим результатом предложенного способа является обеспечение высокого качества кондиционного зольного продукта путем переработки ЗШО.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций с целью получения кондиционных зольных продуктов, включающий заготовку сырья - золошлаковых смесей естественной влажности - из отработанной и осушенной секции золошлакоотвала ТЭС, при необходимости, механическое обезвоживание сырья, сушку сырья, реактивацию золошлакового материала и доведение его до кондиционных свойств - придание определенных гарантированных стабильных характеристик, при необходимости, добавлением химических добавок для придания специальных свойств конечному кондиционному зольному продукту, причём в одном агрегате одновременно с сушкой сырья производится его дробление до крупности 0-3,2 мм, а влажность сырья после сушки обеспечивается не более 8% по массе. Выполняется магнитная сепарация золошлаковой смеси для извлечения не менее 90% магнитных включений различной крупности и складирования их для утилизации как отдельного продукта. Последующая термообработка золошлаковой смеси, при температуре 800-1450°С, производится во вращающейся печи, причём перед термообработкой золошлаковой смеси в печи выполняется её ступенчатый подогрев отходящими газами вращающейся печи в системе циклонных теплообменниках с байпасным трактом, а отходящие газы, выходящие из системы циклонных теплообменниках, подаются в агрегат сушки и дробления сырья, при этом в процессе термообработки золошлаковой смеси с горячего конца печи распыляется 25-35% водный раствор хлористого кальция CaCl2 и 25-35% водный раствор фтористого кальция CaF2 в количестве 0,1-3% в пересчете на CaCl2 и CaF2 от массы золошлаковой смеси, в процессе термообработки золошлаковой смеси, которая обеспечивает возгонку щелочей, 1-10% объёма отходящих печных газов со щелочной пылью, поступающих в систему циклонных теплообменников, отводятся в байпасный тракт системы. При этом отходящий газ со щелочной пылью, удаляемый с помощью байпасного тракта, последовательно смешивается с холодным воздухом в устройстве охлаждения для двух-трехкратного понижения его температуры и с распыляемой в него водой для последующего двукратного понижения его температуры, после чего газ со щелочной пылью поступает в систему аспирации для очистки. Удаляемая из отходящих газов в системе аспирации щелочная пыль складируется и утилизируется как отдельный продукт. Подготавливается водная смесь растворенного тетраоксосульфата (VI) алюминия в количестве 0,1-2,5% от массы золошлаковой смеси при концентрации тетраоксосульфата (VI) алюминия в воде 0,12-8,0%, молотого природного гипса с содержанием двуводного сульфата кальция не менее 90% в количестве 1-5% от массы золошлаковой смеси при содержании гипса в воде 1,2-16,0% по массе и химические добавки в количестве 1-7% от массы золошлаковой смеси при их концентрации в воде 1,2-22,0%. На основе этой готовой водной смеси подготавливается двухуровневая дисперсная система, состоящая из дисперсионной воздушной среды и четырехфазного состава дисперсной фазы, включающего в качестве первой дисперсной фазы капельки воды, в качестве второй дисперсной фазы твердые микрочастицы природного гипса, в качестве третьей дисперсной фазы истинный раствор тетраоксосульфата (VI) алюминия и в качестве четвёртой дисперсной фазы раствор химических добавок. Термообработанная золошлаковая смесь выгружается с горячего конца вращающейся печи и подвергается резкому охлаждения двухуровневой дисперсной системой, с помощью которой создаётся аэрогидродинамическое распыление золошлаковой смеси, причём в процессе резкого охлаждения золошлаковой смеси обеспечивается такое соотношение массы золошлаковой смеси из печи и двухуровневой дисперсной системы, при котором вода первой дисперсной фазы двухуровневой дисперсной системы испаряется полностью, после чего охлажденная золошлаковая смесь подвергается помолу совместно с известняком в количестве 3-12%, с негашеной известью в количестве 0,01-0,3% и с гашёной известью в количестве 0,5-15% от массы золошлаковой смеси и, при необходимости, одновременной сушке до влажности не более 3% в помольно-сушильном агрегате. Полученную смесь сепарируют по фракциям, при необходимости, охлаждают воздухом в холодильнике до заданной температуры и, полученные кондиционные зольные продукты с определенными гарантированными стабильными характеристиками, складируются для последующей промышленной утилизации. В качестве химических добавок используют продукты на основе солей органических кислот и (или) комплекс поликарбоксилатных полимеров и воздухововлекающую композицию поверхностно-активных веществ. В качестве известняка используются материалы из отсевов дробления карбонатных пород и отсев дробления карбонатных пород при производстве щебня.
Поставленная задача в части кондиционного зольного продукта с определенными гарантированными стабильными характеристиками с добавлением химических добавок для придания ему специальных свойств, полученного из золошлаковых смесей естественной влажности - из отработанной и осушенной секции золошлакоотвала ТЭС, решается за счет того, что в одном агрегате одновременно с сушкой сырья производится его дробление до крупности 0-3,2 мм с влажностью не более 8% по массе. Выполняется магнитная сепарация золошлаковой смеси для извлечения не менее 90% магнитных включений различной крупности. Термообработка золошлаковой смеси, при температуре 800-1450°С, производится во вращающейся печи. В процессе термообработки золошлаковой смеси обеспечивается возгонка и удаление щелочей. Термообработанная золошлаковая смесь подвергается резкому охлаждения двухуровневой дисперсной системой, включающей водную смесь растворенного тетраоксосульфата (VI) алюминия в количестве 0,1-2,5% от массы золошлаковой смеси при концентрации тетраоксосульфата (VI) алюминия в воде 0,12-8,0%, молотого природного гипса с содержанием двуводного сульфата кальция не менее 90% в количестве 1-5% от массы золошлаковой смеси при содержании гипса в воде 1,2-16,0% по массе и химические добавки в количестве 1-7% от массы золошлаковой смеси при их концентрации в воде 1,2-22,0%. В качестве химических добавок используют продукты на основе солей органических кислот и (или) комплекс поликарбоксилатных полимеров и воздухововлекающую композицию поверхностно-активных веществ. Причём в процессе резкого охлаждения золошлаковой смеси обеспечивается такое соотношение массы золошлаковой смеси из печи и двухуровневой дисперсной системы, при котором вода первой дисперсной фазы двухуровневой дисперсной системы испаряется полностью. Охлажденная золошлаковая смесь подвергается помолу совместно с известняком в количестве 3-12%, с негашеной известью в количестве 0,01-0,3% и с гашёной известью в количестве 0,5-15% от массы золошлаковой смеси, при этом влажность обеспечивается не более 3%. В качестве известняка используются материалы из отсевов дробления карбонатных пород и отсев дробления карбонатных пород при производстве щебня.
Обеспечение высокого качества кондиционного зольного продукта путем переработки ЗШО достигается за счет:
- одновременной сушки сырья до влажности не более 8% по массе и его дробления до крупности 0-3,2 мм в одном агрегате;
- выполнения магнитной сепарации золошлаковой смеси для извлечения не менее 90% магнитных включений различной крупности и складирования их для утилизации как отдельного продукта;
- термообработки золошлаковой смеси при температуре 800-1450°С во вращающейся печи. Причём перед термообработкой золошлаковой смеси в печи выполняется её ступенчатый подогрев отходящими газами вращающейся печи в системе циклонных теплообменниках с байпасным трактом, а отходящие газы, выходящие из системы циклонных теплообменниках, подаются в агрегат сушки и дробления сырья. При этом в процессе термообработки золошлаковой смеси с горячего конца печи распыляется 25-35% водный раствор хлористого кальция CaCl2 и 25-35% водный раствор фтористого кальция CaF2 в количестве 0,1-3% в пересчете на CaCl2 и CaF2 от массы золошлаковой смеси;
- возгонки щелочей в процессе термообработке и их удаления путём отвода в байпасный тракт системы циклонных теплообменников 1-10% объёма отходящих печных газов со щелочной пылью. При этом отходящий газ со щелочной пылью, удаляемый с помощью байпасного тракта, последовательно смешивается с холодным воздухом в устройстве охлаждения для двух-трехкратного понижения его температуры и с распыляемой в него водой для последующего двукратного понижения его температуры, после чего газ со щелочной пылью поступает в систему аспирации для очистки, при этом удаляемая из отходящих газов в системе аспирации щелочная пыль складируется и утилизируется как отдельный продукт;
- резкого охлаждения термообработанной золошлаковой смеси двухуровневой дисперсной системой, с помощью которой создаётся аэрогидродинамическое распыление, выгружаемой с горячего конца вращающейся печи, золошлаковой смеси. Двухуровневая дисперсная система, состоит из дисперсионной воздушной среды и четырехфазного состава дисперсной фазы, включающего в качестве первой дисперсной фазы капельки воды, в качестве второй дисперсной фазы твердые микрочастицы природного гипса, в качестве третьей дисперсной фазы истинный раствор тетраоксосульфата (VI) алюминия и в качестве четвёртой дисперсной фазы раствор химических добавок. Причём, двухуровневая дисперсная система готовится на основе водной смеси растворенного тетраоксосульфата (VI) алюминия в количестве 0,1-2,5% от массы золошлаковой смеси при концентрации тетраоксосульфата (VI) алюминия в воде 0,12-8,0%, молотого природного гипса с содержанием двуводного сульфата кальция не менее 90% в количестве 1-5% от массы золошлаковой смеси при содержании гипса в воде 1,2-16,0% по массе и химических добавок в количестве 1-7% от массы золошлаковой смеси при их концентрации в воде 1,2-22,0%. В процессе резкого охлаждения золошлаковой смеси обеспечивается такое соотношение массы золошлаковой смеси из печи и двухуровневой дисперсной системы, при котором вода первой дисперсной фазы двухуровневой дисперсной системы испаряется полностью. В качестве химических добавок используют продукты на основе солей органических кислот и комплекса поликарбоксилатных полимеров и воздухововлекающую композицию поверхностно-активных веществ;
- помола охлажденной золошлаковой смеси и, при необходимости, одновременной сушке до влажности не более 3% в помольно-сушильном агрегате совместно с известняком в количестве 3-12%, с негашеной известью в количестве 0,01-0,3% и с гашёной известью в количестве 0,5-15% от массы золошлаковой смеси. В качестве известняка используются материалы из отсевов дробления карбонатных пород и отсев дробления карбонатных пород при производстве щебня. Полученную смесь сепарируют по фракциям, при необходимости, охлаждают воздухом в холодильнике до заданной температуры и, полученные кондиционные зольные продукты с определенными гарантированными стабильными характеристиками, складируются для последующей промышленной утилизации.
Сущность способа поясняется чертежом, где изображено устройство для осуществления способа переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций с целью получения кондиционных зольных продуктов.
Устройство для осуществления способа переработки золошлаковых отходов состоит из, установленных в технологической последовательности и связанных транспортными средствами, золоотвал 1, экскаваторы 2 для погрузки сырья, автотранспорт 3 для доставки сырья (ЗШО), установка для механического обезвоживания 4 сырья до влажности не более 40%, приемный бункер с колосниковой решеткой 5, дробилка-сушилка 6 для одновременной сушки сырья и его дробления до крупности 0-3,2 мм, оснащенная блоком подачи горячего газа и системой аспирации, магнитный сепаратор 7, бункер 8 для складирования магнитных включений различной крупности с последующей их утилизации как отдельного продукта, система циклонных теплообменниках 9 с байпасным трактом 10, вращающаяся печь 11, устройство 12 охлаждения байпасного газа, система аспирации 13 для очистки байпасного газа от щелочной пыли, бункер 14 для складирования возгоняемых щелочей, блок 15 подачи и распыления 25-35% водного раствора хлористого кальция CaCl2 и 25-35% водного раствора фтористого кальция CaF2, блок 16 резкого охлаждения термообработанной золошлаковой смеси двухуровневой дисперсной системой, блок 17 подготовки и подачи двухуровневой дисперсной системы, блок 18 подготовки и подачи водной смеси растворенного тетраоксосульфата (VI) алюминия, молотого природного гипса в виде суспензии и раствора химических добавок, циклон 19 для улавливания частиц охлаждённой золошлаковой смеси, бункер-дозатор 20 для накопления и подачи охлаждённой золошлаковой смеси в помольно-сушильный агрегат 21, бункеры-дозаторы 22 для подачи вспомогательных компонентов: известняка, негашёной извести и гашёной извести, сепаратор 23 для работы с помольно-сушильном агрегатом по замкнутому циклу, система аспирации 24, блок 25 воздушного охлаждения молотого кондиционного зольного продукта, склад 26 готового кондиционного зольного продукта.
На золоотвале 1 сырье, в виде ЗШО, подвергается механическому обезвоживанию путем буртования на территории золоотвала до влажности не более 40% с помощью установки 4, после чего с помощью экскаваторов 2 загружается в автотранспорт 3 для доставки сырья (ЗШО) и транспортируется на предприятие для переработки. ЗШО подают в приемный бункер 5 с колосниковой решеткой, из которого ЗШО поступает в дробилку-сушилку 6, где одновременно с сушкой сырья производится его дробление до крупности 0-3,2 мм, а влажность сырья после сушки обеспечивается не более 8% по массе, причём основным источником горячих газов для дробилки-сушилки 6 являются, например, отходящие газы вращающейся печи 11 и газы помольно-сушильного агрегата 21. После дробления и сушки ЗШО подаются в магнитный сепаратор 7 для извлечения не менее 90% магнитных включений различной крупности и складирования их в бункер 8 для последующей утилизации как отдельного продукта. После удаления железосодержащих примесей ЗШО поступают в систему циклонных теплообменников 9 с байпасным трактом 10 для их ступенчатого подогрева отходящими газами вращающейся печи 11. Пройдя систему циклонных теплообменников 9, предварительно нагретые ЗШО, поступают во вращающуюся печь 11 для термообработки, например, при температуре 1450°С. При этом с горячего конца вращающейся печи 11 с помощью блока 15 подаётся и распыляется 25-35% водный раствор хлористого кальция CaCl2 и 25-35% водный раствор фтористого кальция CaF2, благодаря чему более интенсивно протекает возгонка щелочей, содержащихся в золошлаковой смеси. Для удаления щелочей из печи 11 используется байпасный тракт 10, в который отводится 1-10% объёма отходящих печных газов со щелочной пылью, поступающих в систему циклонных теплообменников. При этом отходящий газ со щелочной пылью, удаляемый с помощью байпасного тракта 10, последовательно смешивается с холодным воздухом в устройстве охлаждения 12 для двух-трехкратного понижения его температуры и с распыляемой в него водой для последующего двукратного понижения его температуры, после чего газ со щелочной пылью поступает в систему аспирации 13 для очистки. При этом удаляемая из отходящих газов в системе аспирации 13 щелочная пыль складируется в бункер 14 и утилизируется как отдельный продукт.
В тот момент, когда происходит термообработка золошлаковой смеси, производится подготовка водной смеси растворенного тетраоксосульфата (VI) алюминия, молотого природного гипса в виде суспензии и раствора химических добавок в блоке 18 с последующей подачей этой водной смеси в блок 17 подготовки и подачи двухуровневой дисперсной системы.
Термообработанная золошлаковая смесь выгружается с горячего конца печи 11 и подаётся в блок 16, где подвергается резкому охлаждению двухуровневой дисперсной системой, с помощью которой создаётся аэрогидродинамическое распыление золошлаковой смеси и её вынос в циклон 19 для улавливания частиц охлаждённой золошлаковой смеси. Причём в процессе резкого охлаждения золошлаковой смеси обеспечивается такое соотношение массы золошлаковой смеси из печи 11 и двухуровневой дисперсной системы из блока 17, при котором вода первой дисперсной фазы двухуровневой дисперсной системы испаряется полностью.
Охлаждённая золошлаковая смесь из циклона 19 выгружается в бункер-дозатор 20 для накопления и последующей подачи в помольно-сушильный агрегат 21 для совместного помола со вспомогательными компонентами (известняк, негашёная известь и гашёная известь) и одновременной сушки до влажности не более 3%. Известняк в количестве 3-12%, негашёная известь в количестве 0,01-0,3% и гашёная известь в количестве 0,5-15% от массы золошлаковой смеси, поступают на помол из бункеров-дозаторов 22. Например, известняк поступает в виде материалов из отсевов дробления карбонатных пород и в виде отсева дробления карбонатных пород при производстве щебня. После совместного помола золошлаков и вспомогательных компонентов в агрегате 21, полученная смесь подвергается сепарации по фракциям в сепараторе 23 при его работе по замкнутому циклу с помольно-сушильном агрегатом 21. К помольно-сушильному агрегату 21 присоединена система аспирации 24, улавливающая выносимые при сушке частицы смеси золошлаков и вспомогательных компонентов. Очищенная горячая газовоздушная смесь из системы аспирации 24 направляется на смешение с печными газами для использования в качестве теплоносителя в дробилке-сушилке 6. Улавливаемые в системе аспирации 24 частицы смеси золошлаков и вспомогательных компонентов, по сути эта смесь, являющейся кондиционным зольным продуктом, подаётся в сепаратор 23. Разделение молотой смеси золошлаков и вспомогательных компонентов из агрегата 21 и системы аспирации 24 в сепараторе 23 по фракциям является завершающей стадией переработки золошлаковых отходов из отвалов. Эта завершающая стадия обеспечивает получение кондиционного зольного продукта с определенными гарантированными стабильными характеристиками. После сепаратора 23 смесь подается в блок 25 воздушного охлаждения молотого кондиционного зольного продукта, для обеспечения заданной температуры, а затем на склад 26 готового кондиционного зольного продукта.
Необходимо отметить, что специальные свойства конечному кондиционному зольному продукту придают химические добавки, в качестве которых используют продукты на основе солей органических кислот, комплекс поликарбоксилатных полимеров и воздухововлекающую композицию поверхностно-активных веществ.
Для оценки активности и эффективности кондиционного зольного продукта приготовлены и испытаны контрольный, основные образцы цементно-песчаных растворов, содержащих добавку в виде опытных образцов КЗП содержанием 5, 10 и 15%, которые получены способом, описанным в прототипе и предлагаемым способом.
Необходимо отметить, что пробные составы основных образцов бетона готовились на портландцементе ЦЕМ I 42,5(Н и Б) разных производителей Поволжья и Урала. Результаты испытаний прочности на сжатие в проектном возрасте отличались на 9 МПа. Для анализа во внимание приняты средние значения результатов испытаний (не максимальные и не минимальные).
В таблице 1 приведены численные значения прочностных показателей образцов цементно-песчаных растворов, приготовленных без применения КЗП и с КЗП.
Таблица 1 – Прочностные показатели образцов цементно-песчаных растворов, приготовленных без применения КЗП и с КЗП
| Номер основного образца | Содержание КЗП, % | Предел прочности на изгиб после ТВО, МПа | Предел прочности на сжатие после ТВО, МПа | Предел прочности на изгиб при твердении в н.у. 28 сут., МПа | Предел прочности на сжатие при твердении в н.у. 28 сут., МПа |
| Образцы растворов с КЗП, который получен по прототипу | |||||
| 2-1 | 5 | 5,17 | 40,26 | 5,68 | 51,25 |
| 2-2 | 10 | 4,97 | 38,41 | 5,27 | 44,59 |
| 2-3 | 15 | 4,15 | 34,74 | 4,89 | 39,87 |
| Образцы растворов с КЗП, который получен по предлагаемому способу | |||||
| 0-0 | 0 | 5,71 | 44,95 | 7,05 | 55,47 |
| 1-1 | 5 | 5,72 | 45,06 | 7,07 | 55,61 |
| 1-2 | 10 | 5,74 | 48,12 | 6,96 | 58,37 |
| 1-3 | 15 | 6,14 | 51,49 | 7,45 | 62,46 |
| 3-1 | 5 | 5,18 | 43,48 | 6,29 | 52,75 |
| 3-2 | 10 | 5,09 | 42,79 | 6,19 | 51,92 |
| 3-3 | 15 | 4,96 | 41,71 | 6,03 | 50,61 |
| 4-1 | 5 | 5,43 | 45,59 | 6,60 | 55,31 |
| 4-2 | 10 | 5,59 | 46,93 | 6,79 | 56,94 |
| 4-3 | 15 | 5,89 | 49,44 | 7,15 | 59,98 |
Из таблицы видно, что образцы растворов 1-3 и 4-3, полученные с 15% массовой долей кондиционного зольного продукта (КЗП), который получен предлагаемым способом, обладают более высокими прочностными показателями по сравнению с контрольным образцом без КЗП и с прототипом и превосходят их на 8-57%. Причём, надо отметить, что при приготовлении контрольных образцов и образцов с КЗП, который получен по прототипу, вводилась химическая добавка в виде гиперпластификатора «Стахемент» на основе поликарбоксилатов для обеспечения требуемой реологии раствора при оптимальном водоцементном отношении (В/Ц). Таким образом, В/Ц контрольных и основных образцов были практически одинаковыми, что способствует максимальной «объективности» сравнительной оценки.
КЗП, использованный в образцах цементно-песчаных растворов готовился на макетах устройств, с помощью которых реализован предлагаемый способ и режимы переработки ЗШО.
КЗП, использованный в образцах 1-1, 1-2 и 1-3, приготовлены при следующих режимах и массовых долях компонентов и реагентов: термообработка производилась при температуре 1200°С; для интенсификации возгонки щелочей применялся 30% водный раствор хлористого кальция CaCl2 и 30% водный раствор фтористого кальция CaF2 при суммарном их количестве 1% в пересчете на CaCl2 и CaF2 от массы золошлаковой смеси; в процессе термообработке отводилось 7% объёма отходящих печных газов со щелочной пылью, которые подвергались 3-х кратному понижению температуры путем охлаждения влажным воздухом; раскалённую золошлаковую смесь подвергали резкому охлаждения двухуровневой дисперсной системой, с помощью которой создавалось аэрогидродинамическое распыление золошлаковой смеси, при этом в составе дисперсной фазы – водной смеси всех компонентов – содержались следующие вещества и их количество: растворенный тетраоксосульфат (VI) алюминия в количестве 1,5% от массы золошлаковой смеси при концентрации тетраоксосульфата (VI) алюминия 2,8% в общей воде первой дисперсной фазы, молотый природный гипс в количестве 1,5% от массы золошлаковой смеси при содержании гипса в воде 2,8% по массе, химическая добавка в виде сухого поликарбоксилатного полимера в количестве 1,7% от массы золошлаковой смеси при их концентрации в воде 3,2%. После сушки охлаждённую золошлаковую смесь влажностью 2% подвергали помолу в лабораторной мельнице совместно с известняком в количестве 5%, негашеной известью в количестве 0,1% и гашёной известью в количестве 1% от массы золошлаковой смеси. Помол способствовал тщательному перемешиванию всех компонентов полученного кондиционного зольного продукта.
Концентрация компонентов – дисперсных фаз двухуровневой дисперсной системой – при приготовлении водной смеси, определялась с учётом того, что при взаимодействии первой дисперсной фазы, в виде капелек воды, с нагретыми ЗШО в процессе резкого охлаждения, эти капельки воды должны полностью испариться, а поверхность дисперсных частиц охлаждённых ЗШО должна покрыть водорастворимая пленка смеси компонентов и продукты их диссоциации: тетраоксосульфат (VI) алюминия, сульфат кальция, в виде природного гипса, и поликарбоксилатный полимер.
Рассмотрим общий подход расчёта массы воды первой дисперсной фазы. Подобный расчёт описан в источнике [Патент РФ №2515786, C04B 18/10, опуб. 20.05.2014 Бюл. №14].
По справочным данным известна удельная энтальпия золошлаков ΔН для температур 800°C, 1200°C и 1400°C. Также известна удельная теплоемкость воды и удельная теплота парообразования. Принимаем секундный расход нагретых ЗШО из печи и рассчитываем секундный расход воды. Например, для резкого охлаждения 1 кг ЗШО, имеющих в момент охлаждения температуру 1200°C, потребуется 533 гр. воды. Т.е. масса первой фазы двухуровневой дисперсной системой составит 533 гр. Именно в этой массе воды растворены все компоненты, которые приняты по массе на 1 кг ЗШО. Таким образом, зная массовые доли компонентов с известной массой воды, в которой они будут растворены и содержаться, рассчитывается концентрации этих компонентов в первой фазе дисперсной системы.
КЗП, использованный в образцах 3-1, 3-2 и 3-3, приготовлены при следующих режимах и массовых долях компонентов и реагентов: термообработка производилась при температуре 800°С; для интенсификации возгонки щелочей применялся 25% водный раствор хлористого кальция CaCl2 и 25% водный раствор фтористого кальция CaF2 при суммарном их количестве 0,1% в пересчете на CaCl2 и CaF2 от массы золошлаковой смеси; в процессе термообработке отводилось 1% объёма отходящих печных газов со щелочной пылью, которые подвергались 2-х кратному понижению температуры путем охлаждения влажным воздухом; раскалённую золошлаковую смесь подвергали резкому охлаждения двухуровневой дисперсной системой, с помощью которой создавалось аэрогидродинамическое распыление золошлаковой смеси, при этом в составе дисперсной фазы – водной смеси компонентов – содержались следующие вещества и их количество: растворенный тетраоксосульфат (VI) алюминия в количестве 0,1% от массы золошлаковой смеси при концентрации тетраоксосульфата (VI) алюминия в воде 0,3%, молотый природный гипс в количестве 1% от массы золошлаковой смеси при содержании гипса в воде 3% по массе, химическая добавка в виде сухого продукта на основе солей органических кислот (торговое название «пластификатор С-3») в количестве 1% от массы золошлаковой смеси при их концентрации в воде 3%. После сушки охлаждённую золошлаковую смесь влажностью 3% подвергали помолу в лабораторной мельнице совместно с известняком в количестве 12%, негашеной известью в количестве 0,3% и гашёной известью в количестве 15% от массы золошлаковой смеси.
КЗП, использованный в образцах 4-1, 4-2 и 4-3, приготовлены при следующих режимах и массовых долях компонентов и реагентов: термообработка производилась при температуре 1450°С; для интенсификации возгонки щелочей применялся 35% водный раствор хлористого кальция CaCl2 и 35% водный раствор фтористого кальция CaF2 при суммарном их количестве 3% в пересчете на CaCl2 и CaF2 от массы золошлаковой смеси; в процессе термообработке отводилось 10% объёма отходящих печных газов со щелочной пылью, которые подвергались 3-х кратному понижению температуры путем охлаждения влажным воздухом; раскалённую золошлаковую смесь подвергали резкому охлаждения двухуровневой дисперсной системой, с помощью которой создавалось аэрогидродинамическое распыление золошлаковой смеси, при этом в составе дисперсной фазы – водной смеси компонентов – содержались следующие вещества и их количество: растворенный тетраоксосульфат (VI) алюминия в количестве 2,5% от массы золошлаковой смеси при концентрации тетраоксосульфата (VI) алюминия в воде 3,5%, молотый природный гипс в количестве 5% от массы золошлаковой смеси при содержании гипса в воде 7,1% по массе, химическая добавка в виде сухого комплекса поликарбоксилатных полимеров и воздухововлекающую композицию поверхностно-активных веществ в количестве 7% от массы золошлаковой смеси при их концентрации в воде 9,9%. После сушки охлаждённую золошлаковую смесь влажностью 2% подвергали помолу в лабораторной мельнице совместно с известняком в количестве 3%, негашеной известью в количестве 0,01% и гашёной известью в количестве 0,5% от массы золошлаковой смеси.
Судя по прочностным показателям образцов цементно-песчаных растворов 1-1, 1-2 и 1-3, приготовленных с применением кондиционного зольного продукта, приготовленного с использованием вышеописанных режимов и массовых долей вспомогательных компонентов можно сделать вывод, что выбранные режимы и массовые доли компонентов являются приемлемыми и обеспечивают заданные характеристики кондиционного зольного продукта (КЗП).
Более низкие значения показали образцы 3-1, 3-2 и 3-3. При приготовлении КЗП на стадии термообработки вводилось небольшое количество вспомогательных компонентов для интенсификации возгонки щелочей при низких значениях температуры в печи, что повлияло на содержание в КЗП остаточных щелочей. Небольшое количество использованного «пластификатора С-3» оказало влияние на более высокую водопотребность цементно-песчаного раствора по сравнению с образцами 1-1, 1-2, 1-3. Но доминирующая роль при таком наборе прочности образцов совокупно принадлежала негашеной извести, гашёной извести и дисперсному известняку, введённых в обработанную золошлаковую смесь в относительно большом количестве. Такая совокупность факторов повлияла на полученную прочность образцов.
Термообработка золошлаков свыше 800°С, предпочтительно 1200°С, обеспечивает полное выгорание органических веществ и соединений, в том числе так называемого «недожога» в золошлаковой смеси, особенно той смеси, которая добывается из неэксплуатируемых золоотвалов с высоким содержанием несгоревшего углерода – до 15% и выше. Также важно, что при такой температуре обеспечивается возгонка щелочей при приемлемом соотношении «интенсивность возгонки/энергозатраты». Интенсификация возгонки щелочей возможна с помощью вспомогательных компонентов – водных растворов хлористого кальция и фтористого кальция, которые взаимодействуя со щелочами, образуют легко возгоняемые соединения. При этом образуется свободный оксид кальция в составе термообрабатываемой золошлаковой смеси. От концентрации водных растворов хлористого и фтористого кальция зависит удельное количество этого компонента, вводимого в золошлаковую смесь, в единицу времени. Для интенсификации возгонки щелочей в печи важно вводить такое количество хлористого кальция и фтористого кальция на единицу массы ЗШО и в единицу времени, с учётом режимов термообработки, чтобы обеспечить максимальную возгонку щелочей, при условии минимального остатка ионов хлора и фтора в ЗШО по завершении термообработки в печи. Например, при температуре 1450°С единица массы ЗШО будет находиться в печи более продолжительное время, интенсивность возгонки щелочей, в основном, будет определяться этой температурой, поэтому количество вводимых растворов хлористого и фтористого кальция потребуется на уровне 0,1% от массы ЗШО при минимальной их концентрации 25%. При этом избыток воды в составе растворов будет активно участвовать в образовании гидроксидов щелочных металлов, которые возгоняются при более низких температурах, чем оксиды этих металлов. А при температуре 800°С можно повысить концентрацию растворов до 35% для ввода минимального количества воды и вводить большее количество хлористого и фтористого кальция – 3% от массы ЗШО. Оптимальное количество и концентрацию растворов вводимых хлористого и фтористого кальция можно определить опытным путём с учётом массового содержания щелочей в ЗШО, производительности печи и соотношения «интенсивность возгонки/энергозатраты». Для удаления щелочей из системы их циркуляции печь–циклонные теплообменники необходимо отводить из этой системы отходящие газы, которые содержат щелочи в выносимой пыли. Приемлемый объём отводимых печных газов можно определить опытным путём, с учётом массовой доли щелочей в ЗШО и обеспечения энергоэффективности системы печь–циклонные теплообменники. При более высоких температурах термообработки в печи – 1200°С и 1450°С объём отводимых газов составит 7% и 3%. При отведении большего объёма печных газов, например, 10% приведёт к быстрому удалению максимального количества возгоняемых щелочей, но при этом существенно снизит энергетическую эффективность процесса термообработки, а отвод меньшего объёма печных газов, например, 1% возможен при низком содержании щелочей в ЗШО.
Для резкого переохлаждения ЗШО подготавливается водная смесь компонентов, которые, в процессе переработки ЗШО, становятся составной частью КЗП. Низкое или высокое содержание этих компонентов, в большей или меньшей мере, оказывает влияние на активность КЗП в тот момент, когда КЗП вводится в смесь или раствор и затворяется водой, становясь неотъемлемой частью цементной системы. Значения тетраоксосульфата (VI) алюминия до 0,5% от массы золошлаковой смеси окажет незначительное влияние на активность КЗП. Предпочтительное значение тетраоксосульфата (VI) алюминия в составе КЗП – 1%, 1,25% и 1,5%, а высокие значения – 2,5% могут быть избыточными для цементной системы с КЗП, так как потребуется учитывать общее предельное содержание оксида серы SO3 для цемента и КЗП, установленное стандартом или технологической документацией. Например, это необходимо учитывать при изготовлении цемента путем соответствующего уменьшения содержания сульфата кальция в цементе и в КЗП. Молотый природный гипс с содержанием двуводного сульфата кальция не менее 90% в количестве 1 и 1,5% от массы золошлаковой смеси является предпочтительным, так как более высокие значение потребуют учитывать общее предельное содержание оксида серы SO3 в цементной системе с КЗП. Химические добавки в КЗП играют значительную роль в обеспечении специальных свойств продукта в составе цементной системы, а именно пластифицирующих и водоредуцирующих свойств, повышение морозостойкости, регулирование сохраняемости подвижности и кинетики твердения. 1% химической добавки достаточно, если использовать комплекс поликарбоксилатных полимеров и воздухововлекающую композицию поверхностно-активных веществ. Потребуется 5%, 6% или 7% при использовании продуктов на основе солей органических кислот.
Молотый известняк, обладающий водоудерживающей способностью, в количестве 5% или 6% в составе КЗП, может обеспечить требуемую удобоукладываемость бетонной смеси, снизить проницаемость. Содержание известняка 10 или 12% может привести к потере ценности КЗП как активной минеральной добавки для цемента и бетона, но для самоуплотняющихся бетонов такое количество будет приемлемо.
Кроме того, если в качестве известняка используются материалы из отсевов дробления карбонатных пород и отсев дробления карбонатных пород при производстве щебня, то появляется возможность снизить экологическую нагрузку на регион производства карбонатного щебня из-за известковых отходов и оптимизировать себестоимость КЗП.
Гашёная и негашёная известь в количестве 0,15% и 2,5% от массы золошлаковой смеси обеспечит приемлемые вяжущие свойства КЗП и способствует образованию большей доли низкоосновных гидросиликатов кальция, а большее количество, например, 0,3% и 15% может вызвать эффект разупрочнения цементной системы, но для массивных сооружений из бетона, где требуется компенсация усадки такое количество может быть приемлемо.
Перерабатывая, по предлагаемому способу, золошлаковые отходы на основе кислых зол-уноса из отработанных и эксплуатируемых отвалов систем гидравлического и сухого золоудаления тепловых электростанций (ТЭС, ГРЭС) и теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) можно получить кондиционные зольные продукты (КЗП) гарантированного качества и со стабильными заданными свойствами, в том числе специальными: пластифицирующие, регулирующие кинетику твердения, увеличивающие воздухо- (газо) содержание и повышающие морозостойкость, повышающие коррозионную стойкость, повышающие защитные свойства по отношению к стальной арматуре и др. КЗП может быть использован в качестве эффективной активной минеральной добавки для цементов, бетонов и других материалов на цементном вяжущем при производстве строительных изделий для экономии цемента и улучшения ряда строительно-технических свойств цементных бетонов, строительных растворов и смесей.
Claims (5)
1. Способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций с целью получения кондиционных зольных продуктов, включающий заготовку сырья - золошлаковых смесей естественной влажности - из отработанной и осушенной секции золошлакоотвала ТЭС, при необходимости механическое обезвоживание сырья, сушку сырья, реактивацию золошлакового материала и доведение его до кондиционных свойств - придание определенных гарантированных стабильных характеристик, при необходимости добавлением химических добавок для придания специальных свойств конечному кондиционному зольному продукту, отличающийся тем, что в одном агрегате одновременно с сушкой сырья производится его дробление до крупности 0-3,2 мм, а влажность сырья после сушки обеспечивается не более 8% по массе, выполняется магнитная сепарация золошлаковой смеси для извлечения не менее 90% магнитных включений различной крупности и складирования их для утилизации как отдельного продукта, последующая термообработка золошлаковой смеси при температуре 800-1450°С производится во вращающейся печи, причём перед термообработкой золошлаковой смеси в печи выполняется её ступенчатый подогрев отходящими газами вращающейся печи в системе циклонных теплообменников с байпасным трактом, а отходящие газы, выходящие из системы циклонных теплообменников, подаются в агрегат сушки и дробления сырья, при этом в процессе термообработки золошлаковой смеси с горячего конца печи распыляется 25-35% водный раствор хлористого кальция CaCl2 и 25-35% водный раствор фтористого кальция CaF2 в количестве 0,1-3% в пересчете на CaCl2 и CaF2 от массы золошлаковой смеси, в процессе термообработки золошлаковой смеси, которая обеспечивает возгонку щелочей, 1-10% объёма отходящих печных газов со щелочной пылью, поступающих в систему циклонных теплообменников, отводятся в байпасный тракт системы, при этом отходящий газ со щелочной пылью, удаляемый с помощью байпасного тракта, последовательно смешивается с холодным воздухом в устройстве охлаждения для двух-трехкратного понижения его температуры и с распыляемой в него водой для последующего двухкратного понижения его температуры, после чего газ со щелочной пылью поступает в систему аспирации для очистки, при этом удаляемая из отходящих газов в системе аспирации щелочная пыль складируется и утилизируется как отдельный продукт, подготавливается водная смесь растворенного тетраоксосульфата (VI) алюминия в количестве 0,1-2,5% от массы золошлаковой смеси при концентрации тетраоксосульфата (VI) алюминия в воде 0,12-8,0%, молотого природного гипса с содержанием двухводного сульфата кальция не менее 90% в количестве 1-5% от массы золошлаковой смеси при содержании гипса в воде 1,2-16,0% по массе и химические добавки в количестве 1-7% от массы золошлаковой смеси при их концентрации в воде 1,2-22,0%, на основе этой готовой водной смеси подготавливается двухуровневая дисперсная система, состоящая из дисперсионной воздушной среды и четырехфазного состава дисперсной фазы, включающего в качестве первой дисперсной фазы капельки воды, в качестве второй дисперсной фазы твердые микрочастицы природного гипса, в качестве третьей дисперсной фазы истинный раствор тетраоксосульфата (VI) алюминия и в качестве четвёртой дисперсной фазы раствор химических добавок, термообработанная золошлаковая смесь выгружается с горячего конца вращающейся печи и подвергается резкому охлаждению двухуровневой дисперсной системой, с помощью которой создаётся аэрогидродинамическое распыление золошлаковой смеси, причём в процессе резкого охлаждения золошлаковой смеси обеспечивается такое соотношение массы золошлаковой смеси из печи и двухуровневой дисперсной системы, при котором вода первой дисперсной фазы двухуровневой дисперсной системы испаряется полностью, после чего охлажденная золошлаковая смесь подвергается помолу совместно с известняком в количестве 3-12%, с негашеной известью в количестве 0,01-0,3% и с гашёной известью в количестве 0,5-15% от массы золошлаковой смеси и при необходимости одновременной сушке до влажности не более 3% в помольно-сушильном агрегате, полученную смесь сепарируют по фракциям, при необходимости охлаждают воздухом в холодильнике до заданной температуры и полученные кондиционные зольные продукты с определенными гарантированными стабильными характеристиками складируются для промышленной утилизации.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве химических добавок используют продукты на основе солей органических кислот.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве химических добавок используют комплекс поликарбоксилатных полимеров и воздухововлекающую композицию поверхностно-активных веществ.
4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве известняка используются материалы из отсевов дробления карбонатных пород и отсев дробления карбонатных пород при производстве щебня.
5. Кондиционный зольный продукт с определенными гарантированными стабильными характеристиками с добавлением химических добавок для придания ему специальных свойств, отличающийся тем, что он получен способом по пп.1-4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018132131A RU2700612C1 (ru) | 2018-09-09 | 2018-09-09 | Способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций с целью получения кондиционных зольных продуктов и кондиционный зольный продукт |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018132131A RU2700612C1 (ru) | 2018-09-09 | 2018-09-09 | Способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций с целью получения кондиционных зольных продуктов и кондиционный зольный продукт |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2700612C1 true RU2700612C1 (ru) | 2019-09-18 |
Family
ID=67989969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018132131A RU2700612C1 (ru) | 2018-09-09 | 2018-09-09 | Способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций с целью получения кондиционных зольных продуктов и кондиционный зольный продукт |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2700612C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2788504C1 (ru) * | 2022-08-01 | 2023-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "РостовЭкоТех" | Способ переработки золошлаковых отходов |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994021391A1 (en) * | 1993-03-08 | 1994-09-29 | Anthony Gilbert Martin | An environmentally sound method of handling and utilizing effluent from the burning of coal in large industrial operations |
| RU2393020C1 (ru) * | 2009-04-08 | 2010-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Читинский государственный университет (ЧитГУ) | Поточная линия для выделения ценных компонентов из золошлаковых отходов |
| RU2476270C1 (ru) * | 2011-07-19 | 2013-02-27 | Евгений Николаевич Науменко | Линия для переработки золошлаковых отходов тепловых электростанций |
| RU2515786C1 (ru) * | 2012-10-31 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" | Способ переработки золошлаковых отходов тепловых электростанций для производства строительных изделий |
| RU2569132C1 (ru) * | 2014-05-30 | 2015-11-20 | Александр Николаевич Набоков | Способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций с целью получения кондиционных зольных продуктов |
| WO2017074201A1 (en) * | 2015-10-29 | 2017-05-04 | Karcz Henryk | Method for combustible mass recovery from bottom ash and installation for recovery of combustible mass from ash |
| RU2665120C1 (ru) * | 2017-11-30 | 2018-08-28 | Евгений Борисович Пьянковский | Способ комплексной сухой переработки золы уноса и технологическая линия для переработки золы уноса |
-
2018
- 2018-09-09 RU RU2018132131A patent/RU2700612C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994021391A1 (en) * | 1993-03-08 | 1994-09-29 | Anthony Gilbert Martin | An environmentally sound method of handling and utilizing effluent from the burning of coal in large industrial operations |
| RU2393020C1 (ru) * | 2009-04-08 | 2010-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Читинский государственный университет (ЧитГУ) | Поточная линия для выделения ценных компонентов из золошлаковых отходов |
| RU2476270C1 (ru) * | 2011-07-19 | 2013-02-27 | Евгений Николаевич Науменко | Линия для переработки золошлаковых отходов тепловых электростанций |
| RU2515786C1 (ru) * | 2012-10-31 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" | Способ переработки золошлаковых отходов тепловых электростанций для производства строительных изделий |
| RU2569132C1 (ru) * | 2014-05-30 | 2015-11-20 | Александр Николаевич Набоков | Способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций с целью получения кондиционных зольных продуктов |
| WO2017074201A1 (en) * | 2015-10-29 | 2017-05-04 | Karcz Henryk | Method for combustible mass recovery from bottom ash and installation for recovery of combustible mass from ash |
| RU2665120C1 (ru) * | 2017-11-30 | 2018-08-28 | Евгений Борисович Пьянковский | Способ комплексной сухой переработки золы уноса и технологическая линия для переработки золы уноса |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2788504C1 (ru) * | 2022-08-01 | 2023-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "РостовЭкоТех" | Способ переработки золошлаковых отходов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gebremariam et al. | Innovative technologies for recycling End-of-Life concrete waste in the built environment | |
| EP3724147B1 (en) | Method for simultaneous exhaust gas cleaning and manufacturing of supplementary cementitious material | |
| RU2326842C2 (ru) | Сиалитный двухкомпонентный мокрый цемент, способ его производства и способ использования | |
| CN101386480B (zh) | 利用生活垃圾焚烧炉渣生产硅酸盐水泥熟料的方法 | |
| CN111233356B (zh) | 一种铝灰预处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的方法及系统 | |
| CN111943535A (zh) | 一种由建筑垃圾和污染土生产通用硅酸盐水泥的方法 | |
| CN101172788A (zh) | 一种利用钢渣球磨尾泥生产钢渣矿渣水泥的方法 | |
| CN105712642B (zh) | 一种水泥混凝土用高效膨胀熟料、其制备方法及其应用 | |
| CN105502974B (zh) | 一种镍矿冶金渣的处理和利用方法 | |
| CN110526732A (zh) | 干法制粉生产发泡陶瓷短流程工艺 | |
| CN107721216B (zh) | 一种利用高炉熔融渣液相烧成水泥熟料的工艺 | |
| KR20090082355A (ko) | 시멘트 클링커 및 시멘트 | |
| Shang et al. | Lightweight concrete with low-carbon artificial aggregates recycled from biomass ash and slurry waste | |
| CN110128038A (zh) | 硅酸三钙-硅酸二钙-硫铝酸钙水泥及其低温制备方法 | |
| CN104891834B (zh) | 一种抗菌防腐粉煤灰的接枝改性方法 | |
| CN101142036B (zh) | 烧成物 | |
| CN104861406B (zh) | 一种粉煤灰的接枝改性方法 | |
| RU2700612C1 (ru) | Способ переработки золошлаковых отходов из отвалов системы гидрозолоудаления тепловых электростанций с целью получения кондиционных зольных продуктов и кондиционный зольный продукт | |
| EA002673B1 (ru) | Способ изготовления цемента, бетона на его основе и бетонных и железобетонных изделий и монолитных конструкций из полученного бетона | |
| JP2007331976A (ja) | セメント添加材及びセメント組成物 | |
| JP2004323288A (ja) | 水硬性改質石炭灰及びその製造方法 | |
| CN114524442B (zh) | 一种粉磨站资源化清洁利用铝灰的方法 | |
| JP4408632B2 (ja) | 工場廃液処理方法 | |
| RU2700608C1 (ru) | Технологическая линия для переработки золошлаковых отходов из отвалов систем золоудаления тепловых электростанций с целью получения кондиционных зольных продуктов | |
| CA3214015A1 (en) | Binders for building materials, manufacturing process therefor and installation for carrying out this process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200910 |