References

blackmet

Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия

Izvestiya. Ferrous Metallurgy

0368-07972410-2091

National University of Science and Technology "MISIS"

10.17073/0368-0797-2018-6-439-446

blackmet-1356

Research Article

РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

RESOURCE SAVING IN FERROUS METALLURGY

ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ УТИЛИЗАЦИИ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ТЭЦ. ЧАСТЬ 1

CHALLENGES AND OPPORTUNITIES OF UTILIZATION OF ASH AND SLAG WASTE OF TPP (THERMAL POWER PLANT). PART 1

Подгородецкий

Г. С.

Podgorodetskii

G. S.

к.т.н., директор научно-образовательного центра «Инновационные металлургические технологии».

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4.

Cand. Sci. (Eng.), Director of the Scientific and Educational Center “Innovative Metallurgical Technologies”.

Moscow.

podgs@misis.ru

Горбунов

В. Б.

Gorbunov

V. B.

к.т.н., зам. директора научно-образовательного центра «Инновационные металлургические технологии» .

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4.

Cand. Sci. (Eng.), Deputy Director of the Scientific and Educational Center “Innovative Metallurgical Technologies”.

Moscow.

vbg1953@mail.ru

Агапов

Е. А.

Agapov

E. A.

инженер 1-й категории научно-образовательного центра «Инновационные металлургические технологии».

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4.

Engineer of the Scientific and Educational Center “Innovative Metallurgical Technologies”.

Moscow.

ageger@yandex.ru

Ерохов

Т. В.

Erokhov

T. V.

инженер 1-й категории научно-образовательного центра «Инновационные металлургические технологии» .

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4.

Engineer of the Scientific and Educational Center “Innovative Metallurgical Technologies”.

Moscow.

timofeyerokhov@gmail.com

Козлова

О. Н.

Kozlova

O. N.

инженер 1-й категории научно-образовательного центра «Инновационные металлургические технологии» .

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4.

Engineer of the Scientific and Educational Center “Innovative Metallurgical Technologies”.

Moscow.

o_kozlova1@mail.ru

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».РоссияNational University of Science and Technology “MISIS” (MISIS).Russian Federation

2018

27072018

616439446

2018

Подгородецкий Г.С., Горбунов В.Б., Агапов Е.А., Ерохов Т.В., Козлова О.Н.

Podgorodetskii G.S., Gorbunov V.B., Agapov E.A., Erokhov T.V., Kozlova O.N.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1356

Дальнейшее развитие угольной электроэнергетики России, особенно в районах Сибири и Дальнего Востока в соответствии с Энергетической стратегией, предопределяет необходимость решения проблемы утилизации золошлаковых отходов (ЗШО) во вновь реализуемых проектах. Общее количество золы и шлака в золоотвалах в России составляет более 1,5 млрд. т, а площадь, занимаемая такими отходами, более 220 км2. При этом степень использования ЗШО не превышает 10 %. Показано, что основными решениями утилизации образующихся промышленных твердых отходов ТЭЦ считается их применение в производстве строительных материалов, дорожном строи тельстве или комплексная переработка ЗШО с извлечением металлов и производством строительных материалов. Некоторые золы уноса могут применяться в сельском хозяйстве. Физико-химические свойства золошлаковых отходов и, соответственно, направления их применения, а также выбор технологии определяются минеральной частью ископаемых углей и способом их сжигания. Для использования зол уноса в стройиндустрии необходимо переводить систему удаления ЗШО на сухой метод, сопровождающийся, с одной стороны, большим объемом капитальных вложений в оборудование и сооружения по хранению, классификации, дроблению и измельчению, преданию золошлаковым отходам новых физико-химических свойств, а с другой стороны, увеличением организационных и транспортных барьеров. Приведены примеры предлагаемых технологий по утилизации золошлаковых отходов в виде извлечения металлов и производства строительных материалов. Для получения железосодержащих концентратов применяется в основном одностадийная магнитная сепарация, но качество концентрата при этом не соответствует современным требованиям. Наиболее технологически эффективными для экстракции металлов из золошлаковых отходов являются технологии, основанные на методах флотации. В то же время из приводимых данных следует, что их применение может ограничиваться экономическими, организационными факторами и возникновением новых экологических рисков. Сделан вывод о возможности использования вышеперечисленных технологий для уже действующих угольных ТЭЦ при наличии государственной поддержки.

The further development of the Russian coal industry, especially in the regions of Siberia and the Far East, in line with the Energy Strategy, predetermines the need to address the problem of utilization of ash and slag wastes in newly implemented projects. The total amount of ash and slag in the ash dumps in Russia is more than 1.5 billion tons, and the area occupied by fly ash and slag wastes (FASW) is more than 220 km2. At the same time, the degree of FASW use does not exceed 10 %. It is shown that the main solutions for the recycling of the industrial solid waste generated by thermal power plants are their use in the production of building materials, road construction, or the complex processing of FASW with the extraction of metals and the production of building mate rials either. Some fly ash can be used in agriculture. The physicochemical properties of fly ash and slag wastes and, accordingly, the directions of their use, as well as the choice of technology, are determined by the mineral part of the fossil coals and the way they are burned. To use fly ash in the construction industry, it is necessary to transfer the ash removal system to the dry method, accompanied, on the one hand, by a large volume of capital investments in equipment and facilities for storage, classification, crushing and grinding, the transfer of new physical and chemical properties to fly ash and slag waste, and on the other side, an increase in organizational and transport barriers. Examples of proposed technologies for utilization of ash and slag wastes in the form of metal recovery and production of building materials are given. To obtain iron-containing concentrates, one-stage magnetic separation is used, but the quality of the concentrate does not meet modern requirements. The most technologically effective for the extraction of metals from ash and slag wastes are technologies based on flotation methods. At the same time, it follows from the provided data that their application can be limited to economic, organizational factors and the emergence of new environmental risks. The conclusion is made on the possibility of using the above technologies for existing coal-fired power plants only with state support.

уголь утилизация золошлаковых отходов строительные материалы извлечение металлов

coal utilization of ash and slag wastes building materials extraction of metals

References1

Проект Энергетической стратегии России на период до 2035 года (редакция от 01.02.2017) [Электронный ресурс] URL: https://minenergo.gov.ru/node/1920 (дата обращения 15.03. 2018)

Proekt Energeticheskoi strategii Rossii na period do 2035 goda (redaktsiya ot 01.02.2017) [Project of energetic strategy of Russia for the period up to 2035 (edition from 01.02.2017)]. Available at URL: https://minenergo.gov.ru/node/1920. (Accessed 15.03.2018). (In Russ.).

Прогноз развития энергетики мира и России 2016 / Под ред. А.А. Макарова. – М.: ИНЭН РАН-АЦ при правительстве РФ, 2016. – 200 с.

Prognoz razvitiya energetiki mira i Rossii 2016 [Forecast for development of energy sector in the world and in Russia, 2016]. Makarov A.A. ed. Moscow: INEN RAN-ATs pri pravitel’stve RF, 2016, 200 p. (In Russ.).

Рейтинг регионов по уровню энергодостаточности. РИАРЕЙТИНГ. [Электронный ресурс] URL: http://vid1.rian.ru/ig/ratings/energodeficit012017.pdf (дата обращения 15.03. 2018)

Reiting regionov po urovnyu energodostatochnosti. RIAREITING [Rating of regions by level of energy sufficiency. RIAREITING]. Available at URL: http://vid1.rian.ru/ig/ratings/energodeficit012017.pdf. (Accessed 15.03.2018). (In Russ.).

Инвестиционная программа ОАО «РусГидро» на 2015 – 2019 годы Приложение 3 к Бизнес-плану ОАО «РусГидро» на 2015 – 2019 годы. [Электронный ресурс] URL: http://www.rushydro.ru/upload/iblock/4cb/IP-2015-2019-dlya-razmesheniya-na-sajte.pdf. (дата обращения 23.03. 2018)

Investitsionnaya programma OAO «RusGidro» na 2015 – 2019 gody. Prilozhenie 3 k Biznes-planu OAO «RusGidro» na 2015 – 2019 gody [Investment program of JSC “RusGidro” for 2015 – 2019. Annex 3 to the Business plan of JSC “RusGidro” for 2015 – 2019]. Available at URL: http://www.rushydro.ru/upload/iblock/4cb/IP-2015-2019-dlyarazmesheniya-na-sajte.pdf. (Accessed 23.03.2018). (In Russ.).

Делицын Л.М. Презентация доклада, представленного на Ученом Совете ОИВТ РАН 16 ноября 2015 года. [Электронный ресурс] URL: http://jiht.ru/science/science_council/lecture_detail.php?ID=58463 (дата обращения 23.03. 2018).

Delitsyn L.M. Prezentatsiya doklada, predstavlennogo na Uchenom Sovete OIVT RAN 16 noyabrya 2015 goda [Presentation of the report presented at the Scientific Council of the OIVT RAS, November 16, 2015]. Available at URL: http://jiht.ru/science/science_council/lecture_detail.php?ID=58463 (Accessed 23.03.2018). (In Russ.).

Волженский А.В., Иванов И.А., Виноградов Б.Н. Применение зол и топливных шлаков в производстве строительных материалов. – М.: Стройиздат, 1984. – 225 с.

Volzhenskii A.V., Ivanov I.A., Vinogradov B.N. Primenenie zol i toplivnykh shlakov v proizvodstve stroitel’nykh materialov [Application of fly ash and fuel slag in production of building materials]. Moscow: Stroiizdat, 1984, 225 p. (In Russ.).

Путилин Е.И., Цветков В.С. Применение зол уноса и золошлаковых смесей при строительстве автомобильных дорог. Обзорная информация отечественного и зарубежного опыта применения отходов от сжигания твердого топлива на ТЭС. – М.: ФГУП «СОЮЗДОРНИИ», 2003. – 58 с.

Putilin E.I., Tsvetkov V.S. Primenenie zol unosa i zoloshlakovykh smesei pri stroitel’stve avtomobil’nykh dorog. Obzornaya informatsiya otechestvennogo i zarubezhnogo opyta primeneniya otkhodov ot szhiganiya tverdogo topliva na TES [Application of fly ash and ash-slag mixtures in construction of automobile roads. Overview of domestic and foreign experience in application of waste from solid fuel burning at TPP]. Moscow: FGUP “SOYuZDORNII”, 2003, 58 p. (In Russ.).

Дворкин Л.И. Строительные материалы из отходов промышленности. Учебно-справочное пособие. – Ростов-на-Дону: Издво «Феникс», 2007. – 368 с.

Dvorkin L. I. Stroitel’nye materialy iz otkhodov promyshlennosti. Uchebno-spravochnoe posobie [Building materials from industrial wastes. Manual]. Rostov-on-Don: Izd-vo “Feniks”, 2007, 368 p. (In Russ.).

Шпирт М.Я., Артемьев В.Б., Силютин С.А. Использование твердых отходов добычи и переработки углей (Библиотека горного инженера. Т. 5 «Переработка и обогащение минерального сырья» Кн. 3). – М.: Изд-во «Горное дело», 2013. – 432 с.

Shpirt M.Ya., Artem’ev V.B., Silyutin S.A. Ispol’zovanie tverdykh otkhodov dobychi i pererabotki uglei: Biblioteka gornogo inzhe nera. T. 5 “Pererabotka i obogashchenie mineral’nogo syr’ya” Kn. 3 [Usage of solid wastes of coal mining and processing: Library of mining engineer, Vol. 5 “Processing and enrichment of mineral raw materials”. Book 3)]. Moscow: “Gornoe delo”, 2013, 432 p. (In Russ.).

Беспалов В.И., Беспалова С.У., Вагнер М.А. Природоохранные технологии на ТЭС: Учебное пособие. 2-е изд. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 240 с.

Bespalov V.I., Bespalova S.U., Vagner M.A. Prirodookhrannye tekhnologii na TES: uchebnoe posobie [Environmental technologies at TPP: Manual. 2nd ed.]. Tomsk: Tomskii politekhnicheskii universitet, 2010, 240 p. (In Russ.).

Путилов В.Я., Путилова И.В. Кондиционирование золошлаков энергетики в России. Раздел 3. Обращение с золошлаками. 3.4. Кондиционирование и управление качеством золошлаков. [Электронный ресурс] URL: http://osi.ecopower.ru/ru/2010-1128-18-46-37.html (дата обращения 28.03. 2018).

Putilov V.Ya., Putilova I.V . Konditsionirovanie zoloshlakov energetiki v Rossii. Razdel 3. Obrashchenie s zoloshlakami. 3.4. Konditsionirovanie i upravlenie kachestvom zoloshlakov [Conditioning of ash and slag of energetics in Russia. Section 3. Treatment of ash and slag. 3.4. Conditioning and quality management of ash and slag]. Available at URL: http://osi.ecopower.ru/ru/2010-11-28-18-46-37. html. (Accessed 28.03.2018). (In Russ.).

Галибина Е.А. Классификация пылевидных зол в зависимости от вещественного состава, обеспечивающего их рациональное направление использования для производства строительных материалов. В кн.: Строительная теплофизика. Долговечность конструкций // Исследования по строительству. НИИ строительст ва Госстроя ЭССР. – Таллин: Валгус, 1981. – 132 с.

Galibina E.A. Classification of pulverized ash depending on material composition, providing its rational use for building materials production. In: Stroitel’naya teplofizika. Dolgovechnost’ konstruktsii. Issledovaniya po stroitel’stvu. NII str-va Gosstroya ESSR [Building thermophysics. Durability of structures. Research in construction NII str-va Gosstroya ESSR]. Tallin: Valgus, 1981, 132 p.

Калачёв А.И. Комплексная система утилизации ЗШМ. [Электронный ресурс] URL: http://ksfenix.org/files/fenix-web-ru.pdf. (дата обращения 25.03. 2018).

Kalachev A.I. Kompleksnaya sistema utilizatsii ZShM [Complex system of ash and slag utilization]. Available at URL: http://ksfenix. org/files/fenix-web-ru.pdf. (Accessed 25.03.2018). (In Russ.).

Саломатов В.В. Экологически чистая ТЭС с вихревой технологией сжигания канско-ачинских углей // Новое в российской электроэнергетике. 2014. № 3. С. 14 – 29.

Salomatov V.V. Clean TPP with vortex technology for burning of the Kansk-Achinsk coals. Novoe v rossiiskoi elektroenergetike. 2014, no. 3, pp. 14–29. (In Russ.).

Вишня Б.Л. Технологии грануляции золы. Перспективы применения на угольных ТЭС. Презентация. Международная научнопрактическая конференция УгольЭко 2016. 27 − 28 сентября 2016, Москва, НИУ «МЭИ». [Электронный ресурс] URL: http://coaleco.ru/news/coaleco-2016-presentations/ (дата обращения 23.03. 2018).

Vishnya B.L. Tekhnologii granulyatsii zoly. Perspektivy primeneniya na ugol’nykh TES. Prezentatsiya. Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya Ugol’Eko 2016. 27−28 sentyabrya 2016, Moskva, NIU “MEI” [Technologies of ash granulation. Prospects of application at coal TPP. Presentation. Int. Sci. and Pract. Conf. Ugol’Eco 2016. 27–28 September, 2016, Moscow, NIU “MEI”]. Available at URL: http://coaleco.ru/news/coaleco2016-presentations. (Accessed 23.03.2018). (In Russ.).

Ладыгичев М.Г., Чижикова В.М. Сырье для черной металлургии. Справочное издание: В 2-х томах. Т. 2. Экология металлургического производства. – М.: Теплотехник, 2005. – 448 с.

Ladygichev M.G., Chizhikova V.M. Syr’e dlya chernoi metallurgii. Spravochnoe izdanie: V 2-kh tomakh. T. 2. Ekologiya metallurgicheskogo proizvodstva [Raw materials for ferrous metallurgy. Reference book: In 2 vols. Vol. 2. Ecology of metallurgical production]. Moscow: Teplotekhnik, 2005, 448 p. (In Russ.).

Гусев К.П., Ларичкин В.В., Ларичкина Н.И. Перспективы использования золошлаковых отходов теплоэнергетики Сибири в производстве тротуарного камня // Известия Самарского центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 1(8). С. 2058 – 2061.

Gusev K.P., Larichkin V.V., Larichkina N.I. Prospects of ash and slag wastes application of the Siberian thermal power industry in production of pavement stone. Izvestiya Samarskogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk. 2011, vol. 13, no. 1(8), pp. 2058–2061. (In Russ.).

Черепанов А.А. Комплексная переработка золошлаковых отходов ТЭЦ (результаты лабораторных и полупромышленных испытаний) // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2009. № 2. С. 98 – 115.

Cherepanov A.A. Complex processing of ash and slag wastes of TPP (results of laboratory and semi-industrial tests). Geologiya i poleznye iskopaemye Mirovogo okeana. 2009, no. 2, pp. 98–115. (In Russ.).

Yao Z.T. A review of the alumina recovery from coal fly ash, with a focus in China // Fuel. 2014. March (120). Р. 74 – 85.

Yao Z.T. A review of the alumina recovery from coal fly ash, with a focus in China. Fuel. 2014, march (120), pp. 74–85.

Шамрай Е.И., Таскин А.В., Иванников С.И., Юдаков А.А. Исследование возможностей комплексной переработки отходов предприятий энергетики Приморского края // Современные нау коемкие технологии. 2017. № 3. С. 68 – 75.

Shamrai E.I., Taskin A.V., Ivannikov S.I., Yudakov A.A. Investigation of complex processing possibilities of wastes of energy companies of the Primorsky Krai. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. 2017, no. 3, pp. 68–75. (In Russ.).

Арсентьев В.А. Новая технология сухого обогащения золы уноса угольных электростанций на основе методов прикладной минералогии // Записки Горного института. 2016. Т. 220. С. 521 – 525.

Arsent’ev V.A. New technology of dry enrichment of fly ash from coal-fired power plants on the basis of applied mineralogy methods. Zapiski Gornogo instituta. 2016, vol. 220, pp. 521–525. (In Russ.).

Делицын Л.М., Рябов Ю.В., Власов А.С. Возможные технологии утилизации золы // Энергосбережение. 2014. № 2. С. 60.

Delitsyn L.M., Ryabov Yu.V., Vlasov A.S. Potential technologies of ash utilization. Energosberezhenie. 2014, no. 2, pp. 60. (In Russ.).

Ежова Н.Н., Власов А.С., Сударева С.В., Делицын Л.М. Золошлаковые отходы тепловых электростанций – ценный сырьевой ресурс для черной и цветной металлургии // Экология промышленного производства. 2010. № 2. С. 45 – 52.

Ezhova N.N., Vlasov A.S., Sudareva S.V., Delitsyn L.M. Ash and slag waste from thermal power plants as a raw material commodity for ferrous and non-ferrous metallurgy. Ekologiya promyshlennogo proizvodstva. 2010, no. 2, pp. 45–52. (In Russ.).

Делицын Л.М., Рябов Ю.В., Власов А.С. Новая обогатительная технология переработки золы угольных электростанций с получением глиноземной и другой товарной продукции // Экология промышленного производства. 2012. № 1. С. 74 – 79.

Delitsyn L.M., Ryabov Yu.V., Vlasov A.S. New enrichment technology for processing of coal-fired power plants ash in production of alumina and other commercial products. Ekologiya promyshlennogo proizvodstva. 2012, no. 1, pp. 74–79. (In Russ.).

Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Ценные элементы-примеси в углях. – Екатеринбург: УрО РАН, 2006. – 538 с.

Yudovich Ya.E., Ketris M.P. Tsennye elementy-primesi v uglyakh [Valuable impurity elements in coals]. Ekaterinburg: UrO RAN, 2006, 538 p. (In Russ.).

Алексейко Л.Н., Таскин А.В., Черепанов А.А., Юдаков А.А. Комплексная переработка золошлаковых отходов ТЭЦ гг. Хабаровск и Биробиджан // Современная наука. 2016. № 1(17). С. 21 – 34.

Alekseiko L.N., Taskin A.V., Cherepanov A.A., Yudakov A.A. Complex processing of ash and slag wastes of TPP. Khabarovsk and Birobidzhan. Sovremennaya nauka. 2016, no. 1 (17), pp. 21–34. (In Russ.).

Соловьянов А.А. Прошлый (накопленный) экологический ущерб: проблемы и решения. Источники и виды загрязнения // Экологический вестник России. 2015. № 3. С. 46 – 52.

Solov’yanov A.A. Past (accumulated) environmental damage: problems and solutions. Sources and types of pollution. Ekologicheskii vestnik Rossii. 2015, no. 3, pp. 46–52. (In Russ.).

Шевцов В.Р. Стратегия повторного возобновления ресурсов из золошлаковых отходов теплоэлектростанций. 2010. [Электронный ресурс] URL: http://www.sibacc.ru/upload/iblock/fc8/11.pdf (дата обращения 04.04. 2018).

Shevtsov V.R. Strategiya povtornogo vozobnovleniya resursov iz zoloshlakovykh otkhodov teploelektrostantsii [Strategy of resumption of resources from TPP ash and slag wastes. 2010]. 2010. Available at URL: http://www.sibacc.ru/upload/iblock/fc8/11.pdf. (Accessed 04.04.2018). (In Russ.).

Целыковский Ю.К. Экологические и экономические аспекты утилизации золошлаков ТЭС // Энергия: экономика, техника, экология. 2006. № 4. С. 27 – 34.

Tselykovskii Yu.K. Ecological and economic aspects of utilization of TPP ash and slag. Energiya: ekonomika, tekhnika, ekologiya. 2006, no. 4, pp. 27–34. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.