Аспекты утилизации отходов

Утилизация отходов топливно-энергетического комплекса

Основными видами твердого топлива являются каменные и бурые угли Преобладающая часть угля в Украине добывается подземным способом. Отходы образуются при добыче, обогащении и сжигании угля.

Отходы добычи называют вскрышными или шахтными породами в зависимости от способа разработки. При подземном способе доб

ычи извлекается меньше попутных пород, чем при открытом, но и они составляют значительные объемы. Так, например, на 1 т угля при открытой добыче образуется до I-5 т вскрышных пород, при подземной - до 0,2-0,3 т шахтных.

Вскрышные и шахтные породы имеют неоднородный химический и минералогический сое гаи и представляют осадочные породы - глины, суглинки, супеси, алевролиты, песчаники, глинистые и песчанистые сланцы, известняки. Больше всего в их составе аргиллитов (до 60%). Кроме того, они содержат в своем составе уголь до 20%, серу, содержание которой пропорционально содержанию угля, в небольших количествах цветные, редкие металлы, в следовых количествах радионуклиды - уран, торий.

Отвалы занимают большие площади земель, подвергаются водной и ветровой эрозии, загрязняя прилегающую территорию. Значительный урон природной среде приносит самовозгорание терриконов. Основной причиной самовозгорания является окисление угля, сопровождающееся выделением большого количества тепла, которое аккумулируется в порах пород и обеспечивает возгорание горючих материалов. В отдельных отвалах эти процессы проходят настолько интенсивно, что отвальные породы разогреваются до высоких температур и горят с выделением значительного количества углеводородов, сажи, оксидов азота, серы, углерода и др. Поэтому вокруг отвалов устраивают защитные зоны, что приводит к увеличению площади отчуждаемых земель. Основными мероприятиями по предупреждению самовозгорания породных отвалов является ограничение притока кислорода и уменьшение количества горючих компонентов в складируемой породе. С этой целью в некоторых странах проводят дополнительное извлечение угля с помощью специальных установок на групповых отвалах. Для снижения притока кислорода отвалы уплотняют. Этого можно достичь путем дробления породы, уплотнением ее при складировании с помощью автотранспорта, катков, вибраторов, затоплением водой, устройством глинистых экранов, обработкой пород суспензиями извести, известняка, глины. Такие отвалы рекомендуется устраивать плоскими. Породы в них уплотняют слоями толщиной 1,0-1,5 м, а по периметру устраивают дамбы из инертных материалов или перегоревших пород.

Твердые отходы угледобычи используют в качестве низкосортного топлива (при определенном содержании горючих составляющих), как компоненты, повышающие плодородие почв, и как сырье при производстве строительных материалов. Однако из-за неоднородности состава утилизация их сложна и не всегда экономически оправдана. Перспективным направлением утилизации пород, содержащих углеродистое вещество, является их газификация. Газификации целесообразно подвергать свежую породу, содержащую 20% и более горючих веществ. При этом дополнительно получают энергетическое топливо, а зольный остаток можно использовать для производства строительных материалов. В мировой практике отходы угледобычи используют для закладки выработанных шахтных пространств. Разработаны технологии закладки без подъеме породы наверх. Особую группу отходов угледобычи представляют горелые породы, обожженные в недрах земли при естественных подземных пожарах в угольны) пластах и аналогичные им перегоревшие отвальные шахтные породы. По основным физико-химическим свойствам они близки к глинам, обожженным при температуре 800-10000С, истинна» плотность их составляет 241М» 2700 кг/м1, плотность куска - 1300-2500 кг/м'. Содержание топлива и естественных горелых породах достигает 2-3%, в отвальных горелых пороши его может быть значительно больше. Горелые породы могут широко использоваться при производстве строительных материалов. Они, как и другие обожженные глинистые материалы, обладают гидравлической активностыо и могут использоваться как активные минеральные добавки для клинкерных известково-глинитных и сульфатно-глинитных вяжущих известково-глинитные вяжущие получают совместным тонким помолом пород и извести с небольшой добавкой гипса. Они содержат в своем составе 10-30% извести в зависимости от активности горелой породы, но 5% гипса, остальное - горелая порода. Сульфатно-глинитные вяжущие получают совместным помолом двупольного гипса (50-65%), горелой породы (15-40%) и портландцементного клинкера (10-20%). Такие вяжущие применяют для производства низкомарочных бетонов и растворов. Горелые породы применяют как гидравлические добавки в количестве от 20% к портландцементу и 25-40% к пуццолановому портландцементу.

В бетонах и растворах горелые породы используют в качестве крупных и мелких заполнителей. Горелые породы также используют для производима щебня, пористых заполнителей (аглопорита и керамзита), асфальтобетонні для устройства дорожных оснований под покрытия, насыпей и т.д.

Аглопорит - искусственный пористый заполнитель, получаемый спеканием глинистых пород или различных отходов на решетках агломерационных машин и последующим дроблением спекшегося коржа. Получают аглопорит в виде щебня. Керамзит - это искусственный пористый заполнитель, получаемый вспучиванием и спеканием гранул, сформованных из вспучивающихся глин или различных отходов, во вращающейся печи. Широкое использование горелых пород затрудняется их неоднородностью и содержанием несгоревшего топлива.

Отходы углеобогащения образуются при обогащении угля для коксования, энергетических и других целей и представляют собой смесь осадочных пород, частиц угля и угольно-минеральных сростков. В их состав входят и различных соотношениях в зависимости от района добычи глины, аргилиты, сланцы, алевролиты, песчаники, известняки, кальциты. Содержание органи ческой массы может достигать 15% и более. Кроме того, в отходах содержите» сера, микроэлементы - свинец, цинк, молибден, галлий, германий и др. По зерновому составу отходы обогащения разделяют на породы обогащения крупностью от 200 до 0,5 мм, образуемые при гравитационном обогащении угля (преимущественное содержание фракций 5-40 мм), и хвосты флотации крупностью <0,5 мм, образуемые при флотационном обогащении. По роды обогащения составляют основную массу отходов (до 90%). Складируют их в гидроотвалы или механическим способом в отвалы, отходы (хвосты) Флотации - в хвостохранилища.

Отходы углеобогащения используют как энергетическое сырье путем сжигания или газификации, направляют на переобогащение, получают серу и ее соединения, строительные материалы, сырье для цветной и черной металлургии, используют в сельском хозяйстве, производстве ферросплавов, для извлечения редких рассеянных элементов, при устройстве насыпей, закладке подземных выработок, рекультивации земель. Перспективным направлением является применение отходов углеобогащения в качестве отощающей и выгорающей добавки к сырью и в качестве основного сырья при производстве керамических изделий (кирпича, плитки, черепицы), пористых заполнителей. Хвосты флотации в сравнении с породами обогащения, угледобычи более однородны по составу, содержат до 20% органического вещества, микроэлементы. Это дает возможность их использовать в качестве удобрений в сельском хозяйстве.

 Скачать реферат