Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования

«Удмуртский Государственный Университет»

Реферат на тему «Зола и шлаки твердого топлива. Применение в хозяйстве»

Проверил

Страхов В.А.

Подпись __________

Выполнил

студент группы 140-400-11

Шустов Н.Ю

Подпись_________

Ижевск 2013

Оглавление

1.Введение………………………………………………………………………....2

2. Виды отходов ТЭЦ и их применение в производстве строительных материалов………………………………………………………………………...4

2.1. Строительные материалы с использованием зол ТЭЦ……………...4

2.2. Смесь золошлаковая тепловых электростанций…………………...12

2.3. Бетоны и строительные растворы с использованием зол ТЭЦ…....13

3. Заключение……………………………………………………………………16

4 .Библиография…………………………………………………………………18

Введение

Отходы от сжигания высокозольных бурых углей, составляют многие миллионы тонн ежегодно. Зола уноса – улавливаемая в электрофильтрах пыль является одним из самых «популярных» объектов исследования в экологическом направлении, которому посвящены тысячи исследовательских работ в десятках организаций бывшего СССР и России.

Связано это с тем, что огромные массы отходов накапливаются непосредственно вблизи мегаполисов, отчуждая дорогую пригородную землю с тенденцией нелинейного роста и существенно снижая рыночную ценность близлежащей земли и строений. Из-за высокого содержания щелочи и водорастворимых сульфатов давление на окружающую среду очень велико

2. Виды отходов тэц и их применение в производстве строительных материалов.

1. Строительные материалы с использованием зол ТЭЦ

Во время сжигания порошкообразного угля на современных электростанциях в высокотемпературных топках летучие вещества и уголь сгорают, в то время как большинство таких минеральных включений в угле, как глины, кварц и шпат, расплавляются. Расплавленное вещество быстро транспортируется в низкотемпературные зоны, где оно затвердевает в виде сферических частиц. Часть минерального вещества агломерируется с образованием шлака, но большинство его улетает с потоком отходящих газов и называется золой-уносом. Эта зола затем удаляется из газа циклонами и электрофильтрами. Таким образом, зола-унос представляет собой тонкодисперсный материал, образующийся на тепловых электростанциях в результате сжигания углей в топках котлоагрегатов, осаждаемый золоулавливающими устройствами из дымовых газов и предназначенный для приготовления сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений, кроме конструкций, эксплуатируемых в средах со средней и сильной агрессивностью.

Допускается содержание в золе свободного оксида кальция или оксида магния в количествах, превышающих указанные в таблице, если обеспечивается равномерность изменения объёма образцов при испытании их в автоклаве.

Насыпная плотность зол в сухом состоянии не должна превышать 1000 кг/м³. При соответствующем обосновании допускается применение золы с насыпной плотностью, превышающей указанную на 10%.

Зерновой состав зол удовлетворяет следующим требованиям: для конструкционно-теплоизоляционного бетона содержание зёрен крупнее 5мм не должно превышать 5%, а зёрен размером 0,14мм – не более 90% по объёму; для конструкционного бетона соответственно 10 и 70%.

Содержание в каменноугольных золах остатков несгоревшего топлива, определяемое по потерям в массе при прокаливании, допускается в количестве не более 25%, а в буроугольных золах – не более 5%.Наличие водорастворимых сернистых и сернокислых соединений в пересчёте на SO3 в золах, применяемых для армированных керамзитобетонов, не превышает 1% по массе. Количество мелкого заполнителя – золы – определяется при подборе состава бетона.

Золы ТЭЦ делятся на основные, содержащие до 40% MgO+CaO, в том числе 5-20% свободного CaO, и кислые, содержащие более 45% SiO_2.

Вяжущие, включающие в свой состав золы ТЭЦ.

Золы ТЭЦ являются неорганическими искусственными материалами, обладающими гидравлическими свойствами, и поэтому относятся к числу активных минеральных добавок. При смешивании в тонкоизмельчённом виде с гидратной известью золы при затворении водой образуют тесто, способное после предварительного твердения на воздухе продолжать твердеть и под водой. Искусственные минеральные добавки широко применяют в качестве частичной замены глинистого компонента в составе сырьевой смеси, а также для производства шлакопортландцемента и портландцемента с минеральными добавками. При использовании золы в качестве замены глинистого компонента в сырьевой смеси позволяет увеличить производительность цементных печей и сократить расход топлива на 15-18%, так как снижается влажность сырьевой смеси и не приходится затрачивать теплоту на декарбонизацию известняка, содержащегося в золах и шлаках.

Рассмотрим подробнее некоторые виды вяжущих, производимых с помощью зол ТЭЦ.

Известково-зольным цементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое либо совместным помолом сухой топливной золы или шлака с известью (негашеной, гашеной или гидравлической), либо тщательным смешиванием в сухом виде тех же раздельно измельчённых материалов. Известково-зольный цемент выгоден тем, что не требует специального обжига и нуждается лишь в помоле. Удельный вес известково-зольного цемента колеблется в пределах 2400-2800 см²/г. Цвет этого цемента из-за наличия остатков несгоревшего угля тёмно-серый. Известково-зольный цемент применяют в тех же случаях, что и другие цементы, получаемые на основе извести и гидравлических добавок.

Более эффективное вяжущее, полученное на основе топливных зол и шлаков, содержащих не менее 15% CaO, например, сланцевая зола. Такая зола, измельчённая в порошок, обладает способностью самостоятельно затвердевать.

Вяжущие свойства могут приобрести и золы других видов топлив, если их смешивают с известняком, причём оба материала должны быть тонко измельчены. Сжигая уголь с добавкой известняка, можно таким образом получать на теплоэлектроцентралях вяжущее вещество, называемое ТЭЦ-цементом. Способ изготовления последнего был разработан Э.З. Юдовичем и П.Д. Кевешем. В состав этого вяжущего входят частицы золы, свободная CaO, силикаты, алюминаты и ферриты кальция, образовавшиеся при сжигании пылевидной смеси угля и известняка в результате взаимодействия между известью и составными частями золы. Этот цемент отличается неравномерностью изменения объёма при обычных условиях твердения из-за значительного содержания свободной окиси кальция.

Вяжущий материал, аналогичный известково-зольному цементу, можно получить, используя очажные остатки кирпичеобжигательных кольцевых печей, представляющие собой золу, полученную от сжигания топлива, с некоторым количеством боя кирпича. После измельчения очажных остатков совместно с известью получается известково-очажный цемент с более высокой прочностью, чем обычный известково-зольный цемент, особенно при тонком помоле.

Можно отметить, что при содержании золы в цементе в количестве 10-15% в соответствующем помоле может быть получен цемент марки 500. Зола является отличным пластификатором и может быть использована при производстве, не только цемента, но и при производстве бетонов, строительных растворов, заполнителей для бетонов, в производстве керамических и силикатных кирпичей и т.д.

Керамические стеновые материалы.

В производстве керамического кирпича золу с удельной поверхностью 2000-3000 см²/г используют в качестве основного сырья и в качестве отощающей и выгорающей добавки. В связи с повышенной влажностью и наличием шлака золу перед подачей в производство необходимо подсушивать и измельчать шлаковые включения. Удельная теплота сгорания золы в зависимости от содержания несгоревших части топлива 4200-12500 КДж (1000-3000 ккал/кг). В глиняную массу вводят 15-45% золы ТЭС. Предпочтение следует отдавать золам с низким содержанием СaO+MgO и температурой размягчения до 1200*С. Золы бурых углей вследствие низкого содержания несгоревших частиц, а также высококальциевые золы не оказывают положительного влияния на свойства керамической массы и готовых изделий.

Силикатный кирпич.

Золы ТЭЦ являются самостоятельными вяжущими или их компонентами в производстве силикатного кирпича. При производстве силикатного кирпича оптимальная формовочная влажность выбирается в зависимости от количества дозируемой дозы и колеблется в пределах 7-13%. Сырьевые материалы высушивают до постоянной массы. Компоненты вначале смешиваются сухими, затем постепенно вводится вода в количестве 7-8%. Смесь выдерживается в закрытой ёмкости в течение 18-22 часов. После гашения извести добавляют воду для достижения формовочной влажности. При введении в состав силикатной смеси до 30% золы повышается пластичность и удобоформуемость смеси, увеличивается плотность кирпича, его структура приобретает слитность, поверхность получается ровной, с чёткими рёбрами. Добавление большего количества золы приводит к образованию в кирпиче слойной структуры, которая снижает его качество. При полной замене песка золой объёмная масса кирпича снижается с 1800 до 1350 кг/см³. Прочностные характеристики изделий при введении золы также снижаются, но незначительно: прочность при сжатии – с 1,34 до 1,2 МПа, а при изгибе – с 3,6 до 2,3 МПа. По прочностным свойствам кирпич с содержанием 10% золы соответствует марке 125, а с большим количеством золы – марке 100. Однако с увеличением количества золы в составе смеси повышается водопоглощение кирпича и снижаются его коэффициенты размягчения и морозостойкости. Кирпич с содержанием золы свыше 30% неморозостоек.

Заполнители для бетонов.

Золу ТЭЦ при производстве глинозольного керамзита используют в качестве добавки, вводимой в глину (в количестве 10-30%), и в качестве компонента сырьевой смеси (50% и более). В качестве добавки, снижающей насыпную плотность керамзита, используют в первую очередь золы с содержанием оксидов железа 12-20%, оксидов алюминия 20-35%, при этом удельная поверхность золы должна находиться в пределах 1000-3000 см²/г. Если же зола служит компонентом сырьевой смеси, то содержание отдельных оксидов может изменяться в более широких пределах.

Максимально допустимое содержание остатков топлива в золе, используемой в производстве глинозольного керамзита, не должно превышать 17%, при этом предпочтение отдают золам из отвалов гидроудаления, так как при применении сухой золы-уноса не удаётся достичь требуемой гомогенности глинозольной шихты даже при интенсивном и длительном перемешивании.

Технологическая схема производства глинозольного керамзита принципиально не отличается от схемы производства керамзита. Основная её особенность помимо усреднения золы – более тщательная подготовка сырьевой смеси. Сначала смесь перемешивают в глиномешалке с пароувлажнением, затем в другой глиномешалке без пароувлажнения, а затем в дырчатых вальцах. При этом глинистый компонент предварительно обрабатывают на вальцах тонкого помола. Исследования НИИ керамзита показали, что введение в глинистую шихту золы ТЭЦ позволяет снизить насыпную плотность керамзита на одну-две марки.

Производство глинозольного керамзита экономически выгодно, так как стоимость золы ниже стоимости природного сырья, а наличие в ней остаточного топлива обеспечивает снижение общего расхода теплоты на обжиг.

Зольный гравий - искусственный пористый заполнитель с зёрнами округлой формы, получаемый обжигом сырцовых гранул золы-уноса сухого или гидроудаления в коротких прямоточных вращающихся печах. В качестве добавок используют глину (для улучшения грануляции), пиритные огарки (для снижения температуры размягчения) и кварцевый песок (для повышения прочностных показателей готового продукта).

Зола должна содержать не более 10% несгоревших углистых частиц, не менее 7% оксидов железа и не более 8% оксидов кальция и магния. При более высоком содержании несгоревших остатков угля в золу добавляют глину.

Для изготовления зольного гравия золошлаковая смесь отбирается из отвала гидрозолоудаления ТЭЦ. Мокрой она поступает в ящичный подаватель, оттуда – в сушильный барабан, через который пропускают отходящие от вращающейся печи газы. Высушенная золошлаковая смесь транспортируется в шаровую мельницу, где измельчается до нужной дисперсности, после чего подаётся в тарельчатый гранулятор. В нём она непрерывно смачивается водой и закатывается в гранулы требуемого размера. Размеры шариков, в которые агрегатируются смоченные частицы во время перемещения во вращающейся тарелке, зависят от угла наклона гранулятора и скорости вращения. Для большего упрочнения зольные гранулы пропускают через сушильный барабан, откуда они поступают в прямоточную вращающуюся печь, где спекаются и вспучиваются при температуре 1150-1200*С. Затем полученная масса охлаждается, сортируется на фракции и поступает на склад готовой продукции.

Зольный гравий не должен содержать включений свободной извести. Потери в массе при прокаливании допускаются не выше 5%, а после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания потери в массе не должны превышать 10%. Максимальная отпускная влажность 5%. В сортовом зольном гравии не должно быть больше 5% дробленых кусков.

К искусственным неорганическим заполнителям для лёгких бетонов относят также аглопоритовый гравий, изготовляемый из золы ТЭЦ или золошлаковой смеси отвалов путём окомкования и последующей термической обработки сырцовых гранул со вспучиванием на агломерационных обжиговых машинах.

Аглопорит получают спеканием при обжиге в слое подготовленных гранул песчаноглинистых пород, а также отходов переработки и сжигания твёрдых видов топлива (отходы углеобогащения и золы ТЭЦ).