03 марта 2016г.
Несомненным достижением Конференции ООН «Рио+20» в 2012 г. является признание на уровне мирового сообщества того факта, что обеспечение длительного благополучного развития возможно лишь на основе принципов «зеленой» экономики.
Под «зеленой» экономикой подразумевается производство различного рода очистного оборудования, утилизацию вторичных ресурсов и отходов, оказания экологических услуг и пр. В этом случае «зеленая» экономика оказывается лишь частью «большой» экономики. Очевидно, что вряд ли возможно «мирное» сосуществование такой «зеленой» экономики и природноресурсной («коричневой») экономики. Например, обеспечение экономического роста сегодня связано с ростом загрязнения и деградации среды, с исчерпанием природных ресурсов, нарушением баланса биосферы, изменением климата, что ведет к ухудшению здоровья человека и ограничивает возможности дальнейшего развития. Это означает, что решение крайне важной задачи повышения благосостояния населения не обеспечивает необходимого качества жизни. Все это и определило суть модернизации как обеспечения технологического прогресса для экономического развития и поддержания благоприятной окружающей природной среды или экологической безопасности, которая становится определяющей для экономического роста и самого существования человека. Эта задача в мире озвучена как реализация принципа «декаплинга».
Особое место в энергетике Сибири и России в целом занимают угли Канско-Ачинского бассейна. Запасы бурого угля в нем оцениваются в 670 млрд. т, из которых 166,2 млрд. т пригодны для разработки открытым способом.
Энергетическая стратегия России на период до 2020 года отводит Канско-Ачинскому бассейну статус федерального значения в обеспечении энергетической безопасности и социально-экономического развития страны и ее регионов. Роль Канско-Ачинского бассейна определяется огромными запасами, удобным географическим расположением, благоприятным горно-геологическими условиями залегания и строения угольных пластов, кондиционными свойствами угля, высокими экологическими показателями, относительно низкой стоимостью.
Угли большинства месторождений в основном бурые, относятся к группе 2Б, угли Балахтинского и Переясловского месторождений — к группе 3Б. Угли Саяно-Партизанского месторождения каменные, групп Д и Г. Зольность бурых углей 6 — 12%, средняя влажность 35%, плотность около 1,5 т/м³, теплотворная способность 200-3800 ккал/кг, содержание общей серы 0,3-1,0%. В золе преобладает CaO в концентрациях 20-50%, концентрации токсичных и радиоактивных малых элементов незначительны.
Весьма важное преимущество этих углей по сравнению с кузнецкими (единственные угли, которые могут составлять им конкуренцию по части запасов, разведанных площадей и возможности добычи угля дешевым открытым способом) и в их большей экологичности. В отличие от кузнецких, зольность которых достигает до 29%, они являются низкозольными со средней зольностью 6-12%. И те и другие угли низкосернистые (0,3-0,6%). Но в золе Канско-Ачинских углей высоко содержание тугоплавкого оксида кальция (от 26 до 42%). С одной стороны, это недостаток, так как затрудняет жидкое шлакоудаление, но с другой - важное преимущество, так как в процессе сжигания угля в топке образуются сернистый и фосфорный ангидриды, которые уже не вредны.
Как топливо бурый уголь в России и многих других странах употребляется значительно меньше, чем каменный уголь, однако из-за низкой стоимости в мелких и частных котельных он более популярен и занимает иногда до 80%. Используется для пылевидного сжигания (при хранении бурый уголь высыхает и рассыпается), а иногда и целиком. На небольших провинциальных ТЭЦ он также нередко сжигается для получения тепла. Однако в Греции и, особенно в Германии бурый уголь используется в паровых электростанциях, вырабатывая до 50% электроэнергии в Греции и 24,6% в Германии.
Красноярская ТЭЦ-2 — тепловая электростанция в Красноярске, одна из крупнейших ТЭЦ в Сибири и входит в состав Открытого акционерного общества «Енисейская территориальная генерирующая компания (ТГК- 13)» в качестве производственного филиала. Это самая экономичная станция от Урала до Дальнего Востока по удельному расходу условного топлива на единицу продукции.
Плавкость шлака от сжигания угля, оС: начало деформации ─ 1240, размягчения ─1280, жидкоплавкое состояние ─ 1300.
Имея повышенные содержания оксидов железа, кальция и щелочей шлак от сжигания угля будет способствовать спеканию керамического кирпича при относительно невысоких температурах обжига [1]. Оксидный и поэлементный химические составы представлены в Табл.1 и 2.
Таблица 1
Оксидный химический состав шлака от сжигания бурого угля
|
Содержание оксидов по массе, %
|
|
SiO2
|
Al2O3
|
Fe2O3
|
СаО
|
MgO
|
R2O
|
п.п.п.
|
|
54,8
|
5,8
|
9,3
|
23,8
|
3,1
|
3,2
|
─
|
Таблица 2
Поэлементный анализ шлака от сжигания бурого угля
|
Элементы
|
|
C
|
O
|
Na
|
Mg
|
Al+Ti
|
Si
|
S
|
K
|
Ca
|
Fe
|
|
─
|
54,5
|
0,78
|
1,12
|
4,5
|
18,4
|
─
|
0,5
|
15,4
|
4,8
|
Рентгенофазовый состав исследуемых компонентов проводился на дифрактометре ДРОН – 6 с использованием СоКα- излучения при скорости вращения столика с образцом 1 град/мин. На Рисунке 1 представлена рентгенограмма шлака от сжигания угля.
На дифрактограмме порошка шлака от сжигания
угля отмечаются характерные интенсивные линии (d/n = 0,188; 0,205; 0,334 и 0,443 нм) кварца, присутствие линии (d/n = 0,17; 0,211;
0,220 и 0,339 нм) обусловлено муллитом, линии (d/n = 0,203; 0,244 и 0,365 нм) гематитом, линии (d/n = 0,224; 0,270;
0,321 и 0,411 нм) анортитом. Исследования
минералогического состава шлака показали,
что кристаллическая фаза в нем присутствует в незначительных количествах (не более 8-10%). Аморфная фаза составляет порядка
60-80%. Nср. аморфной фазы равна 1,56-1,60, что, очевидно,
связано с переходом части оксида
железа в стекло
и образование железистых стекол (Рисунок 2).
Именно жидкая фаза является
той средой, которая вначале накапливает щелочи, а затем, при достижении соответствующих условий (температуры, вязкости и др.), «передает» их зернам кварца, так как на рентгенограммах просматриваются только слабые
пики кварца (d= 0,443 и 3,34 нм).
Микрогетерогенность силикатных расплавов обусловливает, в конечном счете,
создание ионами
в расплавах структурно упорядочные группы, напоминающих строение кристаллической фазы, выделяющейся из расплава. Эти группы называют часто сиботаксическими. Они, в сущности,
и становятся при охлаждении центрами кристаллизации. Действительность такого механизма трудно подтвердить экспериментально, но он представляется очевидным: зерна кварца,
оксидов железа
и полевого шпата в массе глинистых компонентов разобщены,
окружены глинистыми минералами и в подавляющем большинстве случаев непосредственно не контактируют друг с другом. В связи с этим щелочи и оксиды железа, чтобы достигнуть зерен кварца, предварительно должны обогатить
и соответственно преобразовать «глинистую связку».
Наличие муллита (3Al2O3·2SiO2) в исследуемом золошлаке будет способствовать и образованию муллита при обжиге керамического кирпича. Именно муллит придает основные
физико-механические свойства керамическим материалам. Механизм кристаллизации муллита в керамических материалах, как указывалось ранее, включает
две стадии: образование центров кристаллизации (зародышей) и рост кристаллов в них. По- видимому, при обжиге кирпича, при использовании
в составах керамических масс золошлака, будет происходить гетерогенная кристаллизация муллита.
Список литературы
1. Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Использование углеродосодержащих отходов топливно- энергетического комплекса
в производстве керамических материалов различного назначения. // Экология и промышленность России. -2013. -№9. –С. 30-33.
