Ликвидация объектов, негативно влияющих на окружающую среду на больших площадях, является задачей государственного масштаба в России. Одним из источников образования крупнотоннажных отходов в виде золы и шлака с высокой токсичностью в нашей стране являются теплоэлектростанции, работающие на органическом топливе. Ежегодно угольные теплоэлектростанции страны сжигают более 123 млн твердого топлива, образуя техногенные выбросы в атмосферу и золошлаки.
Золошлаковые отходы — это минеральная несгорающая часть угля, состоящая из золы уноса и топливного шлака:
Зола уноса — тонкодисперсный материал, остающийся после сжигания угля в топках котлоагрегатов, уносимый дымовыми газами и собираемый золоулавливающими устройствами. Золы уноса различаются по степени дисперсности.
Топливный шлак — угольные остатки в виде черных камней, скапливающиеся в нижней части топочного пространства котлоагрегатов и удаляемые в расплавленном или спекшемся состоянии.
Смесь золы уноса, топливного шлака и воды представляет собой золошлаковый материал, который в виде пульпы поступает для размещения на золошлакоотвалы.
В зависимости от устройства системы золошлакоудаления формируют:
насыпные («сухие») отвалы, обычно обустраивают на месте выработанного карьера или других малоценных земель;
намывные («пляжевые») для влажного золоудаления, включают территорию намыва свежего материала и отстойный пруд, в котором осаждаются мелкие фракции золы, а верхний слой обеззоленной воды используется для нужд тепловой электростанции.
В настоящее время в России на ТЭС образуется от 30 до 35 млн тонн золошлаковых отходов, а накопление их превышает 1,5 млрд тонн. Площадь, занятая золоотвалами, составляет около 18-20 тысяч га и увеличивается ежегодно на 3,5-4%.
По прогнозам экспертов, если к 2030 году объем накопленных золошлаковых материалов станет больше 2 млрд тонн, то Россию ждет переполнение золоотвалов и приостановка работы ТЭС.
В целях перехода на экономику замкнутого цикла имеет смысл рассматривать золошлаковые отходы в качестве вторичного материального ресурса. Так, горно-строительная модель предполагает вовлечение золошлаков в низкомаржинальные, невысокотехнологичные направления: рекультивацию земель, горных выработок и строительные направления.
Сегодня специалистами реализуется ряд научно-исследовательских проектов для развития использования золошлаков в строительной отрасли. Использование золошлаков снижает себестоимость ряда строительных материалов (цемент, сухие строительные смеси, бетон, строительные растворы) на 15-30%. Минэнерго России разработана Дорожная карта, которая содержит перечень пилотных проектов по использованию золошлаковых материалов в автодорожном строительстве, а также в цементной промышленности.
Золу ТЭС используют для производства искусственных пористых заполнителей — зольного и аглопоритового гравия. Золы и шлаки от сжигания бурых и каменных углей, торфа и сланцев, содержащие не более 5% частиц несгоревшего топлива, могут широко использоваться для производства силикатного кирпича в качестве вяжущего, а золы с высоким содержанием частиц угля могут использоваться для производства глиняного (красного) кирпича. Кислые золошлаковые отходы используют как минеральную добавку при производстве цемента. Золошлаковые отходы могут эффективно применяться в дорожном строительстве, они служат хорошим сырьем при производстве минераловатных изделий. ГОСТ 25100-2020 определяет золошлаковый материал как техногенный грунт, который может заменять природный в регионах, где имеется дефицит природного материала или его добыча экономически не выгодна. Жидкие топливные шлаки можно использовать в производстве отделочной керамической плитки: при содержании в смеси 30% шлаков плитка имеет отличные физико-химические свойства и хороший внешний вид.
Также золошлаковые отходы могут применяться для ликвидации горных выработок. Данная практика особенно актуальна для ТЭС, расположенных в относительной близости к разрабатываемым месторождениям. По федеральному классификационному каталогу отходов, золошлаковые, имеют 5 класс опасности, следовательно, считаются практически неопасными отходами, которые не угрожают состоянию окружающей среды. В отличие от вскрышных и вмещающих горных пород, золошлаковые отходы от сжигания угля являются отходами вне зависимости от их дальнейшего использования в соответствии с Законом РФ «О недрах», Федеральным законом от 14.07.2022 № 343-ФЗ был установлен правовой режим золошлаковых отходов.
В зарубежной и отечественной практике зола уноса используется в качестве добавки при цементировании радиоактивных отходов. При покрытии таким раствором создается непроницаемый барьер, благодаря чему предотвращается распространение загрязняющих веществ в окружающую среду. При этом обращение с указанными отходами должно осуществляться в соответствии с требованиями законодательства в области обращения с отходами.
Преимущество использования золошлаков заключается в значительной экономии первичного сырья и ресурсов, таким образом использование отходов ТЭС имеет большое экономическое и экологическое значение.
Москва
