Препарат для пылеподавления при разработке и использовании воздушно-сухой золы
ЗДАНОВСКИЙ В. Г., КУРЯТНИКОВ Э. И.г ЧУБАТЮК Н. В., кандидаты техн. наук, Бурштынская ГРЭС — Львовский политехнический институт
Золошлаковые отходы пылеугольных электростанций состоят из 5—20 % шлака и 80—95 % золы, серого тонкодисперсного порошка фракции 0,05—0,3 мм, подобного цементу.
Большая часть золы представляет собой оплавленные шарообразные частицы, иногда пустотелые с открытыми или закрытыми порами. Она обладает большой текучестью, незначительной влагоемкостью и насыпной плотностью, колеблющейся от 350 до 1200 кг/м3. Ежегодный объем образующейся на ТЭС страны золы превышает 100 млн. т, а накопившиеся запасы — 1,5 млрд. т.
Многие электростанции страны испытывают затруднения не только при складировании золы из-за необходимости отвода значительных земельных площадей, но и при последующем ее хранении. При сухой солнечной и ветренной погоде зола, особенно ее легкие фракции, именуемые микросферой, быстро высушивается и уносится воздушными потоками. Возникают пылевые бури.
В настоящее время лишь небольшая часть золы используется в производстве строительных материалов.
Серьезные трудности при складировании золы возникают на Бурштынской ГРЭС (запасы ее здесь достигли 20 млн. т при ежегодном накоплении 1,3 млн. т), особенно при .хранении летучей микросферы насыпной плотностью 350— 500 кг/м3, составляющей 2—3 % массы золы.
Одним из эффективных методов предотвращения пыления объектов является их закрепление химическими препаратами. Однако до сих пор из-за отсутствия экономически доступных и одновременно высокоэффективных веществ искусственные закрепители золо- и шлакоотвалов химической промышленностью широко не выпускаются. Можно использовать для этой цели латексы, но они дороги, применение их технологически затруднено и действие непродолжительно.
Опробован препарат нерозин — смесь средних и тяжелых фракций масла, получаемого из горючих сланцев. Он не растворяется в воде и не разбавляется ею (растворитель — керосин), удовлетворительное распыление нерозина тракторным опрыскивателем ОВТ-1 достигается при давлении 10—15 кгс/см2 и температуре не ниже 18—20 °С. Но препарат токсичен для человека и теплокровных животных, находящиеся в его составе фенолы (иногда до 25 %) хорошо растворимы в воде и мигрируют по почвенному профилю. Он содержит также канцероген — 3,4-бенз (а)пирен. Все это делает нерозин непригодным для закрепления почв, песков и пылящих субстратов.
Требуемый полимерный препарат должен легко разбавляться водой без образования коагулюма и наноситься распылением любым соответствующим оборудованием; образующаяся золополимерная пленка на поверхности отвала — выдерживать скорость ветра до 20 м/с; стоимость полимерного препарата должна быть экономически оправданной (не более 10 коп. за 1 кг рабочего раствора полимерной дисперсии или раствора); расходная норма — не более 20 г сухого вещества на 1 м2; долговременность действия — не менее 1,5 г.
Для ликвидации пыления на золоотвалах Бурштынской ГРЭС и сохранения свойств золы для дальнейшего использования в производстве строительных материалов, т. е. без нарушения ее физико-технических свойств, химического минералогического и гранулометрического составов, сотрудниками электростанции и Львовского политехнического института в содружестве с Агрофизическим институтом ВАСХНИЛ и Пермским филиалом ВНИИ биологии разработан однокомпонентный полимерный закрепитель на основе модифицированных акрилатом технических лигносульфонатов — многотоннажного отхода целлюлозно-бумажной промышленности.
Акрилатно-лигносульфонатный закрепитель (АЛЗ) является водной дисперсией привитого сополимеризата технического лигносульфоната с полиакрилатом (полиметилакрилатом, этил- или бутилакрилатом или их смесью). Изготавливается он в виде 35 %-ного концентрата путем привитой полимеризации акрилатов к техническим лигносульфонатам, процесс осуществляется с инициированием пероксидом водорода при температуре 45—95 °С.
Для получения рабочего раствора концентрат разбавляют на месте применения технической водой до 4—6 %-ной концентрации. Раствор можно хранить в течение года при температуре не ниже — (7—10) °С.
Препарат АЛЗ в 3—5 раз дешевле существующих зарубежных (НРАА, солакрол) и отечественных (полиакриламид, гипан) закрепителей при той же эффективности.
Ориентировочная цена 5 %-ной водной дисперсии АЛЗ в условиях опытного производства — 90 руб/т.
Закрепитель можно наносить на поверхность с помощью разбрызгивающих устройств любого типа. После его высыхания образуется золополимерная корка, надежно защищающая поверхность отвала от эрозии при скорости ветра до 20 м/с. Натурные испытания препарата АЛЗ на золоотвале Бурштынской ГРЭС в течение 8 мес показали, что золополимерная корка надежно защищает поверхность отвала от различных атмосферных воздействий в любое время года.
Акрилатно-лигносульфонатный сополимеризат подвергали санитарно-гигиеническим исследованиям для установления его возможного широкого применения в почвозащитных мероприятиях и для закрепления сыпучих субстратов, в частности, золы. Испытания в Ленинградском санитарно-гигиеническом институте показали, что АЛЗ экологически безвреден и может применяться в указанных целях.
Испытание золы Бурштынской ГРЭС в качестве сырьевого компонента и минеральной добавки в производстве цемента, в качестве мелкозернистого заполнителя легких и тяжелых бетонов, а также в производстве кирпича, керамзита, дренажных труб и рубероида показали, что содержание в золе акрилатно-лигносульфонатного закрепителя в количестве до 1 % не влияет на свойства золы и полученных с ее применением строительных материалов.
В производстве строительной керамики (до настоящего времени лишь небольшая часть золы использовалась для этого) глинозольная шихта с закрепителем сравнительно легче перерабатывается и формуется на действующем оборудовании, меньше прилипает к перерабатывающим агрегатам. Как отощитель зола также облегчает сушку и обжиг изделий, а наличие в ее составе до 3—5 % невыгоревшего углерода из органического вещества закрепителя, 22— 25% А1203 и 15—20% Fe304 способствует экономии топлива и повышению прочности изделий.
Таким образом, разработанный полимерный закрепитель можно рекомендовать для применения в качестве пылеподавляющего средства на золоотвалах электростанций, использующих донецкие, львовско-волынские и подобные им угли и выбрасывающих кислые золы с содержанием оксидов кальция и магния до 10-12%.
Технические условия на производство АЛЗ согласованы с Минхимпромом СССР в 1988 г., задача состоит в том, чтобы как можно скорее начать выпуск этой экологически важной продукции.
