Технико-экономическая оценка переработки отходов энергетических предприятий

Зола для жаростойких бетонов применяется для экономии цемента и улучшения эксплуатационных свойств бетона. В конструкционно-теплоизоляционных бетонах кислая зола применяется для частичной или полной замены пористых песков, одновременно при этом снижается средняя плотность бетона. Для конструкций подводных и внутренних зон гидротехнических сооружений применяется кислая зола IV вида [3, 4, 9, 14].
Оптимальное содержание золы в тяжелых, легких, ячеистых бетонах и строительных растворах устанавливается в процессе подбора составов на конкретных материалах при условии обеспечения требуемых показателей качества бетона и раствора в изделиях, конструкциях и коррозионной стойкости арматуры.
Основные золы, в которых содержание оксида кальция не менее 30%, при изготовлении строительных растворов и бетонов для сборных и монолитных бетонных и железобетонных изделий и конструкций, применяется в качестве компонента цемента или другого вяжущего.
Зола используется на цементных заводах в качестве алюмосиликатного компонента сырьевой смеси портландцементного клинкера и активной минеральной добавки при его помоле. Согласно ГОСТ 31108-2003 зола может вводиться в состав цементов в количестве до 35 % от массы вяжущего вещества [7].
Зола при производстве бетона является хорошим материалом, чтобы повысить пластичность смеси, уменьшить температуру смеси, увеличить стойкость бетона к агрессивным водам (ГОСТ 25818-2017).
Согласно ВСН 185-75 при строительстве автомобильных дорог зола в качестве активной гидравлической добавки и связующего средства используется для устройства укрепленных дорожных оснований и покрытий [5].
Производителями керамики сухая зола применяется в качестве сырья для производства искусственных пористых заполнителей для легких бетонов, керамических кирпичей и камней.
Согласно ГОСТ 379-95 производители кирпича вводят в шихту до 45% золошлаковой смеси. В результате это приводит к более равномерному обжигу сырца, повышению качества керамических изделий, в том числе прочности, снижению расхода технологического топлива [9].
Высокое содержание оксида кремния в золошлаковом материале дает возможность использовать его в качестве дешевого заменителя песка при изготовлении кирпича. Наличие в нем алюмосиликата позволяет добавлять его к глине. При обжиге кирпича высокое содержание недожога в нем дает возможность обеспечить получение микронных пор, что в свою очередь приводит к уменьшению коэффициента теплопроводности, что положительно влияет на тепловые характеристики кирпича [7].
Добавка золы и шлака при производстве керамического кирпича приводит к повышению массообменных характеристик сырца, ускорению процесса сушки и снижению расхода топлива до 20-40%, повышению прочности кирпича и снижению процента брака после сушки и обжига кирпича [3, 4, 9, 14].
В силикатном производстве кирпича за счет добавок золы и шлака достигается значительная экономия извести (до 20%), одновременно с этим повышается прочность сырца и самого кирпича после термообработки.
На Бескудниковском кирпичном заводе (г. Москва), который работает на умереннопластичном сырье, в шихту вводится 10% золошлаковой смеси, на Салаватском кирпичном заводе, который использует высокопластичиое глинистое сырье, – до 45 % золы.
На Салаватском кирпичном заводе стоимость 1 м3 добавок в шихту (золы вместо шамота, топливного шлака и опилок) была снижена в 5 раз. При этом произошло повышение марочности кирпича, снижение брака и уменьшение времени сушки сырца. На Орском кирпичном заводе благодаря добавки золы объем выпуска кирпича марок 125 – 150 вырос на 40 %. В целом, как оказали исследования, при производстве глиняного кирпича происходит снижение расхода технологического топлива на 20-70 %, сокращение цикла сушки кирпича-сырца на 20 %, уменьшение затрат на сырье [3, 4, 9, 14].
Зола, частично или полностью заменяя кварцевый песок, приводит к уменьшению плотности силикатного кирпича, улучшению теплоизоляционных свойств и прочности. Происходит сокращение расхода вяжущего вещества на 35-40%, уменьшение времени выдержки в автоклаве и снижение себестоимости на 15-20%.
В силикатном кирпиче может содержать до 75-80% золы, он в этом случае называется известково-зольным и включает в себя 20-25% извести.
Одним из наиболее эффективных направлений использования сухой золы – это производстве бетона. Добавка золы дает возможность получить экономию цемента до 30% без ущерба качества бетона [3, 4, 9, 14].
Введение золы в бетонную смесь, в отличие от других активных минеральных добавок, обычно не ухудшает, а улучшает удобоукладываемость. Оптимальное содержание ее должно быть не свыше 30% массы вяжущего [3, 4, 9, 14].
Введение золы способствует снижению водоотделения бетонной смеси. Пластифицирующая и водоудерживающая способность золы обусловливает перспективность ее применения при производстве легких бетонов.
Бетонные смеси с оптимальной добавкой золы имеют достаточно высокую жизнеспособность и являются пригодными для транспортирования их на дальние расстояния.
В бетонной смеси зола выполняет роль не только активной минеральной добавки, которая увеличивает общее количество вяжущего, но и роль микронаполнителя, который улучшает гранулометрию песка и активно влияет на процессы структурообразования бетона [3, 4, 9, 14].
Данные при введении золы в равноподвижные бетоны (осадка конуса ОК= 4-5 см), которые были изготовлены на портландцементе М400 цементного завода, приведены в табл. 3. В цементе содержалось до 20% доменного гранулированного шлака, его нормальная густота составляла 24-26%, средняя активность при пропаривании -25 МПа. В качестве мелкого заполнителя был использован Асинский кварцевый песок, имеющий модуль крупности 1,4-1,5. В качестве заполнителя применен гранитный щебень, который был получен смешиванием фракций 5-20 и 20-40 мм [3, 4, 9, 14].
Анализ табл. 3 показывает, что для всех исследованных бетонов существенное повышение наблюдается по мере увеличения расхода золы до 150 кг/м3. Наиболее интенсивный рост был получен при определении прочности пропаренных бетонов непосредственно после тепловой обработки.
Относительно меньший прирост характерен для бетонов нормального твердения и по мере повышения проектной марки бетона. Независимо от марки максимальное значение при введении золы достигает 0,1-0,12. Значение коэффициента для бетонов без золы марок 100-200 составляет примерно 0,03, в то время как для бетонов М300 и более оно превышает 0,07 [3].