Летучая зола

редактировать
Остатки сгорания угля Микрофотография, сделанная с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) и детектора обратного рассеяния: поперечное сечение мухи частицы золы при увеличении 750x

Летучая зола или дымовая зола, также известная как пылевидная топливная зола в Соединенном Королевстве, является продуктом сгорания угля который состоит из твердых частиц (мелких частиц сгоревшего топлива), которые выбрасываются из угольных котлов вместе с дымовыми газами. Зола, которая падает на дно камеры сгорания котла (обычно называемой топкой), называется зольным остатком. На современных угольных электростанциях летучая зола обычно улавливается электрофильтрами или другим оборудованием для фильтрации частиц до того, как дымовые газы достигнут дымоходов. Вместе с зольным остатком, удаленным из нижней части котла, он известен как угольная зола . В зависимости от источника и состава сжигаемого угля компоненты летучей золы значительно различаются, но вся летучая зола включает значительные количества диоксида кремния (SiO 2) (оба аморфный и кристаллический ), оксид алюминия (Al 2O3) и оксид кальция (CaO), основные минеральные соединения в угленосных пласты горных пород.

Незначительные компоненты летучей золы зависят от конкретного состава угольного пласта, но могут включать один или несколько из следующих элементов или соединений, обнаруженных в следовых концентрациях (до сотен частей на миллион): мышьяк, бериллий, бор, кадмий, хром, шестивалентный хром, кобальт, свинец, марганец, ртуть, молибден, селен, стронций, таллий и ванадий, а также очень небольшие концентрации диоксинов и соединений ПАУ. Он также содержит несгоревший углерод.

В прошлом летучая зола обычно выбрасывалась в атмосферу, но теперь стандарты контроля за загрязнением воздуха требуют, чтобы она улавливалась до выброса с помощью фитинга оборудование для борьбы с загрязнением. В Соединенных Штатах летучая зола обычно хранится на угольных электростанциях или вывозится на свалки. Около 43% перерабатывается, часто используется в качестве пуццолана для производства гидравлического цемента или для замены или частичной замены портландцемента в производстве бетона. Пуццоланы обеспечивают схватывание бетона и штукатурки и обеспечивают дополнительную защиту бетона от сырости и химического воздействия.

В случае, если летучая (или зола) не образуется из угля, например, когда твердые отходы сжигаются на установке преобразования отходов в энергию для производства электроэнергии, зола может содержат более высокие уровни загрязняющих веществ, чем угольная зола. В этом случае образующаяся зола часто классифицируется как опасные отходы.

Содержание

  • 1 Химический состав и классификация
    • 1.1 Класс "F"
    • 1.2 Класс "C"
  • 2 Утилизация и источники сбыта
  • 3 Повторное использование
    • 3.1 Портландцемент
    • 3.2 Насыпь
    • 3.3 Стабилизация грунта
    • 3.4 Текучая засыпка
    • 3.5 Асфальтобетон
    • 3.6 Геополимеры
    • 3.7 Валковый уплотненный бетон
    • 3.8 Кирпичи
    • 3.9 Композиты с металлической матрицей
    • 3.10 Обработка отходов и стабилизация
    • 3.11 Катализатор
  • 4 Экологические проблемы
    • 4.1 Загрязнение подземных вод
      • 4.1.1 Примеры
        • 4.1.1.1 Северная Каролина
        • 4.1.1.2 Иллинойс
        • 4.1.1.3 Техас
    • 4.2 Экология
    • 4.3 Разливы при складском хранении
    • 4.4 Загрязняющие вещества
  • 5 Проблемы воздействия
  • 6 Постановление
    • 6.1 США
    • 6.2 Индия
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

Химический состав и классификация

Состав летучей золы по типу угля
КомпонентБитуминозный Суббитуминозный Бурый уголь
SiO 2 (%)20–6040–6015–45
Al2O3 (%)5–3520–3020–25
Fe2O3 (%)10–404–104–15
CaO (%)1–125–3015–40
LOI (%)0–150–30–5

Зольный материал затвердевает, будучи взвешенным в выхлопных газах, и улавливается электрофильтрами или фильтровальными рукавами. Поскольку частицы затвердевают быстро, будучи взвешенными в выхлопных газах, частицы летучей золы обычно имеют сферическую форму и имеют размер от 0,5 мкм до 300 мкм. Основным следствием быстрого охлаждения является то, что немногие минералы успевают кристаллизоваться, и остается в основном аморфное закаленное стекло. Тем не менее, некоторые тугоплавкие фазы в пылевидном угле не плавятся (полностью) и остаются кристаллическими. Следовательно, летучая зола является неоднородным материалом. SiO 2, Al 2O3, Fe 2O3и иногда CaO являются основными химическими компонентами, присутствующими в летучей золе. Минералогия летучей золы очень разнообразна. Основные встречающиеся фазы представляют собой стеклянную фазу вместе с кварцем, муллитом и оксидами железа гематитом, магнетитом и / или <66.>маггемит. Другие часто идентифицируемые фазы: кристобалит, ангидрит, известь, периклаз, кальцит, сильвит., галит, портландит, рутил и анатаз. Са-содержащие минералы анортит, геленит, акерманит и различные силикаты кальция и алюминаты кальция, идентичные тем, которые содержатся в портландцементе, могут быть обнаружен в летучей золе с высоким содержанием кальция. Содержание ртути может достигать 1 ppm, но обычно входит в диапазон 0,01–1 ppm для битуминозного угля. Концентрации других микроэлементов также меняются в зависимости от вида угля, который сжигается для его образования.

В ASTM C618 определены два класса летучей золы: летучая зола класса F и летучая зола класса C. Основное различие между этими классами - это количество кальция, кремнезема, глинозема и железа в золе. На химические свойства летучей золы в значительной степени влияет химическое содержание сожженного угля (т. Е. антрацит, битум и лигнит ).

Не вся летучая зола соответствует Требования ASTM C618, хотя в зависимости от области применения это может быть необязательно. Летучая зола, используемая в качестве замены цемента, должна соответствовать строгим строительным стандартам, но в Соединенных Штатах не установлены стандартные экологические нормы. Семьдесят пять процентов летучей золы должен иметь тонину не более 45 мкм и содержание углерода , измеренное по потерям при возгорании (LOI), менее 4%. В США LOI должен быть менее 6%. Гранулометрический состав сырой золы-уноса имеет тенденцию к постоянным колебаниям из-за изменения производительности угольных мельниц и производительности котла. Это делает необходимым, чтобы при оптимальном использовании золы-уноса заменять цемент в производство бетона, его необходимо обрабатывать с использованием методов обогащения, таких как механический воздушный класс ификация. Но если зола-унос используется в качестве наполнителя для замены песка при производстве бетона, можно также использовать золу-унос с более высоким показателем LOI. Особенно важна постоянная проверка качества. В основном это выражается в знаках контроля качества, таких как знак Бюро стандартов Индии или знак DCL муниципалитета Дубая.

Класс "F"

При сжигании более твердого и старого антрацита и битуминозного угля обычно образуется летучая зола класса F. Эта летучая зола пуццолановая по природе и содержит менее 7% извести (CaO). Обладая пуццолановыми свойствами, стекловидный кремнезем и глинозем из золы-уноса класса F требуют вяжущего агента, такого как портландцемент, негашеная известь или гашеная известь, смешанные с водой для реакции и образования вяжущих соединений. В качестве альтернативы добавление химического активатора, такого как силикат натрия (жидкое стекло), к золе класса F может привести к образованию геополимера.

класса «C»

летучей золы, полученной из сжигание более молодого лигнита или полубитуминозного угля, помимо пуццолановых свойств, также имеет некоторые самоцементные свойства. В присутствии воды зола-унос класса C со временем затвердевает и становится прочнее. Зола-унос класса C обычно содержит более 20% извести (CaO). В отличие от класса F, летучая зола класса C не требует активатора. Содержание щелочи и сульфата (SO. 4) обычно выше в летучей золе класса C.

По крайней мере один производитель в США объявил о выпуске кирпича из летучей золы, содержащего до 50% летучей золы класса C. Испытания показывают, что кирпичи соответствуют или превосходят стандарты эффективности, перечисленные в ASTM C 216 для обычного глиняного кирпича. Это также находится в пределах допустимых пределов усадки для бетонного кирпича в ASTM C 55, Стандартных технических условиях для бетонного строительного кирпича. Подсчитано, что метод производства, используемый в кирпиче из летучей золы, снизит потребляемую энергию каменной кладки до 90%. Предполагалось, что кирпич и брусчатка появятся в коммерческих количествах до конца 2009 года.

Утилизация и источники на рынке

В прошлом летучая зола, полученная при сжигании угля, просто уносилась в дымовые газы и рассеиваются в атмосфере. Это создало проблемы для окружающей среды и здоровья, что привело к принятию законов, которые снизили выбросы летучей золы до менее 1% производимой золы. Во всем мире более 65% летучей золы, образующейся на угольных электростанциях, утилизируется на свалках и золоотвалах.

. Зола, которая хранится или откладывается на открытом воздухе, может в конечном итоге выщелачивать токсичные соединения в подземные водоносные горизонты.. По этой причине большая часть текущих споров вокруг удаления летучей золы вращается вокруг создания специально выстланных свалок, которые предотвращают выщелачивание химических соединений в грунтовые воды и местные экосистемы. Поскольку уголь был доминирующим источником энергии в Соединенных Штатах на протяжении многих десятилетий, энергетические компании часто размещали свои угольные электростанции недалеко от городских районов. Экологические проблемы усугубляются тем, что угольные электростанции нуждаются в значительном количестве воды для работы своих котлов, поэтому угольные станции (а позже и бассейны для хранения летучей золы) должны располагаться рядом с крупными городами, а также возле рек и озер, которые часто используются в качестве питьевых источников. города. Многие из этих бассейнов с летучей золой не были облицованы, а также подвергались высокому риску разлива и затопления из близлежащих рек и озер. Например, Duke Energy в Северная Каролина участвовала в нескольких крупных судебных процессах, связанных с хранением угольной золы и утечкой золы в водный бассейн.

В последние годы переработка летучей золы вызывает все большую озабоченность из-за увеличения затрат на захоронение отходов и текущего интереса к устойчивому развитию. По данным на 2017 год, угольные электростанции в США произвели 38,2 млн коротких тонн (34,7 × 10 ^т) летучей золы, из которых 24,1 млн коротких тонн (21,9 × 10 ^t) повторно использовались в различных приложениях. Экологические выгоды от переработки летучей золы включают снижение спроса на первичные материалы, которые потребуют разработки карьеров, и дешевую замену таких материалов, как портландцемент.

Повторное использование

Правительства США не существует. регистрация или маркировка утилизации летучей золы в различных секторах экономики - промышленности, инфраструктуре и сельском хозяйстве. Данные обследования использования летучей золы, признанные неполными, ежегодно публикуются Американской ассоциацией угольной золы.

Использование угольной золы включает (приблизительно в порядке убывания важности):

  • производство бетона в качестве материал-заменитель портландцемента, песок.
  • Гранулы летучей золы, которые могут заменить обычный заполнитель в бетонной смеси.
  • Насыпи и другие строительные засыпки (обычно для дорожного строительства)
  • Затирка и Текучий наполнитель производство
  • Стабилизация и отверждение отходов
  • Цементный клинкер производство - (в качестве материала-заменителя глины)
  • Рекультивация рудников
  • Стабилизация мягкие грунты
  • основание дороги строительство
  • В качестве заполнителя материала-заменителя (например, для производства кирпича)
  • Минеральный наполнитель в асфальтобетоне
  • Использование в сельском хозяйстве: улучшение почвы, удобрения, кормораздатчики, стабилизация почвы на животноводческих площадках и сельскохозяйственных кольях
  • Рыхлое внесение на реках для таяния i ce
  • Незакрепленное применение на дорогах и стоянках для борьбы с обледенением

Другие области применения включают косметику, зубную пасту, кухонные столешницы, напольную и потолочную плитку, шары для боулинга, плавучие устройства, штукатурка, посуда, ручки для инструментов, рамы для картин, кузова автомобилей и корпуса лодок, геополимеры, кровельные гранулы, настил, кожухи камина, шлакоблок, труба ПВХ, структурные изолированные панели, сайдинг и отделка дома, ходовые дорожки, переработанные пластиковые пиломатериалы, столбы и траверсы, шпалы, шоссейные шумозащитные экраны, двери, оконные рамы, леса, указательные столбы, склепы, колонны, шпалы, виниловые полы, брусчатка, душевые кабины, гаражные ворота, парковые скамейки, ландшафтная древесина, цветочные горшки, блоки для поддонов, карнизы, почтовые ящики, искусственный риф, связующее, краски и, металлические отливки, и наполнитель в изделиях из дерева и пластика.

Portland ceme nt

Благодаря своим пуццолановым свойствам летучая зола используется в качестве замены портландцемента в бетоне. Использование летучей золы в качестве пуццоланового ингредиента было признано еще в 1914 году, хотя самое раннее заслуживающее внимания исследование ее использования было проведено в 1937 году. Римские сооружения, такие как акведуки или Пантеон в Риме использовали вулканический пепел или пуццолан (обладающий свойствами, аналогичными летучей золе), как и пуццолан в своем бетоне. Поскольку пуццолан значительно улучшает прочность и долговечность бетона, использование золы является ключевым фактором в их сохранении.

Использование летучей золы в качестве частичной замены портландцемента особенно подходит, но не ограничивается летучей золой класса C. Летучая зола класса «F» может иметь летучие эффекты на содержание увлеченного воздуха в бетоне, вызывая снижение сопротивления замораживанию / оттаиванию. Летучая зола часто заменяет до 30% по массе портландцемента, но в некоторых случаях может использоваться в более высоких дозах. В некоторых случаях летучая зола может повысить конечную прочность бетона и повысить его химическую стойкость и долговечность.

Летучая зола может значительно улучшить удобоукладываемость бетона. В последнее время были разработаны методы замены частичного цемента большим объемом летучей золы (50% замена цемента). Для бетона, уплотненного роликами (RCC) [используемого при строительстве плотины], восстановительные значения в 70% были достигнуты с помощью переработанной летучей золы на проекте плотины Ghatghar в Махараштре, Индия. Благодаря сферической форме частиц летучей золы она может повысить удобоукладываемость цемента при одновременном снижении потребности в воде. Сторонники летучей золы утверждают, что замена портландцемента летучей золой снижает парниковый газ "след" бетона, поскольку при производстве одной тонны портландцемента образуется примерно одна тонна CO2, по сравнению с отсутствием CO 2 генерируется летучей золой. При производстве новой летучей золы, то есть сжигании угля, образуется примерно от 20 до 30 тонн CO 2 на тонну летучей золы. Поскольку к 2010 году ожидается, что мировое производство портландцемента достигнет почти 2 миллиардов тонн, замена любой большой части этого цемента летучей золой может значительно снизить выбросы углерода, связанные со строительством, если для сравнения используется производство летучей золы как данный.

Набережная

Свойства летучей золы необычны для инженерных материалов. В отличие от грунтов, обычно используемых для строительства насыпей, летучая зола имеет высокий коэффициент однородности и состоит из частиц размером размером. Технические характеристики, которые влияют на использование летучей золы в насыпях, включают гранулометрический состав, характеристики уплотнения, прочность на сдвиг, сжимаемость, проницаемость, и морозостойкость. Практически все типы летучей золы, используемой в насыпях, относятся к классу F.

Стабилизация грунта

Стабилизация грунта - это постоянное физическое и химическое изменение грунта с целью улучшения его физических свойств. Стабилизация может повысить прочность грунта на сдвиг и / или контролировать свойства грунта при усадке и набухании, таким образом улучшая несущую способность основания для поддержки тротуаров и фундаментов. Стабилизация может быть использована для обработки широкого спектра низкосортных материалов от расширяющихся глин до гранулированных материалов. Стабилизация может быть достигнута с помощью различных химических добавок, включая известь, летучую золу и портландцемент. Правильное проектирование и тестирование - важные компоненты любого проекта стабилизации. Это позволяет установить критерии проектирования и определить надлежащую химическую добавку и скорость примеси, которая обеспечивает желаемые технические свойства. Преимущества процесса стабилизации могут включать: более высокие значения сопротивления (R), снижение пластичности, более низкую проницаемость, уменьшение толщины покрытия, исключение выемки грунта - транспортировка / погрузка и транспортировка материала - и импорт базы, способствует уплотнению, обеспечивает "всепогодный" доступ на и внутри сайтов проектов. Другой формой обработки почвы, тесно связанной со стабилизацией почвы, является модификация почвы, иногда называемая «сушкой грязи» или кондиционированием почвы. Хотя некоторая стабилизация по своей сути происходит при модификации грунта, различие заключается в том, что модификация грунта - это просто средство для снижения содержания влаги в грунте для ускорения строительства, тогда как стабилизация может существенно повысить прочность материала на сдвиг, так что он может быть включен в структурный дизайн проекта. Определяющими факторами, связанными с модификацией почвы по сравнению со стабилизацией почвы, могут быть существующее содержание влаги, конечное использование структуры почвы и, в конечном итоге, экономическая выгода. Оборудование для процессов стабилизации и модификации включает: разбрасыватели химических добавок, смесители грунта (реклаймеры), переносные пневматические контейнеры для хранения, водовозы, уплотнители глубинного подъема, автогрейдеры.

Текучий наполнитель

Летучая зола также используется в качестве компонента при производстве жидкого наполнителя (также называемого контролируемымМатериал низкой прочности или CLSM), который используется в качестве самовыравнивающегося, самоуплотняющегося засыпного материала вместо уплотненной земли или зернистой засыпки. Прочность текучих заполняющих смесей может составлять от 50 до 1200 фунтов / дюйм² (от 0,3 до 8,3 МПа ), в зависимости от проектных требований рассматриваемого проекта. Текучая заливка включает смеси портландцемента и наполнителя и может содержать минеральные примеси. Летучая зола может заменить портландцемент или мелкий заполнитель (в большинстве случаев речной песок) в качестве наполнителя. Смеси с высоким содержанием летучей содержат почти летучую золу с небольшим процентным содержанием портландцемента и достаточным количеством воды, чтобы смесь текучей. Смеси с низким уровнем летучей золы содержат высокий процент низкий уровень летучей золы, портландцемента и воды. Зола-унос класса F лучше всего подходит для смесей с высоким содержанием золы, как зола-унос класса C всегда используется в смесях с высоким содержанием золы-уноса.

Асфальтобетон

Асфальтобетон - композитный материал, состоящий из асфальтового вяжущего и минерального заполнителя, обычно используемого для покрытия дорог. Зола-унос классов F и C обычно инстанция в качестве минерального наполнителя для заполнения пустот и точек контакта между более крупными частицами заполнителя в асфальтобетонных смесях. Это приложение используется вместе или вместо других вяжущих веществ (таких как портландцемент или гашеная известь). Для использования в асфальтовом покрытии летучая среда должна соответствовать спецификациям минерального наполнителя, изложенному в ASTM D242. Гидрофобный характер летучей золы обеспечивает лучшую устойчивость тротуаров к отслоению. Также было показано, что летучая зола увеличивает асфальтовую матрицу, увеличивает сопротивление колейности и увеличивает долговечность смеси.

Геополимеры

В последнее время летучая зола использовалась в качестве компонента в геополимеры, в которых реакционная способность стекол золы-уноса может быть использована для создания вяжущего, похожего на гидратированный портландцемент по внешнему, но с надлежащими свойствами, включая пониженное содержание CO 2 выбросов, в зависимости от состава.

Бетон, уплотненный роликами

Верхний резервуар Амерена ГЭС Таум Саук был построен из уплотненного роликом бетон, предоставленный летучую золу с одной из угольных электростанций Амерен.

Еще одно применение летучей золы - это бетон, уплотненный роликами плотины. Многие плотины в США построены с высоким уровнем летучей золы. Летучая зола снижает теплоту гидратации, позволяя образовывать более толстые слои. Данные по ним можно найти в Бюро мелиорации США. Это также было указано в проекте плотины Ghatghar в Индии.

Bricks

Существует несколько технологий производства строительного кирпича из летучей золы, позволяющего обеспечить широкий спектр продукции. Один тип из летучей золы кирпича путем смешивания летучей золы с равным глины и последующего обжига в печи при температуре около 1000 ° C. Этот подход имеет главное преимущество - уменьшение количества необходимой глины. Другой тип кирпича из золы-уноса изготавливается путем смешивания грунта, штукатурки, золы-уноса и воды, после чего смесь высыхает. Температурное нагревание не требуется, этот метод снижает загрязнение воздуха. В более современных производственных процессах используется большая часть летучей продукции, позволяющая использовать высокопрочные кирпичи с экологическими преимуществами.

В Соединенном Королевстве летучая зола использовалась более пятидесяти лет для изготовления бетонных строительных блоков. Они широко используются для внутренней обшивки стенок полости. Они, естественно, обладают большей теплоизоляцией, чем блоки, изготовленные из других заполненных.

Кирпичи из ясеня используются в домостроении в Виндхуке, Намибия с 1970-х годов. Однако есть проблема с кирпичиками в том, что они имеют тенденцию выходить из строя или давать неприглядные всплывающие окна. Это происходит, когда кирпичи вступают в контакт с влагой и происходит химическая реакция.

В Индии кирпичи из летучей золы используются для строительства. Ведущие используют промышленный стандарт, известный как «Пылевидная зола для смеси извести производителей и пуццолана», с использованием более 75% переработанных постиндустриальных отходов и процесса сжатия. В результате получается прочный продукт с хорошими изоляционными свойствами и экологическими преимуществами.

Композиты с металлической матрицей

Частицы летучей золы доказали свой потенциал в качестве хорошего армирования алюминиевыми сплавами и проявление физических и механических свойств. В частности, прочность на прочность на прочность увеличивается, прочность на разрыв и твердость увеличивается, когда процентное содержание летучей золы увеличивается. Присутствие летучей золы ценосфер в матрице из чистого снижает его коэффициент теплового расширения (КТР).

Обработка и стабилизация отходов

Муха зола, принимая во внимание ее щелочность и водопоглощение, прикосновение к другим щелочным материалам для преобразования осадка сточных вод в органическое удобрение или биотопливо.

катализатор

Fly зола при обработке гидроксидом натрия, по-видимому, хорошо функционирует в качестве катализатора для превращения полиэтилена в веществе, подобное сырой нефти в высокотемпературный процесс, называемый пиролизом.

Кроме того, летучая зола, в основном класса C, может процесс стабилизации / отверждения опасных отходов и загрязненных почв. Например, в процессе Rhenipal летучая зола используется в качестве добавки для стабилизации осадка сточных вод и других токсичных осадков. Этот процесс используется с 1996 года для стабилизации больших количеств хрома (VI) загрязненных шламов кожи в Алканена, Португалия.

Проблемы окружающей среды.

Загрязнение подземных вод

Уголь содержит следовые количества микроэлементов (таких как мышьяк, барий, бериллий, бор, кадмий, хром, таллий, селен, молибден и ртуть ), многие из которых очень токсичны для людей и других форм жизни. Следовательно, летучая зола, полученная после сжигания этого угля, содержит повышенные эти элементы, и золы вызывают загрязнение подземных вод является значительным. В США зарегистрированы случаи загрязнения подземных вод после удаления или утилизации золы без необходимой защиты. Например, решением суда Мэриленда от декабря 2008 г. был наложен штраф в размере 54 миллионов долларов против Constellation Energy, который выполнила «проект восстановления» по заполнению заброшенного гравийного карьера летучей золой; водные скважины загрязненной золой области загрязнены тяжелыми металлами.

Примеры

Северная Каролина

В 2014 году жители, проживающие рядом с паровой станцией Бак в Дюквилле, Северная Каролина, сказали, что «из угольных» золоотвалов рядом с их домами могут вымываться опасные материалы в грунтовые воды ».

Иллинойс

Иллинойс имеет много свалок угольной золы с угольной золой, образующейся при сжигании угля растений. Из 24 свалок угольной золы в соответствии с имеющимися данными, 22 выбросили токсичные загрязнители, включая мышьяк, кобальт и литий, в подземные воды, реки и озера. Опасные токсичные химические вещества, сбрасываемые в воду в Иллинойсе этим свалками угольной золы, включают более 300000 фунтов алюминия, 600 фунтов мышьяка, почти 300000 фунтов бора, более 200 фунтов кадмия, более 15000 фунтов марганца, примерно 1500 фунтов селена, примерно 500000 фунтов азота и почти 40 миллионов фунтов сульфата, согласно отчету Environmental Integrity Project, Earthjustice, сети Prairie Rivers Network и Sierra Club.

Техас

Подземные воды, окружающие каждую из 16 угольных электростанций в Техасе, загрязнены угольной золой, согласно исследованию Проект экологической безопасности (EIP). Небезопасные уровни мышьяка, кобальта, лития и других загрязняющих веществ были обнаружены в подземных водах около всех свалок золы. На 12 из 16 участков анализа EIP обнаружил, что уровни мышьяка в грунтовых водах в 10 раз выше, чем EPA Максимальный уровень загрязнения ; Было обнаружено, что мышьяк несколько типов рака. На 10 участках литий, вызывающий неврологические заболевания, был обнаружен в грунтовых водах вх более 1000 микрограммов на литр, что в 25 максимально максимально допустимый уровень. В отчете делается вывод о том, что индустрия ископаемого топлива в Техасе не соблюдала федеральные правила по переработке угольной золы, регулирующие органы не смогли защитить грунтовые воды.

Экология

Эффект летучей золы воздействия на глобальную среду может изменяться в зависимости от тепловой электростанции, на которой он производится, а также от совокупности летучей золы и зольного остатка в отходах. Это связано с различными химическим составом угля в зависимости от геологии местности, в которой он находится, и происходит процесс сжигания угля на электростанции. Когда уголь сгорает, образуется щелочная пыль. Эта щелочная пыль может иметь pH от 8 до 12. Пыль летучей золы может осаждаться на верхнем слое почвы, увеличивая pH и влияя на растения и животных в окружающей экосистеме. Микроэлементы, такие как, железо, марганец, цинк, медь, свинец, никель, хром, кобальт, мышьяк, кадмий и ртуть можно найти в более высоком уровне по сравнению с зольным остатком и основным углем.

Летучая зола может выщелачивать токсичные компоненты, содержание которых может быть от 100 до тысячи раз больше, чем федеральный стандарт для питьевой воды. Летучая зола может загрязнять поверхностные воды в результате эрозии, поверхностного стока, частиц, переносимых по воздуху, попадания на поверхность воды, попадания загрязненных грунтовых вод в поверхностные воды или сброса из пруд угольной золы. Рыбу можно заразить использование средств. Когда вода загрязнена летучей золой, рыба может поглощать токсины через жабры. Осадок в воде также может стать загрязненным. Загрязненный осадок может загрязнять источники корма для рыбы, и рыба может заразиться в результате употребления этих источников корма. Затем это может привести к заражению организмов, потребляющих эту рыбу, таких как птицы, медведи и даже люди. После воздействия летучей золы, загрязняющая воду, водные организмы имеют повышенные уровни кальция, цинка, брома, золота, церия, хрома, селена, кадмия и ртути.

Почвы, загрязненные летучей золой, показали увеличение насыпной плотности и влагоемкости, но снижение гидравлической проводимости и сцепления. Воздействие летучей золы на почвы и микроорганизмы в почвах зависит от pH золы и почвы следов металлов в золе. Сообщества микробов в зараженной почве показало снижение дыхания и нитрификации. Эти загрязненные почвы могут быть вредными или полезными для развития растений. Летучая зола обычно дает положительные результаты, когда устраняет недостаток питательных веществ в почве. Наиболее пагубные эффекты наблюдались, когда наблюдалась фитотоксичность бора. Растения поглощают элементы, поднимаемые летучей из почвы. Мышьяк, молибден и селен были единственными элементами, детьми токсичными для пастбищных животных. Наземные организмы, подвергшиеся воздействию летучей золы, показали только повышенный уровень селена.

Разливы из бестарного хранилища

Управление долины Теннесси Нарушение герметизации зольной пыли 23 декабря 2008 г. в Кингстон, Теннесси

Там, где летучая зола хранится навалом, ее обычно хранят влажной, а не сухой, чтобы минимизировать летучую пыль. Образовавшиеся водохранилища (пруды) обычно большие и стабильные в течение длительного времени, но любое нарушение их дамб или обваловка происходит быстро и в больших масштабах.

В декабре 2008 года обрушение насыпи на водохранилище для влажного хранения летучей золы на Кингстонском заводе по добыче ископаемых Управление долины Теннесси вызвало крупный выброс 5, 4 миллиона кубических ярдов угольной золы, повредивший 3 дома и попавший в реку Эмори. Затраты на очистку могут 1,2 миллиарда долларов. Несколько недель спустя за этим разливом последовал небольшой разлив завода TVA в Алабаме, который загрязнил Вдовс-Крик и реку Теннесси.

В 2014 году 39 000 тонн золы и 27 миллионов галлонов ( 100 000 кубометров загрязненной воды вылилось в реку Дэн около Иден, Северная Каролина с закрытой угольной электростанции в Северной Каролине, принадлежащей Duke Energy. В настоящее время это третий по величине выброс угольной золы в США.

США. Агентство по охране окружающей среды (EPA) опубликовало постановление об остатках сгорания угля (CCR) в 2015 году. Агентство продолжало классифицировать угольную золу как неопасную (тем самым избегая строгих разрешительных требований в соответствии с подзаголовком C Закона О сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA), но с новыми ограничениями:

  1. Существующие золоотвалы, загрязняющие грунтовые воды, должны перестать получать CCR и закрыты или модернизированы с помощью облицовки.
  2. Существующие золоотвалы и свалки должны соответствовать структурным ограничениям и ограничениям по местоположению, где это применимо, или должны быть закрыты.
  3. Пруд, больше не получающий CCR, по-прежнему подчиняется всем нормам, если он не обезвожен и будут закрыты к 2018 году.
  4. Новые пруды и свалки должны включать геомембрану слой поверх слоя уплотненного грунта.

. Постановление было разработано для предотвращения разрушения прудов и защиты грунтовых вод. Требуются усиленные проверки, ведение документации и мониторинг. Также включены процедуры закрытия и включают укупорку, лайнеры и обезвоживание. Регламент CCR с тех пор стал предметом судебных разбирательств.

Загрязняющие вещества

Летучая зола содержит следовые концентрации тяжелых металлов и других веществ, которые считаются вредными для здоровья в достаточных количествах. Потенциально токсичные микроэлементы в угле включают мышьяк, бериллий, кадмий, барий, хром, медь, свинец, ртуть, молибден, никель, радий, селен, торий, уран, ванадий и цинк. Примерно 10% массы сжигаемых в США углей состоит из негорючего минерального материала, который становится золой, поэтому концентрация большинства микроэлементов в угольной золе примерно в 10 раз превышает концентрацию в исходном угле. Анализ 1997 года, проведенный Геологической службой США (USGS), показал, что летучая зола обычно содержала от 10 до 30 частей на миллион урана, что сопоставимо с уровнями, обнаруженными в некоторых гранитных породах, фосфатная порода и черный сланец.

В 1980 г. США Конгресс определил угольную золу как «особые отходы», которые не подлежат регулированию в соответствии со строгими требованиями RCRA по разрешению опасных отходов. В своих поправках к RCRA Конгресс поручил EPA изучить вопрос о специальных отходах и принять решение о необходимости более строгого регулирования разрешений. В 2000 году EPA заявило, что летучая зола угля не должна считаться опасными отходами. В результате на большинстве электростанций не требовалось устанавливать геомембраны или системы сбора сточных вод в золоотвалы.

Исследования, проведенные Геологической службой США и другими организациями по радиоактивным элементам в угольной золе, показали, что летучая зола сравнивается с обычными почвами или камнями и не должен вызывать тревогу. Однако общественные и экологические организации задокументировали многочисленные опасения по поводу загрязнения окружающей среды и ущерба.

Проблемы воздействия

кристаллический кремнезем и известь вместе с токсичными химическими веществами представляют опасность для здоровья человека и среда. Летучая зола содержит кристаллический кремнезем, который, как известно, при вдыхании вызывает заболевания легких, в частности силикоз. Кристаллический диоксид кремния внесен в список IARC и Национальной токсикологической программы США как известный человеческий канцероген.

Известь (CaO) реагирует с водой (H 2 O) с образованием гидроксид кальция [Ca (OH) 2 ], придающий летучей золе pH где-то между 10 и 12, от среднего до сильного основания. Это также может вызвать повреждение легких, если присутствует в достаточном количестве.

Паспорта безопасности материалов рекомендуют соблюдать ряд мер предосторожности при обращении или работе с летучей золой. К ним относятся ношение защитных очков, респираторов и одноразовой одежды, а также недопущение взбалтывания летучей золы, чтобы свести к минимуму ее попадание в воздух.

Национальная академия наук отметила в 2007 году, что «высокие уровни загрязнения во многих CCR (остатках сгорания угля) фильтрата могут вызвать проблемы для здоровья человека и окружающей среды».

Постановление

США

После разлива шлама летучей золы на Кингстонском заводе по производству ископаемых в 2008 году Агентство по охране окружающей среды начало разрабатывать нормативные акты, которые будут работать ко всем зольным бассейнам в стране. EPA опубликовало правило CCR в 2015 году. Некоторые из положений правила CCR 2015 года были оспорены в судебном порядке, и Апелляционный суд США по округу Колумбия передал верхние части EPA для

14 августа 2019 года EPA опубликовало предлагаемое правило, в котором будут Введение на основе местоположения, а не числовой порог (например, водохранилища или свалки), требующий воздействия от демонстрации минимального на глобальном уровне, поэтому

Отдельным заявлением EPA опубликовано окончательное постановление 28 августа 2020 г., требующее, чтобы все золоотвалы без футеровки были дооснащены облицовкой или закрылись к 11 апреля 2021 г. Некоторые объекты могут получить дополнительное время - до 2028 года - для поиска альтернативных способов обращения с золошлаками до закрытия их поверхностных водохранилищ.

Индия

Министерство окружающей среды, лесов и изменений климата из Индия впервые опубликовала уведомление в официальном бюллетене в 1999 г., в котором указано использование летучей золы указывается установленный срок для всех тепловых электростанций, который должен обеспечить их 100% использование. Последующие поправки в 2003 и 2009 годах перенесли крайний срок для соблюдения на 2014 год. По данным Центрального управления электроэнергетики Нью-Дели, по состоянию на 2015 год утилизировалось только 60% образующейся летучей золы. Это привело к последнему уведомлению в 2015 году, в котором 31 декабря 2017 года определено как пересмотренный крайний срок для достижения 100% использования. Из примерно 55,7% утилизируемой золы-уноса большая часть (42,3%) идет на производство цемента, тогда как только около 0,74% используется в качестве добавки к бетону (см. Таблицу 5 [29]). Исследователи в Индии активно решают эту проблему, работая с летучей золой в качестве добавки к бетону и активированным пуццолановым цементом, таким как геополимер [34], чтобы помочь достичь цели 100% использования. Очевидно, что наибольшие возможности заключаются в увеличении количества летучей золы, содержащейся в бетоне. В 2016 году Индия произвела 280 миллионов тонн цемента. Поскольку жилищный сектор потребляет 67% цемента, есть огромные возможности для включения летучей золы как в растущую долю ППК, так и в бетон с низкой и средней прочностью. Существует неправильное представление о том, что индийские нормы IS 456: 2000 для бетона и железобетона и IS 3812.1: 2013 для золы-уноса ограничивают использование золы-уноса до уровня менее 35%. Подобные заблуждения существуют в таких странах, как США, но свидетельством обратного является использование HVFA во многих крупных проектах, где дизайнерские смеси использовались под строгим контролем качества. Предполагается, что для того, чтобы извлечь максимальную пользу из результатов исследований, представленных в документе, срочно разработан бетон со сверхвысокой летучей золой (UHVFA) для широкого использования в Индии с использованием местной летучей золы. Также требуются срочные меры для продвижения бетонов на основе пуццолана или геополимерного цемента, активированных щелочами.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с Летучая зола.
Последняя правка сделана 2021-05-20 09:39:50
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте