Аннотированный отчет № П 2181 «Разработка теоретических основ ресурсосберегающих технологий

Аннотированный отчет
о выполнении Государственного контракта № П 2181 от «9 » ноября 2009 г.
«Разработка теоретических основ ресурсосберегающих технологий
комплексной переработки золы и шлака твердых топлив ТЭС».
Сроки выполнения: с 9.11.2009 по 04.08.2011г.
Объем финансирования: 700 000 рублей 00 коп. (Семьсот тысяч
рублей 00 коп.).
Актуальность НИР. Проблема утилизации и переработки техногенных
отходов – зол и шлаков ТЭС, является чрезвычайно актуальной для ряда
российских регионов, особенно для традиционных регионов угледобычи и
интенсивного углеиспользования. В таких регионах золо- и шлакоотвалы
занимают значительные площади, загрязняя плодородные земли,
существенно ухудшая экологическую обстановку. В тоже время
золошлаковые отходы (ЗШО) являются ценным источником минерального
сырья, благодаря весомому содержанию в них оксидов целого ряда
элементов, таких как кремний, алюминий, кальций, железо, магний, натрий,
калий.
Применение зол и шлаков ТЭС в качестве составляющих компонентов
строительных материалов является наиболее масштабным направлением
утилизации этих видов отходов и позволит:
1. Существенно сократить площадь территорий, отводимых под
золоотвалы, и высвободить их для промышленного и
сельскохозяйственного производства.
2. Снизить эксплуатационные затраты на золоотвалы, которые в
конечном итоге сказываются на стоимости электроэнергии,
производимой ТЭС.
3. Улучшить экологическую обстановку в данных местностях, что
является чрезвычайно важным как для человечества, так и для
окружающего животного и растительного мира.
4. Сократить расход природного минерального сырья для
производства, в частности строительных материалов.
5. Снизить энергозатраты на производство данных видов материалов,
так как ЗШО ТЭС являются обычно источниками легкоплавкой
составляющей – плавнями, имея стеклообразную структуру.
6. Экономить до 30% цемента и более 50% природных заполнителей
при производстве бетонов, что достигается благодаря достаточно
высокой степени инертности и крупнотоннажности ЗШО.
7. Создать новые виды и модификации легких и ячеистых бетонов,
что приводит к снижению теплопроводности бетонов и массы
зданий и сооружений.
8. Сократить финансовые затраты на дорожные работы и ремонты
дорог, используя материалы на основе ЗШО в качестве керамзита и
других наполнителей.
Цель работы: разработка теоретических основ ресурсосберегающих
технологий комплексной переработки золы и шлака твердых топлив ТЭС.
Методы реализации: дифференциально-термический анализ; полный
элементный химический анализ; электронная микроскопия; рентгенофазовый
анализ.
Методы
математической
статистики,
математического
моделирования и дискретных выборок.. Патентные исследования по ГОСТ Р
15.011-96 «Система разработки и постановки продукции на производство.
Патентные исследования». Исследования физико-механических и физикохимических свойств материалов согласно ГОСТ Р 15.011-96 «Система
разработки и постановки продукции на производство. Патентные
исследования»; ГОСТ 310.4-81 «Цементы. Методы определения предела
прочности при изгибе и сжатии»; ГОСТ 25592-91 «Смеси золошлаковые
тепловых электростанций для бетонов. Технические условия»; ГОСТ 2581891 «Золы-уноса тепловых электростанций для бетонов. Технические
условия»; ГОСТ 24405-80«Эмали силикатные»; ГОСТ 10134.0-82 «Стекло
неорганическое и стеклокристаллические материалы. Методы определения
химической стойкости»; ГОСТ 30407-96 «Посуда и декоративные изделия из
стекла. Общие технические условия»; ГОСТ 17057-89 «Плитки стеклянные
облицовочные коврово-мозаичные и ковры из них. Технические условия»;
ГОСТ 10978-83 «Стекло неорганическое и стеклокристаллические
материалы. Метод определения температурного коэффициента линейного
расширения»;
ГОСТ10134.1-82
«Стекло
неорганическое
и
стеклокристаллические материалы. Методы определения водостойкости»
Результаты работы:
1.
Выполнен анализ научно-технической литературы и нормативнотехнической документации по использованию шлаковых и зольных отходов
тепловых электростанций. Установлена актуальность выполнения научноисследовательских работ в данном направлении. Проведен анализ различных
направлений утилизации ЗШО.
2.
Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р
15.011-96 «Система разработки и постановки продукции на производство.
Патентные исследования». В соответствии с этим нормативным документом
составлен обзор технического уровня разработанных технологий
переработки ЗШО. В результате сформулированы теоретические основы
ресурсосберегающих технологий комплексной переработки золы и шлака
твердых топлив ТЭС.
3.
Разработан план проведения теоретических и экспериментальных
исследований по разрабатываемой теме, что позволит осуществить научноисследовательские работы в установленном порядке и в заданные сроки. При
этом будут получены результаты, позволяющие сформулировать
теоретические основы ресурсосберегающих технологий комплексной
переработки золы и шлака твердых топлив ТЭС.
4.
Проведены
теоретические
исследования
по
изучению
конструкций золоулавливателей, таких как механические (сухие и мокрые),
электрические и комбинированные, и шлакоулавливателей, таких как
механические, гидравлические и пневматические, осуществлен анализ их
конструктивных особенностей и производительности.
5.
Проведены
теоретические
исследования
существующих
золоотвалов, а также
свойств
отходов тепловых электростанций в
зависимости от их состава и структуры. В результате выработаны основные
критерии классификации и осуществлена классификация как золоотвалов,
так и самих зольных и шлаковых отходов ТЭС. Произведена всесторонняя
оценка их пригодности и возможности для использования в строительных и
композиционных материалах, а также технико-экономических параметров их
применения. Проведены теоретические и экспериментальные исследования;
обобщение и оценка результатов исследования.
6.
Разработаны модели, методы, программы и алгоритмы,
позволяющие увеличить объем знаний для более глубокого понимания
изучаемого предмета исследования и пути применения новых явлений,
механизмов или закономерностей; рекомендации по возможности
использования результатов НИР в реальном секторе экономики.
Руководитель работ по проекту,
вед. инженер УНРиИД
ФГБОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ)
__________________ А. С. Косарев