скачать (61.3 kb.)
Доступные файлы (2):
| Глава 1. 1.1.Зола-унос ТЭЦ.doc | 364kb. | 28.01.2005 00:40 |  скачать |
| Оглавление.doc | 21kb. | 07.05.2004 22:47 | скачать |
Глава 1. 1.1.Зола-унос ТЭЦ.doc
1 2
Введение.В последние годы для Севастополя и всей Украины очевиден явный подъём в капитальном строительстве. Массовая реконструкция городской инфраструктуры и новое капитальное строительство свидетельствуют о необходимости производства качественных строительных материалов.
В настоящее время в результате научно-технического прогресса строительная отрасль претерпевает огромные технологические изменения. Сегодня стало возможным использование многих отходов промышленности, на базе которых в настоящее время изготавливают разнообразные строительные материалы.
В данной работе рассмотрена эффективность использования отходов тепловой энергетики при производстве строительных материалов. В течение всей второй половины XX-ого века на территории всего СССР более ¾ электроэнергии вырабатывалось на тепловых электростанциях , работающих преимущественно на твёрдом топливе. Объёмы потребления угля росли и росли, а, значит, увеличивались и объёмы золошлаковых отходов тепловых электростанций. В 80-х годах в отвалы ТЭС и ГРЭС СССР выбрасывалось не менее 65 млн. т. в год.
Одновременно с ростом средней мощности электростанций и увеличением объёма использования многозольных углей и сланцев резко возросли ёмкости золоотвалов, занимавших площади до 400-800 га на каждую станцию, что приводило во многих случаях к потере ценных сельскохозяйственных угодий. И конечно, никакими цифрами нельзя оценить вред от того, что зола, попадая в водоёмы и источники, загрязняет их и воздушные бассейны городов и посёлков.
Несмотря на переход современных ТЭС на безотходное газовое производство, проблема отходов тепловой энергетики до сих пор стоит очень остро. Это типично для всех стран бывшего СССР. Внимание инженерно-технических работников многих стран мира уже давно привлечено к тому, что золошлаковые отходы характеризуются разнообразием химического состава и ценными технологическими свойствами. Тонкодисперсные золы (угольные, сланцевые, торфяные), получаемые в результате сжигания твёрдого и пылевидного топлива в энергетических установках, различны по химическому составу в зависимости от вида сжигаемого топлива, режима горения, устройства топок, но все они близки к составу гидравлических добавок. Как показали исследования профессора А.В. Волженского и других советских учёных, эти золы с успехом могут быть использованы для автоклавного производства плотных и ячеистых камней, блоков, панелей и других изделий.
Целью данной курсовой работы является изучение комплексного использования отходов тепловых электростанций в производстве современных строительных материалов.
Для достижения цели в работе решены следующие задачи:
изучение состава и свойств отходов теплоэлектростанций;
рассмотрение области применения зол ТЭС в производстве строительных материалов;
изучение свойств и характеристик строительных материалов, изготовленных на основе отходов ТЭС;
ознакомление с опытом использования зол и шлаков ТЭС российскими и украинскими предприятиями отрасли;
изучение технологии производства портландцемента с добавкой зол тепловых электростанций;
расчёт экономической эффективности введения золы ТЭС в клинкер при производстве портландцемента.
При составлении данной работы были изучены труды украинских и российских авторов, рассмотрена как научная, так и периодическая литература в этой области.
^
Строительные материалы с использованием зол ТЭС.
Во время сжигания порошкообразного угля на современных электростанциях в высокотемпературных топках летучие вещества и уголь сгорают, в то время как большинство таких минеральных включений в угле, как глины, кварц и шпат, расплавляются. Расплавленное вещество быстро транспортируется в низкотемпературные зоны, где оно затвердевает в виде сферических частиц. Часть минерального вещества агломерируется с образованием шлака, но большинство его улетает с потоком отходящих газов и называется золой-уносом. Эта зола затем удаляется из газа циклонами и электрофильтрами. Таким образом, зола-унос представляет собой тонкодисперсный материал, образующийся на тепловых электростанциях в результате сжигания углей в топках котлоагрегатов, осаждаемый золоулавливающими устройствами из дымовых газов и предназначенный для приготовления сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений, кроме конструкций, эксплуатируемых в средах со средней и сильной агрессивностью.
В зависимости от дискретности, характеризуемой удельной поверхностью, зола-унос подразделяется на 3 класса, представленные в таблице 1.
Таблица 1.
| Класс | Применение | Удельная поверхность, см2/г |
| I | (А и Б) – для железо- бетонных конструкций | 2000 |
| II | (А и Б) – для бетонных конструкций и изделий | 2000-3000 |
| III | А – для тяжёлого бетона | 2800-4000 |
| Б – для лёгкого бетона | 1500-4000 |
Остаток на сите № 008 для золы класса А не должен превышать 15% по массе. Насыпная плотность зол в сухом состоянии не должна превышать 1000 кг/м3. При соответствующем обосновании допускается применение золы с насыпной плотностью, превышающей указанную на 10%.
В таблице 2 приведено содержание аналитически определяемых оксидов (в %) в золе-уносе, пригодной для использования в качестве минеральных добавок в бетон.
Таблица 2.
| Наименование золы | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 |
| Зола от сжигания антрацита или битуми- нозных углей | 48 | 28 | 9 | 4 | 2 | 1 |
| Зола от сжигания бурых или низкобитуминозных углей | 38 | 22 | 4 | 24 | 5 | 3 |
Допускается содержание в золе свободного оксида кальция или оксида магния в количествах, превышающих указанные в таблице, если обеспечивается равномерность изменения объёма образцов при испытании их в автоклаве.
Насыпная плотность зол в сухом состоянии не должна превышать 1000 кг/м3. При соответствующем обосновании допускается применение золы с насыпной плотностью, превышающей указанную на 10%.
Зерновой состав зол удовлетворяет следующим требованиям: для конструкционно-теплоизоляционного бетона содержание зёрен крупнее 5мм не должно превышать 5%, а зёрен размером 0,14мм – не более 90% по объёму; для конструкционного бетона соответственно 10 и 70%.
Содержание в каменноугольных золах остатков несгоревшего топлива, определяемое по потерям в массе при прокаливании, допускается в количестве не более 25%, а в буроугольных золах – не более 5%.Наличие водорастворимых сернистых и сернокислых соединений в пересчёте на SO3 в золах, применяемых для армированных керамзитобетонов, не превышает 1% по массе. Количество мелкого заполнителя – золы – определяется при подборе состава бетона.
Золы ТЭС делятся на основные, содержащие до 40% MgO+CaO, в том числе 5-20% свободного CaO, и кислые, содержащие более 45% SiO2.
Вяжущие, включающие в свой состав золы ТЭЦ.
Золы ТЭС являются неорганическими искусственными материалами, обладающими гидравлическими свойствами, и поэтому относятся к числу активных минеральных добавок. При смешивании в тонкоизмельчённом виде с гидратной известью золы при затворении водой образуют тесто, способное после предварительного твердения на воздухе продолжать твердеть и под водой. Искусственные минеральные добавки широко применяют в качестве частичной замены глинистого компонента в составе сырьевой смеси, а также для производства шлакопортландцемента и портландцемента с минеральными добавками. При использовании золы в качестве замены глинистого компонента в сырьевой смеси позволяет увеличить производительность цементных печей и сократить расход топлива на 15-18%, так как снижается влажность сырьевой смеси и не приходится затрачивать теплоту на декарбонизацию известняка, содержащегося в золах и шлаках.
В таблице 3 представлены некоторые виды цементов и массовая доля в них компонентов, содержащие золы теплоэлектростанций.
Таблица 3.
| Тип цемен-та | Наимено-вание | Обозна-чение | В процентах (по массе) | |||||
| Основные компоненты | Дополнитель-ные компоненты | |||||||
| Клин-кер | Доменный гранулиро-ванный шлак | Пуццо-лана | Зола-уноса | Извест-няк | ||||
| 1 | Портланд-цемент с добавк с добавкой зол золы-уноса | ПЦ II-З | 80-94 | - | - | 6-20 | - | 1-5 |
| 2 | Известково-зольный портланд-цемент | ^ | 80-94 | - | - | 6-20 | ||
| ПЦ II/Б-К | 65-79 | - | - | 21-35 | ||||
| 3 | Пуццолано- вый цемент | ПЦЦ IV/А | 65-79 | - | 21-35 | - | 0-5 | |
| ПЦЦ IV/Б | 45-64 | - | 36-35 | - | 0-5 | |||
| 4 | Компози- ционный цемент | КЦ V/A | 40-64 | 18-40 | 10-20 | - | 0-5 | |
| КЦ V/Б | 20-39 | 41-60 | 20-40 | - | 0-5 | |||
Рассмотрим подробнее некоторые виды вяжущих, производимых с помощью зол ТЭС.
^ называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое либо совместным помолом сухой топливной золы или шлака с известью (негашеной, гашеной или гидравлической), либо тщательным смешиванием в сухом виде тех же раздельно измельчённых материалов. Известково-зольный цемент выгоден тем, что не требует специального обжига и нуждается лишь в помоле. Удельный вес известково-зольного цемента колеблется в пределах 2400-2800 см2/г. Цвет этого цемента из-за наличия остатков несгоревшего угля тёмно-серый. Известково-зольный цемент применяют в тех же случаях, что и другие цементы, получаемые на основе извести и гидравлических добавок.
Более эффективное вяжущее, полученное на основе топливных зол и шлаков, содержащих не менее 15% CaO, например, сланцевая зола. Такая зола, измельчённая в порошок, обладает способностью самостоятельно затвердевать.
Вяжущие свойства могут приобрести и золы других видов топлив, если их смешивают с известняком, причём оба материала должны быть тонко измельчены. Сжигая уголь с добавкой известняка, можно таким образом получать на теплоэлектроцентралях вяжущее вещество, называемое ТЭЦ-цементом. Способ изготовления последнего был разработан Э.З. Юдовичем и П.Д. Кевешем. В состав этого вяжущего входят частицы золы, свободная CaO, силикаты, алюминаты и ферриты кальция, образовавшиеся при сжигании пылевидной смеси угля и известняка в результате взаимодействия между известью и составными частями золы. Этот цемент отличается неравномерностью изменения объёма при обычных условиях твердения из-за значительного содержания свободной окиси кальция.
Вяжущий материал, аналогичный известково-зольному цементу, можно получить, используя очажные остатки кирпичеобжигательных кольцевых печей, представляющие собой золу, полученную от сжигания топлива, с некоторым количеством боя кирпича. После измельчения очажных остатков совместно с известью получается известково-очажный цемент с более высокой прочностью, чем обычный известково-зольный цемент, особенно при тонком помоле.
Можно отметить, что при содержании золы в цементе в количестве 10-15% в соответствующем помоле может быть получен цемент марки 500. Зола является отличным пластификатором и может быть использована при производстве, не только цемента, но и при производстве бетонов, строительных растворов, заполнителей для бетонов, в производстве керамических и силикатных кирпичей и т.д.
Керамические стеновые материалы.
В производстве керамического кирпича золу с удельной поверхностью 2000-3000 см2/г используют в качестве основного сырья и в качестве отощающей и выгорающей добавки. В связи с повышенной влажностью и наличием шлака золу перед подачей в производство необходимо подсушивать и измельчать шлаковые включения. Удельная теплота сгорания золы в зависимости от содержания несгоревших части топлива 4200-12500 КДж (1000-3000 ккал/кг). В глиняную массу вводят 15-45% золы ТЭС. Предпочтение следует отдавать золам с низким содержанием СaO+MgO и температурой размягчения до 1200*С. Золы бурых углей вследствие низкого содержания несгоревших частиц, а также высококальциевые золы не оказывают положительного влияния на свойства керамической массы и готовых изделий.
Силикатный кирпич.
Золы ТЭС являются самостоятельными вяжущими или их компонентами в производстве силикатного кирпича. При производстве силикатного кирпича оптимальная формовочная влажность выбирается в зависимости от количества дозируемой дозы и колеблется в пределах 7-13%. Сырьевые материалы высушивают до постоянной массы. Компоненты вначале смешиваются сухими, затем постепенно вводится вода в количестве 7-8%. Смесь выдерживается в закрытой ёмкости в течение 18-22 часов. После гашения извести добавляют воду для достижения формовочной влажности. При введении в состав силикатной смеси до 30% золы повышается пластичность и удобоформуемость смеси, увеличивается плотность кирпича, его структура приобретает слитность, поверхность получается ровной, с чёткими рёбрами. Добавление большего количества золы приводит к образованию в кирпиче слойной структуры, которая снижает его качество. При полной замене песка золой объёмная масса кирпича снижается с 1800 до 1350 кг/см3. Прочностные характеристики изделий при введении золы также снижаются, но незначительно: прочность при сжатии – с 1,34 до 1,2 МПа, а при изгибе – с 3,6 до 2,3 МПа. По прочностным свойствам кирпич с содержанием 10% золы соответствует марке 125, а с большим количеством золы – марке 100. Однако с увеличением количества золы в составе смеси повышается водопоглощение кирпича и снижаются его коэффициенты размягчения и морозостойкости. Кирпич с содержанием золы свыше 30% неморозостоек.
В таблице 4 представлены данные о технических требованиях к золам ТЭС различного целевого назначения.
Таблица 4.
| Компонент | Топливо | Содержание, в % по массе для применения в качестве: | ||
| самостоятельного вяжущего | компонента вяжущего | заполнителя | ||
| Оксид кальция | Сланцы, Бурые, каменные угли и антрацит | Более 20 - | Не нормируется Не нормируются* | - Не более 5 |
| Сера | Все виды | Не более 3 | Не более 3 | Не более 3 |
| Несгоревшее топливо | Бурые угли Каменные угли Антрацит | - - - | Не более 5 Не более 8 Не более 15 | Не более 8 Не более 12 Не более 20 |
| Стекловидные оплавленные частицы | Бурые и каменные угли Антрацит | - - | Не менее 50 Не менее 50 | Не менее 50 Не менее 60 |
* Высококальциевые золы могут применяться в производстве силикатного кирпича при условии предварительной их автоклавной обработки.
Заполнители для бетонов.
В таблице 5 представлена номенклатура отходов ТЭС, используемых для производства пористых заполнителей для бетонов.
Таблица 5.
| Сырье | Характеристика | Вспучиваемость | Производство |
| Зола-унос ТЭС | Тонкодисперсный сухой продукт пыле-угольного сжигания топлива | Спекается или вспучивается при быстром нагревании | Аглопоритовый гравий, щебень, зольный гравий, глинозольный керамзит |
| Золошлаковая смесь отвалов | Смесь золы и шлака гидроудаления |
Золу ТЭС при производстве глинозольного керамзита используют в качестве добавки, вводимой в глину (в количестве 10-30%), и в качестве компонента сырьевой смеси (50% и более). В качестве добавки, снижающей насыпную плотность керамзита, используют в первую очередь золы с содержанием оксидов железа 12-20%, оксидов алюминия 20-35%, при этом удельная поверхность золы должна находиться в пределах 1000-3000 см2/г. Если же зола служит компонентом сырьевой смеси, то содержание отдельных оксидов может изменяться в более широких пределах.
Максимально допустимое содержание остатков топлива в золе, используемой в производстве глинозольного керамзита, не должно превышать 17%, при этом предпочтение отдают золам из отвалов гидроудаления, так как при применении сухой золы-уноса не удаётся достичь требуемой гомогенности глинозольной шихты даже при интенсивном и длительном перемешивании.
Технологическая схема производства глинозольного керамзита принципиально не отличается от схемы производства керамзита. Основная её особенность помимо усреднения золы – более тщательная подготовка сырьевой смеси. Сначала смесь перемешивают в глиномешалке с пароувлажнением, затем в другой глиномешалке без пароувлажнения, а затем в дырчатых вальцах. При этом глинистый компонент предварительно обрабатывают на вальцах тонкого помола. Исследования НИИ керамзита показали, что введение в глинистую шихту золы ТЭС позволяет снизить насыпную плотность керамзита на одну-две марки. Влияние количества вводимой золы на прочность глинозольного цемента показывают следующие данные:
| Количество золы, % по массе сухой шихты | 0 | 30 | 50 | 70 |
| Насыпная плотность, кг/м3 | 400 | 406 | 413 | 440 |
| Прочность, МПа | 1,7 | 2,3 | 3,1 | 3,4 |
Производство глинозольного керамзита экономически выгодно, так как стоимость золы ниже стоимости природного сырья, а наличие в ней остаточного топлива обеспечивает снижение общего расхода теплоты на обжиг.
^ называют искусственный пористый заполнитель с зёрнами округлой формы, получаемый обжигом сырцовых гранул золы-уноса сухого или гидроудаления в коротких прямоточных вращающихся печах. В качестве добавок используют глину (для улучшения грануляции), пиритные огарки (для снижения температуры размягчения) и кварцевый песок (для повышения прочностных показателей готового продукта).
Зола должна содержать не более 10% несгоревших углистых частиц, не менее 7% оксидов железа и не более 8% оксидов кальция и магния. При более высоком содержании несгоревших остатков угля в золу добавляют глину.
Для изготовления зольного гравия золошлаковая смесь отбирается из отвала гидрозолоудаления ТЭС. Мокрой она поступает в ящичный подаватель, оттуда – в сушильный барабан, через который пропускают отходящие от вращающейся печи газы. Высушенная золошлаковая смесь транспортируется в шаровую мельницу, где измельчается до нужной дисперсности, после чего подаётся в тарельчатый гранулятор. В нём она непрерывно смачивается водой и закатывается в гранулы требуемого размера. Размеры шариков, в которые агрегатируются смоченные частицы во время перемещения во вращающейся тарелке, зависят от угла наклона гранулятора и скорости вращения. Для большего упрочнения зольные гранулы пропускают через сушильный барабан, откуда они поступают в прямоточную вращающуюся печь, где спекаются и вспучиваются при температуре 1150-1200*С. Затем полученная масса охлаждается, сортируется на фракции и поступает на склад готовой продукции.
Насыпная плотность и прочность зольного гравия, полученного гранулированием зол ТЭС с последующим спеканием и вспучиванием гранул, представлены в таблице 6.
Таблица 6.
| Виды зольного гравия | Насыпная плотность, кг/м3 | Предел прочности при сжатии,МПа |
| Гравий на каменном угле | 500 - 800 | 3,7 - 4,0 |
| Гравий на антрациде | 400 - 800 | 3,0 - 17,5 |
| Гравий на буром угле | 400 - 700 | 2,3 - 7,5 |
| Гравий на горючем сланце | 500 - 700 | 2,5 - 10,6 |
Зольный гравий не должен содержать включений свободной извести. Потери в массе при прокаливании допускаются не выше 5%, а после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания потери в массе не должны превышать 10%. Максимальная отпускная влажность 5%. В сортовом зольном гравии не должно быть больше 5% дробленых кусков.
К искусственным неорганическим заполнителям для лёгких бетонов относят также аглопоритовый гравий, изготовляемый из золы ТЭС или золошлаковой смеси отвалов путём окомкования и последующей термической обработки сырцовых гранул со вспучиванием на агломерационных обжиговых машинах.
Аглопорит получают спеканием при обжиге в слое подготовленных гранул песчаноглинистых пород, а также отходов переработки и сжигания твёрдых видов топлива (отходы углеобогащения и золы ТЭС).
^ Щебень и песок из шлаков тепловых электростанций.
Щебень и песок ТЭС образуются при сжигании углей в топках котлов с жидким и твёрдым шлакоудалением и применяются в качестве заполнителя для тяжёлых и лёгких бетонов сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций, кроме бетонов гидротехнических сооружений, конструкций мостов, тоннелей и эстокад, дорожных покрытий, труб, шпал, опор ЛЭП и конструкций из специальных бетонов.
По виду сжигаемых углей шлак разделяют на каменноугольный и буроугольный, по средней плотности – на плотный (со средней плотностью зёрен свыше 2,0 г/см3), образующийся в топках котлоагрегатов с жидким шлакоудалением, и пористый ( со средней плотностью зёрен до 2,0 г/см3), образующийся в топках котлоагрегатов с твёрдым шлакоудалением. Щебень и песок характеризуются зерновым составом, насыпной плотностью, химическим составом, а также устойчивостью структуры и морозостойкостью.
По зёрновому составу щебень и песок разделяют на:
фракционированный с размерами зёрен 5 -10; 10 - 20; 5 -20 мм;
шлаковый песок с размером зёрен до 5 мм;
рядовой несортированный шлак с размером зёрен до 20 мм.
Требования к зерновому составу фракционированного щебня, шлакового песка и рядового шлака приведены в таблице 7.
Таблица 7.
| Показатель | Значение показателя для | ||
| фракционированного щебня | шлакового песка | рядового несортированного шлака | |
| Полные остатки, % по массе, на ситах с диаметром отверстий, мм:d D | 90 -100 до 10 | - до 10 | - до 10 |
| Содержание мелких зёрен сита № 0315, % по массе, не более | 5 | 20 | 10 |
Примечание: Шлаковый песок с содержанием зёрен, проходящих через сито с сеткой № 0315, более 20% по массе выпускают как золошлаковую смесь по ГОСТ 25592-83.
Насыпная плотность щебня из плотного шлака, применяемого для тяжёлого бетона, должна быть не менее 1000 кг/м3, шлакового песка из плотного шлака – не менее 1100 кг/м3 кг/м3. Щебень и песок из пористого шлака, применяемые для лёгкого бетона, в зависимости от насыпной плотности подразделяют на марки, указанные в таблице 8.
Таблица 8.
-
Марка по насыпной плотности
Насыпная плотность, кг/м3
щебня
песка
500
-
До 500
600
600
500-600
700
700
600-700
800
800
700-800
900
900
800-900
1000
1000
900-1000
-
1100
1000-1100
Потерю массы при прокаливании в плотных шлаковых щебне и песке не нормируют, а в пористых она не должна превышать значений, указанных в таблице 9.
Таблица 9.
| Назначение бетона | П.п.п. шлака, % по массе от сжигания угля, не более | |
| каменноугольного | бурого | |
| Для ж/бет. конструкций | 5 | 3 |
| Для бетонных конструкций | 7 | 3 |
Содержание сернистых и сернокислых соединений в перерасчёте на SO3 в щебне и песке не превышает 3% по массе, а свободного оксида кальция – 1%.
Щебень должен обладать устойчивой структурой. Потери массы при определении стойкости против силикатного и железистого распадов соответственно не превышают 8 и 5%.
Морозостойкость щебня должна характеризоваться потерей массы не более 8% при 15 циклах попеременного замораживания и оттаивания для пористого щебня и 100 циклах – для плотного щебня.
Золошлаковый песок может эффективно применяться при производстве керамических изделий, а также в качестве мелкого заполнителя при производстве плит из тяжёлого, лёгкого, ячеистого и керамзитобетонов.
^ Смесь золошлаковая тепловых электростанций.
ГОСТ 25592-83 распространяется на золошлаковую смесь, образующуюся на тепловых электростанциях при сжигании углей в топках котлоагрегатов.
В зависимости от области применения смесь подразделяют на классы (А - для тяжёлого бетона; Б – для лёгкого бетона) и виды (I - для железобетонных конструкций, II - для бетонных конструкций). Золошлаковую смесь характеризуют такие показатели качества, как: зерновой состав, насыпная плотность, химический состав и влажность. Кроме того, содержащийся в золошлаковой смеси шлак характеризуется устойчивостью структуры. По своему зерновому составу золошлаковая смесь отвечает требованиям, приведённым в таблице 10.
Таблица 10.
| Показатель | Значение показателя для классов | |
| А | Б | |
| Содержание шлака, % по массе | Не менее 50 | До 20 |
| Содержание зёрен золы и шлака, проходящих через сито №0315, % по массе в смеси вида: I II | 20-30 20-50 | 50-100 50-100 |
| Содержание зёрен размером более 5мм, % по массе не более | Не нормируется | 15 |
| Максимальный размер зёрен шлака, мм, не более | 40 | 20 |
| Удельная поверхность, см2/г | Не нормируется | 1500-4000 |
Примечание: золошлаковую смесь с содержанием шлака от 20 до 50 % можно применять для тяжёлого бетона в сочетании с природными заполнителями. По соглашению сторон допускается поставка смесей класса Б с большей удельной поверхностью.
Влажность золошлаковой смеси класса А должна быть не более15, класса Б – не более 35% по массе, а насыпная плотность класса А не менее 1300кг/м3, класса Б – не более 1300кг/м3.
Значения потери массы при прокаливании для различных видов золошлаковых смесей не должны превышать показателей, представленных в таблице 11.
Таблица 11.
| Класс | Вид | Потеря массы при прокаливании, % по массе | ||
| антрацитовая | каменноугольная | бурая | ||
| А | I | 5 | 3 | 2 |
| II | 10 | 5 | 2 | |
| Б | I | 15 | 7 | 5 |
| II | 20 | 10 | 5 | |
По соглашению сторон допускается большее значение потери массы при прокаливании.
Золошлаковые смеси ТЭС для производства зольного гравия должны отвечать следующим требованиям:
| Дисперсность золы (остаток на сите 0,22 мм), % не более | 5 |
| Содержание несгоревших частиц, % не более | 10 |
| Содержание оксидов железа, % не более | 10 |
| Содержание оксидов кальция и магния, % не более | 5 |
| Влажность исходной золошлаковой смеси, % не более | 10 |
Требования к золошлаковым смесям ТЭС, применяемым в производстве глинозольного керамзита:
| Содержание шлаковых включений размером более 5 мм | Не допускается |
| Дисперсность золы, см2/г, не менее | 1000 |
| Содержание несгоревших частиц, %, не более | 15 |
| Содержание СаО, %, не более | 10 |
| Содержание сернистых соединений, %, не более | 5 |
| Плавкость золы, *С, не выше | 1380 |
Таким образом, из золошлаковых отходов теплоэлектростанций получают: аглопоритовый гравий, щебень, зольный гравий, глинозёмистый керамзит
(см. пункт 1.1, таблица 5).
^ Бетоны и строительные растворы с использованием зол ТЭС.
Отходы теплоэлектростанций широко используются для производства бетонов и строительных растворов различного назначения.
Зола-унос и зола гидроудаления ТЭС используется в качестве кремнеземистых компонентов бетонной смеси.
Материалами для производства лёгких бетонов являются
Вяжущие: - портландцемент, содержащий трёхкальциевый алюминат С3А не более 6% для изготовления крупноразмерных конструкций на цементном или смешанном вяжущем;
- известь негашеная кальциевая, имеющая скорость гашения 5-25 мин. и содержащая активные СаО+MgO более 70%;
- шлак доменный гранулированный;
- зола высокоосновная, содержащая не менее 40% СаО.
Кремнеземистые компоненты:
песок, содержащий не менее 90% SiO2 или 75% кварца;
зола-унос ТЭС, содержащая SiO2 не менее 45%, СаО – не более 10%, R2O - не более 3%, SO3 - не более 3%;
продукты обогащения руд, содержащиеSiO2 не менее 60%.
По назначению бетоны подразделяются на конструкционные, конструк- ционно-теплоизоляционные и теплоизоляционные. В таблице 12 представлены сравнительные характеристики бетонов на песке и золе ТЭС соответсвенно.
Таблица 12.
| Вид бетона | Марка бетона по средней плотности | Коэффициент | Сорбиционная влажность бетона,%, не более | ||||||
| Теплопроводности, Вт/(м.*С), бетона в сухом состоянии | Паропроницаемости, Мг/(м.ч.Па), бетона изготовленного | При относит. влажности воздуха 75% | при относит. влажности воздуха 97% | ||||||
| На песке | На золе | На песке | На золе | Бетон, изготовленный | |||||
| на песке | На золе | На песке | На золе | ||||||
| Тепло- изоляционный | D300 D400 D500 | 0,08 0,09 0,12 | 0,08 0,09 0,10 | 0,26 0,23 0,20 | 0,23 0,20 0,18 | 8 8 8 | 12 12 12 | 12 12 12 | 18 18 18 |
| Конструкционно- изоляционый | D500 D600 D700 D800 D900 | 0,12 0,14 0,18 0,21 0,24 | 0,10 0,13 0,15 0,18 0,20 | 0,20 0,17 0,15 0,14 0,12 | 0,18 0,16 0,14 0,12 0,11 | 8 8 8 10 10 | 12 12 12 15 15 | 12 12 12 15 15 | 18 18 18 22 22 |
| Конструкцион-ный | D1000 D1100 D1200 | 0,29 0,34 0,38 | 0,23 0,26 0,29 | 0,11 0,10 0,10 | 0,10 0,09 0,08 | 10 10 10 | 15 15 15 | 15 15 15 | 22 22 22 |
Усадка при высыхании автоклавных бетонов марок D600 – D1200, изготовляемых на песке, не должна превышать 0,5 мм/м, а для бетонов на кремнеземистых компонентах – 0,7 мм/м.
Основная задача в технологии конструкционно-теплоизоляционных лёгких бетонов – получение их с минимальной плотностью и теплопроводностью при требуемой прочности, морозостойкости и плотной однородной структуры. Помимо воздухововлечения это достигается применением фракционированных крупных пористых заполнителей с возможно более низкой насыпной плотностью (для керамзита - до 400кг/м3) и эффективных мелких заполнителей. Для керамзитобетона наиболее эффективно применение в качестве мелкого заполнителя зол-уноса и золошлаковых смесей ТЭС с удельной поверхностью 1550-5000см2/г, обеспечивающих в сочетании с воздухововлечением повышенные теплозащитные свойства при наименьшей энергоёмкости и стоимости конструкций.
Основная задача в технологии конструкционных лёгких бетонов – достижение требуемой прочности и плотности при наименьшем расходе цемента. Этой цели служит применение заполнителей с наибольшей прочностью, использование эффективных пластификаторов и зол ТЭС. Составы лёгких бетонов устанавливают расчётно-экспериментальным способом.
Лёгкие бетоны классов В3,5-В7,5 находят широкое применение в современном строительстве. Из них изготовляют около 85% всех конструкций: наружные стеновые панели, крупные блоки, плиты тёплой кровли. Наряду с этим для производства несущих конструкций – плит перекрытий, покрытий, объёмных элементов, а также внутренних трёхслойных стеновых панелей - используют конструкционные лёгкие бетоны классов В10-В30 со средней плотностью 1200-2000кг/м3 (около 10% всех изготовляемых конструкций). Примерно 5-7% лёгкого бетона идёт на изготовление неармированных изделий – мелких стеновых блоков, теплоизоляционных плит.
Типовые нормы расхода цемента для тяжёлых бетонов регламентированы СНиП 5.01.23-83 в зависимости от прочности бетона, марки цемента, характеристик заполнителя, удобоукладываемости бетонной смеси, длительности тепловой обработки и других факторов.
Минимальный расход цемента должен быть не менее 200кг/м3 для бетонных изделий и 220кг/м3 для железобетонных. Снижение расхода цемента на 40-100кг/м3 может быть получено за счёт введения в состав бетона золы-уноса или отвальных зол в количестве 100-120кг/м3 с одновременной заменой части песка. При этом минимальный расход цемента может быть снижен соответственно до 150 и 180 кг/м3.
Таким образом, при производстве бетона заданного класса необходимо учитывать: роль пластификаторов, рациональный подбор заполнителей, режим пропаривания, эффективное уплотнение методами вибрирования и энергозатраты, необходимые для данного производства.
Строительные растворы применяют для каменных кладок, монтажа строительных конструкций, облицовочных и штукатурных работ. Растворы строительные подразделяют по виду вяжущих на простые с использованием одного вида вяжущего (цемент, известь, гипс и др.) и сложные с использованием смешанных вяжущих (цементно-известковые, известково-зольные, известково-гипсовые и др.).
Золу-унос ТЭС и компонент золы гидроудаления золошлаковой смеси применяют для лёгких строительных растворов в качестве заполнителя. Указаниями по приготовлению и применению строительных растворов СН-290-64 предусмотрена возможность использования зол ТЭС в составе строительных растворов до 20% с целью экономии цемента. Оптимальные составы строительных растворов марок 25, 50 и 75 на разных цементах с частичной заменой песка золой приведены в таблице 13.
Таблица13
| Цемент | Расход материалов на 1м3, кг | Экономия цемента на 1м3 раствора, кг | ||
| цемент | песок | зола | ||
| Раствор марки 25 | ||||
| Известково-шлаковый марки 100 | 250 | 1150 | 200 | 130 |
| Шлакопортландский марки 200 | 230 | 1220 | 160 | 130 |
| Шлакопортландский марки 300 | 160 | 1270 | 170 | 130 |
| Раствор марки 50 | ||||
| Известково-шлаковый марки 100 | 350 | 1050 | 200 | 135 |
| Шлакопортландский марки 200 | 345 | 1160 | 150 | 5 |
| Шлакопортландский марки 300 | 265 | 1050 | 240 | 5 |
| Раствор марки 75 | ||||
| Шлакопортландский марки 200 | 410 | 950 | 210 | 10 |
| Шлакопортландский марки 300 | 330 | 1150 | 150 | 10 |
| Шлакопортландский марки 400 | 310 | 1200 | 140 | 10 |
Из данной таблицы видно, что введение золы в кладочных растворах экономит цемент. Растворная смесь при частичной замене песка золой становится более пластичной, малорасслаиваемой, с меньшим, чем у песчано-цементной, водоотделением. Она быстро набирает прочность, обладает повышенной стойкостью в сульфатной и пресноводной средах.
^ Опыт использования зол и шлаков ТЭС на российских и украинских предприятиях.
Универсальность свойств шлакозольного сырья предопределяет возможность получения из него широкого ассортимента строительных материалов и изделий. В производстве строительных материалов и изделий топливно-энергетические отходы могут быть эффективно использованы и без предварительной технологической подготовки в виде тонкодисперсного заполнителя взамен песка как добавка к портландцементному клинкеру при его помоле, а также как сырьё при приготовлении бетонов и растворов.
Приведём данные опыта предприятий, использующих золы и шлаки ТЭС.
Так, интересен опыт работы предприятий, выпускающих керамические стеновые материалы и использующих золы ТЭС в качестве отощающей и топливной добавки в составе шихты. Например, Ростовский №3 и Новочеркасский заводы строительных материалов, Корчеватский, Орский и другие кирпичные заводы. Экономический эффект в результате применения золы на заводе мощностью 100млн. штук кирпича составляет около 200 тыс. руб. в год, кроме того, расход топлива снижается на 20-30%.
Применение золошлаковых отходов Черкасской ТЭС для производства стеновых шлакоблоков на Черкасском заводе строительных материалов позволило получить 52 тыс. руб. годовой экономии, а использование тех же отходов в качестве компонента вяжущего при изготовлении силикатного кирпича даёт возможность заводу сократить расход извести на 10% , повысить прочность сырца и марку кирпича.
Сланцевая зола в отличие от золы, получаемой при сжигании каменного и бурого углей, содержит 40-50% окиси кальция и при производстве газобетона может полностью заменить портландцемент на известь. Промышленное производство сланцезольного газобетона на основе пылевидной золы успешно осуществляется на Ахметском и Нарвском комбинатах строительных материалов в Эстонии.
Использование на Прибалтийском заводе ЖБИ золы сухого отбора Прибалтийской ГРЭС и на Берёзовском заводе строительных конструкций золы Верхне-Тагильской ГРЭС взамен части цемента позволило снизить себестоимость 1м3 сборного железобетона на 20%.
В таблице 14 представлен экономический эффект переработки энергетических отходов для строительства.
Таблица 14.
| Направления использования золы | Удельный экономический эффект, в руб. в пересчёте на 1 т. золы* |
| Производство цемента и других вяжущих материалов | 0,7-3,2 |
| Производство лёгких и ячеистых бетонов на основе зольных заполнителей | 10-20 |
| Производство кирпича и мелких блоков с использованием зол | 7-9 |
| Дорожное и аэродромное строительство (стабилизация грунтов, засыпки и насыпи) | От 5-7 до 8-12 |
| Гидротехническое строительство (активная зольная добавка к бетону) | 10 |
1 2
Скачать файл (61.3 kb.)