3.1 ТМ топливно-энергетического комплекса
Одной из важных проблем исследования шлакозольных отвалов теплоэлектростанций (ТЭС) является изучение их состава и количества микропримесей, возможно, представляющих ценность как сырьё для извлечения этих микропримесей.
Рассмотрим результаты исследований минерального состава и элементов примесей для зол Рефтинской ГРЭС, работающей с 1970 г и обеспечивающей тепловой и электрической энергией значительную часть Свердловской области. Золы транспортируются по системе гидрозолоудаления и складируются в золоотвал, который занимает площадь 1500 га и содержит 120 млн.т золы при ежегодном складировании золошлаковых отходов около 3,1 млн.т.
Золоотвал Рефтинской ГРЭС вытянут с севера на юг. Его длина более 1000 м, ширина от 100 до 300 м и высота 10-15 м. Опробование поверхности отвала показало, что он имеет неоднородное строение, определяющееся чередованием зол различных по гранулометрическому составу (см. таблицу 1).
Таблица 1.
Гранулометрический состав (%) зол Рефтинской ГРЭС.
Тип золы |
Размеры зёрен, мм |
|||
> 0,63 |
0,2 - 0,63 |
<0,2 |
||
Тонкозернистые золы с обломками шлака |
22,8 |
28,4 |
48,8 |
|
Тонкозернистые золы |
1,4 |
7,6 |
91 |
|
Пылеватые золы |
0,4 |
1,7 |
97,9 |
Выделенные разновидности золы отражают её гранулометрическую сортировку при гидровыносе.
Тонкозернистые золы с обломками шлака распространены в северной части отвала. Тонкозернистые золы составляют основную массу тела золоотвала. Пылеватые золы распространены в виде субширотных полос шириной от 10 до 50 м по всей территории отвала.
Содержания микроэлементов в исходном угле и в золе в целом представлены в таблице 2.
Таблица 2.
Среднее содержание и коэффициент концентрации (КК) микроэлементов в сжигаемых углях и золах Рефтинской ГРЭС.
Содержание микроэлементов, n10-3%/KK |
||||||||||||||
Cu |
Zn |
Pb |
Be |
Cr |
Co |
Ba |
Ti |
V |
Mn |
Sc |
P |
Zr |
||
Уголь |
0,3 |
0,6 |
0,5 |
0,2 |
0,3 |
3 |
42 |
40 |
1,3 |
44 |
0,7 |
44 |
10,2 |
|
Золы в целом |
1,4 4,67 |
2,083,47 |
1,382,76 |
0,2 1 |
0,1 0,33 |
2,9 0,97 |
20 0,48 |
800 20 |
2 1,54 |
70,11,59 |
1 1,43 |
1002,27 |
20 1,96 |
Из таблицы следует, что концентрация в золах большинства элементов возрастает (КК>1), для некоторых весьма значительно (ККTi=20, ККCu=4,67, ККZn=3,47, ККPb=2,76) и только для трёх элементов уменьшается (ККCr=0,33, ККCo=0,97, ККBa=0,48).
Наблюдаются определённые различия в содержании отдельных микроэлементов для указанных выше разновидностей зол. Так например, в тонкозернистых золах повышены содержания меди (ККCu=5,17) и хрома (ККCr=3,3), пылеватые золы характеризуются понижением содержания меди (ККCu=2,97) и цинка (ККZn=3,0) и повышением содержания почти всех остальных элементов (ККBe=1,55, ККBa=0,7 и др.). В золах, содержащих обломки шлаков повышены содержания хрома (ККCr=3,0) и марганца (ККMn=1,82).
Главным минералом, выявленным рентгеноструктурным анализом, является муллит {Al4[Al4(Si3Al)O19(F0,5O,OH)]} - высокотемпературная фаза с неупорядоченной структурой, а так же тридимит (SiO2) - минерал метастабильной фазы, характерный для молодых образований, в том числе для зол и шлаков.
Муллит, содержащий 71,83% Al2O3 и 28,17% SiO2 образуется при термическом перерождении ряда глинистых минералов (каолинит - Al4[Si4O10][OH]8, галлуазит, пирофиллит и др.), мусковита, гидрослюды и других природных алюмосиликатов. По экономическому значению и объёмам производства муллит входит в число важнейших искусственных минералов.
Содержание глинозёма (Al2O3) в золах сопоставимо с его содержанием в бокситах (С45%), поэтому золы Рефтинской ГРЭС могут служить сырьём для производства алюминия. Попутно с глинозёмом возможно извлечение фосфора.
Среди элементов примесей особое внимание привлекают редкие элементы Sc, Zr, Ti и B. Необходимы дальнейшие исследования с целью их количественной оценки.
Складирование золошлаковых отходов сопряжено с широкомасштабным их воздействием на окружающую среду (ОС), выражающееся в отчуждении земель и загрязнении атмосферы, подземных и поверхностных вод. Однако, проблема использования шлакозольных отвалов до настоящего времени не решена. Ежегодно утилизируется в основном в производстве стройматериалов менее 1% от образующегося за тот же период времени количества золы.
О воздействии золоотвалов на ОС можно судить по результатам обследования золоотвалов АО «Свердловэнерго», входящего в состав РАО «ЕЭС».
Воздействие на водные ресурсы.
На всех электростанциях АО «Свердловэнерго» организовано оборотное водоснабжение. Однако, несмотря на наличие замкнутого цикла водоснабжения, в действительности существует сброс загрязнённых вод с золоотвалов в поверхностные и подземные водные системы. Основной причиной сброса являются фильтрационные потери оборотной воды из гидрозолоотвалов через ограждающие дамбы и их основания.
Химический состав оборотной воды электростанций АО «Свердловаэнерго» характеризует таблица 3.
Таблица 3
Химический состав оборотной воды электростанций АО «Свердловэнерго».
Элемент |
Содержание, мг/л* |
ПДК элементов в воде водоёмов различного назначения |
Кратность превышения ПДК** |
||
Хозяйственно бытового назначения, мг/л |
Рыбохозяйственного пользования, мг/л |
||||
Al |
0,61 - 2,73 |
0,5 |
- |
- |
|
V |
0,0046 - 0,23 |
- |
0,001 |
4,6 - 230 |
|
Fe |
0,14 -0,39 |
0,3 |
0,1 |
1,4 - 3,9 |
|
Si |
6,1 - 16,4 |
10,0 |
- |
- |
|
Mn |
0,024 - 0,087 |
- |
0,01 |
2,4 - 8,7 |
|
Cu |
0,002 - 0,014 |
1,0 |
0,001 медь-ион |
2 - 14 |
|
Mo |
0,0009 - 0,067 |
0,25 |
0,0004 по Мо +6 |
2,3 - 170 |
|
As |
0,2 - 0,9 |
- |
0,05 |
4 - 18 |
|
Ni |
0,0049 - 0,031 |
0,1 |
0,01 по иону |
0 - 3,1 |
|
Ti |
0,042 - 0,28 |
0,1 |
- |
- |
|
F |
0,2 - 10 |
0,7 |
0,05 |
4 - 200 |
|
Cr |
0,0026 - 0,051 |
0,5 |
0,005 |
0 - 10,2 |
* Изменение содержания каждого из элементов обусловлено сжиганием углей разных типов и зольности (Экибастузский - до 43%, Волчанский - 20-37%, Буланашский - 20-37%, Кузнецкий - до 22%).
**Использованы значения рыбохозяйственных ПДК.
Из таблицы 3 следует, что в оборотных водах всех золоотвалов имеет место превышение ПДК для всех элементов, а для V, Мо и F - до 170-230 раз. Объём сброса оборотной воды с золоотвалов АО «Свердловэнерго» составляет не менее 7,6 млн3/год в поверхностные водоёмы (реки, ручьи) и более 50 млн3/год в горизонты подземных вод посредством фильтрации через основания дамб.
Воздействие на земельные ресурсы.
Площади, занимаемые каждым золоотвалом, измеряются сотнями гектаров, составляя в целом для АО «Свердловэнерго» не менее 3100 га, а с учётом площади санитарно-защитных зон (около 1700 га) из землепользования исключается 4800 га только для одной Свердловской области.
Воздействие на атмосферу.
Основными источниками загрязнения атмосферы являются пылящие поверхности золоотвалов. Их негативное воздействие заключается в загрязнении воздушного бассейна неорганической пылью в результате ветровой эрозии сухой части поверхности отвалов. Результаты расчётов показали, что для золоотвалов АО «Свердловэнерго» площадь пылящих поверхностей составляет около 600 га, т.е. около 20% общей площади золоотвалов, а суммарный объём пылевыделения превышает 1700 т/год.
Риск экологических последствий аварийных ситуаций.
Экологический риск, т.е. вероятность возникновения неблагоприятных для ОС и человека последствий складирования золошлаковых отходов на золоотвалах обуславливается возможностью прорыва ограждающих дамб, что в действительности хотя и не часто, но имеет место.
Таким образом, в свете рассмотренного воздействия золоотвалов на ОС, совершенно очевидна необходимость проведения исследований по утилизации техногенных отходов, накапливающихся в золоотвалах топливно-энергетического комплекса России. В решении этой проблемы заинтересован и топливно-энергетический комплекс, выплачивающий многие сотни миллионов рублей в год за загрязнение ОС, складирование отходов, изъятия земель.
Yandex.RTB R-A-252273-3- 1. Понятие техногенное месторождение (ТМ), особенности и перспективы разработки
- 2. Способы образования и классификация ТМ
- 3. Состав и строение ТМ
- 3.1 ТМ топливно-энергетического комплекса
- 3.2 ТМ угольной подотрасли
- 3.3 ТМ цветных и редких металлов
- 3.4 ТМ черных металлов
- 4. Методика и техника геолого-экономической оценки ТМ
- 4.1 Основные этапы исследования ТМ
- 1.3. Обращение с отходами, техногенные ресурсы и месторождения.
- Техногенные месторождения
- 6. Потенциальные техногенные месторождения
- 3. Техногенные месторождения. Основные положения в соответствии с инструкцией по изучению техногенных месторождений объем понятия сокращен до то.
- 67. Техногенные месторождения. Формирование техногенных месторождений.
- 68. Особенности техногенных месторождений.
- 49. Техногенные месторождения
- 70. Состав и использование техногенных месторождений.
- 11) Формирование техногенных месторождений. Отличие техногенных от природных месторождений.