Источник: http://www.thefreelibrary.com/Trash+or+treasure%3f+Putting+coal+combustion+waste+to+work-a0212769443
Так как общественные дебаты бушуют над вопросом того, должен ли уголь продолжать обеспечивать большинство американских электрических потребности в электроэнергии, управление энергетической информации США прогнозирует в International Energy Outlook 2009, что при отсутствии новой политики, наоборот, США – наряду с Китаем и Индией – как ожидается, составят 88% от прогнозируемого чистого увеличения потребления угля в период между 2006 и 2030 годах. Между тем, угольные отходы продолжают накапливаться со скоростью около 131 млн. тонн в год в одних только Соединенных Штатах, и электроэнергетические компании ищут способы перерабатывать большую часть этого материала.
Американская ассоциация угольной золы (ACAA) сообщила в своем последнем отчете по сжиганию угля производства и использованию результатов опроса, что 43% всех отходов производится в Соединенных Штатах. В 2007 году отчет был посвящен тому, что называют «полезное использование». «Полезное использование» обозначает то, что отходы, полученные при производстве какой-либо продукции будут использоваться в другом производстве или в качестве замены для другого продукта.
23% от общего количества отходов, производимых в Соединенных Штатах каждый год – более 30 млн. тонн – используется в строительной продукции, в первую очередь это конкретные и древесноволокнистые материалы, но и клинкера (сырье для изготовления портландцемента), кровельные гранулы, материалы для мощения, и асфальтонаполнителя. В 2007 году в соответствии с ACAA, 14,5 млн. тонн отходов было использовано для бетона, другие 5,0 млн. тонн было использовано как клинкер, и 8,3 млн. тонн было использовано в гипсовых стеновых плитах, которые являются стандартным интерьерным материалом, используемом в Соединенных Штатах. (В разведке ЭДП об использовании отходов угледобычи в строительной продукции, преобладание исследований и статистики сосредоточено на ситуации в Соединенных Штатах.)
Другие «выгодные использования» включают приложения, что по мнению критиков более близки к нерегулируемому демпингу, чем к рециркуляции. Например, около 6,7 млн. тонн отходов угледобычи используется для заполнения выработанного пространства шахты, часто – в качестве меры для нейтрализации кислой жидкости, которая может вытечь из стоков в близлежащих водах. Другие 10,6 млн. тонн используются для структурных заполнений и набережных. Эти предложения освобождаются от государственных прав, которые могут потребоваться захоронения отходов, таких как использование вкладышей для предотвращения выщелачивания потенциально токсичных металлов в грунтовых и поверхностных водах. Это повышает потенциал для серьезных экологических последствий.
Об экологических проблемах и воздействию размещения отходов в шахтах, в 2004 году доклад написал для американского офиса открытых горных работ мелиорации, гидрогеолог Чарльз Норрис. Он сообщил, что «подземные воды и поверхностные воды, ухудшаются. Данные из назначенных пунктов золы мониторинга показывают, что поднимается концентрация общего числа растворенных твердых веществ, сульфатов, марганца, железа, бора и выявлено разнообразие следов тяжелых металлов в этих водах, что значительно превышает фоновые концентрации. Данные затрагивают фундаментальные вопросы об адекватности гарантий в разрешениях размещения золы на угольных шахтах и утверждения, что щелочная зола угля по своей природе является надежным и безопасным материалом для предотвращения кислоты дренажа или ликвидации последствий заминированных земель».
Возникли вопросы о целесообразности добавления отходов угольной промышленности в строительную продукцию, которая будет использоваться для возведения дорог, мостов, даже домов. Влияет ли это на окружающую среду? Многие строительные компании, которые используют отходы угледобычи включают материалы, в результате использования которых получается выпуск большого количества парниковых газов. Например, цементная промышленность производит около 5% глобальных выбросов диоксида углерода [CO 2]. Крейг Бенсон, штат Висконсин заслуженный профессор гражданской и экологической инженерии и инженерной геологии в Университете Висконсин – Мэдисон и содиректор университета Нью-Гемпшир подсчитала, что каждый год в Соединенных Штатах переработка отходов угледобычи экономит около 160 трлн. энергии (о количестве энергии, используемой на 1,7 млн. домохозяйств), 11 млн. тонн [CO 2] эквивалентно (сравнимо с среднегодовыми выбросами более чем 1,8 млн. легковых автомобилей), и 32 миллиардов галлонов воды.
71100 тысяч тонн, или 55%, производится каждый год летучей золы – мелкий материал, который получается после сгорания в фильтрах или электрофильтрах. Летучая зола состоит из микроскопических сфер содержащих диоксид кремния, железа, алюминия и кальция; сфера строительства, примененяет золу для портландцемента, который связывает песок и гравий в бетоне. Летучая зола имеет различные характеристики в зависимости от химического состава угля, из которого она вытекает. Вообще говоря, бурый уголь, длиннопламенные, газовые угли производят класс С летучей золы, которая обладает самостоятельными цементирующими свойствами, в то время как антрацит и каменный угль производят класс F летучей золы, которую обычно должны смешивать с водой и цементирующим агентом в порядке, чтобы укрепиться.
«8-12% связующего в бетоне – это летучая зола»,– говорит Джон Сагер, который координирует сжигание угля, что способствует утилизации отходов угледобычи. Дэвид Госс, бывший исполнительный директор ACAA, говорит, что укрепленные бетонные полы с летучей золы являются «привлекательными, имеют высокую износостойкость, а также устраняют необходимость для плитки. Летучая зола может уменьшить щелочную реактивность кремнезема.
«Я не хочу мусорных отходов в моем доме», – довольно частое высказывание людей. Но когда люди слышат, что летучая зола способствует развитию силы, может помочь улучшить прочность, снизить нагрев во время установки, уменьшить проницаемость, а также способствует предотвращению коррозии, вдруг люди перестают думать об этом как об отходах – они думают о нем, как о веществе с положительным влиянием на конечный продукт .
Летучая зола может стабилизировать почву под шоссе. Бенсон говорит, что зола смешивается с верхним 300 см слоем почвы «устанавливается, как тощий бетон и создает очень хорошие рабочие платформы», которые могут заменить 1-м слоем щебня, который обычно используется под основным шоссе. «Мы избегаем других 700 см заполнения и ликвидации всех выбросов, связанных с раскопкой и дроблением этой скалы», – говорит Бенсон.
Летучая зола составляет 50 - 85% замены древесины и называется LifeTime пиломатериалом. «Материал, используемый для настилов и ограждений, является несъедобным для термитов и не поддерживает рост плесени, в отличие от деревозаменителя сделанного с опилками», – говорит президент компании Джим Малера.
«Летучая зола также может быть объединена с водой и прессоваться в кирпичи, которые затвердевают без использования глины, тепла, или портландцемента», – говорит Генри Лю, президент Pipeline Company в городе Колумбия, штат Миссури, который изобрел способ получения таких кирпичей. Грузовой трубопровод имеет лицензию его Зеленым кирпич технология для компаний в 11 странах. Штат Калифорния планирует начать производство кирпича в конце 2009 года около Висконсин угольной электростанции. Компания будет способна обеспечить 40 млн штук кирпича в год, говорит главный операционный директор Том Фунтов.
Другим важным применением отходов угледобычи является использование дымовых газов от серы. Электростанции часто приходят к удалению серы из своих выбросов с помощью «скрубберов», что приводит к брызгам порошкового известняка в угольный дым. Химическая реакция создает кальция сульфит, который может окисляться в сульфат кальция – синтетический аналог гипсового камня.
Теплота сгорания угля устраняет соединения, такие как диоксины и поли-циклические ароматические углеводороды, которые могут лечь в процессе горения. Но отходы угледобычи могут содержать количества многих других токсичных веществ, которые встречаются в природе в уголе, в том числе мышьяк, ртуть, бор, кадмий и хром. Скептики говорят, что эти токсичные вещества могут проникать с многими другими полезными ископаемыми. Могут ли они выщелачивания из строительных материалов?
В целях безопасности, устанавливается срок службы композитов летучей золы, прежде чем использовать его в своей жизни. «Мы не хотим брать на себя риск наличия продукта, что превышает пределы тяжелых металлов в нашей системе»,– говорит Малера. «Мы используем золу, где нет тяжелых металлов и она не вредит человеку, домашним животным и растениям».
В 2007 на Всемирном заседании угольной золы Лю сообщил о тесте моделирования сильного дождя на строительной площадке, где зеленые кирпичи были сохранены. «Мы сравнили пробы для питьевой воды, и каждый элемент – свинец, селен, и так далее – стал на 10, 100 или 1000 раз меньше, чем стандартные», – говорит он.
Между тем, компания представила свою продукцию во все соответствующие в США проверки по Охране Окружающей Среды для испытаний по выщелачиванию и поверхностному испытанию. Эти испытания были управляемые и рассмотрены Массачусетс-консалтинговой компании Градиент корпорация, которая заключила, что присутствие металлов в вновь изготовленных кирпичах не ожидается, пригоден к любой экспозиции, опасности для здоровья через кожный контакт с кирпичными поверхностей или через выщелачивания нет.
Однако, высокие температуры, участвующих в производстве стеновых плит из гипса (а также в производстве цемента) может стать причиной выброса ртути, согласно статье Констанс Л. опубликованной в июле 2009 года. «Все оставшиеся ртути в готовом ДДГ - стеновая панель могут быть освобождены во время использования или последующего удаления или рециркуляции древесноволокнистых». Автор отметил, что исследования ведутся для оценки судьбы ртути и других металлов на каждой стадии жизненного цикла древесноволокнистых.
Использование отходов угледобычи в зданиях:
• 1 и 2 зеленая крыша и озеленение
Зеленые крыши покрыты растениями уменьшают ливневый сток и обеспечивают изоляцию. Зола используется в качестве подстилки, и ДДГ материалов и летучей золы используется в качестве почвы поправки.
• 3 открытая мебель
Скамейки могут быть сделаны с производства пиломатериалов содержащих летучую золу.
• 4 Строительство – облицовочный материал
Летучая зола может быть использована в производстве кирпича и других готовых камней.
• 5 Тротуар
Бетон состоит из портландцемента, заполнителя (песок) и воды. Летучая зола добавляется и может увеличить долговечность.
• 6 Потолочные плитки
Потолочная плитка может содержать ДДГ гипса и летучей золы.
• 7 плитка и кафель подстилающего слоя
Плитка и кафель подстилающего слоя может быть сделано с летучей золы.
• 8 обратной засыпки (Фонд поддержки)
Засыпка фундамента здания, его поддержки и обеспечения дренажа. Восстановленный бетон, который может содержать летучую золу, могут быть использованы для дренажа.
• 9 Фонд структурного заполнения
Летучая зола, зольный остаток, и котельный шлак - все могут быть использованы в качестве структурного заполнения.
• 10 Бетонный фундамент
Бетон используется в широком спектре строительных приложений, внутри и снаружи. Летучая зола может частично заменить портландцемент, портландцемент само по себе может быть сделан из летучей золы и ДДГ гипса, и конкретных агрегатов может включать зольный остаток и переработанный бетон.
• 12 внутренних стен
ДДГ гипса используется для производства стеновых плит.
• 13 раствор и штукатурка
Летучая зола может частично заменить портландцемент в растворе и штукатурке.
• 14 Кирпичный блок
Кирпичные блоки из цемента и заполнителя. Летучая зола может заменить портландцемент, а зольный остаток и переработанной бетон может заменить Виргинские совокупности.
• 15 Основное вещество
Восстановленный конкретные обычно используется как основной материал.
Использование отходов угледобычи для дорог:
– 1 набережной
Верхний слой почвы на придорожной насыпи может быть изменен с материалами ДДГ если позволяют условия. ДДГ материалы могут улучшить состояние почв, увеличить рост растений, и сокращение стока. Угольная зола пригодна для насыпи.
– 2 Подпорная стенка
Подпорные стены сдерживают почву и породы и предотвращают эрозии придорожных склонов, они часто делаются из бетона или модульных блоков. Летучая зола может частично заменить портландцемент в бетоне, принятие конкретных сильнее. Портландцемент также может содержать ДДГ гипса. Бетонные агрегаты могут включать летучую золу.
– 3 Поверхности асфальта
Шлак может добавляться в поверхностный слой асфальта.
– 4 Асфальт база
Летучая зола, зольный остаток, и переработанной бетон может быть использован в качестве наполнителя в базовый слой асфальта.
– 5 и 6 гранулированные базы и к югу от базы
Различные промышленные материалы могут быть использованы в качестве гранулированной базы и к югу от базы, в том числе зольного остатка и переработанного бетона. Летучая зола также может быть использована в качестве минерального наполнителя в асфальт базы.
– 7 земляного полотна (оригинал почвы)
Летучая зола может улучшить структуру и стабильность земляного полотна, на котором дорога будет построена.
– 8 структурные заполнения
Структурные заполния поддерживают и снимаеют давление с подпорных стенкок. Летучая зола и переработанный бетон могут быть использованы в качестве засыпки для подпорных стен.