Автор: Болотова П.А., Качина В.Ю.
Источник: Электронный научный журнал Universum: технические науки
– 2013, № 1
Проблема утилизации и переработки шламов стоит сегодня особенно остро. На ТЭЦ при производстве электрической и тепловой энергии в результате подготовки больших объемов воды образуется от 6,5 до 7 тысяч тонн шлама. Шламы образуются в процессе снижения жесткости воды на стадии предварительной очистки на тепловых электроцентралях и в котельных. Водоподготовительные установки (ВПУ) электрических станций включают две стадии обработки воды: предварительную обработку воды (предочистку) и ионитную обработку воды (умягчения или обессоливание).
Предочистка проводится методами осаждения. К процессам осаждения относятся: коагуляция, известкование и магнезиальное обескремнивание.
Для умягчения в воду добавляют известковое молоко, которое переводит растворимые бикарбонаты кальция и магния и нерастворимые карбонаты. Затем воду обрабатывают FeSO4 7H2O, который, являясь коагулянтом,осаждает все извести и примеси в виде коллоидной массы. В процессе коагуляции двухвалентное железо окисляется и образует гидроксид железа (III) на поверхности которого адсорбируются коллоидные примест воды. В результате сорбции гидроксидом железа (III) коллоидных частиц примесей воды формируются хлопья. Укрупнившиеся хлопья оседают под действием силы тяжести, увлекая за собой взвешенные частицы. Шлам, содержащий 97-99% влаги, обезвоживают.
Химический состав шлама (%): SiO2 – 0–4,9; Fe(OH)3 – 5,8–7,1; CaSO4 2H2O – 3–9,5; CaCO3 – 62,8–68,2; CaSO4 – 3,9–6,6; органические вещества – 5,2–8,9
Фазовый состав шлама: органика - 10%, Fe(OH)3 - 10%, CaCO3 – 70%, SiO2 – 2%, Ca(OH)2 + Fe(OH)2 – 3%, CaSO4 2H2O – 3%.
Так как шлам содержит в своем составе большое количество карбоната кальция, то на основе такого сырья производят воздушную известь путем обжига при 1000–1200 градусов.
Другим вяжущим, при производстве которого используется большое количество карбонатного компонента (до 25 %), является портландцемент (температура обжига дочтигает 1450 градусов).В основе технологии производства вяжущих веществ, таких как цемент, строительная известь, лежит высокотемпературный обжиг сырья от 1000 градусов и более, который сопровождается выделением большого количества СО.
Вяжущим веществом, содержащим ионы кальция, является также гип совое вяжущее. Производство гипсовых вяжущих веществ осуществляется при более низких температурах, что значительно снижает выделение СО2 за счет сжигания топлива.Однако, при данном фазовом составе не получается гипс из-за незначительного содержания сульфата кальция. Было предложено имеющийся в составе шлама СаО и СаСО3 перевести в сульфатную фазу нейтрализацией шлама раствором серной кислоты. Раствор серной кислоты с концентрацией до 30 % является общедоступных отходом большинства химических производств.
Установлено, что получение гипса на основе шламаХВО должно проводиться в автоклавных условиях: температура – 139 градусов, давление – 0,25 МПА, время обработки – 2,0–2,5 часа. По предлагаемой технологии шлам ХВО после нейтрализации серной кислотой подвергается автоклавной обработке по установленным выше режимам, после чего обезвоживатеся механическим способом и досушивается в сушилке.
Способ утилизации шлама определяется экономикой технологического процесса, т.е. наличием необходимого сырья вблизиэлектростанции. Утилизацию, по нашему мнению, лучше проводить непосредственно на ТЭЦ, что снижвет транспортные расходы и повышает экономику технологического процесса.