Основным экономически доступным и перспективным энергоносителем, добываемым в ЕС, есть уголь. Поэтому крупнейшие ТЭС и ГРЭС являются угольными. В то же время, угольная энергетика относится к наиболее экологически опасным, так как количество отходов на единицу выработанной энергии у угля максимально. В частности, после сжигании угля остаются золошлаковые отходы (далее — ЗШО), объем которых превышает 1/5 количества исходного угля и в абсолютных цифрах для ЕС достигает 1 млн. тонн в год. Кроме проблемы отчуждения земель под золоотвалы, ЗШО представляют и серьезную экологическую опасность, так как содержат растворимые вещества (в том числе соли тяжелых металлов), которые вымываются дождями и проникают в грунтовые воды, отравляя их. Следовательно, золоотвалы — это постоянно действующий источник загрязнения воды и почвы, приводящий к неэффективному использованию земельных ресурсов и снижающий рыночную стоимость окружающей земли, зданий и сооружений. Это доказывает актуальность проблемы утилизации ЗШО и необходимость поиска новых областей их использования.

Основным потребителем ЗШО традиционно является строительная индустрия, но интерес строителей ограничивается, в основном, золой-уноса сухого золоудаления, так как она характеризуется относительно стабильными свойствами, поставляется в сухом виде и содержит мало угля, представляющего собой крайне нежелательную примесь в бетонах и растворах. ЗШО мокрого удаления практически не используются по причине нестабильного гранулометрического состава, высокой влажности (до 200%) и значительного (до 25%) содержания угля. Учитывая то, что объем таких ЗШО в 10…15 раз превышает объем золы-уноса, можно сделать вывод, что в лучшем случае утилизируется 7-10% вырабатываемых ЗШО. Ужесточение экологических нормативов по содержанию в строительных материалах хрома, ртути, кадмия и других токсичных веществ, содержащихся в золе, вообще ставит под угрозу саму возможность применения непереработанной золы в строительстве.

В то же время, концентрация угля, ферросилиция, оксида алюминия и некоторых других элементов и соединений в ЗШО достаточна для того, чтобы рассматривать их как сырье для получения ценных промышленных и энергетических продуктов. В 1 тонне ЗШО в среднем содержится 500-550 кг оксида кремния, 200-250 кг оксида алюминия, 100-200 кг высококачественного угля, 50-70 кг ферросилиция. Некоторые золы отличаются промысловыми концентрациями титана, ванадия, хрома, германия, редкоземельных элементов.

Наше предприятие разрабатывает и внедряет в промышленность технологии рециклинга зол и золошлаков энергетической индустрии и металлургии. Основной особенностью предлагаемых технологий переработки ЗШО является комплексное выделение большого ассортимента продуктов. Это выгодно отличает наше предложение от других распространенных решений, ориентированных на получение только 1-2 целевых продуктов, что для такого сложного сырья, как ЗШО, оказывается нерентабельным.

В процессе переработки ЗШО по предлагаемой схеме товарные продукты очищаются от примесей тяжелых и редких металлов. Последние переводятся в нерастворимые (безопасные для окружающей среды) соединения и могут быть в дальнейшем утилизированы.

Концептуально предлагаемый нами процесс переработки можно разделить на 3 ступени:

1. Кондицирование отвальных золошлаков. Технология включает сушку золошлака и классификацию на фракции по крупности (шлаковый щебень, шлаковый песок, зола). Полученные материалы поставляются потребителям в строительной индустрии.
2. Сепарация золошлака. Кроме сушки и фракционирования процесс включает выделение сопутствующих ценных компонентов физическими методами (магнитным, гравитационным и флотационным разделением). Технология позволяет дополнительно получать углерод, оксид железа, ферросилиций и микросферу.
3. Глубокая переработка золы. Технология подразумевает полное разложение золошлака или некоторых его компонентов пиро- и гидрометаллургическими методами с разделением на основные оксиды и выделением сопутствующих ценных примесей. Большинство операций выполняется в водной среде, что исключает пыление и выбросы аэрозолей. Технология по сути безотходна, так как все конечные продукты имеют рыночную ценность и целевых потребителей.

Переход с низшей ступени на высшую позволяет существенно повысить стоимость получаемых продуктов и, соответственно, эффективность переработки (смотри таблицу).

Товарные продукты, получаемые на каждой ступени переработки ЗШО

На сегодняшний день нашим предприятием построены и успешно функционируют 3 предприятия переработки золы по первой ступени, 1 завод, работающий по технологиям второй ступени, ведется проектирование завода, использующего технологии третьей ступени.