La cendre de bois comme matière première pour la production. Entreprise - production de briques à partir de cendres

Tout le monde sait que l’un des engrais les plus universels et les plus anciens est la cendre de bois. Non seulement il fertilise et alcalinise le sol, mais il crée des conditions favorables à la vie des micro-organismes du sol, notamment des bactéries fixatrices d'azote. Cela augmente également la vitalité des plantes. Il a un effet plus favorable sur la récolte et sa qualité que les engrais potassiques industriels, puisqu'il ne contient quasiment pas de chlore.

La société Technoservice a pu organiser la production d'un recyclage en profondeur des déchets d'écorce et de bois et a ainsi reçu un engrais complexe respectueux de l'environnement à action prolongée - la cendre de bois granulée (GWA).

Principaux avantages du DZG :

• Une caractéristique intéressante de ce produit est son nouveau format granulaire. La taille des granulés varie de 2 à 4 mm, pratique pour l'emballage et le transport, il est facile à transporter par tout type de transport dans des conteneurs ou des sacs, et il est pratique à appliquer sur le sol par tout type d'équipement. Le format granulaire contribue à des conditions de travail plus favorables pour le personnel.
• Le traitement et l'application des cendres de poussière sont très processus difficile. Pour réduire les niveaux de poussière lors de l’application d’engrais agricoles, il est plus efficace d’utiliser des cendres granulées. La granulation facilite le processus d'ajout de cendres et ralentit également le processus de dissolution des cendres dans le sol. Une solubilité lente est un avantage car les terres cultivées ne sont pas soumises aux chocs associés aux changements d’acidité et de conditions nutritives.
• Application de cendre de bois granulée - maximum façon efficace lutter contre le processus d’acidification des sols. De plus, la structure du sol est restaurée - elle devient meuble.
• La cendre de bois granulée contient tout ce qui est essentiel aux plantes, à l'exception de l'azote. Le DZG ne contient pratiquement pas de chlore, il est donc bon de l'utiliser pour les plantes qui réagissent négativement à cet élément chimique.
• Les cendres de bois granulées sont stockées et stockées indéfiniment dans des entrepôts secs standards pour le stockage des engrais minéraux avec humidité naturelle et ventilation de l'air.

Investissement foncier

Les engrais à base de cendres de la société Tekhnoservice sont meilleur investissementà votre terre. La cendre de bois granulée est un élément efficace, respectueux de l'environnement et générateur de revenus pour un agriculteur responsable.

En introduisant DZG, vous garantissez une augmentation de la valeur de votre terrain et sa préservation pour les générations futures. De cette façon, vous pouvez profiter de votre sol comme investissement à long terme. Grâce à un choix d'objet réussi, même les terres non rentables se transformeront en une partie du domaine agricole entièrement recouverte de cultures. Proportions naturelles nutriments, la longue durée d'exposition, la solubilité lente et la distribution uniforme font de DZG Tekhnoservice LLC une excellente solution tant pour l'agriculture que d'un point de vue environnemental !

DZG - pour augmenter la productivité !

Pendant recherche sur le terrain, conformément à développé dans Région de Léningrad programme réalisé en 2008-2011. sur des sols gazeux-podzoliques acides, mis hors d'usage agricole environ 5 ans plus tôt, les conclusions suivantes ont été tirées :

• Les cendres de bois des chaufferies conviennent pour augmenter la fertilité et éliminer acidité accrue sols gazeux-podzoliques.
• Une augmentation totale du rendement des cultures de 25 à 64 % sur 3 ans de rotation des cultures a été obtenue grâce à une seule mesure : le chaulage des sols gazeux-podzoliques légèrement acides avec de la cendre de bois provenant des chaufferies.
• Un travail du sol complexe associé à des engrais minéraux et organiques permet d'obtenir des rendements nettement plus élevés.
• Il est recommandé d'utiliser la cendre de bois des chaufferies comme amendement chimique lors du chaulage périodique et d'entretien des sols gazeux-podzoliques acides.

Selon l'Institut panrusse de recherche scientifique en agrochimie D.N. Pryanishnikov, le DZG peut être utilisé comme engrais minéral aux propriétés améliorantes pour l'application principale aux cultures agricoles et aux plantations ornementales sur des sols acides et légèrement acides en terrain découvert et protégé.

Normes approximatives et calendrier d'application dans la production agricole :

• toutes les cultures - application principale ou avant le semis à raison de 1,0 à 2,0 t/ha ;
• toutes les cultures - l'application principale (comme amendement pour réduire l'acidité du sol) à raison de 7,0-15,0 t/ha avec une fréquence de 1 fois tous les 5 ans.

Doses approximatives, calendrier et méthodes d'application des produits agrochimiques dans les fermes privées :

• cultures maraîchères, florales et ornementales, fruitières et baies - appliquées lors du travail du sol en automne ou au printemps ou lors du semis (plantation) à raison de 100-200 g/m2 ;
• cultures de légumes, de fleurs et d'ornements, de fruits et de baies - appliqué pendant le travail du sol en automne ou au printemps (comme amendement pour réduire l'acidité du sol) à raison de 0,7 à 1,5 kg/m2 avec une fréquence de 1 fois tous les 5 ans.

Comme cela arrive souvent, ce n'est pas nous qui avons eu l'idée d'utiliser des cendres pour produire des matériaux de construction, mais les matériaux pratiques de l'Occident - les cendres et les scories y sont depuis longtemps largement utilisés dans la construction, l'habitation et les services communaux. La principale valeur de la nouvelle méthode de production de matériaux de construction à partir de cendres est la protection de l'environnement.

Réjouissez-vous, écologistes et Greenpeace : danger catastrophes environnementales associé au danger d'érosion des décharges de cendres et de pollution de l'environnement par les cendres, est minimisé. Les économies sont colossales - après tout, beaucoup d'argent est dépensé pour entretenir les installations de stockage des cendres. Les autres avantages du traitement des cendres sont : avantage économique utilisation de ce matériau recyclable.

Les briques en frêne conviennent à la construction d’un immeuble résidentiel, d’un bâtiment industriel ou d’une clôture. Il peut même être utilisé comme revêtement. La recette pour réaliser une telle brique est extrêmement simple : 5% d'eau, 10% de chaux, le reste est de la cendre (sel et poivre au goût).

Le prix actuel de ces briques, produites par exemple à l'usine d'Omsk (SibEK LLC - Siberian Effective Brick), est de 5 à 6 roubles, ce qui rend ce « produit » très compétitif.

Les tests de briques le prouvent haute qualité et de larges possibilités d'application. La résistance, l'absorption de l'eau et la résistance au gel ne sont pas inférieures à la brique silico-calcaire. L'indice de conductivité thermique est proche de celui du bois. Et l'apparence est pratiquement agréable forme parfaite- les tolérances dimensionnelles d'une telle brique ne dépassent pas 0,5 millimètres, et cela, si vous y réfléchissez, permet encore une fois d'économiser - cette fois sur la quantité de mortier de coulis. De plus, la brique de frêne est plus légère, plus pratique à poser et permet d'être parfaitement nivelée. Pour l'amélioration apparence briques, vous pouvez ajouter des colorants à sa composition.

La vie vous pousse à rechercher de nouvelles idées et solutions. L'utilisation de cendres comme matière première pour la fabrication de briques et d'autres matériaux de construction est une découverte vraiment réussie et très opportune. Le nombre de « d’une pierre deux coups » dans cette affaire est bien supérieur aux deux fameux deux. Et une fois de plus, le dicton selon lequel tout ce qui a de la valeur est sous nos pieds se confirme.

L'une des principales raisons en est l'hétérogénéité et l'instabilité de la composition des cendres produites, qui ne fournissent pas un effet bénéfique fiable lors de leur recyclage dans l'industrie de la construction. l'industrie - l'essentiel consommateur potentiel. Le traitement de gigantesques volumes de cendres produits autour des mégapoles à l'aide de technologies connues - classificateurs et broyeurs, compte tenu du faible coût pour le consommateur et du fort écart entre les délais de production et de consommation, est garanti comme une production non rentable.

La cendre est une denrée rare

Une consommation incomplète des cendres produites ne pose que des problèmes aux ingénieurs électriciens, car dans ce cas, il est nécessaire d'entretenir deux systèmes d'élimination des cendres. Le décendrage et l'entretien des décharges représentaient autrefois environ 30 % du coût de l'énergie et de la chaleur des centrales thermiques. Cependant, si l'on prend en compte la valeur marchande des terrains perdus à proximité des mégapoles, la réduction de la valeur des terrains et des biens immobiliers à une distance considérable des gares et des décharges de cendres, les dommages directs à la santé humaine et à la nature, notamment la pollution des bassins atmosphériques par la poussière, les sels solubles et les alcalis des réservoirs et des eaux souterraines, alors cette part, il est réaliste, devrait être nettement plus élevée.

Dans les pays développés, les cendres volantes constituent le même produit, et rare, que la chaleur et l’électricité. Cendres volantes de haute qualité qui répondent aux normes et peuvent être utilisées dans le béton comme additif qui lie l'excès de chaux et réduit les coûts de la demande en eau, par exemple aux États-Unis, à égalité avec le ciment Portland, ~ 60 $/t.

L’idée d’exporter des cendres de charbon recyclées vers les États-Unis pourrait être judicieuse. Les cendres volantes de mauvaise qualité, provenant par exemple de chaudières à lit fluidisé à basse température « respectueuses de l'environnement » brûlant du charbon de mauvaise qualité à haute teneur en soufre (station de Zeran à Varsovie), sont proposées à un coût négatif de l'ordre de -5$ / t, mais à condition que le consommateur la prenne en totalité. La situation est similaire en Australie. Ainsi, le traitement des cendres ne peut être rentable que si la technologie permet une gamme plus large de produits de qualité, qui trouvera des consommateurs en plein volume ou presque dans une zone limitée à proximité du lieu de production. Avec l’utilisation standard des cendres volantes comme additif dans le béton ou la céramique de construction, le problème ne peut pas être résolu fondamentalement en raison de la capacité limitée du marché local. De plus, l'ajout de cendres de composition instable au béton n'est possible sans perte de qualité qu'en quantités très limitées, ce qui rend toute cette entreprise inutile.

Traitement des prospects

D’un point de vue chimique, ne pas utiliser de cendres volantes est absurde. On peut distinguer au moins 3 types de cendres prometteuses pour la transformation :
1) cendres riches en calcium provenant de la combustion de lignites (LBC), par exemple du bassin houiller de Kansk-Achinsk, à haute teneur en oxyde et sulfate de calcium, c'est-à-dire de composition similaire au ciment Portland et à fort potentiel chimique - énergie stockée;
2) les cendres acides issues de la combustion de la houille (HCC), constituées principalement de verre, dont des microsphères ;
3) cendres à haute teneur en éléments de terres rares.

Il faut savoir que dans la nature il n’existe pas deux charbons identiques, donc il n’y a pas de maux identiques. Nous devrions toujours parler de technologie locale de traitement des cendres volantes dans une région spécifique, car les principaux consommateurs doivent être situés à proximité de la source des cendres. Toute technologie la plus remarquable ne verra le jour que si le marché local est capable d’« avaler » la totalité ou la quasi-totalité de la masse de cendres traitées.

Pour le traitement complexe des cendres volantes, il est proposé d'utiliser les capacités d'une nouvelle classe d'équipements - les classificateurs électro-masse (EMC). Cette technique est basée sur un nouveau phénomène découvert relativement récemment : la formation d'aérosols chargés denses (plasma gaz-poussière) dans des flux de gaz turbulents en rotation et leur séparation dans des champs électriques internes.

Le phénomène de tribocharge des particules lors d'un frottement ou d'un impact est connu de l'humanité depuis des temps immémoriaux, mais jusqu'à présent, la science ne peut même pas prédire le signe de la charge.

Avantages du DSE

Malgré l'extrême complexité du phénomène, la technique EMC est extérieurement très simple et présente des avantages à tous égards par rapport aux séparateurs d'air classiques ou aux broyeurs à jet, désintégrateurs.

L'un des principaux avantages est le respect total de l'environnement, puisque les processus sont effectués dans un volume fermé, c'est-à-dire que l'EMC ne nécessite aucun dispositif supplémentaire tel que des compresseurs ou des systèmes de dépoussiérage - cyclones ou filtres, même lorsque l'on travaille avec des nanopoudres. Une fine fraction de l'aérosol, chargée du même signe, est éliminée de l'aérosol par la force coulombienne passant par le centre, contre l'action de la force de viscosité de Stokes et de la force centrifuge. Les particules sont évacuées sur les parois de la chambre de collecte ou via des ions chargés dans l'atmosphère, et la charge est renvoyée vers la chambre de génération d'aérosols.

Ainsi, dans la technique EMC, le processus de séparation des poudres en un nombre illimité de fractions avec circulation de charges est réalisé. Lors de la séparation de systèmes hétérogènes, y compris les cendres, il est possible de les séparer non seulement selon la taille des particules, mais également selon d'autres caractéristiques physiques.

Un autre avantage important de l'EMC est la possibilité de mettre en œuvre simultanément plusieurs opérations différentes en un seul passage (par exemple, séparation avec activation mécanique ou broyage), aussi bien en version continue que discrète. D'énormes masses de cendres avec une teneur élevée en particules fines ne peuvent pas être séparées à l'aide de la technologie connue, car la collecte des poussières précisément sur les particules fines qui ont la plus grande valeur et qui présentent en même temps le plus grand danger pour l'homme et l'environnement est inefficace.

La séparation d'une fraction fine des cendres volantes à l'aide d'un EMC permet de séparer efficacement en continu la fraction grossière en fonction d'autres paramètres, par exemple la taille des particules, la susceptibilité magnétique, la densité, la forme des particules et les propriétés électriques. La gamme de performances de la technologie CEM n'a pas d'analogue : d'une portion de 1 gramme à 10 tonnes/heure en mode continu avec un diamètre de rotor ne dépassant pas 1,5 m. La gamme de dispersion des matériaux séparés est également large : de centaines de microns à ~0,03 microns - la CEM dépasse également de loin tout espèce connue technologie, se rapprochant de la séparation humide à l’aide de centrifugeuses.

Technologies de traitement des cendres

Les capacités de l'EMC permettent de mettre en œuvre une « technologie intelligente » flexible pour le traitement des cendres en mettant l'accent sur le potentiel commercial de ses composants individuels. Une étude détaillée d'un certain nombre de cendres volantes, dont CHPP-3 et CHPP-5 à Novossibirsk, a permis de développer des schémas optimaux pour leur traitement, ainsi que de proposer des technologies de production matériaux de construction avec l'élimination de la majeure partie des produits en cendres.

Le BUZ, obtenu notamment au CHPP-3, est constitué principalement de particules sphériques de verre à teneur variable en calcium et en fer. Ces particules ont des propriétés astringentes et lorsqu'elles réagissent avec l'eau, elles réagissent plus lentement que le ciment Portland, mais forment de la pierre de ciment. Cependant, à leurs côtés se trouvent des particules de charbon imbrûlé sous forme de coke, dont la teneur peut atteindre jusqu'à 7 %, des grains d'oxyde de calcium CaO (5-30 %) et du sulfate de calcium CaSO4 (5-15 %). recouvert de verre, de minéraux inactifs - quartz et magnétite. Cox a un impact clair Influence négative sur la résistance de la pierre, semblable aux macropores.

Mais le rôle le plus négatif est joué par les grains de CaO, notamment les plus gros. Ces grains réagissent avec l'eau avec une augmentation significative de volume et sensiblement plus lentement que la majeure partie des cendres, notamment en raison de l'encapsulation du verre.

L’effet des grosses particules de CaO peut être comparé à une bombe à retardement. La résistance de la pierre à base de cendres est généralement faible et est en moyenne d'environ 10 MPa (100 kg/cm2), mais en raison de sa composition instable, elle varie de 0 à 30 MPa. Le coût pour le consommateur est déterminé par la limite inférieure, c'est-à-dire qu'il est égal à zéro. Pour sélectionner des cendres d'une composition appropriée, une analyse rapide est nécessaire, ce qui nécessite un spectromètre coûteux. Sélectionner seulement une partie des cendres à éliminer ne présente aucun intérêt.

Le traitement mécanique des cendres sur un EMC en mode d'activation mécanique de la surface des particules avec séparation simultanée d'environ 50 % de la fraction fine inférieure à 60 microns résout les problèmes énumérés.

La durée de conservation optimale de la fraction fine de cendres activée avec une augmentation supplémentaire de la résistance de la pierre d'environ 5 MPa est de 1 à 5 jours, après quoi les fissures se ferment avec une baisse d'activité inférieure à celle initiale.

Cette caractéristique du liant de cendres nécessite le traitement des cendres principalement par les consommateurs eux-mêmes. La résistance de la pierre dans des conditions optimales d'activation et de stockage ne descend plus en dessous de 10 MPa, et avec de petits ajouts de ciment de l'ordre de 10%, et de chlorure de calcium CaCl2 d'environ 1% (ce qu'on appelle l'additif hivernal qui active la réaction avec de petits grains de sable), le liant cendre devient un matériau complet mais bon marché pour la préparation du béton de faible qualité sans retrait M100-M300.

La qualité du béton est déterminée par sa résistance après 28 jours de durcissement, mais le béton avec un liant cendre gagne encore en résistance, l'augmentant de 2 à 3 fois (dans le béton ordinaire - seulement de 30 %). La grande fraction peut être facilement traitée : la séparation par granulométrie ou sur un séparateur triboélectrique produit une grande fraction de coke, qui peut être renvoyée à la chaudière ; sur un séparateur magnétique, une fraction de particules sphériques de magnétite est séparée, qui peut être utilisée , par exemple, comme pigment spécial. Le résidu après mélange avec de l'eau pendant 1 à 2 semaines est du plâtre ou du mortier.

Bion de cendre

La figure montre la résistance de la pierre à différents rapports de ciment et de liant de cendre. Trois domaines peuvent être distingués : le béton de faible qualité à base de liant cendre avec de petits ajouts de ciment, le béton ordinaire avec de petits ajouts de 10 à 20 % de liant cendre et le béton à résistance maximale avec l'ajout de 25 à 50 % de liant cendre. Si un liant de cendres est utilisé comme additif, l'ensemble du marché d'une métropole ne pourra consommer qu'une petite partie des cendres produites.

La production de béton avec un ajout important de liant cendre jusqu'à 50 %, malgré son attractivité, est un domaine à haut risque. Cela est dû au fait que la proportion de sulfate de calcium CaSO4 dans les cendres varie dans les limites de 5 et que sa teneur élevée peut conduire à la formation d'ettringite lors de la réaction avec le composant alumineux du ciment avec une forte augmentation de volume après la formation d'un pierre solide. À cet égard, la formation d’ettringite est qualifiée de fléau du béton.

Il est relativement plus facile de trouver des utilisations pour du béton de mauvaise qualité. Dans ce cas, le volume maximum de liant de cendres, par exemple à partir des cendres du CHPP-3, sera de 60 000 tonnes par an, à partir duquel 200 000 mètres cubes pourront être préparés. m de béton. Il suffira de construire 3 000 maisons individuelles de faible hauteur ou de parcourir 200 km de routes locales d'une largeur de 8 m. Les cendres peuvent être stockées au sec aussi longtemps que souhaité, d'où un décalage dans les délais de production et de consommation. n'affectera en rien la qualité du traitement des cendres sur le chantier de construction.

Le traitement du dioxyde de carbone acide, constitué principalement de particules sphériques de verre, y compris de microsphères creuses, et de restes de charbon imbrûlé sous forme de coke jusqu'à 5 %, est également facilement mis en œuvre grâce à la technologie EMC. Les microsphères, qui représentent environ 5 % de cendres, ont de nombreuses applications spéciales, notamment en médecine.

Les principaux consommateurs de KUZ, outre les producteurs de béton, sont les briqueteries. Malheureusement, les argiles russes sont généralement minces et l’ajout de cendres n’est pas nécessaire. La capacité potentielle du marché régional pour les produits de HRSG est encore plusieurs fois inférieure au volume de cendres produites. Option d'exportation vers les pays développés les produits à base de cendres doivent être calculés.

Au Royaume-Uni, les déchets de mauvaise qualité sont déposés au pied des routes. Jusqu’à 10 à 20 % du HUZ produit peut être utilement utilisé comme floculant dans la production de blocs de terre lors de la construction organisée d’habitations individuelles de faible hauteur dans des écovillages semi-autonomes. Un concept global de construction de logements abordables et confortables basés sur les ressources locales et les déchets est décrit dans le projet « Nouvelle Russie de faible hauteur » et est disponible sur Internet. En général, le marché du KUS doit se constituer sur plusieurs années, sous réserve de la disponibilité des investissements.

Pourquoi le recyclage est-il nécessaire ?

Malheureusement, la construction de routes et la construction individuelle dans le cadre des relations foncières dépendent entièrement des fonctionnaires. Ces domaines sont traditionnellement les moins transparents, ce qui permet à la corruption de prospérer. L'innovation dans ces domaines est véritablement impossible sans la volonté politique des autorités.

L'utilisation non gaspillée du charbon fossile est particulièrement bénéfique pour l'État d'un point de vue stratégique, car sans coûts supplémentaires, le volume de production de matériaux liants doublera et, en outre, grâce au charbon, la consommation de gaz dans le pays sera considérablement réduit, ce qui augmentera le volume de ses ventes à l’étranger. La production d'un liant alternatif à base de cendres offrira une concurrence dans le secteur du béton de faible qualité aux monopoles régionaux - les producteurs de ciment.

Zyryanov Vladimir Vasilievich,

Énergie et industrie de la Russie

G. Khabarovsk



Au cours des activités des entreprises de l'industrie de l'énergie électrique, de nombreux déchets de cendres. L'approvisionnement annuel en cendres des décharges de cendres du territoire de Primorsky est de 2,5 à 3,0 millions de tonnes par an, dans le territoire de Khabarovsk - jusqu'à 1,0 million de tonnes (Fig. 1). Rien que dans la ville de Khabarovsk, plus de 16 millions de tonnes de cendres sont stockées dans des décharges.

Les déchets de cendres et de scories (ASW) peuvent être utilisés dans la production de divers bétons et mortiers. Céramiques, matériaux thermiques et imperméabilisants, construction de routes, où ils peuvent être utilisés à la place du sable et du ciment. Les cendres volantes sèches provenant des précipitateurs électriques du CHPP-3 sont plus largement utilisées. Mais l’utilisation de ces déchets à des fins économiques reste encore limitée, notamment en raison de leur toxicité. Ils accumulent une quantité importante d’éléments dangereux. Les décharges sont constamment poussiéreuses, les formes mobiles des éléments sont activement emportées par les précipitations, polluant l'air, l'eau et le sol. L'utilisation de ces déchets est l'une des plus problèmes actuels. Cela est possible en éliminant ou en extrayant les composants nocifs et précieux des cendres et en utilisant la masse de cendres restante dans l'industrie de la construction et la production d'engrais.

Brèves caractéristiques des déchets de cendres et de scories

Dans les centrales thermiques examinées, la combustion du charbon se produit à une température de 1 100 à 1 600  C. Lorsque la partie organique du charbon est brûlée, des composés volatils se forment sous forme de fumée et de vapeur, et la partie minérale non combustible du le carburant est libéré sous forme de résidus focaux solides, formant une masse poussiéreuse (cendres), ainsi que des scories grumeleuses La quantité de résidus solides de houille et de lignite varie de 15 à 40 %. Le charbon est broyé avant la combustion et, pour une meilleure combustion, une petite quantité (0,1 à 2 %) de fioul y est souvent ajoutée.
Lorsque du combustible pulvérisé est brûlé, des particules de cendres petites et légères sont emportées par les gaz de combustion et sont appelées cendres volantes. La taille des particules de cendres volantes varie de 3 à 5 à 100 à 150 microns. La quantité de particules plus grosses ne dépasse généralement pas 10 à 15 %. Les cendres volantes sont collectées par des collecteurs de cendres. Aux CHPP-1 de Khabarovsk et Birobidzhan, la collecte des cendres s'effectue par voie humide à l'aide d'épurateurs équipés de tuyaux Venturi ; aux CHPP-3 et CHPP-2 de Vladivostok, la collecte des cendres s'effectue à sec à l'aide de précipitateurs électriques.
Les particules de cendres plus lourdes se déposent sur le sous-verse et fusionnent en scories en morceaux, qui sont des particules de cendres agrégées et fondues dont la taille varie de 0,15 à 30 mm. Les scories sont broyées et éliminées avec de l'eau. Les cendres volantes et les scories broyées sont d'abord éliminées séparément, puis mélangées pour former un mélange de cendres et de scories.
En plus des cendres et des scories, la composition du mélange de cendres et de scories contient constamment des particules de combustible non brûlé (sous-combustion), dont la quantité est de 10 à 25 %. La quantité de cendres volantes, selon le type de chaudière, le type de combustible et son mode de combustion, peut représenter 70 à 85 % de la masse du mélange, les scories 10 à 20 %. Les cendres et la pulpe de scories sont évacuées vers la décharge de cendres par des pipelines.
Lors du transport hydraulique et au niveau de la décharge de cendres et de scories, les cendres et les scories interagissent avec l'eau et le dioxyde de carbone présents dans l'air. Des processus similaires à la diagenèse et à la lithification s'y produisent. Ils s'érodent rapidement et, lorsqu'ils sont séchés à une vitesse de vent de 3 m/sec, commencent à générer de la poussière. La couleur du ZShO est gris foncé, en couches en coupe transversale, en raison de l'alternance de bouffées de grains différents, ainsi que du dépôt de mousse blanche constituée de microsphères creuses d'aluminosilicate.
La composition chimique moyenne des cendres des centrales thermiques étudiées est donnée dans le tableau 1 ci-dessous.

Tableau 1

Limites de la teneur moyenne des principaux composants des CENDRES

Composant			Composant
SiO2	51- 60	54,5		3,0 – 7,3
TiO2	0,5 – 0,9	0,75	Na2O	0,2 – 0,6	0,34
Al2O3	16-22	19,4	K2O	0,7 – 2,2	1,56
Fe2O3	5 -8		SỐ 3	0,09 – 0,2	0,14
	0,1 – 0,3	0,14	P2O5	0,1-0,4	0,24

Les cendres des centrales thermiques utilisant de la houille, par rapport aux cendres des centrales thermiques utilisant du lignite, se caractérisent par une teneur accrue en SO3 et en ppm et une teneur plus faible en oxydes de silicium, de titane, de fer, de magnésium et de sodium. Scories – teneur élevée en oxydes de silicium, fer, magnésium, sodium et faible teneur en oxydes de soufre, phosphore, p.p.p. En général, les cendres sont très siliceuses, avec une teneur en aluminates assez élevée.
La teneur en éléments d'impuretés dans les cendres selon l'analyse spectrale semi-quantitative d'échantillons ordinaires et de groupe est présentée dans le tableau 2. La valeur industrielle, selon l'ouvrage de référence, est l'or et le platine, selon valeurs maximales Yb et Li s’en rapprochent. La teneur en éléments nocifs et toxiques ne dépasse pas les valeurs admissibles, bien que les teneurs maximales en Mn, Ni, V, Cr soient proches du « seuil » de toxicité.

Tableau 2

Élément	CHPP-1		CHPP-3			CHPP-1			CHPP-3
	Moy.	Max.	Moy.			Moy.	Max.		Moy.
Ni	40-80			60-80	Ba	1000	2000-3000		800-1000
Co		60- 1 00			Être
Ti	3000	6000	3000	6000	Oui	10-80
V	60-100				Yb
Cr		300- 2000	40-80	100-600	La
Mo					Sr		600-800				300-1000
W					Ce
Nb					Sc
Zr	100-300	400-600		600-800	Li
Cu	30-80			80-100	B
Pb	10-30	60-100	30-60		K	8000		10000-30000		6000-8000		10000
Zn		80-200		1 00
Sn		3-40			Au	0,07	0,5-25,0		0,07		0,5-6,0
Géorgie	10-20				Pt mg/t	10-50	300-500

La composition des CENDRES comprend des composants cristallins, vitreux et organiques.

La matière cristalline est représentée à la fois par les minéraux primaires de la substance minérale du combustible et par les nouvelles formations obtenues lors du processus de combustion et lors de l'hydratation et de l'altération dans la décharge de cendres. Au total, jusqu’à 150 minéraux se trouvent dans la composante cristalline des cendres. Les minéraux prédominants sont les méta- et orthosilicates, ainsi que les aluminates, ferrites, aluminoferrites, spinelles, minéraux argileux dendritiques, oxydes : quartz, tridymite, cristobalite, corindon, -alumine, oxydes de calcium, magnésium et autres. Les minerais - cassitérite, wolframite, stanine et autres - sont souvent notés, mais en petites quantités ; sulfures - pyrite, pyrrhotite, arsénopyrite et autres ; sulfates, chlorures, très rarement fluorures. À la suite de processus hydrochimiques et de l'altération, des minéraux secondaires apparaissent dans les décharges de cendres - calcite, portlandite, hydroxydes de fer, zéolites et autres. Les éléments natifs et les composés intermétalliques sont d'un grand intérêt, parmi lesquels on trouve : le plomb, l'argent, l'or, le platine, l'aluminium, le cuivre, le mercure, le fer, le nickel-fer, les ferrures de chrome, l'or cuivreux, divers alliages de cuivre, de nickel, de chrome avec du silicium. et d'autres.

Trouver du mercure liquide en gouttelettes, malgré haute température la combustion du charbon est un phénomène assez courant, notamment dans la fraction lourde des produits d'enrichissement. Cela explique probablement la contamination des sols par le mercure lors de l’utilisation d’ASW comme engrais sans purification particulière.

La substance vitreuse, produit de transformations incomplètes lors de la combustion, constitue une part importante des cendres. Il est représenté par du verre de différentes couleurs, à prédominance noire avec un éclat métallique, diverses microsphères (boules) sphériques vitreuses et en nacre et leurs agrégats. Ils constituent la majeure partie des scories des cendres. Dans leur composition, ce sont des oxydes d'aluminium, de potassium, de sodium et, dans une moindre mesure, de calcium. Ceux-ci comprennent également certains produits de traitement thermique des minéraux argileux. Les microsphères sont souvent creuses à l’intérieur et forment des formations mousseuses à la surface des décharges de cendres et des bassins de décantation.

La matière organique est représentée par les particules de combustible non brûlées (sous-combustion). Transformé dans le foyer matière organique très différent de l'original et se présente sous forme de coke et de semi-coke avec une très faible hygroscopique et un dégagement volatil. Le taux de sous-combustion dans les cendres étudiées était de 10 à 15 %.

Composants précieux et utiles d’ASHO

Parmi les composants de l'aluminosilicate, ceux qui présentent un intérêt pratique dans les cendres sont le concentré magnétique contenant du fer, le charbon secondaire, les microsphères creuses d'aluminosilicate et une masse inerte de composition d'aluminosilicate, une fraction lourde contenant un mélange de métaux nobles, d'éléments rares et d'oligo-éléments.

Grâce à de nombreuses années de recherche, des résultats positifs ont été obtenus pour l'extraction de composants précieux des déchets de cendres et de scories (ASW) et leur recyclage complet (Fig. 2).

En créant une chaîne technologique séquentielle de divers instruments et équipements, du charbon secondaire, du concentré magnétique contenant du fer, de la fraction minérale lourde et de la masse inerte peuvent être obtenus à partir d'ASW.

Carbone secondaire. Lors d'une étude technologique utilisant la méthode de flottation, un concentré de charbon a été isolé, que nous avons appelé charbon secondaire. Il se compose de particules de charbon imbrûlé et de produits de son traitement thermique - coke et semi-coke, et se caractérise par un pouvoir calorifique accru (>5 600 kcal) et une teneur en cendres (jusqu'à 50-65 %). Après avoir ajouté du fioul, le charbon recyclé peut être brûlé dans une centrale thermique ou, en en faisant des briquettes, il peut être vendu à la population comme combustible. Il est extrait de l'ASHO par flottation. Rendement jusqu'à 10 à 15 % en poids d'ASW traité. La taille des particules de charbon est de 0 à 2 mm, moins souvent jusqu'à 10 mm.

Le concentré magnétique contenant du fer obtenu à partir de déchets de cendres et de scories est constitué de 70 à 95 % d'agrégats magnétiques sphériques et de tartre. Les minéraux restants (pyrrhotite, limonite, hématite, pyroxènes, chlorite, épidote) sont présents en quantités allant de grains simples jusqu'à 1 à 5 % du poids du concentré. De plus, des grains rares de métaux du groupe du platine, ainsi que des alliages de composition fer-chrome-nickel, sont sporadiquement observés dans le concentré.

Extérieurement, il s'agit d'une masse poudreuse à grains fins de couleur noire et gris foncé avec une granulométrie prédominante de 0,1 à 0,5 mm. Les particules de plus de 1 mm ne représentent pas plus de 10 à 15 %.

La teneur en fer du concentré varie de 50 à 58 %. Composition du concentré magnétique de cendres et de déchets de scories de la décharge de cendres de CHPP-1 : Fe - 53,34 %, Mn - 0,96 %, Ti - 0,32 %, S - 0,23 %, P - 0,16 %. Selon l'analyse spectrale, le concentré contient Mn jusqu'à 1%, Ni les premiers dixièmes de pour cent, Co jusqu'à 0,01-0,1%, Ti -0,3-0,4%, V - 0,005-0,01% , Cr – 0,005-0,1 ( rarement jusqu'à 1%), W – du suivant. jusqu'à 0,1%. La composition est bonne minerai de fer avec des additifs de ligature.

Le rendement de la fraction magnétique selon les données de séparation magnétique dans des conditions de laboratoire varie de 0,3 à 2 à 4 % de la masse de cendres. Selon les données de la littérature, lors du traitement des déchets de cendres et de scories par séparation magnétique dans des conditions industrielles, le rendement en concentré magnétique atteint 10 à 20 % de la masse de cendres, avec une extraction de 80 à 88 % de Fe2O3 et une teneur en fer de 40 à 46 %.

Le concentré magnétique provenant des déchets de cendres et de scories peut être utilisé pour la production de ferrosilicium, de fonte et d'acier. Il peut également servir de matière première pour la métallurgie des poudres.

Les microsphères creuses d'aluminosilicate sont un matériau dispersé composé de microsphères creuses dont la taille varie de 10 à 500 microns (Fig. 3). La densité apparente du matériau est de 350 à 500 kg/m3, la densité spécifique est de 500 à 600 kg/m3. Les principaux composants de la composition phase-minérale des microsphères sont la phase vitreuse aluminosilicate, la mullite et le quartz. L'hématite, le feldspath, la magnétite, l'hydromica et l'oxyde de calcium sont présents comme impuretés. Les composants prédominants de leur composition chimique sont le silicium, l’aluminium et le fer (tableau 3). Des micro-impuretés de divers composants sont possibles en quantités inférieures au seuil de toxicité ou d'importance industrielle. La teneur en radionucléides naturels ne dépasse pas les limites admissibles. L'activité efficace spécifique maximale est de 350-450 Vk/kg et correspond à des matériaux de construction de deuxième classe (jusqu'à 740 Vk/kg).

SiO2

52-58

Na2O

0,1-0,3

TiO2

0,6-1,0

K2O

Al2O3

SỐ 3

pas plus de 0,3

Fe2O3

3,5-4,5

P2O5

0,2-0,3

Humidité

Pas plus de 10

Flottabilité

Pas moins de 90

Teneur en Ni, Co, V, Cr, Cu, Zn pas plus de 0,05 % de chaque élément
En raison de leur forme sphérique régulière et de leur faible densité, les microsphères possèdent les propriétés d’une excellente charge dans une grande variété de produits. Les domaines prometteurs pour l'utilisation industrielle des microsphères d'aluminosilicate sont la production de sphéroplastiques, de thermoplastiques pour le marquage routier, de fluides de coulis et de forage, de céramiques de construction radio-transparentes et légères calorifuges, de matériaux calorifuges non combustibles et de béton résistant à la chaleur.
À l'étranger, les microsphères sont largement utilisées dans diverses industries. Dans notre pays, l'utilisation de microsphères creuses est extrêmement limitée et elles sont éliminées avec les cendres dans des décharges de cendres. Pour les centrales thermiques, les microsphères sont des « matériaux nocifs » qui obstruent les canalisations d’alimentation en eau en circulation. Pour cette raison, dans 3-4 ans, il sera nécessaire de remplacer complètement les canalisations ou d'effectuer des travaux de nettoyage complexes et coûteux.
La masse inerte de la composition d'aluminosilicate, constituant 60 à 70 % de la masse de l'alumine, est obtenue après avoir éliminé (extrait) des cendres tous les concentrés et composants utiles ci-dessus et la fraction lourde. En composition, il est proche de composition générale cendres, mais contiendra un ordre de grandeur moins de glandes, ainsi que des glandes nocives et toxiques. Sa composition est principalement aluminosilicate. Contrairement aux cendres, elles auront une composition granulométrique plus fine et uniforme (du fait du broyage avant lors de l'extraction de la fraction lourde). En raison de ses propriétés environnementales et physico-chimiques, il peut être largement utilisé dans la production de matériaux de construction, de construction et comme engrais - substitut à la farine de chaux (méliorant).
Les charbons brûlés dans les centrales thermiques, étant des absorbants naturels, contiennent des impuretés de nombreux éléments précieux (tableau 2), notamment des terres rares et des métaux précieux. Lorsqu'elles sont brûlées, leur teneur dans les cendres augmente de 5 à 6 fois et peut présenter un intérêt industriel.
La fraction lourde extraite par gravité à l’aide d’usines d’enrichissement avancées contient des métaux lourds, dont des métaux précieux. Par finition, les métaux précieux et, au fur et à mesure de leur accumulation, d'autres composants précieux (Cu, rares, etc.) sont extraits de la fraction lourde. Le rendement en or des décharges de cendres individuelles étudiées est de 200 à 600 mg par tonne de cendres. L’or est mince et ne peut être récupéré par les méthodes conventionnelles. La technologie utilisée pour l’extraire est un savoir-faire.
De nombreuses personnes participent au recyclage des déchets. Plus de 300 technologies sont connues pour leur traitement et leur utilisation, mais elles sont principalement consacrées à l'utilisation des cendres dans la construction et à la production de matériaux de construction, sans affecter l'extraction des composants toxiques et nocifs, ainsi que des composants utiles et précieux.
Nous avons développé et testé en laboratoire et dans des conditions semi-industrielles un schéma de base pour le traitement des ASW et leur élimination complète (Fig.).
En traitant 100 000 tonnes d'ASW, vous pouvez obtenir :
- charbon secondaire – 10 à 12 mille tonnes ;
- concentré de minerai de fer – 1,5 à 2 mille tonnes ;
- or – 20-60 kg;
- matériaux de construction (masse inerte) – 60 à 80 mille tonnes.
À Vladivostok et Novossibirsk, des types similaires de technologies de traitement des armes légères ont été développés, les coûts possibles ont été calculés et l'équipement nécessaire a été fourni.
Extraction des composants utiles et recyclage complet des déchets de cendres et de scories grâce à l'utilisation de propriétés bénéfiques et la production de matériaux de construction libérera de l'espace occupé et réduira l'impact négatif sur l'environnement. Le profit est un facteur souhaitable mais non décisif. Les coûts de transformation des matières premières technogènes pour obtenir des produits et de neutralisation simultanée des déchets peuvent être supérieurs au coût du produit, mais la perte dans ce cas ne doit pas dépasser les coûts de réduction de l'impact négatif des déchets sur environnement. Et pour les entreprises énergétiques, le recyclage des cendres et des scories signifie réduire les coûts technologiques de la production principale.

Littérature

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Liste des dessins
à l'article de A.A. Cherepanov
Utilisation des cendres et des scories des centrales thermiques dans la construction

Fig. 1. Remplissage de la décharge de cendres du CHPP-1, Khabarovsk
Fig.2. Diagramme schématique du traitement complexe des déchets de cendres et de scories des centrales thermiques.
Figure 3. Microsphères creuses d'aluminosilicate ZShO.

Lors de la combustion du carburant, des déchets sont générés, appelés cendres volantes. Des dispositifs spéciaux sont installés à proximité des foyers pour capter ces particules. Il s’agit d’un matériau dispersif dont les composants mesurent moins de 0,3 mm.

Qu’est-ce que les cendres volantes ?

Les cendres volantes sont un matériau finement dispersé avec de petites particules. Il se forme lorsque du combustible solide est brûlé à des températures élevées (+800 degrés). Il contient jusqu'à 6% d'imbrûlés et de fer.

Les cendres volantes se forment lorsque les impuretés minérales contenues dans le carburant sont brûlées. Son contenu est différent selon les substances. Par exemple, dans le bois de chauffage, la teneur en cendres volantes n'est que de 0,5 à 2 %, dans la tourbe combustible de 2 à 30 % et dans la houille et la houille de 1 à 45 %.

Reçu

Les cendres volantes se forment lors de la combustion du carburant. Les propriétés de la substance obtenue dans les chaudières diffèrent de celles créées en laboratoire. Ces différences affectent les caractéristiques physico-chimiques et la composition. En particulier, lors de la combustion dans le four, les substances minérales du combustible fondent, ce qui conduit à l'apparition de composants d'un composite imbrûlé. Ce processus, appelé sous-combustion mécanique, est associé à une augmentation de la température dans la chambre de combustion jusqu'à 800 degrés et plus.

Pour capter les cendres volantes, des dispositifs spéciaux sont nécessaires, qui peuvent être de deux types : mécaniques et électriques. Lors du fonctionnement du GZU, il est dépensé un grand nombre de eau (10-50 m 3 d'eau pour 1 tonne de cendres et de scories). C'est un inconvénient important. Pour sortir de cette situation, un système inverse est utilisé : l'eau, après avoir été nettoyée des particules de cendres, est réintroduite dans le mécanisme principal.

Caractéristiques principales

• Maniabilité. Plus les particules sont petites, plus l’impact des cendres volantes est important. L'ajout de cendres augmente l'homogénéité du mélange de béton et sa densité, améliore la mise en place et réduit également la consommation d'eau de gâchage avec la même maniabilité.
• Réduire la chaleur de l'hydratation, ce qui est particulièrement important pendant la saison chaude. La teneur en cendres de la solution est proportionnelle à la diminution de la chaleur d'hydratation.
• Absorption capillaire. Lors de l'ajout de 10 % de cendres volantes au ciment, l'absorption capillaire de l'eau augmente de 10 à 20 %. Cela réduit à son tour la résistance au gel. Pour éliminer cet inconvénient, il est nécessaire d'augmenter légèrement l'entraînement de l'air grâce à des additifs spéciaux.
• Résistance aux eaux agressives. Les ciments composés à 20 % de cendres sont plus résistants à l'immersion dans des eaux agressives.

Avantages et inconvénients de l'utilisation des cendres volantes

L'ajout de cendres volantes au mélange présente de nombreux avantages :

• La consommation de clinker est réduite.
• Le broyage s'améliore.
• La force augmente.
• La maniabilité s'améliore, rendant le coffrage plus facile à retirer.
• Le retrait est réduit.
• Réduit la génération de chaleur pendant l'hydratation.
• Le temps jusqu'à l'apparition des fissures augmente.
• Améliore la résistance à l'eau (à la fois propre et agressive).
• La masse de la solution diminue.
• La résistance au feu augmente.

Outre les avantages, il existe également quelques inconvénients :

• L'ajout de cendres à haute teneur en sous-brûlure modifie la couleur du mortier de ciment.
• Réduit la résistance initiale à basse température.
• Réduit la résistance au gel.
• Le nombre de composants du mélange à contrôler augmente.

Types de cendres volantes

Il existe plusieurs classifications selon lesquelles les cendres volantes peuvent être divisées.

Selon le type de combustible brûlé, les cendres peuvent être :

• Anthracite.
• Carbonifère.
• Lignite.

Selon leur composition, les cendres sont :

• Acide (avec une teneur en oxyde de calcium jusqu'à 10 %).
• Basique (contenu supérieur à 10%).

Selon la qualité et l'utilisation ultérieure, on distingue 4 types de cendres - de I à IV. De plus, ce dernier type de cendre est utilisé pour les structures en béton utilisées dans des conditions difficiles.

Traitement des cendres volantes

À des fins industrielles, les cendres volantes non transformées sont le plus souvent utilisées (sans broyage, ni tamisage, etc.).

Lorsque le carburant brûle, des cendres se forment. Les particules légères et petites sont évacuées du four en raison du mouvement des gaz de combustion et sont capturées par des filtres spéciaux dans les collecteurs de cendres. Ces particules sont des cendres volantes. La partie restante est appelée cendre de sélection sèche.

Le rapport entre ces fractions dépend du type de carburant et caractéristiques de conception le foyer lui-même :

• avec élimination solide, 10 à 20 % des cendres restent dans les scories ;
• avec élimination des scories liquides - 20-40%;
• dans les fours de type cyclone - jusqu'à 90 %.

Pendant le traitement, des particules de scories, de suie et de cendres peuvent pénétrer dans l'air.

Les cendres volantes sèches sont toujours triées en fractions sous l'influence des champs électriques créés dans les filtres. C’est donc son utilisation la plus appropriée.

Pour réduire la perte de substance lors de la calcination (jusqu'à 5 %), les cendres volantes doivent être homogénéisées et triées en fractions. Les cendres, formées après la combustion de charbons à faible réaction, contiennent jusqu'à 25 % du mélange combustible. Par conséquent, il est encore enrichi et utilisé comme combustible énergétique.

Où sont utilisées les cendres volantes ?

Les cendres sont largement utilisées dans diverses sphères de la vie. Cela peut être la construction, l'agriculture, l'industrie, l'assainissement.

En production espèce individuelle les cendres volantes sont utilisées pour le béton. L'application dépend de son type. Les cendres granulées sont utilisées dans la construction de routes pour la fondation de parkings, de zones de stockage de déchets solides, de pistes cyclables et de remblais.

Les cendres volantes sèches sont utilisées pour renforcer les sols en tant que liant indépendant et substance à durcissement rapide. Il peut également être utilisé pour la construction de barrages, barrages et autres

Pour la production, les cendres sont utilisées comme substitut du ciment (jusqu'à 25 %). En tant que charge (fine et grossière), la cendre est incluse dans le processus de production du béton de laitier et des blocs utilisés dans la construction des murs.

Largement utilisé dans la production de béton mousse. L'ajout de cendres au mélange de béton mousse augmente sa stabilité d'agrégation.

Les cendres en agriculture sont utilisées comme engrais potassiques. Ils contiennent du potassium sous forme de potasse, facilement soluble dans l’eau et disponible pour les plantes. De plus, les cendres sont riches en autres substances utiles: phosphore, magnésium, soufre, calcium, manganèse, bore, micro et macroéléments. La présence de carbonate de calcium permet d'utiliser les cendres pour réduire l'acidité du sol. Les cendres peuvent être appliquées sur diverses cultures du jardin après le labour, fertiliser les cercles du tronc des arbres et des arbustes, et également ajouter des prairies et des pâturages. Il n'est pas recommandé d'utiliser des cendres simultanément avec d'autres engrais organiques ou minéraux (notamment le phosphore).

Les cendres sont utilisées pour l’assainissement dans des conditions où il n’y a pas d’eau. Il augmente le niveau de pH et tue les micro-organismes. Il est utilisé dans les latrines, ainsi que dans les endroits où les boues d'épuration sont rejetées.

De tout ce qui précède, nous pouvons conclure qu'une substance telle que les cendres volantes est largement utilisée. Le prix varie de 500 roubles. par tonne (pour les gros grossistes) jusqu'à 850 roubles. Il convient de noter que lors de l'utilisation du retrait en libre-service depuis régions éloignées le coût peut varier considérablement.

Normes GOST

Des documents ont été élaborés et sont en vigueur pour contrôler la production et le traitement des cendres volantes :

• GOST 25818-91 « Cendres volantes pour béton ».
• GOST 25592-91 « Mélanges de cendres et de scories TPP pour le béton. »

Pour contrôler la qualité des cendres produites et des mélanges qui les utilisent, d'autres normes supplémentaires sont utilisées. Dans le même temps, l'échantillonnage et tous types de mesures sont également effectués conformément aux exigences des GOST.