В системах гидравлической транспортировки отходов теплоэнергетики формируются сточные воды. Такие отходы образуются при сжигании низкосортного каменного угля с выделением большого количества золы и шлака, которые в виде золовой и шлаковой пульпы раздельно или совместно складируются в овражные, пойменные, косогорные и равнинные отвалы. Выполненные лабораторные исследования в сочетании с анализом сбросных производственных вод показывают, что зола и шлак, складируемые в отвале, по-разному оказывают влияние на формирование сточных вод .

В системах гидравлической транспортировки отходов производства теплоэнергетики формируются сточные воды. Такие отходы образуются при сжигании низкосортного каменного угля с выделением большого количества золы и шлака, которые в виде золовой и шлаковой пульпы раздельно или совместно складируются в овражные, пойменные, косогорные и равнинные отвалы.

Системы гидрозолошлакоудаления тепловых электростанций (ТЭС) выполняются по прямоточной или оборотной схеме водообеспечения. Речные воды, подводящиеся под напором, смывают накапливающиеся золу и шлак. Образующаяся золошлаковая смесь через систему насосов и трубопроводов направляется в отвал. При этом вода, как средство транспортировки, загрязняется механическими и растворимыми примесями. После отстоя, образовавшиеся химические более концентрированные воды могут быть источником загрязнения поверхностных и подземных вод. В этих условиях возникает необходимость выяснения химической природы источника загрязнения, а, значит, и перспектива использования золошлакового материала.

Установленное отечественными и зарубежными авторами положение об общем загрязняющем влиянии сточных вод гидроотвалов ТЭС не раскрывает природу загрязняющих веществ. Выполненные нами лабораторные исследования в сочетании с анализом сбросных производственных вод показывают, что зола и шлак, складируемые в отвале, по-разному оказывают влияние на формирование сточных вод .

В системе гидравлического золошлакоудаления происходит растворение транспортируемых отходов со значительным в любое время года увеличением по сравнению с речной водой содержания сульфатов, фтора, калия, кальция, жесткости, минерализации и др. [1].

Для определения источника поступления этих компонентов в лабораторных условиях делаются водные вытяжки из сухой золы и сухого шлака Луганской ТЭС после сжигания угля до поступления их в систему гидроудаления. Произведенный химический эксперимент устанавливает, что максимальное количество растворимых веществ поступает из золы. Растворимость шлака настолько незначительная, что характеризует его как вещество, не оказывающее загрязняющего влияния.

Химический анализ образцов показывает, что основная составляющая часть золы и шлака - кремний (SiO₂ соответственно 48,02 и 54,93%), алюминий(Ae₂O₃ - 20,83 и 21,74%) и железо (FeO - 3,31 и 9,78%; Fe₂O₃ - 6,79 и 3,00%). В меньших количествах К₂О, СаО, МgO, Na₂O, TiO₂  и менее 0,5% - SO₃, MnO, P₂O₅ и другие соединения.

Технологический процесс раздельной транспортировки золовой и шлаковой пульпы позволяет проверить (установленное нами экспериментально) положение о различной степени растворимости золы и шлака в производственных условиях. В систему гидроудаления подается вода р.Сев. Донец, которая раздельно по трубопроводам транспортирует золу и шлак, складируя их в отвале совместно. Соотношение золы и шлака соответственно 3,34:1.

Сравнение экспериментальных исследований с результатами химического анализа производственных вод после гидрозолошлакоудаления подтверждает вывод об увеличении содержания сульфатов (с 269,9 до 734,4 мг/дм3), фтора (0,48 - 6,2), калия (9,6 - 22,3), кальция (152,3-351,1 мг/дм3), жесткости (10,23-21,04 мг.экв/дм3) и минерализации (1243,0-2011,6 мг/дм3) в воде золоотвала, происходящее за счет выщелачивания легкорастворимых соединений, содержащихся в золе. Из шлака в речную воду в основном не наблюдается переход растворимых соединений.

Раскрывая природу гидрохимических особенностей золы и шлака, представляется возможным при проектировании гидротехнических сооружений систем гидрозолошлакоудаления оценить эффективность различных мероприятий по охране водных ресурсов. С этих позиций целесообразно включать в проектируемые комплексы водоохранных мероприятий раздельное складирование в отвалах золы и шлака с последующим их использованием как строительного материала.

Установленное положение, что шлак не загрязняет воду, было использовано в Донбассе при гидрохимическом обосновании противофильтрационной защиты нового золоотвала, давшее значительную экономию. Новизна рассмотренных вопросов требует в каждом отдельном районе выполнения гидрохимической и экономической оценки практического использования установленной различной степени растворимости золы и шлака, чтобы перспективное развитие теплоэнергетики рационально сочеталось с эффективной охраной природных вод от загрязнения.

С анализом российского рынка металлургических и топливных шлаков Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок шлаков в России».

Литература

1. В.К. Янчев, В.В. Гудзенко, Н.П. Моисеева, О.М. Зинькевич, Л.П. Лемишевская, И.П. Онищенко. Формирование химического состава вод золоотвалов и их влияние на природные воды // Гидрохимические материалы.- 1980.- Т.68.- С.37- 45.

В.К. Янчев,
Институт геологических наук НАН Украины, г. Киев