Вопрос об использовании золы уноса, продуктов из золы уноса необходимо рассматривать параллельно с вопросом о том, из какой марки угля получена зола.
Здесь и далее речь пойдет только о сухой золе уноса, не контактировавшей с водой.

Немного об углях.

В России существует несколько крупных угольных бассейнов.

Кузнецкий угольный бассейн (Кемеровская область) является одним из самых крупных угольных месторождений мира. По качеству угли разнообразны и относятся к числу лучших углей. В глубоких горизонтах угли содержат: золы 4—16 %, влаги 5—15%, фосфора до 0,12%, летучих веществ 4—42%, серы 0,4—0,6%; обладают теплотой сгорания 7000—8600 ккал/кг (29,1—36,01 МДж/кг); угли залегающие вблизи поверхности, характеризуются более высоким содержанием влаги, золы до 30% и пониженным содержанием серы.

Восточно-сибирские угли

Иркутский угольный бассейн расположен в южной части Иркутской области.

Хакасские угли

Минусинский угольный бассейн, расположен в Минусинской котловине (республика Хакасия). К наиболее крупным из них относятся Черногорское и Изыхское угольное месторождение. В бассейне преобладают каменные длиннопламенные угли с теплотой сгорания 31-37 МДж/кг. Содержание серы редко превышает 1%. Угли относятся к среднезольным, при этом максимальная зольность (11-29,7%) характерна для углей Изыхского месторождения, минимальная (6,6-17,8%) – для углей Бейского месторождения.

Канско-Ачинский угольный бассейн

Находится в Красноярском крае, бассейн обладает наиболее значительными запасами энергетического бурого угля, добывающегося в основном открытым способом.
Зольность в среднем составляет 7 — 14%, теплотворная способность 2800 — 3800 ккал/кг, малосернистые.

Экибастузский угольный бассейн (Казахстан) является одним из самых значительных по запасам и занимает первое место в мире по плотности угля: на площади 62 квадратных километра запасы угля оцениваются в 13 миллиардов тонн или 200 тонн на один квадратный метр. А по добыче угля открытым способом является одним из наиболее перспективных районов в мире. Зольность каменных углей, поступающих в Россию на предприятия энергетики, достигает 40-50%. Основные потребители угля из этого басcейна находятся на Урале.

В зависимости от степени углефикации (метаморфизма) существуют бурые угли, каменные угли и антрациты. Самая низкая теплота сгорания у бурых углей, а самая высокая — у антрацитов. Наиболее выгодное отношение цены и удельной теплоты сгорания имеют каменные угли. Угли марок Д, Г и антрациты находят свое применение, как правило, в котельных, т.к. они могут гореть без поддува. Угли марок СС, ОС, Т применяются для получения электрической энергии, т.к. они имеют большую теплоту сгорания, но сжигание данного вида углей связано с определенными технологическими сложностями, которые оправданы лишь в случае необходимости использования большого количества угля. В черной металлургии используются обычно марки Г, Ж, для производства сталей и чугуна.

В зависимости от вида угля, его месторождения, места и способа сжигания на выходе получается совершенно разная зола.

Золы, получаемые из бурых углей Канско-Ачинского бассейна, имеют очень большой потенциал в строительной отрасли, так как содержат в себе большое количество (до 40-50%) зольного вяжущего. Вяжущее, выделенное из буроугольной золы почти идеально подходит для производства всего спектра легких и особо легких бетонов: пенобетоны, газобетоны и т.д.

Единственным минусом зольного вяжущего является наличие свободного кальция, который служит миной замедленного действия. Не удалив свободный кальций вы рискуете получить саморазрушающиеся строительные материалы, удаление свободного кальция происходит путем добавления 1% раствора CaCl2. Также в буроугольной золе содержится магнетит до 3-5%, применяемый в качестве наполнителя для особо тяжелых бетонов, либо как сырье для металлургии. Оставшиеся из бурогольной золы продукты имеют ценность песка, несгоревший уголь может быть направлен на повторно в котел.

Золы каменных углей

Золы, полученные от сжигания каменных углей (особенно Кузнецкого бассейна) имеют совершенно другой состав и продукты.

Использование золы каменного угля без переработки в строительной индустрии в настоящий момент похоже на использование золотоносного песка в штукатурку и растворы.

Это связано с более сложным химическим и грансоставом золы уноса, в котором находятся микросферы самых разных характеристик по плотности, размеру, цвету. В мире существует целая индустрия производства искусственных микросфер для различных приложений. При этом, цена на микросферы, полученные искусственными методами, доходит до 15 Евро за кг.

Таким образом, золоотвалы являются по сути техногенным месторождением ценных продуктов.

Причиной, почему на в Западных странах не выделяют микросферы, служит отсутствие коммерциализируемых технологий разделения золы уноса на фракции, даже сейчас там нет понимания, зачем нужно перерабатывать золу уноса. Еще с середины 20 века было принято использовать золу уноса в качестве добавок к цементу, бетонам, огромные объемы ушли при строительстве дорог, ландшафтного проектирования. На этом идеи на Западе практически исчерпаны. Некоторые сдвиги есть по приложениям в области полимеров, но по факту вне строительной индустрии применяется очень маленький процент от всей производимой золы уноса.

Итак, основной состав каменноугольной золы:

• легкие алюмосиликатные микросферы - 1-2%
• микросферы (основной состав SiO2) - 60%
• микросферы (содержащие муллит) - 25%
• кокс - от 1 до 7%
• магнетит в сферической форме - 3-5%
• прочие минералы 2%

Разбег по размеру всех вышеперечисленных микросфер составляет от 1 мкм до 150-200 мкм.

В зависимости от своих характеристик (размер, плотность, истинная плотность, твердость, цвет) микросферы за счет своих уникальных свойств могут быть с успехом применены в следующих приложениях:

лакокрасочные материалы - вместо используемого мела, TiO2, кварца и других наполнителей, в качестве теплосберегающего наполнителя для производства "теплых" красок

штукатурки, сухие смеси, клеи, мастики - вместо песка и пластификаторов

практически любые резинотехнические изделия, полиуретановые изделия и покрытия - в качестве наполнителя

специальные бетоны, буровые растворы - в качестве наполнителя, позволяющего повысить текучесть

пластики и пластмассы, полимеры, композитные материалы - в качестве наполнителя

Отличия микросфер от других наполнителей:

идеальная или почти сферическая форма всех частиц, высокий уровень твердости, прочности (не для легких алюмосиликатных микросфер), различные варианты по плотности (от 0,8 до 4), цвета в основном прозрачные, при наличии муллита - белые, цветные - в зависимости от содержания железа.

С анализом российского рынка металлургических и топливных шлаков и с анализом оборудования для производства цемента на основе шлаков Вы можете познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок шлаков в России» и «Анализ оборудования для производства шлакощелочного вяжущего».

www.newchemistry.ru