Recycling of Prydniprovska thermal power plant fly ash

Abstract

Purpose. To confirm experimentally the feasibility of complete fly ash recycling at Prydniprovska Thermal Power Plant (TPP) by its refining into industrially valuable products using gravity classification of dry ash from electrostatic precipitators and water-gravity separation of ash from a dump. Methods. Classification of fly ash has been carried out on the modernized processing equipment in the laboratory in two ways. First, ash pneumatic separation was done directly from the electrostatic precipitators using a specially selected vibrating screen. The second way involved hydro-separation of the original product from the ash dump using the upgraded centrifuges and hydrocyclones. Findings. Technological solution for complex processing of fly ashes, based on the “dry” gravitational separation of ash from electrostatic precipitators and “wet” gravitational separation of ash from thermal power plants and storage dumps has been developed. It is established that the addition of active ash up to 33% to 1 m3 of concrete allows to save up to 25% of cement and increase strength of concrete structures up to 5%. Addition of products manufactured from thermal power plants waste for production of building materials allows to reduce the share of energy consumption up to 20 – 25%, which is essential for the competitiveness of construction products. A mixture of alumina-silica products can reduce clay usage in metallurgical industry to 50%. Carbon products are cheap substitutes for production of certain kinds of sorbents. The proposed project solution allows to reduce resource consumption, decrease human impact on the environment, and increase energy potential of the region. Originality. The time dependence related to surface activity decrease of the resulting recycling products from the dry fly ash directly from electrostatic precipitators has been established. Recycling of fly ash into industrially useful products by dry gravity separation allows to achieve the best physical parameters of the raw materials with the highest specific activity. Practical implications. Implementation of the research results will be instrumental in receiving such industrial products as: components in the manufacture of building materials (concrete, foam and aerated concrete, brick), heat insulating material, raw materials for steel industry, sorbents for chemical industry and deoxidants for metallurgical industry. The proposed technological solution is completely environmentally safe and non-waste.

Цель. Экспериментально подтвердить возможность полной утилизации зол-уносов Приднепровской ТЭС путем ее переработки в промышленно ценные продукты, используя сухую гравитационную классификацию золы с электрофильтров и водно-гравитационное разделение золы из золоотвала. Методика. Классификация зол-уносов произведена в лабораторных условиях с применением модернизированного обогатительного оборудования по двум направлениям: пневморазделение золы непосредственно с электрофильтров с применением специально подобранного вибрационного грохота; гидроразделение исходного продукта из золоотвала с использованием модернизированных центрифуг и гидроциклонов. Результаты. Разработано технологическое решение комплексной переработки зол-уноса, основанное на “сухом” гравитационном разделении золы с электрофильтров и “мокром” гравитационном разделении золы с накопителей и отвалов ТЭС. Установлено, что введение до 33% активной золы на 1 м3 бетона дает возможность экономить до 25% цемента и повышать прочность бетонных конструкций до 5%. Введение продуктов, полученных из отходов ТЭС, в производство стройматериалов позволит снизить долю энергозатрат до 20 – 25%, что является главным условием конкурентоспособности строительной продукции. Смесь глинозем-кремнистых продуктов позволяет снизить использование глин в металлургии до 50%. Углеродные продукты являются дешевыми заменителями для производства отдельных видов сорбентов. Разработанное проектное решение позволяет сократить ресурсопотребление, повысить энергетический потенциал региона и уменьшить техногенную нагрузку на окружающую среду. Научная новизна. Установлена временная зависимость снижения поверхностной активности полученных продуктов переработки из сухой золы-уноса непосредственно с электрофильтров. При переработке золы-уноса в промышленно пригодные продукты сухим гравитационным разделением достигаются наилучшие физические параметры сырья с наибольшей удельной активностью. Практическая значимость. Реализация результатов исследований позволит получить промышленную продукцию: компоненты при изготовлении строительных материалов (бетон, пено- и газобетон, кирпич), теплоизоляционного материала, сырья для сталелитейной отрасли, сорбентов в химической промышленности и раскислителей в металлургической. Предложенное технологическое решение является полностью экологически безопасным и безотходным.

Мета. Експериментально підтвердити можливість повної утилізації зол-винесення Придніпровської ТЕС шляхом її переробки у промислово цінні продукти, використовуючи суху гравітаційну класифікацію золи з електрофільтрів і водно-гравітаційне розділення золи із золовідвалу. Методика. Класифікація зол-винесення проведена в лабораторних умовах із застосуванням модернізованого обладнання за двома напрямками: пневморозділення золи безпосередньо з електрофільтрів із застосуванням спеціально підібраного вібраційного грохота; гідророзділення вихідного продукту із золовідвала з використанням модернізованих центрифуг та гідроциклонів. Результати. Розроблене технологічне рішення комплексної переробки зол-винесення, що засноване на “сухому” гравітаційному поділі золи з електрофільтрів та “мокрому” гравітаційному поділі золи із накопичувачів та відвалів ТЕС. Встановлено, що введення до 33% активної золи на 1 м3 бетону дає можливість економити до 25% цементу й підвищувати міцність бетонних конструкцій до 5%. Додавання продуктів, отриманих з відходів ТЕС, у виробництво будматеріалів дозволить знизити частку енерговитрат до 20 – 25%, що є головною умовою конкурентоспроможності будівельної продукції. Суміш глинозем-кременистих продуктів дозволяє знизити використання глин у металургії до 50%. Вуглецеві продукти є дешевими замінниками для виробництва окремих видів сорбентів. Розроблене проектне рішення дозволяє скоротити споживання ресурсів, підвищити енергетичний потенціал регіону та зменшити техногенне навантаження на навколишнє середовище. Наукова новизна. Встановлено залежність зменшення у часі питомої активності отриманих продуктів переробки із сухої золи-винесення безпосередньо з електрофільтрів. При переробці золи-винесення в промислово придатні продукти сухим гравітаційним поділом досягаються найкращі фізичні параметри сировини з найбільшою питомою активністю. Практична значимість. Реалізація результатів досліджень дозволить отримати промислову продукцію: компоненти для виготовлення будівельних матеріалів (бетон, піно-і газобетон, цеглу), теплоізоляційного матеріалу, сировини для сталеливарної галузі, сорбентів у хімічній промисловості та розкислювачів у металургійній. Запропоноване технологічне рішення є повністю екологічно безпечним та безвідходним.