Технология переработки и обогащения золошлаковых отходов

Изучены вопросы концентрации редких и редкоземельных элементов из золошлаковых отходов Читинской ТЭЦ-2 с применением методов рудоподготовки и магнитной сепарации. Определена возможность применения гидрохимического метода обогащения для извлечения редких и редкоземельных элементов из золошлаковых отходов. Разработана технология обогащения золошлаковых отходов, включающая их рудоподготовку, магнитную сепарацию, разделение в тяжелых жидкостях или флотацию, а также переработку методов выщелачивания. Приведены результаты экспериментальных исследований по изучению химического состава золошлаковых отходов, их электромагнитной сепарации, количественного содержания редких и редкоземельных элементов до и после выщелачивания азотной и соляной кислотами, а также в серной кислоте и царской водке. Представлены результаты проведенных экспериментальных исследований, позволяющих сделать вывод о том, что посредством применения выщелачивания существенно снижается содержание редких и редкоземельных элементов в золошлаковых отходах за счет перевода данных элементов в раствор с возможностью дальнейшего извлечения. Установлена наивысшая степень извлечения титана, стронция, галлия и рубидия из золошлаковых отходов Читинской ТЭЦ-2. Целью проведения исследований являлось снижение негативного воздействия на окружающую среду золошлаковых отходов, образуемых при сжигании угля на Читинской ТЭЦ-2, за счет их обогащения и переработки с получением товарных продуктов (редких и редкоземельных элементов).

Размахнин К. К., Хатькова А. Н., Шумилова Л. В., Номоконова Т. С. Технология переработки и обогащения золошлаковых отходов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 10. – С. 122–135. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2023_10_0_122.

Работа выполнена при поддержке проекта РНФ 22-17-00040 «Научное обоснование и разработка экологически чистых безотходных технологий переработки природного и техногенного минерального сырья» (2022–2023 гг.)

Размахнин Константин Константинович¹ — д-р техн. наук, доцент, e-mail: constantin-const@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-2944-7642,
Хатькова Алиса Николаевна¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: alisa1965.65@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-6527-0026,
Шумилова Лидия Владимировна¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: shumilovalv@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-5991-9204,
Номоконова Татьяна Сергеевна¹ — аспирант, e-mail: krutikova_1995@mail.ru, ORCID ID: 0009-0002-9096-864X,
¹ Забайкальский государственный университет.

Размахнин К.К., e-mail: constantin-const@mail.ru.

1. Мязин В. П. Методы сепарации зольных уносов сжигания углей Восточного Забайкалья для извлечения из них редких элементов // Химия твердого топлива. — 2006. — № 1. — С. 75—80.

2. Арбузов С. И., Ершов В. В., Поцелуев А. А., Рихванов Л. П. Редкие элементы в углях Кузнецкого бассейна. — Кемерово, 1999. — 248 с.

3. Мязин В. П., Мязина В. И., Размахнин К. К., Шумилова Л. В. Исследования техногенных образований ТЭК Забайкалья как сложных геосистем и нетрадиционных источников минерального сырья / Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов. Т. 1. — Чита: ЗабГУ, 2017. — С. 152—159.

4. Золотова И. Ю. Бенчмаркинг зарубежного опыта утилизации продуктов сжигания твердого топлива угольных ТЭС // Инновации и инвестиции. — 2020. — № 7. — С. 123—128.

5. Heidrich C., Feuerborn H. J., Weir A. Coal combustion products: a global perspective // World of Coal Ash Conference. 2013, pp. 22—25.

6. Venktesh Sharma, Shalom Akhai Trends in utilization of coal fly ash in India: A review // Journal of Engineering Design & Analysis. 2019, vol. 2, no. 12-16, pp. 13—16.

7. Шаванов Н. Д., Коновалова Н. А., Панков П. П., Руш Е. А. Изучение состава и свойств золошлаковых смесей с целью их утилизации в строительной индустрии / Актуальные проблемы техносферной безопасности. Сборник тезисов научных трудов IV международной научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых, преподавателей, приуроченная к 45-летнему юбилею кафедры «Промышленная экология и техносферная безопасность». — Ульяновск: УГТУ, 2022. — С. 134—137.

8. Бесполитов Д. В., Коновалова Н. А., Дабижа О. Н., Панков П. П., Руш Е. А. Влияние механоактивации золы уноса на прочность грунтобетонов на основе отходов производства // Экология и промышленность России. — 2021. — Т. 25. — № 11. — С. 36—41. DOI: 10.18412/1816-0395-2021-11-36-41.

9. Calderón Márquez A. J., Cassettari Filho P. C., Rutkowski E. W., de Lima Isaac R. Landfill mining as a strategic tool towards global sustainable development // Journal of Cleaner Production. 2019, vol. 226, pp. 1102—1115. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.04.057.

10. Huimin Chang, Haobo Tan, Yan Zhao, Ying Wang, Xuemei Wang, Yanxia Li, Wenjing Lu, Hongtao Wang Statistical correlations on the emissions of volatile odorous compounds from the transfer stage of municipal solid waste // Waste Management. 2019, vol. 87, no. 30, pp. 701—708. DOI: 10.1016/j.wasman.2019.03.014.

11. Sözer H., Sözen H. Waste capacity and its environmental impact of a residential district during its life cycle // Energy Reports. 2020, vol. 6, pp. 286—296. DOI: 10.1016/j. egyr.2020.01.008.

12. Енджиевская И. Г., Василовская Н. Г., Дубровская О. Г., Баранова Г. П., Чудаева А. А. Влияние механоактивации на стабилизацию свойств золы уноса красноярских ТЭЦ // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. — 2018. — Т. 11. — № 7. — С. 842—855. DOI: 10.17516/1999-494X-0099.

13. Fan J., Wang D., Qian D. Soil-cement mixture properties and design considerations for reinforced excavation // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2018, vol. 10, no. 4, pp. 791—797. DOI: 10.1016/j.jrmge.2018.03.004.

14. Matinde E., Simate G. S., Ndlovu S. Mining and metallurgical wastes. A review of recycling and re-use practices // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2018, vol. 118, no. 8, pp. 825—844. DOI: 10.17159/2411-9717/2018/v118n8a5.

15. Konovalova N. A., Pankov P. P., Petukhov V., Fediuk R., Amran Mugahed, Vatin N. I. Structural formation of soil concretes based on loam and fly ash, modified with a stabilizing polymer additive // Materials. 2022, vol. 15, no. 14, article 4893. DOI: 10.3390/ma15144893.

16. Semenov P. A., Uzunyan A., Davidenko A. M., Derevschikov A. A., Goncharenko Y. M., Kachanov V. A., Khodyrev V. Y., Meschanin A. P., Minaev N. G., Mochalov V. V., Melnick Y. M., Ryazantsev A. V., Vasiliev A. N., Burachas S. F., Ippolitov M., Manko V., Vasiliev A. A., Mochalov A. V., Novotny R. W., Tamulaitis G. First study of radiation hardness of lead tungstate crystals at low temperatures // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment. 2007, vol. 582, no. 2, pp. 575—580. DOI: 10.1016/j.nima.2007.08.178.

17. Sharonova O. M., Yumashev V. V., Solovyov L. A., Anshits A. G. The fine high-calcium fly ash as the basis of composite cementing material // Magazine of Civil Engineering. 2019, vol. 91, no. 7, pp. 60—72. DOI: 10.18720/MCE.91.6.

18. Власова В. В., Артемова О. С., Фомина Е. Ю. Определение направлений эффективного использования отходов ТЭС // Экология и промышленность России. — 2017. — Т. 21. — № 11. — С. 36—41. DOI: 10.18412/1816-0395-2017-11-36-41.

19. Худякова Л. И., Залуцкий А. В., Палеев П. Л. Использование золошлаковых отходов тепловых электростанций // XXI век. Техносферная безопасность. — 2019. — № 4 (3). — С. 375—391. DOI: 10.21285/2500-1582-2019-3-375-391.

20. Dave J. M. Disposal of fly ash — an environmental problem // International Journal of Environmental Studies. 1986, vol. 26, no. 3, pp. 191—215. DOI: 10.1080/00207238608710257.

21. Satpathy H. P., Patel S. K., Nayak A. N. Development of sustainable lightweight concrete using fly ash cenosphere and sintered fly ash aggregate // Construction and Building Materials. 2019, vol. 202, no. 2, pp. 636—655. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.01.034.

22. Ling Y., Wang K., Li W., Shi G., Lu P. Effect of slag on the mechanical properties and bond strength of fly ash — based engineered geopolymer composites // Composites Part B Engineering. 2019, vol. 164, pp. 747—757. DOI: 10.1016/j.compositesb.2019.01.092.

23. Krechetov O., Chernitsova A., Sharapova A., Terskaya E. Technogenic geochemical evolution of chernozems in the sulfur coal mining areas // Journal of Soils and Sediments. 2019, vol. 19, pp. 3139—3154. DOI: 10.1007/s11368-018-2010-7.

24. Barabanshchikov Y., Fedorenko I., Kostyrya S. Usanova K. Cold-bonded fly ash lightweight aggregate concretes with low thermal transmittance: Review // Advances in Intelligent Systems and Computing. 2019, vol. 983, pp. 858—866. DOI: 10.1007/978-3-030-19868-8_84.