Этап №1 «Отбор технологических проб золошлаковых отходов. Исследование фракционного состава золошлаковых отходов, разделение технологической пробы на узкие фракции по крупности. Исследование распределения целевых компонентов первого технологического передела (недожог, шлаковый песок) по фракциям золошлаковых отходов. Экспериментальные исследования по выбору наиболее эффективных способов извлечения недожога, шлакового песка и микросфер из различных фракций золошлаковых отходов. Разработка принципиальной технологической схемы модульной экспериментальной установки по подготовке техногенных отходов к селективному извлечению целевых компонентов (недожог, песок, оксиды железа, алюмосиликаты). Разработка эскизной конструкторской документации на модули экспериментальной установки по подготовке техногенных отходов к селективному извлечению целевых компонентов. Изготовление модулей экспериментальной установки по извлечению целевых компонентов. Тестирование модулей экспериментальной установки на технологических пробах. Исследование химического и элементного состава извлечённых компонентов (недожог, песок, оксиды железа, очищенные алюмосиликаты).» (промежуточный)

Объектом исследования являются золоотвалы углесжигающих электростанций Приморского края РФ. Цель данного этапа - исследование и разработка технологических решений по извлечению ценных компонентов из золошлаковых отходов углесжигающих электростанций, разработка и изготовление модулей экспериментальных установок. Результаты работ: На 1-ом этапе работ по проекту «Разработка технологии производства геополимерных (бесцементных), в том числе композиционных, вяжущих материалов на основе техногенных отходов предприятий ТЭК, производство строительных материалов и изделий на геополимерах и композиционных вяжущих», в рамках договора 4895ГС1/83515 от 16.02.2023 г., в соответствии с календарным планом, были выполнены следующие работы: 1. Проведён отбор 50 технологических проб золошлаковых отходов с золоотвалов ТЭЦ-2 (г. Владивосток), ТЭЦ (г. Артём), Приморская ГРЭС (пгт. Лучегорск), Партизанская ГРЭС (г. Партизанск), городская ТЭЦ (г. Арсеньев). 2. Проведено разделение технологических проб ЗШО на 9 узких фракции по крупности. Исследован фракционный состав проб ЗШО с разных ТЭЦ после сепарации по классам крупности. Результаты исследований фракционного состава и распределения целевых компонентов – недожога и шлакового песка по фракциям показали, что ЗШО золоотвалов ВТЭЦ-2, котельных г. Арсеньева, Партизанской ГРЭС и Приморской ГРЭС содержат от 30 до 50 % фракции класса крупности + 0,5 мм, которую можно использовать в промышленном и гражданском строительстве в качестве полного или частичного заменителя природного песка. 3. Проведено исследование распределения целевых компонентов первого технологического передела (недожог, шлаковый песок) по фракциям золошлаковых отходов. Показано, что крупная фракция (класс +2 мм) ЗШО всех золоотвалов представлена практически несгоревшим углем и может использоваться в качестве топлива с незначительным дообогащением или без него. Более мелкие фракции необходимо обогащать по углероду. При качественном разделении недожога и минеральной части гарантированно получение двух готовых товарных продуктов – шлакового песка и измельчённого угля. Большая часть недожога (50 % и выше) в ЗШО ВТЭЦ-2 и Приморской ГРЭС содержится в мелкой фракции (класс – 0,5). Исключение составляют ЗШО котельных г. Арсеньева, что объясняется принятым способом сжигания топлива на колосниковых решётках с механическим ворошением, при котором не успевают сгореть именно крупные частицы угля. 4. Проведены экспериментальные исследования по выбору наиболее эффективных способов извлечения недожога, шлакового песка и микросфер из различных фракций золошлаковых отходов. Реализована двухступенчатая схема выделения недожога угля; магнитная сепарации для отделения оксидов железа; разделение по крупности частиц и гравитационное обогащение для дополнительной очистки от недожога и получения шлакового песка. Оптимизирован процесс флотации недожога угля из мелких фракция ЗШО. Для фракций +0,5 –2,5 мм наиболее эффективно себя показали концентрационные столы, концентрация углерода в получаемом продукте превышает 90%. Из исходной водозольной пульпы с содержанием железа до 8 % получен концентрат с содержанием железа от 55 % до 59 % в зависимости от применённых решений. Степень извлечения железа из исходного материала не превысила 60 %. 5. На основании обзора литературных сведений, имеющихся по данной проблеме, а также на основании практического опыта, имеющегося у коллектива Лаборатории прикладных исследований, разработана принципиальная технологической схемы модульной экспериментальной установки по подготовке техногенных отходов к селективному извлечению целевых компонентов (недожог, песок, оксиды железа, алюмосиликаты). В состав установки включены следующие блоки: модуль смешения; модуль извлечения недожога угля; модуль магнитной сепарации; модуль извлечения алюмосиликатов; модуль частичного осветления и рециркуляции воды. Разработанная установка позволяет выделить из исходной золошлаковой смеси следующие промпродукты: недожог угля; шлаковый песок; концентрат оксидов железа; очищенную алюмосиликатную смесь. 6. Разработана эскизная конструкторская документация на модули экспериментальной установки по подготовке техногенных отходов к селективному извлечению целевых компонентов. Эскизная конструкторская документация узлов экспериментальной установки, разработанная в соответствии с ГОСТ 2.119-2013 «Единая система конструкторской документации. Эскизный проект», представлена в Приложение «Б». 7. В результате проведенных работ изготовлены модули экспериментальной установки по извлечению целевых компонентов из золошлаковых отходов энергопредприятий Приморского края. 8. Проведено тестирование модулей экспериментальной установки на технологических пробах. Показана работоспособность предлагаемого изделия. Протоколы тестирования ЭУ приведены в Приложении «В» к настоящему отчёту. 9. Проведено исследование химического и элементного состава извлечённых компонентов (недожог, песок, оксиды железа, очищенные алюмосиликаты). Результаты исследований подтвердили данные, представленные в разделах 2 и 3 в части получения недожога и шлакового песка. Дополнительно показана возможность получения очищенных алюмосиликатов и железосодержащего концентрата. Подробная информация с результатами аналитическими исследованиями золошлаковых отходов предприятий ТЭК Приморского края приведена в Приложении «А» к отчёту. Проведённые работ в полной мере позволили решить поставленные на этапе № 1 задачи и получить результаты, в соответствии с имеющимся календарным планом. Область применения – практическая значимость исследования заключается в возможности использования его результатов в сфере переработки золошлаковых отходов углесжигающих электростанций с извлечением следующих товарных продуктов: недожог угля; шлаковый песок; концентрат оксидов железа; очищенная алюмосиликатная смесь. Экономическая эффективность – применение результатов исследований позволит: Впервые были разработаны экономически эффективные технологические решения по подготовке ЗШО к дальнейшему использованию, при этом расчётная окупаемость процесса осуществляется за счёт получения на данном переделе товарных продуктов с гарантированной ликвидностью. Предполагается, что результаты исследований будут интересны как предприятиям ТЭК, так и бизнесу, работающему в сфере коммерциализации инновационных технологий.