Исследование и разработка технологических решений по извлечению ценных компонентов из золошлаковых отходов углесжигающих электростанций, разработка и изготовление модулей экспериментальных установок. (заключительный)

Объектом исследования являются золоотвалы углесжигающих электростанций Приморского края. Цель работы - исследование и разработка технологических решений по извлечению ценных компонентов из золошлаковых отходов углесжигающих электростанций, разработка и изготовление модулей экспериментальных установок. Результаты работы: Выполнен отбор технологических проб золошлаковых отходов с золоотвалов предприятий ТЭК Приморского края, исследован фракционный состав проб, определено содержание целевых компонентов в отдельных фракциях, определён химический и элементный состав компонентов. 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. При качественном разделении недожога и минеральной части ЗШО, гарантированно получение двух готовых товарных продуктов – шлакового песка и измельчённого угля. Экспериментальные исследования по выбору способов извлечения недожога, шлакового песка показали, что гравитационным способом на концентрационных столах эффективно извлекается недожог классов + 1,5 - 2,5 мм с концентрацией по углероду не менее 90. На практике реализована двухступенчатая схема выделения недожога и шлакового песка с получением алюмосиликатной смеси. Из очищенной от недожога алюмосиликатной смеси с содержанием оксидов железа до 8 % получен концентрат с содержанием железа до 63 %. Степень извлечения железа из исходного материала составила от 60 до 70 %. На основе полученных результатов разработана принципиальная технологическая схема модульной экспериментальной установки по подготовке техногенных отходов к селективному извлечению целевых компонентов. Разработана эскизная конструкторская документация на модули экспериментальной установки по подготовке техногенных отходов к селективному извлечению целевых компонентов. Проведено тестирование изготовленных модулей экспериментальной установки на технологических пробах. Исследованы и разработаны основные технико-технологические принципы изготовления топливных брикетов (ТБ) из извлечённого недожога. Выявлено, что для качественного брикетирования недожога необходимо соблюдать гранулометрический состав, влажность шихты и использовать связующее вещество. При этом вяжуще не должно ухудшать свойства недожога, способствующие его воспламенению и устойчивому горению. С учётом этих критериев выполнены исследования по разработке и подбору оптимального вяжущего для топливных брикетов. Выполнен обзор методов прессования и конструкций прессов используемых в промышленности для изготовления брикетов. При выборе конструкции пресса за основу принят экструзионный метод, обеспечивающий получение брикетов, удовлетворяющих требованиям ГОСТ - Р 57016 – 2016 и положительную экономическую эффективность процесса. Разработана, изготовлена и протестирована в лабораторных условиях экспериментальная установка по изготовлению вяжущего для топливных брикетов в составе. Разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальную экструзионную установку по изготовлению топливных брикетов из недожога. Изготовлена и протестирована в условиях приближенным к производственным экспериментальная экструзионная установка. Изготовлена партия топливных брикетов с различными вяжущими для определения их характеристик. Брикеты исследованы на калорийность, зольность, выход летучих веществ, влажность и содержание серы. Исследованы физико-механические свойства топливных брикетов в соответствии с методиками установленными ГОСТ 21289— 2018. Брикеты угольные. Область применения – практическая значимость исследования заключается в возможности использования полученных результатов в сфере переработки золошлаковых отходов углесжигающих электростанций с извлечением следующих товарных продуктов: недожог угля; шлаковый песок; концентрат оксидов железа; очищенная алюмосиликатная смесь. 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. Впервые на практике подтверждена возможность производства топливных брикетов из недожога полученного от сжигания бурого угля. При этом, за счёт применения органического вяжущего изготавливаемого на месте производства, достигнута расчётная экономическая эффективность технологического процесса, увеличен ассортимент отходов, вовлекаемых в хозяйственную деятельность. Планируется, что результаты исследований будут интересны предприятиям ТЭК; компаниям, работающим в сфере реализации твердого топлива и бизнесу, работающему в сфере коммерциализации инновационных технологий. Ожидается, что потребителями полученных товарных продуктов на данном этапе будут небольшие строительные предприятия (шлаковый песок, алюмосиликаты), владельцы частных домов, использующие для отопления твёрдое топливо, и небольшие муниципальные котельные. По результатам разработок подана заявка на изобретение «Установка для измельчения влажного материала растительного происхождения», входящий номер заявки ФИПС W24002688 от 21.01.2024 г., регистрационный номер ФИПС 2024101347. Опубликованы две статьи: - Belyakov Y.S., Taskin А.V., Fedotov D.R., Makul N., Аlekseiko L.А., Zhdaneev О.V., Salanin D.А., Ivannikov S.I., Nagruzova L.P. Technology for the production of road bitumen modifier using alu-minosilicate microspheres extracted from ash and slag energy waste. Construction Materials and Products. 2023. 6 (6). 3. DOI: 10.58224/2618-7183-2023-6-6-3; - Таскин А.В., Беляков Ю.С., Федотов Д.Р., Федюк Р.С., Алексейко Л.А., Жданеев О.В., Саланин Д.А., Иванников С.И., Вертикова Н.С. Технология производства модификатора дорож-ного битума с применением алюмосиликатных микросфер, извлеченных из золошлаковых отхо-дов энергетики. Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. № 4(90).2023. 04.pp.070-084. ISSN, 1990 - 9047, e-ISSN 2541 - 853Х. DOI: 10.17277. http://vernadsky.tstu.ru/ru/vjpusk/2023/vjpusk-04.php. Полученные результаты подтверждают успешное решение всех задач по проекту, определённых календарным планом.