Угольная зола как удобрение, свойства и правила использования

Если внимательно посмотреть на список питательных веществ, то во многих продуктах можно увидеть такой ингредиент, как зола. Однако это вовсе не значит, что в пище «затерялось» что-то наподобие сажи из камина. Понятие «зола» имеет более широкое значение, особенно когда речь идет о продуктах питания.

Влияние состава на растения

Зола – органическое удобрение, богатое на содержание микроэлементов. Одни из них влияют на развитие и рост, другие защищают от различных заболеваний. Недостаток питательных элементов пагубно сказывается на урожайности и общем здоровье растений. Удобрение почвы данным природным материалом в достаточной мере восполняет нехватку полезных веществ.

Влияние состава на растения

Для растений важная особенность, что состав древесной золы не предусматривает наличие хлора. Ведь множество культур (томаты, картофель, малина, клубника) плохо переносят калийные удобрения, в большинстве которых в разной концентрации присутствует хлор. В этом случае природный продукт, полученный путем сжигания, справляется как нельзя лучше.

ТЕХНОЛОГИЯИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ШЛАКА

Шлак — побочный продукт процесса производства железа и стали. Доменный шлак (BF) вырабатывается во время производства железа, а шлак электродуговых печей (EAF) является побочным сталелитейного производства. Аналогичная ситуация и со шлаком конвертерных печей. Шлаки от BOF и EAF представляют собой промышленные отходы и вредные материалы, поскольку они могут содержать свободные молекулы MgO и CaO, которые поглощают Н2О и вредят окружающей среде. Обработка EAF при помощи традиционных методов дробления и размалывания очень затратна, и при этом конечные продукты ограничены в применении. По-прежнему существует проблема загрязнения, и шлак необходимо состаривать в течение долгого времени. Для этого требуются крупные участки складирования шлака в целях состаривания: новая технология измельчения расплавленного шлака представляет собой благоприятный для инноваций процесс, который устраняет все вопросы загрязнения и позволяет производить универсальную продукцию. В сравнении с традиционными методами данная технология проще и экономичнее.

Технология измельчения шлака (SAT) была изобретена, запатентована и выведена на рынок корейской компанией Ecomaister Co., Ltd. Многие заводы уже успешно работают, другие находятся в процессе строительства, по поводу 5-6 проектов ведутся переговоры. SAT — стратегия, нацеленная на преодоление экологических проблем, связанных со шлаком электродуговой печи. Современная технология и операционная система, уникальная и точная система технологического управления опасными материалами. «Точная» означает точную работу, поскольку расплавленный отработанный шлак после погрузки в систему SAT немедленно перерабатывается в экологичные представляет собой отходы, которые в огромном количестве вырабатываются в плавильных цехах (15-20% от объема расплава). Он содержит остатки металла, его трудно обрабатывать, и при этом невозможно использовать рентабельные методы. Технология измельчения шлака (SAT) — новая система, которая была адаптирована (изобретена) для измельчения расплавленного шлака электродуговых печей наиболее эффективным методом. Помимо этого она самая дешевая по сравнению с традиционными методами состаривания и размалывания. В результате работы процесса SAT создаются PS-шарики сферической формы и различными диаметрами.

Читайте также:  Быстро сбросить вес поможет диета для похудения за неделю на 7 кг

Технология измельчения шлака (SAT)

Технология измельчения шлака — это процесс преобразования расплавленного шлака (1300 — 1350 оС) в небольшие сферические шарики диаметром 0,1 — 4,5 мм. Процесс включает в себя высокоскоростную систему воздушной продувки, при этом катализатор и вода подаются к потоку расплавленного шлака от разливочного устройства к площадке для хранения. Высокоскоростной поток воздуха при помощи воды и катализатора, которые используются для этой цели, при помощи процесса быстрого теплообмена преобразует поток шлака в сферические шарики с гладкой поверхностью. Структура PS-шариков обычно представляет собой устойчивую шпинельную структуру, которая придает шарикам замечательные физические характеристики. PS-шарики распределяются по размерам, проходя через ситовую установку.

Основная часть расплавленного шлака пропускается через систему измельчения, Обычно это 75-80% расплавленного шлака. Остальной шлак состоит из тяжелых материалов, в том числе полезного метала, который скапливается на дне транспортного котла. Наш опыт работы на корейских SAT-заводах позволяет говорить о том, что в среднем 3% шлака составляет металл. Около 20% шлака загружается в колодец для охлаждения шлака и после охлаждения измельчается системами механического дробления. Измельченный шлак пропускается через магнитные сепараторы с целью отделения металла. Переработанный металл отбирался, и оставшийся шлак представляет собой материал, не содержащий железа, который можно использовать в качестве добавки на цементных заводах. Максимальный размер составляет 4,5 мм.

График 1, ниже: Результат рентген-дифракционного исследования PS-шариков.

Сравнение традиционной обработки шлака (CSP) и нового процесса SAT

Состав и строение зол ТЭС

Химический и минерально-фазовый состав зол и шлаков ТЭС, их строение и свойства зависят от состава минеральной части топлива, от режима его сжигания и теплотворной способности, от способа улавливания и удаления золы и шлака, от места их отбора.

Химический состав

Золы и шлаки от сжигания каменных углей и антрацитов по химическому составу представлены в основном Si02 и Аl203. Содержание СаО обычно не превышает в них 5 %. Основную массу топливных зол составляют именно такие золы.

Соотношения главных оксидов в золах ТЭС в среднем таковы: Si02 — 40. 58%, Аl203 — 21. 27, СаО — 4. 6, Fe203 — 4. 17, Na20- 0,4. 1,4, К20 — 0,4. 4,7 %. Помимо этого в состав зол входят S03, MgO, Ti02 и др. Нормативные требования к химическому составу зол ТЭС призваны обеспечить надлежащую прочность и долговечность бетона. Верхний предел содержания S03 ( 10%), а также горючих сланцев (СаО до 45%).

В зависимости от вида углей и условий их сжигания в золах может содержаться 0,5. 20% и более несгоревших органических частиц топлива. Они считаются вредными примесями, ухудшающими важнейшие технические свойства бетонов с золой. Содержание остатков топлива оценивается по потерям при прокаливании пробы золы при 1000° С. Стандарты устанавливают допустимое содержание органических остатков в золах в зависимости от вида исходного угля (антрацит, каменный или бурый уголь), вида бетона (тяжелый, легкий), вида бетонной конструкции (армированная, неармированная). По этим признакам допустимое содержание органических остатков колеблется в буроугольных золах в пределах 2. 5 %, в каменноугольных — 3. 10, в антрацитовых — 5. 20 % [1].

Читайте также:  Антипуриновая диета меню на каждый день

Минералогический состав

Минерально-фазовый состав. Из рассмотрения процессов, происходящих при сжигании твердого топлива, следует, что золы ТЭС состоят из неорганической и органической фаз. Неорганическая фаза включает аморфную и кристаллическую составляющие. Аморфная составляющая может быть представлена стеклом и аморфизованным глинистым веществом. Кристаллическая составляющая включает, во-первых, слабоизмененные зерна минералов исходного топлива (кварц, полевые шпаты и другие термически устойчивые минералы), а во-вторых, кристаллические новообразования, возникшие при сжигании топлива (муллит, гематит, алюминат кальция и др.).

Стекло в золах может быть силикатного, алюмосиликатного, а иногда железистоалюмосиликатного состава. В зависимости от состава стекло может быть бесцветным, желтым, бурым и даже черным.

Вид аморфной фазы (метакаолинит, слабоспекшееся аморфизованное глинистое вещество, спекшееся и частично остеклованное стекло) определяет химическую активность золы, форму и характер поверхности зольных частиц.

Большинство зол имеют сферическую форму частиц и гладкую остеклованную фактуру поверхности. Однородность шарообразных частиц может быть различной. Наиболее однородны частицы, полностью состоящие из стекла. Имеются также частицы, внутренняя часть которых не расплавилась в процессе сжигания топлива и слагается из мельчайших минеральных и коксовых зерен. Встречаются и полые шарики в результате вспучивания стекла в момент образования частицы. Размер сферических частиц колеблется от нескольких микрон до 50…60 мкм.

Встречаются в золах также стекловидные частицы неправильной формы. Некоторые частицы содержат различное количество пузырьков, так что их поверхность может быть губчатой. Они тоже могут содержать во внутренней части большое количество кристаллических веществ.

Если температура сжигания топлива недостаточно высока, а его зольная часть тугоплавка, образуются золы, состоящие в основном из аморфизованного глинистого вещества, представленного пористыми частицами неправильной формы. Пористые частицы имеют высокое водопоглощение.

В крупных фракциях золы содержатся частицы-агрегаты, образовавшиеся в результате спекания множества мелких зерен. Такие частицы неоднородны и непрочны, что отрицательно сказывается на свойствах бетона, содержащего золу. Измельчение таких частиц повышает однородность и гидравлическую активность золы, а ввиду их низкой прочности не требует больших затрат времени и энергии [1].

Гранулометрический состав

Гранулометрический состав зол определяет многие строительно-технические свойства. Зола, улавливаемая в электрофильтрах, обычно имеет удельную поверхность более 200 м2/кг, и основная ее часть (80-90%) проходит через сито №008 с диаметром отверстий 80 мкм.

Применение ситового и седиментационного методов оценки дисперсности зол показывает, что около половины массы частиц имеют размеры от 10 до 30 мкм и еще 10-20 % частиц имеют размер от 30 до 50 мкм. Фракции золы размером 0-10 мкм составляют от 3 до20 % ее массы, фракции размером 50-100 мкм составляют обычно не более 15 % массы золы. Средний размер зольных частиц равен 30-40 мкм [2].

Вредна ли зола для домашних животных

Некоторые животноводы считают, что пища, содержащая много золы, вызывает мочекаменную болезнь у кошек и собак. Однако исследователи из Канады опровергли это мнение. Они полагают, что, наоборот, не стоит ограничивать домашних питомцев, поскольку низкозольная еда лишает животных основных минералов, таких как кальций и марганец. Хотя при этом ученые соглашаются: если мочекаменная болезнь уже возникла, тогда и вправду лучше контролировать процент золы в пище. Как правило, большинство сухих кормов для домашних питомцев содержат около 8 % золы, влажные – не более 2 %. Обычно повышенная концентрация ее наблюдается в кормах из мяса, птицы, костей.

Зола – это вовсе не один из ингредиентов, искусственно добавленных в пищу, и отнюдь не пепел из камина, оставшийся после сгорания древесины. «Зола» на этикетке продуктов питания – это всего лишь обобщенный показатель минеральных веществ в пище, не имеющий никакого отношения к пеплу. Так что, не стоит пугаться, увидев на этикетке любимого продукта в списке ингредиентов золу.

Приложение Д (обязательное). Методика определения индекса активности зол

Приложение Д(обязательное)

Д.1 Индекс активности определяют путем сравнения прочности при сжатии в возрасте 28 и 90 сут стандартных призм 40х40х160 мм, изготовленных по ГОСТ 30744 из растворных смесей контрольного цементно-песчаного и основного цементно-зольно-песчаного составов. При этом изготовляют не менее трех образцов для каждого установленного срока испытания контрольного и основного состава.

Д.2 Для определения индекса активности применяют общестроительный цемент по ГОСТ 31108 без минеральных добавок (типа ЦЕМ I) класса прочности 42,5 и выше со следующими характеристиками:— удельная поверхность — не менее 300 м/кг (по Блейну);— содержание трехкальциевого алюмината в клинкере — от 6% до 12% масс.;— содержание оксидов калия и натрия в пересчете на в клинкере — не более 1,2% масс.

Д.3 Состав растворных смесей должен соответствовать таблице Д.1.Таблица Д.1 — Состав смесей

Материал

Контрольный состав

Основной состав

Цемент по 4.4.1, г

450±1

337,5±1

Зола, г

112,5±1

Песок, г

1350±1

1350±1

Вода, г

225±1

225±1

Д.4 Из растворных смесей изготовляют серии стандартных призм, которые выдерживают в нормальных условиях по ГОСТ 10180 в течение 28 и 90 сут, а затем определяют прочность при сжатии по ГОСТ 30744.

Д.5 Индекс активности рассчитывают по следующим формулам:

; (Д.1)

; (Д.2)

где — индекс активности золы в возрасте 28 сут; — индекс активности золы в возрасте 90 сут; и — прочность при сжатии раствора основного состава в возрасте 28 и 90 сут соответственно; и — прочность при сжатии раствора контрольного состава в возрасте 28 и 90 сут соответственно.

УДК :

МКС

Ключевые слова: зола-уноса, минеральные добавки, бетон, требования, подтверждение соответствия, методы испытаний и контроля

Электронный текст документаподготовлен АО "Кодекс" и сверен по:официальное изданиеМ.: Стандартинформ, 2017