Введение

На данный момент в Российской Федерации действует 179 теплоэлектростанций (ТЭС), работающих на угольном топливе, что составляет порядка 30 % мощностей всех ТЭС. Утилизируется и используется всего лишь 10 % золошлаковых отходов (ЗШО), остальные 22,5 млн. т. ежегодно складируются на золоотвалах угольных ТЭС в дополнение к накопленным ранее 1,5 миллиардов тонн [1].

Экология больших городов ухудшена, в том числе, и из-за городских площадей, занятых золоотвалами.

По имеющимся данным [1] - в других странах переработка и использование ЗШО координируется в рамках национальных и международных ассоциаций, таких, как Европейская ассоциация продуктов сжигания угля, Американская ассоциация угольной золы, Германская ассоциация по маркетингу минеральных продуктов.

В Германии и Дании применение ЗШО в производстве строительных материалов достигло практически 100% их годового выхода, при этом в Германии вообще запрещено иметь золошакоотвалы. До 50-70% годового выхода ЗШО используют в США, Великобритании, Польше, Китае. Изменения, внесенные в законодательство Индии, привели к повышению в стране объемов утилизации ЗШО с 29,6% годового выхода в 2003-2004 годах до 53% в 2007-2008 годах, что составило около 70 млн. тонн в год (рис.1).

Рисунок 1 - Доля переработки ЗШО в различных странах

Транспортировка и захоронение накапливаемых объемов ЗШО с применением традиционных гидравлических систем в России имеет негативные экологические аспекты: потребление воды, занятие и загрязнение земель, образование сточных вод, влияние на грунтовые воды, потенциальное загрязнение воздуха при пылении золоотвалов. Поэтому для радикального повышения уровня экологической безопасности тепловой электростанции решение проблемы утилизации ЗШО - обязательное условие. В странах Евросоюза «наилучшим доступным методом» обращения с ЗШО признано их полезное использование.

Стоит отметить, что сами золоотвалы не выносятся за территорию городов и, как правило, находятся в непосредственной близости от ТЭЦ, соединяясь с ней системами трубопроводов для подачи отработанной оборотной воды в смеси с золами (гидропульпы).

Как правило, земли, некогда отведенные под площадки золоотвалов, уже становятся навсегда отчужденными и непригодными для дальнейшего их прямого использования [2].

Удельные затраты на эксплуатацию золошлакоотвала, экологические платежи, инвестиционные расходы и тому подобное составляют до 5_7 процентов себестоимости производства энергии на угольной ТЭС. В частности, стоимость строительства нового золошлакоотвала достигает 2_4 миллиардов рублей, стоимость строительства ограждающей дамбы может достичь 1 миллиарда рублей, при этом затраты такого рода включаются в тариф и полностью оплачиваются конечными потребителями электроэнергии и тепла [1].

Не будем забывать о необходимости отвода новых территорий под золошлакоотвалы, фильтрацию и пыление золоотвалов, большом потреблении воды в системе гидрозолоудаления. А в обозримом будущем в связи с ужесточением российского природоохранного законодательства прогнозируется многократное (до пятидесяти раз) увеличение платы за размещение отходов (включая золошлаковые), платы за землеотвод и так далее [2].

Крупные потребители на товарном рынке - строительная индустрия и промышленность строительных материалов. Использование золошлаков снижает себестоимость строительных материалов (цемент, сухие строительные смеси, бетон, строительные растворы) самое меньшее на 15_30 процентов. Применение ЗШО в земляном полотне автомобильных дорог способствует снижению себестоимости работ [3].

При использовании ЗШО в строительных материалах возникает проблема психологического свойства. Многие специалисты без достаточных на то оснований постарались создать негативный образ ЗШО, утверждая, что они токсичны, радиоактивны и тому подобное [3].?

Конечный потребитель продукции, произведенной с использованием ЗШО, может под влиянием этой ложной отрицательной информации отказаться от приобретения подобного товара. Однако следует помнить, что любой строительный материал проходит обязательную сертификацию, что исключает его негативное воздействие на здоровье людей.

В соответствии с законопроектом [4], собственник отходов осуществляет перевод в категорию вторичной продукции только те ЗШО, которые прошли обезвреживание, обработку, переработку и/или получившие сертификат соответствия природоохранным и санитарно-гигиеническим требованиям в порядке, установленном правительством [3].

Подведя итог всего выше сказанного можно сказать, одной из наиболее доступных методов переработки золошлаковых отходов является использование их в качестве наполнителя при изготовлении бетонной смеси. Данная технология позволяет снизить себестоимость тяжёлого бетона, который возможно применять для изготовления тротуарного и других видов отделочного камня, а так же в монолитном домостроении.

Методы исследования, которые использовались в работе, как правило, основывались на Государственных стандартах и методиках, описанных в них. Таким образом, были изучены и освоены методы проведения испытаний образцов тротуарного камня на прочность при сжатии, водопоглощение, истираемость (см. главу 1 - Бетонные смеси, их свойства и методики испытаний).