Золоотвал нарвской грэс (эстония). Общий вид. Сжигаемое топливо – горючие сланцы. Пойменный тип золоотвала

Дамбы обвалования Нарвской ГРЭС

Золоотвал Новосибирской ГРЭС, пойменный тип. На переднем плане хорошо видна зона пляжа (зона намыва).

Золоотвал Карагандинской ТЭЦ. Дамбы обвалования на золоотвале возведены из золы.

 

Назаровская ГРЭС, КАТЭК, юг Красноярского края. Сброс пульпы по пульпопроводу на золоотвал. Золоотвал пойменного типа.

Напорный трубопровод для сброса пульпы проходит по техногенным грунтам золоотвала. В разрезе можно рассмотреть слоистость золы, которая подчеркнута цветом слоев. Цвет слоев определяется минеральным составом.

 

Золоотвал расположен вблизи селитебной зоны. На заднем плане индивидуальные строения

 

Сброс пульпы в золоотвал

Состав и строение зол и шлаков

Химический состав некоторых зол (данные валового химического анализа)

Основные окислы	Угольная зола	Сланцевая зола	Торфяная зола
Антрацитовая	Каменноугольная	Буроугольная
SiO2	35-58	50-65	21-55	19,0-34	10-40
Al2O3	12-32	18-30	4-11	3,0-9,3	10-16
Fe2O3	7-18	2-15	6-16	3,5-5,3	15-17
CaO	1-6	0,3-10	20-46	32-59	15-40

Систематизация золошлаков по активности ( классификация золошлаков УралВТИ)

Показатели	Золошлаковые материалы
Активные	Скрытоактивные	Инертные
Показатели качества Мо Мс К Характеристика золошлака	0,5-2,8 1,5-7,8 1,0-3,6 Самостоятельное вяжущее	0,1-0,5 1,4-3,6 0,5-1,5 Требует интенсификаторов твердения	Менее 0,1 1,3-3,2 0,4-0,9 Заполнитель
Содержание оксида кальция в форме: СаО общее СаО свободное СаО сульфатное СаО остаточное	20-60 0-30 0,5-9 15-45	5-20 0-2 0,2-2 5-15	0,5-5 0-1 0,1-1,6 0-5
Рекомендуемые области использования	Дамбы золоотвалов. Местное вяжущее. Добавки к вяжущим. Изделия из вяжущих	Производство изделий, твердеющих при тепловой обработке с активизаторами	Дорожное строительство. Сырье для производства кирпича, зольного гравия

М_о – модуль основности; М_с – силикатный модуль; К – коэффициент качества. М_о = (CaO) / (SiO₂+Al₂O₃); М_с = SiO₂ / Al₂O₃; К =(CaO +Al₂O₃) / (SiO₂)

Минеральный состав зол и шлаков

Кварц, несгоревший уголь, часто спекшиеся частицы кварца с углем.

2. Новообразования на золоотвале: гидросиликаты и гидроалюминаты кальции 2СаО*SiО₂* Н₂О; 3СаО* Al₂О₃* Н₂О; Портландит Са(ОН)₂; Гипс: СаSO₄* 0,5Н₂О; СаSO₄* 2Н₂О;

3. SiО₂ – потенциальный источник твердения:

Состав и форма частиц золы (фото под бинокуляром)

Частицы золы под электронным микроскопом. Шарики -стекловидная фаза, Игольчатые кристалла – низкоосновные гидросиликаты кальция

 

Морфология зольных частиц.

 

Гранулометрический состав зол и шлаков определяется системой дробления шлака и транспортировкой материала на гидроотвал. Золы d < 0,25мм, (пылеватые пески). Шлаки d=0,25-40 мм (гравелистые разности).

 

Слоистость

Слоистость зол в толще золоотвала. Слоистость подчеркнута дисперсностью и минеральным составом.

Свойства

Значения физико-механических показателей золошлаков различных ТЭС

Теплоэлектростанция	Вид сжигаемого топлива	Плотность скелета, г/см^3	Влажность,%	Модуль деформа-ции,МПа	Угол внутреннего трения,º	Сцепле-ние, МПа
Владимирская	Смесь торфа и каменного угля	0,98(1,30)	32(18)	2(11)	32(38)	0,003(0,015)
Рижская	Торф	0,74(1,04)	80(40)	2(12)	32(37)	0(0,015)
Ижорская	Донецкий уголь	1,15(1,27)	15(33)	3(14)	26(27)	0,025(0,085)
Южно-Кузбасская	Кузнецкий уголь	0,83(1,07)	60(36)	3(12)	30(32)	0,002(0,005)

Примечание: Значения показателей, приведенные в скобках, относятся к образцам, уплотненным до максимальной плотности.

Гидрогеология. В массиве золоотвала формируется техногенный водоносный горизонт, состав вод которого обычно характеризуется щелочностью, которая связана с минеральным составом зол.

Формирование техногенного водоносного горизонта в массиве золоотвала

Процессы: Згрязнение поверхностных и подземных вод; эрозия, эоловые процессы (пыление); оползни или оплывины на склонах ограждающих дамб.

Эрозионные процессы на золотвале связаны с деятельностью ветра, дождевых и текучих вод

 

 

Золы Назаровской ГРЭС высокоактивные – содержат в составе оксид кальция. В техногенном водоносном горизонте также содержится гидрооксид кальция. В шурфе на золоотвале, после окончания полевого сезона образовался осадок, представленный смесью кальцита и гидрооксида кальция.

Пути использования зол и шлаков – дорожное строительство [Огородникова Е.Н и др.Вторичные ресурсы для дорожной индустрии-золы теплоэлектростанций и шлаки черной металлургии. М.: Изд-во РУДН. 2013. 240с]

Скрытоактивные золы могут быть использованы в качестве материала, который укладывают в дорожное основание при добавке незначительного количества цемента (добавка цемента до 10% от массы золы).

 

Стадии твердения золоцементогрунтов:

1) набор прочности до 28 суток;

2) спад прочности – 3 месяца;

3) набор прочности – 6-12 месяцев

На кривой зависимости прочности на одноосное сжатие от времени наблюдается спад прочности к 2-3 месяцам твердения с последующим набором прочности.

Структура золоцементогрунта. Крупные кристаллы – высокоосновные силикаты кальция (28 суток твердения)

 

Волокнистые и игольчатые кристаллы низкоосновных гидросиликатов кальция на поверхности зольных частиц. Разрушение поверхностной плёнки – результат пуццолонической реакции.

 

 

А	А – раскристаллизация поверхности зольных частиц. Ув. х4000 Б– прорастание гексогональных кристаллов высокоосновных силикатов кальция низкоосновными формами. Ув. х10000 В– разрушение гексогональных кристаллов и формирование новообразования. Ув. х1500 (фото переформатированы)
Б
В

 

 

А	Игольчатые и волокнистые кристаллы низкоосновных гидросиликатов кальция. А – х1000 Б – х10000 (фото переформатированы)
Б

 

Вопросы к лекции 7.

1. Чем отличаются ТЭС, ГРЭС и КЭС?

2. Перечислите особенности ГРЭС как сооружения, определяющего необходимость детальных инженерно-геологических и инженерно- экологических изысканий.

3. Какие масштабы карт при проведении ИГИ на стадии ТЭО в разных инженерно-геологических условиях?

4. Какие масштабы карт при проведении ИГИ на стадии выбора площадки строительства в разных инженерно-геологических условиях?

5. Какие свойства грунтов определяются на стадии ТЭО?

6. Какие свойства грунтов определяются на стадии проекта?

7. Какие свойства грунтов определяются на стадии рабочей документации?

8. Используя данные химического состава зол, рассчитать коэффициенты, показанные в таблице «Систематизация золошлаков по активности» и оценить область возможного применения золы.

9. Сколько стадий твердения золоцементной смеси, используемой в дорожном строительстве.