Химический состав золы угля - Клуб органического земледелия

Химический состав золы угля

  • Значения в Викисловаре
  • Медиафайлы на Викискладе

Золá — несгорающий остаток, образующийся из минеральных примесей топлива при полном его сгорании.

Минералогический анализ химического состава золы, которая образуется после сгорания и прокаливания различных видов топлива показывает, что основной компонентой золы является стекло с кристаллической фазой в виде кварца, гематита, магнетита и разнообразных силикатов кальция [1] .

Содержание золы в каменных и бурых углях находится в пределах примерно от 1 до 45 % и более, в горючих сланцах — от 50 до 80 %, в топливном торфе — от 2 до 30 %, в дровах — от 0,5 % до 2 %, в растительном топливе др. видов — от 3 до 5 %, в мазуте — чаще до 0,15 %, но иногда выше; в плодах граната — 0,5—0,7 %. Верхний предел содержания минеральных примесей определяет техническую возможность и экономическую целесообразность использования данного ископаемого в качестве топлива.

Содержание

Проблемы при образовании золы [ править | править код ]

Присутствие золы снижает относительное содержание горючих составных частей в топливе. При сжигании топлива некоторое количество тепла теряется вместе с золой. В котлоагрегатах расплавленная зола оседает на трубах топочных экранов, ширм и др. элементов в виде спёкшегося шлака. Отложения золы на поверхностях нагрева препятствуют передаче тепла от топочных газов к воде или пару и увеличивают термодинамическое сопротивление котла. Летучая зола истирает котельные трубы и дымососы, при удалении с дымовыми газами зола загрязняет атмосферу.

Использование золы [ править | править код ]

В промышленности [ править | править код ]

В промышленности строительных материалов зола используется для производства некоторых видов бетона. Из золы некоторых углей добывают редкие и рассеянные элементы, например германий, галлий и уран. А также золу в малых размерах используют для наполнения органических элементов.

В сельском хозяйстве [ править | править код ]

В сельском хозяйстве золу широко применяют как удобрение, содержащее калий в форме поташа (K2CO3), легкорастворимого в воде и доступного растениям соединения. В золе находятся и другие минеральные вещества, необходимые растениям, — фосфор, кальций, магний, сера, бор, марганец и др. макро- и микроэлементы. Высокое содержание углекислого кальция в золе сланцев и торфа позволяет использовать её для снижения кислотности почв.

Среднее содержание в золе, применяемой как удобрение, соединений, содержащих основные элементы питания растений:

Читайте также:  Сколько лить масла в бензин для триммера
Зола Калий (K2O), % Фосфор (P2O5), % Кальций (CaO), %
Стеблей подсолнечника 30—35 2—4 18—20
Гречишная солома 25—35 2—4 16—19
Ржаная солома 10—14 4—6 8—10
Пшеничная солома 9—18 3—9 4—7
Берёзовые дрова 10—12 4—6 35—40
Еловые дрова 3—4 2—3 23—26
Сосновые дрова 10—12 4—6 30—40
Кизячная 10—12 4—6 7—9
Торфяная 0,5—4,8 1,2—7,0 15—26
Сланцевая 0,5—1,2 1—1,5 36—48

Вносят золу во все почвы, под все культуры, но наиболее целесообразно удобрять ею табак, картофель, гречиху, бобовые, лён, плодовые культуры. Золу вносят под вспашку, при перекопке почвы под кронами деревьев (4—15 ц/га), при посадке картофеля, рассады капусты и томатов (3—5 ц/га), используют её для подкормки лугов, пропашных и зерновых культур (3—5 ц/га). Золу не следует смешивать с органическими и аммиачными удобрениями (во избежание потерь аммиака), а также с суперфосфатом и др. водорастворимыми фосфорными удобрениями (вызывает ретроградацию, чем понижает усвояемость фосфатов растениями).

При санитарной обработке [ править | править код ]

Добавление извести в экскременты в безводных уборных и в осадки сточных вод может увеличить уровень pH и способствует инактивации (гибели) микроорганизмов. Обработка может быть первичной, то есть непосредственно в туалете сразу после дефекации, например, путём добавления золы или вторичной, где материал собирается из туалета (или оставляется в туалете без дальнейшего попадания фекалий) и обрабатывается под контролем, чтобы снизить количество болезнетворных микроорганизмов до приемлемых границ.

Щелочной осветлитель [ править | править код ]

Мягкая щёлочность золы издревне использовалась в народе для отбеливания тканей, а также осветления волос.

ЗОЛА (а. ash; н. Asche; ф. cendre; и. ceniza) — твёрдый остаток, образующийся при сгорании топлива. Состоит из продуктов окисления и обжига золообразующих компонентов минеральной части и органических соединений топлива и некоторого количества невыгоревших его органических компонентов (недожога). В промышленных условиях зола образуется в виде тонкодисперсного порошка — золы-уноса и шлака — сплавленного кускового материала.

При сжигании топлива с жидким шлакоудалением в основном образуется шлак, при сухом — на 80% зола-унос. По плавкости (температуре начала плавления) золы подразделяются на легкоплавкие (менее 1200°С), среднеплавкие (1200-1350°С), тугоплавкие (1350-1500°С) и неплавкие (более 1500°С). Химический состав золы при сгорании углей, горючих сланцев и торфа (SiO2 10-65%, Al2О3 10-40%, CaO 0,5-45%, MgO 0,2-6%, Na2О 1-10%, К2О 1,5-3%) зависит от условий образования данного топлива, технологии его сжигания и прочего. Зола низкозольного торфа, бурых и окисленных углей и горючих сланцев имеет повышенное содержание CaO, каменных углей — преимущественно алюмосиликатный состав. По величине соотношения суммы оксидов Fe, Ca, Mg, Na и К к сумме оксидов Si, Al, Ti З. разделяются на кислые (менее 1) и основные (более 1). Зола углей в основном кислая, горючих сланцев и дерева — основная. При энергетических использованиях топлив свойства золы предопределяют технологию и режим сжигания, состав и количество флюсов.

Читайте также:  Можно ли похудеть на грибах

При сжигании углей в CCCP образуется около 60 млн. т в год золошлаковых отходов (1980). Шлаки используют в строительстве, зола-унос в основном складируется в мокрых золоотвалах и лишь частично используется в цементной промышленности в качестве сырья и добавок, при производстве строительной керамики, асфальтобетона, золобетона, обжигового и безобжигового гравия. Зола прибалтийских горючих сланцев находит применение для производства вяжущих (кукермит) материалов, а также в качестве раскислителей почв в сельском хозяйстве. Из золы некоторых типов углей извлекают редкие и рассеянные элементы, например германий и галлий. В перспективе — полное использование золы в народном хозяйстве.

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].

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.).

Читайте также:  Ткань для обивки домика для кошки

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].

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector