Технология для экологии

Учёные Института цветных металлов и Инженерно-строительного института СФУ предложили оригинальное техническое решение по переработке золы-уноса («летучей золы») Берёзовской ГРЭС в цемент. Оформленный в виде заявки, этот проект поддержан Российским научным фондом. В рамках проекта предусмотрена разработка технологии получения цемента с оценкой его строительно-технических свойств, а также технико-экономическая и экологическая оценка технологии.

Руководит проектом доктор химических наук Борис Петрович Куликов. Ответственным исполнителем выступает профессор Рашит Анварович Назииров.

По словам учёных, у Берёзовской ГРЭС, как и у других угольных электростанций в России, есть серьёзная экологическая проблема, связанная с накоплением золошлаковых отходов. Именно поэтому заказчиком проекта выступила компания «Юнипро», в состав которой входит эта станция.

Актуальность проекта для Берёзовской ГРЭС обусловлена перспективой отмены экологических платежей за размещение отходов и экономией средств на строительство очередной карты золошлакоотвала. Для региона в перспективе — это современный цементный завод, рабочие места и бюджетные отчисления. Отличительная особенность проекта в том, что его реализация позволит переработать всю вновь образующуюся золу-унос, а это около 180 тысяч тонн в год.

По вопросу переработки золы-уноса Берёзовской ГРЭС защищено несколько кандидатских диссертаций, опубликован ряд статей и зарегистрировано несколько изобретений. Однако все предлагаемые способы лишь частично решали проблему.

— Мы начали работать над этой задачей в 2024 году, — рассказывает Б.П. Куликов. — В результате команде проекта удалось доказать возможность получения цемента из золы-уноса. Впереди большая научная и практическая деятельность по разработке физико-химических основ технологии получения цемента, изучению его потребительских свойств, подготовке к выведению на цементный рынок нового продукта.

— Борис Петрович, есть ли подобные проекты в России?

— Использование золошлаковых отходов в производстве цемента известно. Принципиальное отличие нашей технологии заключается в том, что зола-унос Берёзовской ГРЭС, благодаря специфическому составу, составляет основу сырья для получения цемента и требует лишь небольшого количества корректирующих добавок. Мы провели предварительные лабораторные эксперименты, которые показали, что цемент, получаемый из золы-уноса, соответствует ГОСТам на цемент общестроительного назначения.

Важно, что ещё до начала работ по проекту мы получили патент на способ получения портландцемента из золы-уноса Берёзовской ГРЭС. Эта интеллектуальная собственность принадлежит СФУ, но впоследствии мы планируем передать её заказчику — ПАО «Юнипро». Собираемся также подать ещё несколько заявок на изобретения.

Использование золы-уноса Берёзовской ГРЭС даёт целый ряд преимуществ. Во-первых, как я уже говорил выше, она имеет сбалансированный по содержанию оксидов состав. Во-вторых, затраты на помол минимальные, так как зола сама по себе мелкодисперсный материал. Третье преимущество — отсутствие в составе золы-уноса известняка (карбонат кальция — CaCO3), который разлагается при обжиге с выделением CO2. Это экономит топливо на обжиг клинкера (основного компонента для производства цемента) и минимизирует выбросы углекислого газа.

Кроме того, использование золы-уноса даёт возможность получать цемент по сухой технологии. Поясню: сухой — это современный способ, мокрый — старый. Восемь цементных заводов в Сибирском федеральном округе работают по мокрому, более затратному способу, и всем этим предприятиям уже более полувека. А сейчас есть возможность построить новый, современный, экономичный мини-завод, работающий по сухой технологии. Расход топлива у него будет на 50% меньше, чем на старых предприятиях. Отсюда и низкая себестоимость получаемого цемента. А благодаря минимальному «углеродному следу» этот завод будет самым «зелёным» в отрасли.

— Но какие-то сложности для производства цемента из этой золы есть?

— Одна из проблем — повышенное содержание в золе-уносе Берёзовской ГРЭС оксида магния. Для цемента это вредная примесь, которая может привести к образованию трещин в изделиях. Норма содержания оксида магния в цементе — не более 5–6%. Но мы знаем, как решить эту проблему.

— Чтобы строить завод, нужна уверенность, что зола и через 20-30 лет будет пригодна для изготовления цемента. Изучали этот вопрос?

— Как раз сейчас этим занимаемся. Запланирован отбор проб на Берёзовском угольном разрезе. Идёт анализ информации, предоставленной Берёзовским угольным разрезом и Берёзовской ГРЭС, по составу золы за предыдущие десятилетия. Производственники утверждают, что состав угля и золы достаточно постоянный. Тем не менее мы должны сами в этом убедиться.

— Какие ещё исследования запланированы по проекту?

— Целый блок, начиная от электронной микроскопии и кончая получением опытных образцов из цемента. Мы должны найти оптимальный состав сырьевой смеси: зола-унос плюс корректирующие добавки, чтобы получить цемент с максимальными строительно-техническими свойствами.

— Что предстоит сделать для вывода нового продукта на цементный рынок?

— Продукт нужно сертифицировать. В комплект сертификационных документов входят: технические условия, санитарно-эпидемиологическое заключение, соответствие ГОСТу и протоколы радиационной безопасности.

Если проект будет реализован, у Берёзовской ГРЭС появится инструмент для решения целого комплекса проблем, включая улучшение экологической обстановки, отмену экологических платежей, затрат на проектирование и строительство новой карты золошлакоотвала.

А строительство цементного завода производительностью 200-220 тысяч тонн в год — это для края и новые рабочие места, и налоговые отчисления в бюджет.