Научно-производствена компания Нанопрахови технологии - Комплексна преработка на пепел от кафяви въглища
Безотпадна технология за преработка на отпадъци от топлоелектрически централи - летлива пепел от изгарянето на кафяви въглища от Канско-Ачинския басейн.
Така проблемът с оползотворяването на пепелта има няколко компонента: A) техническият проблем за разделяне на хетерогенни смеси; Б) търсене и разработване на технологии за използване на изолирани компоненти на летлива пепел; C) създаване на пазар за продукти от пепел - огромни маси от нови продукти не могат да бъдат приети веднага на пазара, особено евтини поради ограничения капацитет на местния пазар; Г) временни - производството на пепел се извършва предимно през отоплителния сезон, а потреблението - през летния строителен сезон; E) организационно - решението на проблема е НЕВЪЗМОЖНО без координирана политика на регионалните власти, RAO UES, топлоелектрически централи, строителни организации, както и обучени индивидуални предприемачи. Най-трудният проблем в България от изброените е последният, но за успешното изпълнение на проекта като цяло е необходимо гъвкаво и взаимосвързано решение на всички компоненти.
A. Техническо решение на проблема с отделянето на летлива пепел. За разделяне на тънки материали е разработена уникална, несравнима екотехника с общото наименование Electromass Classifier (EMC). Принципът на действие на тази многофункционална техника за суха обработка на тънки материали се основава на механохимичния феномен "газо-прахова плазма" - плътен аерозол и заредени частици. Генерирането и разделянето във вътрешните електрически полета на аерозола води до възможността за получаване на неограничен брой фракции в затворен обем, т.е. без използване на филтри, циклони, компресори и др. Опростеният дизайн на EMC и ниските експлоатационни разходи (2-3 пъти по-ниски от тези на оборудване, решаващо подобен проблем) правят рециклирането възможно за първи пътмного тонажни сухи отпадъци и минерални суровини. Обезпрашаването на материала дава възможност да се раздели разнороден материал по други параметри: магнитни, електрически, плътност, форма и дори цвят на частиците. Някои от разработените сепаратори също все още нямат аналози в света. Схемата за обработка на летлива пепел е показана по-долу.
Б. Технологии и продукти от летлива пепел. По-голямата част от пепелта 40-50% отива в пепелния бетон клас 200 (малко добавяне на цимент стабилизира долната граница на якост). Основната печалба от процеса се осигурява чрез получаване на скъпи сферични фракции, които могат да се използват за производството на прахове за копирни машини - проявители и тонери. Потенциалната им цена многократно надвишава реалната цена на оригиналните въглища. За извличане на сферични частици>20 µm от магнитни фракции е разработен специален сепаратор, който няма аналог на световния пазар. Други продукти от преработката: - кокс в количество 3-5% (връща се в котела за изгаряне), - магнетит 6-10% (суровина за черната металургия), - специален черен пигмент 1-2%, - 30-40% материал за строителни и гипсови разтвори с висока пластичност. V. Създаване на пазар за продукти от пепел. Основният проблем е изхвърлянето на по-голямата част от пепелта. Евтиният бетон на базата на механично активирано пепелно свързващо вещество има редица характеристики. На първо място, това се отнася до бавното втвърдяване през първите дни след смесването, както и необходимостта от използване 2-7 дни след активирането и добавяне на разтвор на калциев хлорид за химическо активиране на стъкла и свързване на калциев сулфат. Оптималният срок на годност е свързан с увеличаване на активността през първите дни след активиране в EMC, както и със стареене на материала поради взаимодействие свлага и въглероден диоксид. Бавното втвърдяване го прави малко използваем (само като добавка от около 15-30% за намаляване на консумацията на цимент) от конвенционалните бетонови заводи, произвеждащи носещи бетонни плочи с ускорен процес на втвърдяване за бързо обръщане на кофража. Тези характеристики обаче не пречат на използването на свързващо вещество от пепел в индивидуално строителство за производство на малки бетонни блокове без армировка, както и при изграждане на местни пътища и тротоари от същите блокове, за настилка на склонове на мостове и язовири.
Ниската цена на бетона от свързващия материал, произведен в големи количества точно в метрополията, стимулира строителството, предимно индивидуално и пътно строителство. За да се внедри голяма маса материали в индивидуалното строителство, е необходимо да се направят и други основни материали достъпни за обикновения българин, което беше направено в рамките на програма Екодом, която получи 1-ва награда на общобългарския конкурс "Собствен дом" през 1996 г. Изграждането на локални пътища и тротоари, които липсват и са в ужасно състояние, е изцяло отговорност на местната власт, която е меко казано заета със собствените си проблеми. G. Проблемът с несъответствието във времето при производството на пепел и потреблението на по-голямата част от продуктите от пепел. За реализиране на проекта за оползотворяване на пепелта е необходимо сухо събиране на пепелта в силози и преработката й през годината. Например в ТЕЦ-3 в Новосибирск обемът на силажа е значително по-малък от годишния обем на производството. Особеността на пепелта е, че тя може да се съхранява без промяна на свойствата си за една година или дори повече. Но след обработка, включително етапа на механично активиране на повърхността, тя придобива повишена активност след 2-4 дни и след това започва да старее, до ниво под първоначалната активност. ТакаПо този начин, като се има предвид липсата на силози за огромното количество пепел, произведено главно през зимата, е необходимо част от пепелта да се транспортира до местните потребители за съхранение и локална обработка в точното време. Техниката EMC е сравнително проста и евтина при серийно изпълнение, поради което е в състояние да осигури такъв сценарий за оползотворяване на пепелта с участието на голям брой индивидуални потребители - потенциални разработчици. Централизираната обработка на пепелта по пълна схема е възможна в близост до мястото на нейното производство и по време на нейното производство, но в оптималния вариант изисква производството на крайния продукт - бетонни блокове. Особеността на пепелното свързващо вещество е бавното развитие на якостта, в този вариант тя не играе отрицателна роля, а развитието на якостта в продължение на година или повече (2-2,5 пъти по-високо, отколкото в контролния период от 4 седмици за обикновен бетон) добавя още едно сериозно предимство към ниската цена - висока якост до момента на използване на блоковете в строителството. D. Организационен проблем - свързване на действията на местните власти със собствениците на различни форми на собственост и индивидуалните потребители. Този проблем, поради спецификата на България, скорошния й преход към принципите на пазарната икономика, манталитета на чиновниците, е най-трудният и възможността за разрешаването му е трудно предвидима. Например, властите често "подкрепят" местни производители, които предлагат своите услуги, остарели от половин век във всички отношения. Новото производство отнема част от пазара на такива "производители". Опитът от сътрудничество с енергийни монополисти също не е основа за оптимизъм, т.к. не винаги има пряк интерес, а хаосът в доставката и плащането на въглища не позволява да се получи пепел в някакъв стабилен диапазон на колебания. Технологиите могат да премахнат негативните последициколебания на активните компоненти в състава на пепелта с 3 пъти (много по-големи, отколкото се изисква от чуждестранни и вътрешни стандарти!), но вносът на въглища от различни разфасовки (например Березовски и Бородино) понякога може да доведе до абсурдни колебания на състава до 10 пъти. Основният потенциален потребител на свързващи вещества от летлива пепел или сглобяеми бетонни блокове е пътната индустрия. Фокусът е върху главните пътища и магистрали, чието строителство трябва да се извършва по най-строги стандарти. Въпреки това в Сибир има огромен брой черни пътища, които с капацитета на строителната индустрия, съществувала в СССР, никога няма да стигнат до завоя. Използването на такива бетонни блокове за сезонно строителство на местни пътища решава много проблеми, но не всеки ще го хареса. Лобистите могат да използват несъвършенството на стандартите и съдебната система, за да спрат подобно строителство. Локомотивът за решаване на проблема са индивидуалните предприемачи, особено обединените в етажна собственост. Евтините основни материали за масово строителство обаче изискват допълване под формата на модерни дизайни, инженерно оборудване за дома, бърза сезонна строителна технология.