Сергей Никоноров: о проблеме обращения с золошлаковыми отходами

Золошлаковые отходы, которые складируются в золоотвалах, аносят ущерб окружающей среде, занимают значительные площади и приводят к ухудшению экологической обстановки на прилегающих территориях. В России сейчас действуют программы утилизации золошлаковых отходов в 18 регионах, включая Якутию. В период с 2022 по 2025 годы сформирован фонд стандартов, которые обеспечивают возможность вовлечения золошлаков в хозяйственный оборот. Введено в действие 44 стандарта, устанавливающих требования к характеристикам этих отходов, порядку их сортировки, транспортировки, переработки и применения в различных отраслях.

Утилизация золошлаковых отходов

·        Создание моделей экокластеров и экотехнопарков для переработки золошлаков. Планируется, что к 2035 году утилизируют 50% золошлаков, при этом потенциал для утилизации может быть и выше.

·        Использование золошлаков для рекультивации земель. Региональные проекты предусматривают восстановление нарушенных земель, полигонов ТКО, а также создание объектов дорожного строительства.

·        Применение продуктов переработки золошлаков в сельском хозяйстве в качестве удобрений и мелиорантов, а также в цветной и чёрной металлургии.

·        Активация работы с предприятиями стройиндустрии и дорожной отрасли. Планируется, что применение золы-уноса при строительстве монолитных оснований дорожного полотна позволит экономить от 20% до 100% валового количества используемого цемента.

·        Успехи. В 2023 году планировали направить 273 тыс. т золы Артемовской ТЭЦ на рекультивацию карьера; всего в ходе реализации проекта собирались использовать более 2,5 млн т золошлаков. Также «Сибирская генерирующая компания» (СГК) планировала к 2035 году выйти на сбыт золы-уноса до 2,5 млн т в год.

Имеющиеся проблемы

·        Страх перед надзорными органами. У переработчиков нет желания нести дополнительную нагрузку в виде контактов с Росприроднадзором, прокуратурой.

·        Отсутствие долгосрочных гарантий от потребителей.

·        Несовершенство нормативно-правовой базы. В частности, отсутствие ключевых нормативно-технических документов (ГОСТы, Коды ОКПД 2 и ТН ВЭД и другие).

·        Подготовка гидратированных золошлаков, логистические ограничения, дефицит кадров — всё это препятствует полноценному внедрению золошлаков в производство.

Минимизация рисков при накоплении золошлаковых отходов

·        Соблюдение правил эксплуатации золошлакоотвалов. На энергетических предприятиях, использующих каменный уголь в качестве основного вида топлива, должны быть правила эксплуатации золошлакоотвалов.

·        Соблюдение норм хранения. Золошлаки хранят насыпью, навалом или в виде гряд. При хранении на открытых площадках хранилища располагают с подветренной стороны по отношению к населённым пунктам, а по периметру площадки выполняют обособленную сеть водостоков.

·        Защита грунтовых и поверхностных вод. Для этого воду фильтруют и отводят на очистные сооружения.

·        Контроль за состоянием золошлакоотвала. Проводят плановые проверки состояния дамб золошлакоотвала, чтобы уменьшить загрязнение грунтовых вод и выдувание золы.

·        Обезвреживание отходов. Отходы, образующиеся в ходе обогащения руды, необходимо обезвредить, чтобы они не нанесли вред природе. Для этого используют реагенты, например, гипохлорит.

·        Использование природных сорбентов. К ним относятся окисленные бурые и каменные угли, торф, сапропель и другие. Сорбенты связывают водорастворимые элементы, в том числе тяжёлые металлы.

·        Экологический мониторинг. Для этого ведут контроль за состоянием хвостохранилища с помощью организованной сети фоновых и гидронаблюдательных скважин.

·        Применение золошлаковых отходов. Их используют в качестве изолирующего материала на полигонах твёрдых коммунальных отходов, для тушения скрытых очагов площадных пожаров, ликвидации горных выработок и рекультивации отработанных карьеров добычи полезных ископаемых.

Переработка золошлаковых отходов

Современные технологии переработки золошлаковых отходов эффективны и доступны, но их внедрение сталкивается с рядом проблем: высокой влажностью материалов, сложным составом, наличием вредных элементов (ртуть, свинец) и низкой коммерческой стоимостью переработанной продукции. Эффективность технологий зависит от методов, оборудования и нормативной базы, регулирующей переработку ЗШО.

В России применяются современные технологии переработки золошлаковых отходов, которые позволяют извлечь из отходов полезные компоненты и минимизировать их влияние на окружающую среду. Эти технологии включают термическую утилизацию, обогащение, использование отходов в производстве строительных материалов и дорожном строительстве.

·        Термическая утилизация в составе топливных водоугольных суспензий. Отходы сжигают в котельных агрегатах, что снижает затраты на закупку угля и обслуживание полигона, при этом постепенно снижается техногенная нагрузка на окружающую среду.

·        Высокотемпературная газификация с электротермической стабилизацией (ВТГЭС). Отходы подвергаются двустадийной высокотемпературной газификации по принципу обращённого процесса с жидким шлакоудалением. Температура газификации — 1500–1650°С. Минеральные компоненты используются для производства теплоизоляции, углерод (недожиг угля) служит энергоносителем.

·        Обогащение – магнитная сепарация для удаления металлов. Выход магнитного концентрата достигает 10–20% от массы золы, при извлечении 80–88% Fe2O3. Магнитный концентрат используют для производства ферросилиция, чугуна и стали, а также как исходное сырьё для порошковой металлургии.

·        Обогащение – флотация для выделения угольного концентрата ( частиц несгоревшего угля и продуктов его термической переработки – кокса и полукокса). Выход такого угля — до 10–15% от массы перерабатываемых отходов.

·        Строительные материалы – использование золошлаковых отходов в качестве заполнителя в бетонной смеси. Это позволяет производить бетон повышенной прочности и экономить до 50% природных заполнителей. Свойства золошлаковых отходов (высокая плотность и низкая теплопроводность) позволяют сократить энергозатраты.

·        Строительные материалы – синтез геополимерных материалов на основе золошлаковых отходов. Эти материалы получают при взаимодействии алюмосиликатного сырья со щелочным агентом — раствором гидроксида натрия или жидким стеклом. Однако не все золы при взаимодействии со щелочным агентом дают материалы необходимого качества — для решения этой проблемы применяют интенсивную механообработку в мельницах-активаторах или используют различные добавки.

·        Строительные материалы – дорожное строительство. Применение золошлаковых смесей для сооружения земляного полотна, создания конструктивных и дополнительных слоёв дорожной одежды (морозозащитных, дренирующих и других), укрепления грунтов. Химический состав золошлаков определяет их использование для конкретных видов работ. Активные золошлаки — их можно применять в качестве единственного вяжущего при производстве смесей. Скрыто активные золошлаки — используют в качестве комплексного вяжущего с обязательным добавлением активаторов твердения. Инертные золошлаки — применяют только в качестве грунтов техногенного происхождения.

Нормативная база

В России действует ряд стандартов, регулирующих использование ЗШО для производства строительных материалов, например, ГОСТ 25592–2019, определяющий требования к ЗШО в качестве сырья для производства бетонов, и ГОСТ Р 57789–2017, предусматривающий использование ЗШО для производства искусственных пористых заполнителей.

В зарубежной практике нормативные документы охватывают более широкую область применения ЗШО: например, в КНР разработан ряд стандартов по использованию этих материалов в различных отраслях.

Недостатки действующего законодательства, которые требуют доработки и изменения. Некоторые из них:

·        Отсутствие программного подхода с соответствующим бюджетным финансированием по проведению научно-исследовательских работ в отношении вовлечения золошлаковых отходов в дорожное строительство.

·        Отсутствие действующих мер поддержки и стимулирования в отношении предприятий и организаций дорожной отрасли, готовых к применению золошлаковых отходов стабильного качества, а также в отношении предприятий, выпускающих строительные материалы с долей вторичных ресурсов.

·        Необходимость изменения подходов проведения государственной экологической экспертизы в рамках ФЗ от 21.02.1992 №2395-1 «О недрах» для реализации проектов с использованием золошлаковых отходов.

Предложение – закрепить на уровне федерального закона использование золошлаков в качестве техногенного грунта и ввести понятие «побочный продукт угольной энергетики».

Перспективы

Масштабирование технологий — пока новые варианты переработки ЗШО находятся на лабораторном уровне, для их промышленного внедрения требуется проделать большой путь.

Создание инфраструктуры — приоритетное использование золошлаков в госзакупках и региональная поддержка способны создать необходимую инфраструктуру для переработки этих материалов.

Действующее законодательство влияет на процесс утилизации золошлаковых отходов, в частности, позволяет использовать эти материалы для ликвидации горных выработок и рекультивации земель.

Проектный офис развития Арктики и редакция GoArctic.ru не всегда разделяют публикуемые мнения экспертов.