59 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Можно ли использовать каменный уголь в бетоне

Угольная зола как наполнитель для бетона

Угольная зола является побочным продуктом работы угольных электростанций. Это остаточные твердые отходы, образующиеся при сжигании угля. Десятки миллионов тонн золы ежегодно попадают на свалки. Но исследователи из Дрексельского университета (Drexel University) считают, что нашли применение порошкообразным отходам, которые могут сделать бетон более долговечным и прочным.

Открытие представляет собой метод превращения золы в специальную бетонную добавку, которая помогает укрепить его внутреннюю структуру, способствуя равномерному процессу твердения изнутри. По словам исследователей, эта добавка может сократить время затвердевания бетона и повысить его долговечность за счет снижения вероятности образования трещин.

Правильное использование технологических отходов

Бетон изготавливается из смеси мелкого порошка и крупных частиц породы, называемых наполнителями, связанными минеральным клеем, называемым «цементирующей матрицей», состоящим из цемента и воды . Компоненты образуют прочную внутреннюю структуру бетона, поскольку цементирующая матрица затвердевает, связывая ингредиенты вместе в процессе, называемом отверждением. Чтобы бетон достиг максимальной прочности, цемент должен тщательно перемешиваться с водой в процессе отверждения, чтобы он весь затвердевал одновременно.

«Это очень важная часть процесса, потому что, если бетон высыхает слишком быстро во время его отверждения, из-за нехватки воды, он может образовать трещины и другие дефекты. Эти трещины при высыхании приводят к тому, что поверхность становится восприимчивой к агрессивному проникновению жидкости, создавая проблемы долговечности бетона, такие как коррозия, повреждение солью или оттаивание, — сказал Ягхоб Фарнам, главный исследователь этой работы.

Чтобы обеспечить равномерное отверждение, подрядчикам приходится делать ряд вещей, в том числе постоянно перемешивать бетон, покрывать его мембраной, чтобы он оставался влажным, погружать его в воду или создавать лужи воды на его поверхности. Все эти стратегии требуют времени и ресурсов и являются достаточно сложными. Чтобы облегчить процесс, исследователи разработали концепцию внутреннего отверждения, в которой для облегчения процесса отверждения используется пористый легкий наполнитель. Компонент может поддерживать постоянный уровень влажности внутри бетона, чтобы помочь ему равномерно отвердевать изнутри.

Легкие пористые заполнители, созданные исследователями из Дрексельского университета , могут быть разных размеров и с разной конфигурацией пор, специально разработанной для улучшения отверждения бетона.

Бетонная промышленность имеет ограниченный доступ к натуральным и синтетическим легким наполнителям из-за ее зависимости от ограниченных источников материала наполнителя. Лаборатория Фарнама хотела разработать продукт, который имел бы оптимальные характеристики для смешивания, прочности и пористости, и найти способ сделать его из отходов.

«Решение, которое мы придумали, заключалось в переработке отходов — угольной золы, в пористый, легкий наполнитель с превосходными эксплуатационными характеристиками, который можно производить при меньших затратах, чем существующие природные и синтетические варианты», — сказал Фарнам. «Этот материал и процесс не только пойдут на пользу бетонной промышленности, улучшив качество их продукции, но и помогут не допустить попадания угольной золы на свалки».

Материал, который они придумали, называется «сферический пористый реактивный компонент» — сокращенно SPORA. Он произведен путем объединения золы с химическими веществами, которые облегчают спекание и склеивание наполнителя, в крошечные сферы, а затем их термообработкой при температуре 1160 градусов по Цельсию в течение нескольких минут.

Конечный продукт представляет собой гранулированный наполнитель, который может удерживать почти половину своего веса по воде, что лучше, чем у традиционных легких наполнителей. И, что важно, он может выделять эту воду с постоянной скоростью в цементирующую матрицу изнутри по мере ее отвердевания.

Переработка отходов, таких как угольная зола, не только снижает стоимость изготовления легкого наполнителя, но также гарантирует, что производители бетона будут иметь к нему доступ. опубликовано econet.ru по материалам techcrunch.com

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Можно ли использовать каменный уголь в бетоне

Каменный уголь

Уголь — это вид ископаемого топлива, который образуется из частей древних растений под землей без доступа кислорода. Уголь, это первое ископаемое топливного вида, которое использовал человек. Это было началом промышленной революции, которая в свою очередь способствовала развитию угольной промышленности, обеспечив её более современной технологией.

В угле различают четыре его типа, в зависимости от степени преобразования и удельного количества углерода.

  • графиты,
  • антрациты,
  • каменные угли,
  • бурые угли (лигниты).

Добыча угля

Способы добычи угля зависят от глубины его нахождения. В случае, если глубина нахождения угольного пласта не превышает ста метров, разработка ведется открытым способом в угольных разрезах. Часты и такие случаи, когда при все большем углублении угольного карьера далее более выгодно начинать разработку угольного месторождения подземным способом. Для извлечения угля с большой глубины, используют шахты. На территории Российской Федерации самые глубокие шахты добывают уголь с уровня чуть более 1200 метров.

Маркировка угля

С целью рационального промышленного применения угля, установлена его маркировка. Угли подразделяются на марки и технологические группы; в основу такого подразделения входят параметры, которые характеризуют поведение угля в процессе термического на него воздействия. Российская классификация отличается от западной классификации. Различают следующие марки угля:

  • А — антрациты
  • Б — бурые
  • Г — газовые
  • Д — длиннопламенные
  • Ж — жирные
  • К — коксовые
  • ОС— отощённо-спекающиеся
  • Т — тощие

Кроме указанных, в некоторых бассейнах выделяются промежуточные марки:

  • газовые жирные (ГЖ)
  • коксовые жирные (КЖ)
  • коксовые вторые (K2)
  • слабоспекающиеся (СС)
Читать еще:  Как вывести из баклажанов горечь

По размеру получаемых при добыче кусков, каменный уголь классифицируется на:

  • П — (плита) более 100 мм
  • К — (крупный) 50 — 100 мм
  • О — (орех) 25 — 50 мм
  • М — (мелкий) 13 — 25 мм
  • С — (семечка) 6 — 13 мм
  • Ш — (штыб) 0 — 6 мм
  • Р — (рядовой) шахтный 0 — 200 мм , карьерный 0 — 300мм

Применение угля

Использовать каменный уголь можно разнообразно. Его применяют в качестве бытового, энергетического топлива, как сырье для металлургической и химической промышленности, в том числе и для извлечения из него редких и рассеянных элементов. Достаточно прибыльным является сжижение (гидрогенизация) угля с образованием жидкого топлива. Для производства одной тонны нефти расходуется две, три тонны каменного угля. Также из каменного угля получают искусственный графит.

Уголь длиннопламенный марки «Д» (ГОСТ Р 51586-2000).

Угли длиннопламенные — это угли с показателем отражения витринита от 0,4 до 0,79% с выходом летучих веществ более 28-30% при порошкообразном или слабоспекающемся нелетучем остатке. Длиннопламенные угли не спекаются и относятся к энергетическим углям.

Можно ли использовать каменный уголь в бетоне

Используйте угольную золу для бетона-это дает экономию цемента.

Уважаемые коллеги!

На сей раз хочу затронуть чрезвычайно нужную тему и кстати весьма выгодную в экономическом плане для производителей товарного бетона и ячеистых бетонов . Как можно использовать в качестве добавок, при их производстве, отходов ТЭЦ – то есть зол уноса и золошлаковых смесей, которые образуются как отходы при сжигании углей.

Долго размышлял, как построить описание этой, вернее сказать этих технологий и решил идти от простого к более сложному. На этот раз речь пойдет только о золе уноса, которая образуется при сжигании различных углей на ТЭС или ТЭЦ и улавливается специальными фильтрами.

Состав и структура золы-уноса зависят от свойств сжигаемого топлива и особенностей процесса его горения. Применение золы-уноса как побочного материала позволяет существенно экономить затраты на сырье в процессе производства разного вида бетонов. Рассмотрим более подробно области применения этого материала.

— В производстве тяжелых бетонов, сборных и монолитных железобетонных конструкций зола-уноса может заменять часть песка либо часть цемента, а также использоваться как самостоятельный компонент – активный микронаполнитель, свойства бетона при этом значительно улучшаются.

— В производстве легких бетонов, выпускаемых для производства стеновых блоков, а также как самостоятельный материал для дорожного строительства, зола-уноса повышает агрегативную устойчивость смеси и помогает формировать правильную структуру пористых бетонов.

К сожалению из примерное 200 ТЕС и ТЭЦ работающих в России на углях, только около 40 оборудованы этими фильтрами, на остальных эта зола вместе со шлаковыми отходами с помощью гидроудаления направляется в шламонакопители и извлечь ее оттуда чрезвычайно сложно да и экономически нецелесообразно.

А вообще я планирую серию статей о применении вообще разных отходов производства, которые можно использовать при производстве и дальнейшего использовании бетонов, с целью повышения их качества или некоторых определенных параметров, ну и конечно главное это снизить себестоимость производимой продукции.

Без небольшого вступления нам все таки не обойтись. Итак, что такое уголь — это горючая осадочная порода растительного происхождения, состоящая в основном из углерода и ряда других химических элементов.

Состав угля зависит от возраста: самый молодой — бурый уголь, затем идет каменный уголь, старше всех антрацит. По мере старения происходило концентрирование углерода и уменьшение содержания летучих составляющих, в частности, влаги. Как ни странно чем «моложе» и как бы «хуже» уголь тем он «лучше» для нас с точки зрения «качества» отходов и особенно золы уноса.

Так, бурый уголь имеет влажность 30–40%, более 50% летучих компонентов, у антрацита оба показателя составляют 5–7%. В качестве примера приведу таблицу химического состава «лучшей», на мой взгляд золы уноса бурых углей Канско-Ачинского угольного бассейна. Это основная зола, а есть еще кислая где большая составляющая это SiO2 и у них совершенно разная природа вяжущих свойств.

Новое использование угольной золы

Старший преподаватель Джорджийского Института Гражданского Строительства и Природопользования профессор Мулало Дойойо знает, что делать с этими материалами и разработал новый, на основе отходов, образующихся от горения угля. Данный материал, известный как сеноселл (cenocell), обладает такими свойствами как прочность и легкость и не содержит цемента, неотъемлемого составляющего бетона.

Имея огромные возможности применения и такие преимущества, как хорошая изоляционная способность и огнеупорность, новый экологичный материал мог бы заменить бетон, дерево и другие материалы в разных областях строительства, транспорта и даже аэрокосмической промышленности.

«Переработка золы, образующейся после сжигания угля – общемировая проблема,» — говорит Дойойо. – «Если найти ей применение, зола может из мусора превратиться в полезный продукт. Это также может создать новую индустрию и рабочие места в тех частях мира, которые в этом очень нуждаются».

Угольная зола состоит из мелких частиц. Большая ее часть должна быть утилизирована как отходы, хотя некоторые виды угольной золы могут частично заменить цемент в составе обычного бетона.

Сеноселл, полученный при реакции угольной золы или шлаков с органическими соединениями, не требует добавления цемента или заполнителя, как в производстве бетона. И, в отличие от бетона, он выходит из печи уже готовым, не требуя продолжительного времени, чтобы схватиться.

Поскольку сеноселл использует отходы производства вместо цемента — который выделяет углекислый газ, создающий парниковый эффект – новый материал можно считать ценным вкладом в окружающую среду. Материал обладает рядом свойств, которые позволят ему конкурировать с бетоном, особенно с новыми видами ячеистого бетона автоклавного твердения.

Например, плотность материала варьируется от 0,3 до 1,6, и он способен переносить давление свыше 3 тонн на квадратный дюйм. Можно изменять свойства материала, выбирая подходящий размер частиц золы, химический состав и время обжига, которое варьируется от 3 до 24 часов.

Читать еще:  Вереск в домашних условиях как ухаживать

Материал может потенциально использоваться в следующих областях:

  • Строительство: структурные материалы, которые служат барьерами против звука или огня, тротуары, дренажные системы, усилители балок, заменители пены, дерева, бетона в домах личного и общественного пользования. Сеноселл превышает по легкости даже облегченный бетон, и его самые легкие модификации можно распилить обычной ленточной пилой.
  • Транспорт: амортизаторы, наполнители полов в трейлерах, центральные стойки в транспортных средствах.
  • Аэрокосмическая промышленность: ультралегкая теплозащита.
  • Защитные установки: огнеупорные взрывопрочные перегородки, воронки для опасных жидкостей.

Чтобы сохранить коммерческую тайну, Дойойо не раскрывает точного химического состава сеноселла, упоминая лишь, что процесс изготовления материала включает реакцию золы с органическими соединениями, при которой образуется пена, а затем кашица, напоминающая тесто. После этого материал помещают в формы и обжигают при температуре 100 градусов по Цельсию до достижения желаемой прочности.

В отличие от бетона, который представляет собой смесь материалов, химически соединенных между собой, сеноселл – однородный материал. При этом он теоретически может производиться на том же оборудовании, что и ячеистый бетон. По оценкам, себестоимость одного кубического ярда нового материала в среднем будет составлять.

Применение каменного угля

Каменный уголь накапливается в при р оде в течение миллионов лет. Человечество знает о нем с давних времен. Но активно он начал использоваться всего 270 лет назад. И хватит его еще на 500 лет при современных темпах добычи уже разведанных запасов.

Как топливо каменный уголь использовали еще в древней Греции и Китае, где его добывали примитивными способами. Известно, что в Украине люди добывали и использовали его в качестве топлива для создания бытовых предметов уже в IX-X столетиях. А поиск, разведка и промышленное применение каменного угля в России началось в XVIII столетии.

Каменный уголь имеет различные технологические и генетические характеристики, что дает возможность применять его как в качестве топлива, так и в других сферах. Так, он нашел свое применение в сельском хозяйстве и химической промышленности. Например, из него изготавливают к р исталлические решетки и коксовый газ. Из последнего делают углеводороды, которые идут на производство красок, лаков, линолеума и так далее.

Это далеко не все области применения, которыми может похвастаться каменный уголь. С каждым днем добыча и использование этого полезного ископаемого растут, поэтому и увеличиваются возможности его внедрения.

Сферы применения

Около 25% потребляемого объема каменного угля используется для технологических целей на промышленных предприятиях. Его перерабатывают либо применяют как сырье для производства кокса. Остальные 75% идут на выполнение энергетических задач. При этом больше половины этого объема используется в тепловых электрических станциях , а оставшаяся часть – в районных и промышленных котельных, а также для коммунально-бытовых, сельскохозяйственных, строительных и иных нужд.

Каменный уголь востребован во многих странах мира. С каждым годом объемы его использования только возрастают.

Таблица потребления каменного угля согласно последним статистическим данным (за 2015 год)

Таким образом, на первом месте по потреблению находится Китай, а Россия занимает пятую позицию.

Для наглядности, ниже представлены статистические данные о добыче каменного угля по всему миру в миллионах тонн.

Таблица добычи каменного угля согласно последним статистическим данным (за 2015 год)

Как и в таблице по потреблению , первое место по добыче занимает Китай. Россия расположилась на 6 месте.

А теперь перечислим основные сферы применения каменного угля:

  • Для отопления
  • Для удобрения почвы
  • Для получения жидкого топлива
  • Другие области использования

Ниже мы расскажем более подробно о каждом предназначении.

Для отопления

Основное применение каменного угля – это отопление зданий и помещений. Его использ у ют и для печного отопления частных домов, и для промышленных котельных.

У нас вы можете купить каменный уголь для:

  • Промышленных котлов (вставить ссылку на страницу «Уголь для промышленных котлов»)
  • Домашних котлов (вставить ссылку на страницу «Уголь для домашних котлов»)

Пройдя по ссылкам, вы сможете узнать, какой именно вид топлива подходит для домашнего и промышленного отопления.

В этой сфере каменный уголь обладает массой преимуществ:

  • Одна закладка топлива в котел горит в течение 10-12 часов.
  • Сырье можно использовать и в стационарных печках, и в переносных котлах.
  • У каменного угля высокая теплота сгорания – л у чшим считается тот, у которого показатель теплоотдачи выше 4700 ккал/кг.
  • Топливо легко перевозить и хранить.
  • Для отопления каменным углем не нужно сооружать сложные конструкции. Так, например, для газа прокладывают газопровод, для электрического отопления – электрическую сеть. В случае с углем все это не требуется.

Рассматривая преимущества использования каменного угля, нельзя не сказать о том, что при сгорании из него образуются парообразные и газообразные летучие продукты. Они негативно влияют на окружающую среду. При сгорании можно увидеть серовато-желтый, светло-серый или темно-серый дым. У древесного топлива он легкий и поднимается вверх, а у каменного угля он более темный и тяжело рассеивается в атмосферных слоях.

Негативные последствия использования каменного угля проявляются тем , что в почве оседают вредные соединения. Затем они попадают в растительные культуры, а потом по пищевой цепочке в организм животных и человека. Поэтому применение каменного угля низкого качества может негативно сказаться на здоровье людей. По этой причине перед продажей материал проверяются специалистами Роспотребнадзора.

Для того чтобы отопление каменным углем было эффективным, при выборе учитывается много факторов:

  • Площадь объекта
  • Толщина и материал стен
  • Тип и состояние дверей и окон
  • Вид котла или печи
  • Схема закладки сырья
  • Продолжительность холодного пе р иода и температура в регионе

Для удобрения почвы

Для почвы каменный уголь используют в виде золы. Ее вносят при выращивании растений, которые сильно нуждаются в сере.

К культурам, которые можно удобрять золой каменного угля, относятся:

При внесении угольной золы нужно учитывать , что в глинистые и тяжелые грунты ее вкапывают на глубину 20 см. Из-за вымывания осадками ее вносят в глинистые почвы под зиму, а в песчаные – весной.

Читать еще:  Как укоренить тую от веточки в воде

Каменноугольное удобрение применяют в виде:

  • Раствора
    Он готовится следующим образом: на 10 л воды добавляют 100 г угольной золы. Им поливают растения под корень. Перед применением раствор обязательно нужно разболтать, так как на дне емкости образуется осадок.
  • Настоя
    10-литровое ведро наполняют на 1/3 золой и до краев наливают горячую воду. Смесь настаивают 2 дня, процеживают и используют для опрыскивания или внекорневой подкормки огородных и садовых культур.
  • Сухого удобрения
    Его вносят не более 3 кг на 100 м2, раскидывая по участку и перекапывая на глубин у минимум 10 см.

Подкормка каменным углем содержит сульфиты, которые могут негативно повлиять на растения. Но сульфиты под воздействием кислорода окисляются, и отрицательное воздействие нивелируется. По этой причине золу после сгорания сразу не вносят, а просеивают и просушивают в сухом месте около 7-10 дней. После этого ее нужно или сразу вносить, или хранить в герметично закрытой таре.

В золе каменного угля содержатся окислы кремния, благодаря которым можно разрыхлить тяжелые глинистые и мокрые земли. Они усиливают структуру однородного грунта, увеличивая его влагопропускную способность и плодородие. Еще одной важной особенностью считается практически полное отсутствие хлора , который в больших количествах губительно воздействует на растения.

Каменноугольное удобрение не используется в песчаных грунтах и земле с высокой кислотностью. Дело в том, что в нем много серы, которая преобразуется в соли серной кислоты и способствует повышению кислотности. Рекомендуется сочетать золу с органическими (навоз, помет, перегной), аммониевыми и содержащими кальций подкормками.

Стоит отметить, что вносить золу каменного угля нужно в объеме не больше 5% от общей массы земли. Дело в том, что после сгорания в ней образуются тяжелые металлы и радиоактивные элементы. Избыточное внесение может привести к накоплению этих веществ, которые поглотят растения. Таким образом, только соблюдая пропорции, можно повысить плодородность грунта без вреда для р астений.

О том, как еще можно улучшить плодородность земли, читайте на странице Плодородие почвы: как его сохранить и повысить.

Для получения жидкого топлива

Главная проблема при использовании каменного угля – это много остаточных продуктов горения. Это привело к тому, что ученые создали способы получения жидкого топлива из угля. Такой синтетический топливный продукт имеет более удобную форму сжигания и не содержит много вредных компонентов.

Есть два проверенных способа:

Далее мы рассмотрим каждый способ.

Гидрогенизация

Для получения 800 кг топлива берут 1 т каменного угля. Для процесса главное, чтобы в угле содержалось 35% летучих элементов. Процесс гидрогенизации предполагает, что в уголь добавляют недостающий водород. С этой целью сырье помещают в автоклав и нагревают. Внутри температура составляет 500°С, а давление – 200 Бар. При такой методике получения жидкого топлива сырье проходит в автоклаве две фазы – жидкую и паровую. Уголь насыщается водородом , и происходит распад сложных органических соединений на простые. На выходе получается синтетический бензин или дизельное топливо. Теперь можно понять, насколько сложно такое производство. Самостоятельно наладить его не получится.

Газификация

Она представляет собой разложение твердотопливной продукции на газы. Для получения топлива их потом трансформируют в жидкий вид. Есть несколько способов газификации угля.

Первый метод – Фишера-Тропша. Он трудоемок и требует наличия сложного оборудования. Это нерентабельно, потому как тратится много каменного угля. И получается, что готовый бензин купить куда дешевле. К тому же, в процессе газификации выделяется огромное количество у глекислого газа, а это небезопасно.

Второй способ – термический. Он подразумевает нагрев сырья без кислорода. Для него тоже нужно специальное оборудование, поскольку температура трансформации угля в газ равна 1200°С. Главное преимущество термической газификации состоит в том, что одна часть газа идет на подогрев сырья, а другая на синтезирование топлива. Это минимизирует затраты, ведь каменный уголь подогревает себя сам.

Все способы получения топлива из каменного угля организуются только в промышленных условиях. Дома это сделать невозможно и совсем небезопасно.

Другие области использования

Каменный уголь нашел свое применение и в других областях.

После первичной переработки из него получают:

Затем на основе этого сырья изготавливают толуол, бензол, карбид кальция, нафталин, антрацен. В свою очередь эти компоненты входят в состав такой продукции как парфюмерные средства, растворители, пластмассы, лекарственные препараты, уксусная кислота, краски, взрывчатые вещества. То есть даже такие привычные нам духи , столовый уксус и некоторые лекарства – это производное каменного угля.

В остальных сферах жизни использовать каменный уголь нужно крайне осторожно. В некоторых случаях применять его нежелательно. Так, этот материал не подходит для мангала, на нем нельзя жарить шашлык, его не используют для розжига обычных костров, не добавляют в кальян. С чем это связано?

Дело в том, что у каменного угля высокая температура горения и большое содержание летучих веществ. А чтобы его разжечь своими силами, надо сильно постараться. К тому же, в материале есть примеси тяжелых металлов и опасных веществ. Да, их процент крайне мал , но он есть. По этой причине, кстати, не стоит давать золу каменного угля в качестве подкормки животным. В этом случае лучше использовать золу безопасного древесного угля.

Также каменный уголь не применяется в строительных и дорожных работах, в благоустройстве территории.

Каменный уголь – неотъемлемая часть нашей жизнедеятельности. Его использование оправдано в самых разных сферах, начиная от отопления, и заканчивая народным хозяйством и медициной.

Хотите узнать больше?

О том, что такое каменный уголь, какие у него есть виды и свойства, читайте на странице Каменный уголь.

Другие полезные статьи и советы по этому материалу вы найдете в разделе Все о каменном угле.

Хотите узнать, какой материал подойдет для ваших целей?

Тогда рекомендуем изучить нижеуказанные страницы. На них вы найдете подробную информацию о том, как выбрать каменный уголь для тех или иных работ.

Источники:

http://econet.ru/articles/ugolnaya-zola-kak-napolnitel-dlya-betona
http://vse-pro-stroyku.sqicolombia.net/mozhno-li-ispolzovat-kamennyj-ugol-v-betone/
http://subscribe.ru/group/poleznyie-stati-o-stroitelstve/3524322
http://www.forumhouse.ru/journal/articles/3117-novoe-ispolzovanie-ugolnoi-zoly
http://gruntovozov.ru/chasto-zadavayemiye-voprosy/primenenie-kamennogo-uglya/

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector