Dzhusupova, M., Kulshikova, S., Talantbek kyzy, A., Baimenova, G., & Ospanov, A.
(2024).
Utilisation of industrial waste in heat and power industry.
Machinery & Energetics,
15(2),
57-68.
https://doi.org/10.31548/machinery/2.2024.57
Дане дослідження було спрямоване на вивчення фізичних властивостей і хімічного складу золошлакових відходів теплової електростанції, для визначення можливості їх повторного застосування в теплоенергетичній промисловості. Це передбачало класифікацію і проведення хімічного аналізу золошлакових відходів, отриманих в результаті роботи Бішкекської теплової електростанції, для визначення їхнього складу. Отримані зразки матеріалів також були піддані лабораторним випробуванням для визначення гранулометричного складу і вологості. Після встановлення меж поділу на фракції проводилося детальне вивчення зольної маси, включно з аналізом розподілу вуглецю та експериментами з флотації для визначення ефективних методів вилучення вуглецю із золошлакових відходів. Отримані результати підтвердили значний потенціал золошлакових відходів Бішкекської теплової електростанції, що працює на вугіллі, для повторного використання в теплоенергетичній промисловості. Аналіз хімічних компонентів виявив вміст незгорілих вугільних частинок у межах 10-11%, а вміст водорозчинних сірчистих і сірчанокислих сполук варіювався від 0,18 % до 0,71 %. Експериментальні дані підтвердили важливість фракціонування золи та золошлаків за розмірами частинок, що надає можливість для подальшого розділення вугільних фракцій з різними фізичними властивостями. Фракція розміром менше 150 мкм характеризується низьким вмістом вуглецю (менше 2.5%), що робить її придатною для використання в будівництві як тонкодисперсний наповнювач. Однак, було відзначено, що фракції розміром понад 150 мкм, і особливо ті, що перевищують 300 мкм, є цінним вихідним матеріалом для виробництва вуглецевого концентрату із вмістом вуглецю понад 75 %, що відкриває перспективи його використання у виробництві водовугільного палива. Таким чином, результати дослідження підтверджують потенціал золошлакових відходів для повторного використання в теплоенергетичній промисловості. Це може сприяти зменшенню обсягів відходів, зниженню негативного впливу на навколишнє середовище, а також створенню ефективних і стійких виробничих процесів у теплоенергетичній промисловості
золошлакові відходи, флотація, вугільні частинки, вуглецевий концентрат, водовугільна суспензія, переробка палива
[1] Bieliatynskyi, A., Yang, S., Pershakov, V., Shao, M., & Ta, M. (2022). The use of fiber made from fly ash from power plants in China in road and airfield construction. Construction and Building Materials, 323, article number 126537. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2022.126537.
[2] Cheah, C.B., Tan, L.E., & Ramli, M. (2021). Recent advances in slag-based binder and chemical activators derived from industrial by-products – A review. Construction and Building Materials, 272, article number 121657. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.121657.
[3] Cuicui, L., Rui, H., Anning, Z., Ningning, Z., Kaiqiang, G., Heng, C., Xiaoyi, C., Zhen, L., & Junzhe, W. (2024). Preparation of porous materials by ultrasound-intensified acid leaching of high-carbon component in coal gasification fine slag. Journal of Fuel Chemistry and Technology, 52(5), 630-646. doi: 10.1016/s1872-5813(23)60402-5.
[4] Guo, F., Guo, Y., Guo, Z., Miao, Z., Zhao, X., Zhang, Y., Li, J., & Wu, J. (2020a). Recycling residual carbon from gasification fine slag and its application for preparing slurry fuels. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 8(23), 8830-8839. doi: 10.1021/acssuschemeng.0c02997.
[5] Guo, F., Miao, Z., Guo, Z., Li, J., Zhang, Y., & Wu, J. (2020b). Properties of flotation residual carbon from gasification fine slag. Fuel, 267, article number 117043. doi: 10.1016/j.fuel.2020.117043.
[6] Hariana, Prismantoko, A., Ahmadi, G.A., & Darmawan, A. (2021). Ash evaluation of Indonesian coal blending for pulverized coal-fired boilers. Journal of Combustion, 2021, article number 8478739. doi: 10.1155/2021/8478739.
[7] Hay, R., & Celik, K. (2023). Performance enhancement and characterization of limestone calcined clay cement (LC3) produced with low-reactivity kaolinitic clay. Construction and Building Materials, 392, article number 131831. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2023.131831.
[8] Johansson, A.-C., Molinder, R., Vikström, T., & Wiinikka, H. (2021). Particle formation during suspension combustion of different biomass powders and their fast pyrolysis bio-oils and biochars. Fuel Processing Technology, 218, article number 106868. doi: 10.1016/j.fuproc.2021.106868.
[9] Khoshimkhanova, M.A., Sharipov, H.T., Kamalov, T.O., Hamdamov, D.H., & Khvzhakulov, A.M. (2022). Investigation of elemental and vesicular composition of ash and slag from TES Angrena. Oriental Renaissance: Innovative, Educational, Natural and Social Sciences, 2(11), 671-679.
[10] Kon, O., & Caner, S. (2021). Investigation of the combustion and fuel properties of slurry fuels formed by biomass and coal. International Journal of Energy Applications and Technologies, 8(4), 188-196. doi: 10.31593/ijeat.979587.
[11] Li, J., Chen, Z., Yuan, L., Qiao, Y., Yuan, Z., Zeng, L., & Li, Z. (2021). Effects of flotation and acid treatment on unburned carbon recovery from atmospheric circulating fluidized bed coal gasification fine ash and application evaluation of residual carbon. Waste Management, 136, 283-294. doi: 10.1016/j.wasman.2021.10.024.
[12] Liu, E., Kashwani, G., & Li, L. (2020). Transformation of industrial solid wastes into carbon-infused infrastructure materials. Journal of Cleaner Production, 260, article number 120890. doi: 10.1016/j.jclepro.2020.120890.
[13] Lv, B., Deng, X., Jiao, F., Dong, B., Fang, C., & Xing, B. (2023). Enrichment and utilization of residual carbon from coal gasification slag: A review. Process Safety and Environmental Protection, 171, 859-873. doi: 10.1016/j.psep.2023.01.079.
[14] Lyubchik, S.B., Lyubchik, A.I., Lygina, E.S., Lyubchik, S.I., Makarova, T.L., Vital, J., Rego, A.M.B., & Fonseca, I.M. (2008). Simultaneous removal of 3d transition metals from multi-component solutions by activated carbons from co-mingled wastes. Separation and Purification Technology, 60(3), 264-271. doi: 10.1016/j.seppur.2007.08.020.
[15] Lyubchyk, A., Lygina, O., Lyubchyk, S., Fonseca, I., Tulepov, M., Mansurov, Z., & Lyubchik, S. (2015). Activated carbons from co-mingled liquid and solid organic wastes. Eurasian Chemico-Technological Journal, 17, 47-65. doi: 10.18321/ectj339.
[16] Miao, Z., Chen, L., Chen, K., Zhang, X., Zhang, Y., & Wu, J. (2020). Physical properties and microstructures of residual carbon and slag particles present in fine slag from entrained-flow coal gasification. Advanced Powder Technology, 31(9), 3781-3789. doi: 10.1016/j.apt.2020.07.019.
[17] Nesterenko, V., & Rosokhata, A. (2023). Marketing communication in the context of the optimal model of the national pattern system of waste management in Ukraine. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 27(2), 63-77. doi: 10.56407/bs.agrarian/2.2023.63.
[18] Nunes, L.J. (2020). Potential of coal-water slurries as an alternative fuel source during the transition period for the decarbonization of energy production: A review. Applied Sciences, 10(7), article number 2470. doi: 10.3390/app10072470.
[19] Nussupbekov, B., Khassenov, A., Nussupbekov, U., Akhmadiyev, B., Karabekova, D., Kutum, B., & Tanasheva, N. (2022). Development of technology for obtaining coal-water fuel. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(8(117)), 39-46. doi: 10.15587/1729-4061.2022.259734.
[20] Orfanova, M. (2023). Decarbonization and disposal of ash and slag waste of thermal power plants. Ecological Safety and Balanced Use of Resources, 14(1), 7-15. doi: 10.31471/2415-3184-2023-1(27)-7-15.
[21] Ren, L., Ding, L., Guo, Q., Gong, Y., Yu, G., & Wang, F. (2023). Characterization, carbon-ash separation and resource utilization of coal gasification fine slag: A comprehensive review. Journal of Cleaner Production, 398, article number 136554. doi: 10.1016/j.jclepro.2023.136554.
[22] Stoliarov, O. (2024). Efficient electricity generation forecasting from solar power plants using technology: Integration, benefits and prospects. Bulletin of Cherkasy State Technological University, 29(1), 73-85. doi: 10.62660/bcstu/1.2024.73.
[23] Svietkina, O., Bas, K., Boruk, S., Klishchenko, R., Yehurnov, O., Haddad, J., & Khodos, O. (2021). Composite carbonaceous coal-water suspensions. Materials Science Forum, 1045, 212-225. doi: 10.4028/www.scientific.net/msf.1045.212.
[24] Turgunov, A., Turgunova, O., Rashidov, R., Muratkulov, O., Sobitov, O., Igamkulova, N., & Ergashev, Y. (2024). Quantitative and qualitative composition of solid particles released into the atmosphere when burning coal (a case study from a brick factory of Uzbekistan). E3S Web of Conferences, 497, article number 01021. doi: 10.1051/e3sconf/202449701021.
[25] Wang, S., Xia, Q., & Gao, R. (2021). Cleaning high ash coal waste from coking coal via froth flotation method. Particulate Science and Technology, 40(7), 788-800. doi: 10.1080/02726351.2021.2006382.
[26] Wang, W., Liu, D., Tu, Y., Jin, L., & Wang, H. (2020). Enrichment of residual carbon in entrained-flow gasification coal fine slag by ultrasonic flotation. Fuel, 278, article number 118195. doi: 10.1016/j.fuel.2020.118195.
[27] Wang, Y., Bai, Y., Zou, L., Liu, Y., Li, F., & Zhao, Q. (2022). Co-combustion characteristics and ash melting behavior of sludge/high-alkali coal blends. Combustion Science and Technology, 196(2), 177-194. doi: 10.1080/00102202.2022.2065879.
[28] Wei, D., An, D., Wang, T., Zhang, H., Guo, Y., & Sun, B. (2023). Influence of fuel distribution on co-combustion of sludge and coal in a 660 MW tangentially fired boiler. Applied Thermal Engineering, 227, article number 120344. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2023.120344.
[29] Wu, C.L., Mao, L.R., Ma, X.L., Li, J., Jiao, F.C., & Li, H.X. (2024). Influence of particle size gradation on the preparation of highly concentrated coal-water slurry and the development of a gradation model. International Journal of Coal Preparation and Utilization. doi: 10.1080/19392699.2024.2305938.
[30] Xi, Z., Wang, X., Li, M., & Wang, X. (2020). Characteristic analysis of pulverized coal combustion. Combustion Science and Technology, 193(9), 1605-1622. doi: 10.1080/00102202.2019.1704282.
[31] Xue, Z., Dong, L., Fan, X., Ren, Z., Liu, X., Fan, P., Fan, M., Bao, W., & Wang, J. (2022). Physical and chemical properties of coal gasification fine slag and its carbon products by hydrophobic-hydrophilic separation. ACS Omega, 7(19), 16484-16493. doi: 10.1021/acsomega.2c00484.
[32] Xue, Z., Yang, C., Dong, L., Bao, W., Wang, J., & Fan, P. (2023). Recent advances and conceptualizations in process intensification of coal gasification fine slag flotation. Separation and Purification Technology, 304, article number 122394. doi: 10.1016/j.seppur.2022.122394.
[33] Yan, S., Xuan, W., Cao, C., & Zhang, J. (2023). A review of sustainable utilization and prospect of coal gasification slag. Environmental Research, 238, article number 117186. doi: 10.1016/j.envres.2023.117186.
[34] Yu, W., Zhang, H., Wang, X., Rahman, Z.U., Shi, Z., Bai, Y., Wang, G., Chen, Y., Wang, J., & Liu, L. (2022). Enrichment of residual carbon from coal gasification fine slag by spiral separator. Journal of Environmental Management, 315, article number 115149. doi: 10.1016/j.jenvman.2022.115149.
[35] Zeng, X., Zhang, J., Adamu, M.H., Wang, F., Han, Z., Zheng, Q., Zhang, L., & Xu, G. (2020). Behavior and kinetics of drying, pyrolysis, gasification, and combustion tested by a microfluidized bed reaction analyzer for the staged-gasification process. Energy & Fuels, 34(2), 2553-2565. doi: 10.1021/acs.energyfuels.9b03707.
[36] Zhang, J., Chu, Z., Liu, W., Teng, Z., & Han, K. (2023). Pilot experimental study on pollutant emission characteristics from co-combustion of coal and spent cathode carbon block. Process Safety and Environmental Protection, 173, 579-591. doi: 10.1016/j.psep.2023.03.045.