методом аеродинамічній класифікації з наступною магнітною сепарацією з летючої золи від пилоподібного спалювання кам'яного Екібастузського вугілля виділені немагнітні вузькі фракції дисперсних частинок із середнім діаметром 2, 3, 6 і 10 мкм. Встановлено, що з ростом розміру фракцій насипна щільність монотонно зростає від 0,90 до 1,07 г / см3. Основними компонентами хімічного складу дисперсних вузьких фракцій є SiO2 - 65-70 мас. % І Al2O3 - 23-28 мас. %. Фазовий склад включає 64-69 мас. % Стеклофази, 17-21 мас. % Фази муллита, 10-18 мас. % Кварцу. Розподілу часток за розміром характеризуються такими значеннями d50 - 1,9; 2,3; 5,1; 9,2 мкм і d90 - 4,5; 5,7; 11,4 і 16,7 мкм відповідно. Основні морфологічні типами частинок є мікросфери з непористої гладкою поверхнею і мікросфери з пористої оболонкою; з ростом розміру фракцій кількість мікросфер з пористої оболонкою збільшується.

Анотація наукової статті з нанотехнологій, автор наукової роботи - Фоменко О.В., Акімочкіна Г.В., Аншіц А.Г.


AERODYNAMIC EXTRACTION OF ALUMINOSILICATE DISPERSED NARROW FRACTIONS FROM FLY ASH OF EKIBASTUZ COAL AND THEIR CHARACTERISTICS

A nonmagnetic narrow fraction of dispersed particles with an average diameter of 2, 3, 6 and 10 microns from the fly ash was isolated from dust-like combustion of Ekibastuz coal by the method of aerodynamic classification followed by magnetic separation. It is established that with an increase in the size of fractions the bulk density monotonously increases from 0.90 to 1.07 g / cm3. The main components of the chemical composition of the dispersed narrow fractions are SiO2 65-70 wt. % And Al2O3 23-28 wt. %. The phase composition includes 64-69 wt. % Glass phase, 17-21 wt. % Phase of mullite, 10-18 wt. % Of quartz. The particle size distributions are characterized by the following values ​​d50 1.9; 2.3; 5.1; 9.2 microns and d90 4.5; 5.7; 11.4 and 16.7 microns, respectively. The main morphological types of particles are microspheres with a non-porous smooth surface and microspheres with a porous shell; as the size of fractions increases, the amount of microspheres with a porous shell increases.


Область наук:
  • нанотехнології
  • Рік видавництва: 2018
    Журнал: Міжнародний науково-дослідний журнал
    Наукова стаття на тему 'аеродинамічний ВИДІЛЕННЯ алюмосилікатна ДИСПЕРСНИХ ВУЗЬКИХ ФРАКЦІЙ З летючого попелу Екібастузьку ВУГІЛЛЯ ТА ЇХ ХАРАКТЕРИСТИКА'

    Текст наукової роботи на тему «аеродинамічні ВИДІЛЕННЯ алюмосилікатна ДИСПЕРСНИХ ВУЗЬКИХ ФРАКЦІЙ З летючого попелу Екібастузьку ВУГІЛЛЯ ТА ЇХ ХАРАКТЕРИСТИКА»

    ?DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.78.12.028

    Аеродинамічні ВИДІЛЕННЯ алюмосилікатна ДИСПЕРСНИХ ВУЗЬКИХ ФРАКЦІЙ З летючого попелу Екібастузьку ВУГІЛЛЯ ТА ЇХ ХАРАКТЕРИСТИКА

    Наукова стаття

    Фоменко Е.В.1 '*, Акімочкіна Г.В.2, Аншіц А.Г.3

    1 ORCID: 0000-0003-0929-807X;

    2 ORCID: 0000-0002-3078-0269;

    3 ORCID: 0000-0002-5259-0319,

    1 2 '3 Інститут хімії та хімічної технології СО РАН - відокремлений підрозділ ФГБНУ «Фіц КНЦ СО

    РАН », Красноярськ, Росія;

    3 Сибірський федеральний університет, Красноярськ, Росія

    * Корреспондирующий автор (fom [at] icct.ru)

    Анотація

    Методом аеродинамічній класифікації з подальшою магнітною сепарацією з летючої золи від пилоподібного спалювання кам'яного Екібастузського вугілля виділені немагнітні вузькі фракції дисперсних частинок із середнім діаметром 2, 3, 6 і 10 мкм. Встановлено, що з ростом розміру фракцій насипна щільність монотонно зростає від 0,90 до 1,07 г / см3. Основними компонентами хімічного складу дисперсних вузьких фракцій є SiO2 - 65-70 мас. % І Al2O3 - 23-28 мас. %. Фазовий склад включає 64-69 мас. % Стеклофази, 17-21 мас. % Фази муллита, 10-18 мас. % Кварцу. Розподілу часток за розміром характеризуються такими значеннями d50 - 1,9; 2,3; 5,1; 9,2 мкм і d90 - 4,5; 5,7; 11,4 і 16,7 мкм відповідно. Основні морфологічні типами частинок є мікросфери з непористої гладкою поверхнею і мікросфери з пористої оболонкою; з ростом розміру фракцій кількість мікросфер з пористої оболонкою збільшується.

    Ключові слова: аеродинамічна класифікація, летюча зола, вузька фракція.

    AERODYNAMIC EXTRACTION OF ALUMINOSILICATE DISPERSED NARROW FRACTIONS FROM FLY ASH OF EKIBASTUZ COAL AND THEIR CHARACTERISTICS

    Research article

    Fomenko E.V.1 '*, Akimochkina G.V.2, Anshitz A.G.3

    1 ORCID: 0000-0003-0929-807X;

    2 ORCID: 0000-0002-3078-0269;

    3 ORCID: 0000-0002-5259-0319;

    1 2 '3 Institute of Chemistry and Chemical Technology of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences - Separate Division of the Federal Research Center of the Krasnoyarsk Scientific Center of the Siberian Branch of the Russian Academy

    of Sciences, Krasnoyarsk, Russia;

    3 Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russia

    * Corresponding author (fom [at] icct.ru)

    Abstract

    A nonmagnetic narrow fraction of dispersed particles with an average diameter of 2, 3, 6 and 10 microns from the fly ash was isolated from dust-like combustion of Ekibastuz coal by the method of aerodynamic classification followed by magnetic separation. It is established that with an increase in the size of fractions the bulk density monotonously increases from 0.90 to 1.07 g / cm3. The main components of the chemical composition of the dispersed narrow fractions are SiO2 - 65-70 wt. % And Al2O3 - 23-28 wt. %. The phase composition includes 64-69 wt. % Glass phase, 17-21 wt. % Phase of mullite, 10-18 wt. % Of quartz. The particle size distributions are characterized by the following values ​​d50 - 1.9; 2.3; 5.1; 9.2 microns and d90 - 4.5; 5.7; 11.4 and 16.7 microns, respectively. The main morphological types of particles are microspheres with a non-porous smooth surface and microspheres with a porous shell; as the size of fractions increases, the amount of microspheres with a porous shell increases.

    Keywords: aerodynamic classification, fly ash, narrow fraction.

    В даний час вугільні електростанції виробляють близько 37% електроенергії в світі [1]. Кількість утворюється при спалюванні вугілля летючого попелу оцінюється ~ в 1 млрд. Т. На рік [2], [3], а рівень утилізації становить близько 25% [2], [4]. Через широкої варіації розмірів частинок, змінного хімічного і мінерально-фазового складу і неконтрольованих властивостей золи теплоенергетики розглядаються як техногенний сировину низького технологічного рівня. Основні напрямки утилізації зол в світі включають традиційне великотоннажне використання вихідної золи без попередньої класифікації в будівельній індустрії, сільському господарстві, автодорожньому будівництві [2], [3], [5].

    Якісне поділ зол на фракції певного розміру і складу з прогнозованими властивостями дозволяє перетворити великотоннажні відходи теплоенергетики в цінне мінеральну сировину техногенного походження. В останні роки підвищений інтерес викликають розробки на основі окремих компонентів летючих зол функціональних матеріалів - адсорбентів, каталізаторів, носіїв, керамічних матеріалів, цеолітів [2], [3], [5]. Так, виділення з летючих зол вузьких фракцій порожніх алюмосилікатних мікросфер (ценосфер) певного розміру в інтервалі 50-250 мкм [6], [7], [8] дозволило отримати високоселективні мембрани для

    дифузійного виділення гелію і контейнери для зберігання водню [9], [10], [11], сенсибілізатори емульсійних вибухових речовин [12], капсульованих рН-чутливі спінові зонди для дослідження біологічних об'єктів [13], композитні сорбенти для витягання радіонуклідів з рідких радіоактивних відходів [14], [15].

    Поряд з великими частками, летючі золи в залежності від типу вугілля і умов спалювання на 8-42% представлені частками розміром менше 10 мкм [2], [16], [17], [18]. Такі дисперсні частинки відносяться до класу зважених часток PMj0 (РМ - particulate matter). Особливу екологічну небезпеку становлять частки PM25 розміром менше 2,5 мкм, які тривалий час знаходяться в атмосфері в підвішеному стані і важко виводяться з легких людини. Емісія цих частинок в атмосферу в багатьох країнах законодавчо обмежується і строго контролюється [19], [20]. З іншого боку, дисперсні частинки золи потенційно придатні для створення матеріалів різного призначення з покращеними властивостями. У цьому випадку вони повинні відповідати певним вимогам щодо розміру часток, хімічним і фазовим складом. Так, застосування летючої золи класу F (відповідно до стандарту ASTM С618) в якості добавки в бетони дозволяє підвищити їх характеристики. Для цих цілей успішно застосовуються золи, характеризуються dcp = 3 мкм, SiO2 - 54, Al2O3 - 28 мас. % [21]; d50 = 7 мкм, SiO2 - 50, Al2O3 - 19 мас. % [22]. У виробництві однорідних і міцних геополімери показана перспективність використання висококальціевой золи SiO2 - 29, Al2O3 - 13, СаО - 26 мас. %, Dcp = 8,5 мкм [23]. Із золи складу SiO2 - 47, Al2O3 - 41 мас. % З d50 = 2,53 мкм синтезовані керамічні мембранні підкладки [24]. При створенні вогнестійких панелей з високими ізолюючими властивостями використовувалася зола з d50 = 4 мкм, що містить SiO2 і Al2O3 - 58 і 23 мас. % Відповідно [25]. Як перспективний наповнювача в полімери знайшла застосування зола з dcp = 4,6 мкм, що містить SiO2 - 49, Al2O3 - 34 мас. % [26].

    У зазначених випадках використовувалася вихідна летюча зола без попереднього розділення, але при цьому відзначається, що саме наявність в ній дрібних частинок <10 мкм позитивно позначається на властивостях одержуваних матеріалів, таких як реологічні, теплові і реакційно-кінетичні характеристики, міцність і твердість.

    Необхідність контролю над викидами РМ10, розширення сфер їх утилізації за рахунок отримання матеріалів з прогнозованими властивостями вимагає виділення дисперсних частинок у вигляді вузьких фракцій постійного складу і визначення їх основних фізико-хімічних характеристик. Метою роботи було аеродинамічний виділення дисперсних вузьких фракцій алюмосиликатного складу із середнім діаметром частинок < 10 мкм з летючої золи від пилоподібного спалювання Екібастузського вугілля, що є одним з найбільш високозольних серед споживаних вугілля Росії, і їх характеристика, що включає визначення насипної щільності, розподілу по розмірам, хімічного і фазового складів. Охарактеризовані зольні фракції можуть бути успішно використані для отримання матеріалів з прогнозованими і відтворюваними властивостями.

    В якості сировини для отримання алюмосилікатних дисперсних вузьких фракцій використовувалася летюча зола від пилоподібного спалювання кам'яного Екібастузського вугілля марки СС на Рефтинской ГРЕС в топках котлів ПК-39-2, П-57-2 і П-57-3 з середньою температурою по висоті топки 1520 -1550 ° C (серія R). Відбір золи був здійснений з першого поля четирехпольние електрофільтру типу Ега. Тип вихідної золи відповідно до стандартом ASTM C618 відповідає класу F. Насипна щільність, зміст магнітної фракції, хімічний і фазовий склади вихідної золи 1 поля електрофільтру наведені в таблиці 1, оглядовий SEM-знімок і криві розподілу часток за розміром - на малюнку 1.

    Таблиця 1 - Насипна щільність, зміст магнітної фракції, характеристики розподілу часток за розміром, _хіміческій і фазовий склади летючої золи 1 поля електрофільтру Рефтинской ГРЕС_

    насипна щільність, г / см3 зміст магнітної фракції, мас.% розподіл за розмірами, мкм фазовий склад, мас. %

    ?ср? 10? 50? 90 стеклофазой муллит кварц Fe-шпінель

    1,05 6,0 39 4,3 31,5 86,0 62,3 22,5 10,3 4,9

    хімічний склад, мас. %

    п.п.п. SiO2 AI2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O SO3

    1,45 63,10 28,06 6,45 0,94 0,55 0,30 0,51 0,09

    Отримання дисперсних вузьких фракцій здійснювалося методом аеродинамічного поділу з подальшою магнітною сепарацією. Аеродинамічний поділ було виконано на відцентровому лабораторному класифікаторі 50 АТР (Hosokawa ALPINE, Німеччина). Детально схема класифікатора і принцип його дії викладені в роботі [27].

    Насипну щільність отриманих вузьких фракцій визначали на автоматизованому аналізаторі Autotap (Quantachrome Instruments, США). Розподіл часток за розміром визначали на лазерному аналізаторі MicroTec 22 (Fritsch, Німеччина) в мокрому режимі з використанням дистильованої води і ультразвукового джерела, що дозволяє руйнувати агломерати зольних частинок.

    О4

    а

    &

    у

    ft 1) про До і

    ?

    ТМ-1000_5716

    L D3.2 x1 Ok 100 um

    2.5

    2.0

    1.5

    1.0

    0.5

    0.1

    10

    Розмір частинок, мкм

    100

    Ф

    Ф ер

    ь К

    про е

    р а з

    Я р

    d

    (Про 3

    Мал. 1 - SEM-знімок (а) і розподіл часток за розміром в кумулятивної (інтегральної) Q3 (x) і диференціальної dQ3 (x) формі (б) для летючої золи 1 поля електрофільтру Рефтинской ГРЕС

    Хімічний склад, що включає вміст оксидів кремнію, алюмінію, заліза, кальцію, магнію, калію, натрію і сірки, а також втрати при прожарюванні (ППП) визначали методами хімічного аналізу згідно ГОСТ 5382-91 [28], який встановлює методики визначення компонентів і норми точності виконання аналізів.

    Рентгено-дифракційні дані були отримані на порошковому дифрактометрі X'Pert Pro MPD (PANalytical, Нідерланди) з твердотілим детектором PIXcel. Зміст основних кристалічних фаз визначали із застосуванням повнопрофільного аналізу за методом Ритвельда з мінімізацією похідною різниці за методикою, використовуваної раніше для алюмосилікатних ценосфер [7] летючих зол.

    Дослідження морфології глобул виконували на порошкових зразках, закріплених вуглецевим скотчем (Ted Pella Inc.) на плоскій підкладці, із застосуванням скануючого електронного мікроскопа ТМ-3 000 (Hitachi).

    Аеродинамічний виділення дисперсних вузьких фракцій

    Технологічна схема виділення дисперсних вузьких фракцій з летючої золи локального відбору 1 поля електрофільтру Рефтинской ГРЕС включала кілька етапів (схема 1), обраних після проведення попередніх випробувань. На першому етапі аеродинамічній класифікації (Етап I, схема 1) вихідна зола в кількості 14 кг була розділена на два продукти - дрібна та велика, вихід яких склав 40 і 60 мас. % Відповідно. Завантаження золи в класифікатор здійснювали партіями масою (m); 2 000 г; швидкість повітряного потоку (V) становила 50 м3 / год, швидкість обертання ротора (N) - 8 000 хв-1, швидкість дозатора (v) - 22 хв-1, тривалість поділу (t) - 15 хв.

    0

    1

    Схема 1 - Технологічна схема виділення дисперсних вузьких фракцій з летючої золи 1 поля електрофільтру

    Рефтинской ГРЕС

    Отримані за одну стадію з мінімальними витратами дрібну і велику продукт істотно відрізняються розміром частинок: йср - 7 і 37 мкм відповідно. Кожен з них успішно може бути використаний самостійно, скорочуючи кількість вихідної золи практично вдвічі, наприклад летюча зола класу F c d50 = 7 мкм може використовуватися при отриманні високонаповнених бетонів [22], а з dср = 32 мкм - вогнестійких геополімери [29]. Варіюючи режими класифікатора можна за одну стадію аеродинамічного поділу виділити з летючої золи однорідні продукти з певним розподілом часток, наприклад, з d50 в діапазоні від 2 до 111 мкм [27]. Для отримання вузьких фракцій певного розміру кожен з продуктів одностадійного поділу летючого попелу може бути підвернути повторної класифікації.

    У даній роботі дрібний продукт (Етап I, схема 1) був підданий класифікації, що включає кілька послідовних циклів поділу при різних режимах класифікатора (Етап II, схема 1). Спочатку при наступних параметрах поділу: V становила 40 м3 / год, N - 22 000 хв-1, v - 22 хв-1, t - 8 хв, була виділена найдрібніша за розміром вузька фракція. Далі для виділення кожної наступної за розміром дрібної фракції з великим середнім діаметром був використаний великий продукт від попереднього циклу: V була збільшена до 50 м3 / год, а N послідовно зменшувалася при переході від одного циклу до іншого в інтервалі від 22 000 до 8 000 хв -1 при незмінних параметрах v і t. В результаті на Етапі II були виділені шість дисперсних вузьких фракцій з dср - 2, 3, 5, 6, 8 і 10 мкм.

    Заключним етапом технологічної схеми 1 була мокра магнітна сепарація (Етап III), виконана в дистильованої воді з використанням неодимового магніту (NdFeB, F - 24 lb). Магнітної сепарації були піддані чотири дисперсних вузьких фракції з dср - 2, 3, 6 і 10 мкм, виділені на Етапі II. Було встановлено, що з ростом розміру фракції вміст у ній магнітної складової збільшується і становить 0,2; 0,3; 1,3 і 3,0 мас. % Відповідно. Після вилучення магнітних фракцій були отримані немагнітні фракції дисперсних частинок з вузьким розподілом за розміром і певним dp МФ136НМ - dср = 2 мкм, МФ137НМ - dср = 3 мкм, МФ141НМ - dср = 6 мкм, МФ140НМ - dср = 10 мкм. Немагнітні вузькі фракції були охарактеризовані, включаючи

    визначення насипної щільності (табл. 2), розподілу за розмірами (рис. 3, табл. 2), хімічного і фазового складів (табл. 3).

    Таблиця 2 - Насипна щільність і характеристики розподілу часток за розміром дисперсних вузьких фракцій

    зразок насипна щільність, г / см3 розподіл за розмірами, мкм

    ^ Ср ^ 10 ^ 50 dgo

    МФ136НМ 0,90 2,4 0,8 1,9 4,5

    МФ137НМ 0,91 2,9 0,9 2,3 5,7

    МФ141НМ 1,05 5,6 1,3 5,1 11,4

    МФ140НМ 1,07 9,7 3,4 9,2 16,7

    Таблиця 3 - Хімічний і фазовий склад дисперсних вузьких фракцій

    зразок хімічний склад, мас. % Фазовий склад, мас. %

    п.п.п. 8Ю2 М2О3 Ре20е СаО Мяо №20 К20 80е стеклофазой муллит кварц Бе-шпінель

    МФ136НМ 6,30 70,33 24,52 3,31 0,83 0,24 0,32 0,45 0 66,2 16,9 16,7 0,2

    МФ137НМ 5,35 70,62 23,32 2,51 1,47 1,25 0,30 0,45 0,06 64,8 16,8 18,1 0,3

    МФ141НМ 3,25 65,20 23,34 4,02 3,48 2,88 0,39 0,62 0,07 63,5 21,4 15,0 0,1

    МФ140НМ 1,35 67,24 28,13 1,95 1,43 0,34 0,40 0,47 0,04 68,8 21,4 9,8 0

    Характеристика дисперсних вузьких фракцій

    Значення насипної щільності для немагнітних дисперсних вузьких фракцій МФ136НМ, МФ137НМ, МФ141НМ і МФ140НМ з ростом yoср від 2 до 10 мкм збільшуються, перебуваючи в інтервалі 0,90-1,07 г / см3 (табл. 2). Основними компонентами їх хімічного складу є оксиди кремнію і алюмінію: змісту SiO2 і А1203 змінюються в інтервалі 65-70 і 23-28 мас. % Відповідно (табл. 2). Зміст Бе203 не велике і складає 2-4 мас. %. У фазовому складі (табл. 3) основною складовою є аморфна стеклофазой 64-69 мас. %, Серед кристалічних фаз ідентифіковані фази муллита і кварцу - 17-21 і 10-18 мас. % Відповідно, у вигляді домішок присутній фаза феррошпінелі в кількості не більше 0,3 мас. %.

    Високий вміст аморфної складової (табл. 3) є наслідком неравновесности процесу пилоподібного спалювання вугілля, коли в умовах високих температурних градієнтів при малих часах контакту ~ 1 сек [30, 31] термохимические перетворення мінеральних форм протікають не до кінця. Ідентифікована фаза муллита в кількості 17-21 мас. % (Табл. 3) є продуктом термохімічного перетворення алюмосилікатних мінералів, причому теоретично можливий вихід муллита при випалюванні в одних і тих же умовах більше у каолінітові глин (64%), ніж у гідрослюдистої мінералів типу иллитом (35-46%) або монтмориллонита ( 15-31%) [30]. Фаза кварцу в кількості 10-18 мас.% (Табл. 3) являє собою термостабільний мінерал вихідного вугілля, який в умовах промислового спалювання не береться плавлення [30, 31], а лише частково розчиняється в розплавленої алюмосилікатної стеклофазой [7].

    Криві розподілу часток за розміром для виділених фракцій, представлені на малюнку 2 в кумулятивної і диференціальної формі, демонструють вузькі діапазони розмірів частинок, що характеризуються й50 - 1,9; 2,3; 5,1; 9,2 мкм і yo90 - 4,5; 5,7; 11,4 і 16,7 мкм відповідно (табл. 2).

    Мал. 2 - Розподіл часток за розміром в кумулятивної (інтегральної) Q3 (х) і диференціальної dQ3 (x) формі для дисперсних вузьких фракцій, виділених з летючої золи за технологічною схемою (схема 1): a - МФ136НМ, б -

    МФ137НМ, в - МФ141НМ, г - МФ140НМ

    Аналіз СЕМ-знімків вузьких фракцій показав (рис. 3), що вони містять мікросфери з непористої гладкою поверхнею, мікросфери з пористої оболонкою, фрагментарні непористі або пористі осколки, частинки сітчастої структури. Зміна морфології глобул всередині кожної фракції спостерігається в залежності від їх розміру. Так, найдрібніша за розміром фракція МФ136НМ (рис. 3а) представлена ​​сферичними частинками з гладкою непористої оболонкою і не містить пористих мікросфер.

    ТМ3000_3957 оИагес) Ьу КЕС ЕВ <й ІАв

    хБ.Ок 20 ит

    ТМЗООО_6164 оИатес! Ьу КБС ЕВ <Л ЯДв

    х5.0к 20 ит

    ТМ3000_5231

    оИагес! Ьу КЕС ЕВ of КАЕ

    х5.0к 20 ит

    ТМЗООО_47вО

    оИагеа Ьу КБС ЕВ оГ НАЕ

    х5.0к 20 ит

    Мал. 3 - СЕМ-знімки немагнітних дисперсних вузьких фракцій: a - МФ136НМ, б - МФ137НМ, в - МФ141НМ, г -

    МФ140НМ

    З ростом розміру фракції кількість мікросфер з пористої оболонкою монотонно збільшується, складаючи у фракції МФ137НМ (рис. 3б) близько 15%, у фракції МФ141НМ (рис. 3в) досягає 30%. Для найбільшої фракції МФ140НМ (рис. 3г) зміст пористих частинок стає переважаючим: кількість мікросфер з пористої оболонкою становить уже більше половини, додатково в кількості ~ 10% містяться частинки сітчастої структури. Осколки, що представляють собою фрагменти зруйнованих великих частинок, які практично не зазнали плавлення, або незначно оплавлені, містяться у всіх фракціях.

    Охарактеризовані дисперсні зольні фракції відповідають певним вимогам щодо розміру часток, хімічним і фазовим складом, можуть бути успішно використані для отримання матеріалів з прогнозованими і відтворюваними властивостями, наприклад, в якості добавки в бетони [21], для отримання керамічних мембранних підкладок [24], вогнестійких панелей [25], наповнювача в полімери [26], що призведе до зниження загальних обсягів золошлакових відходів.

    фінансування

    Дослідження виконано за фінансової підтримки Російського фонду фундаментальних досліджень, Уряду Красноярського краю, Красноярського крайового фонду науки в рамках наукового проекту № 18-43-240002 «Розробка полегшених високоміцних проппанта на основі вузьких фракцій мікросфер енергетичних зол» і в рамках проекту фундаментальних досліджень СО РАН У .45.3.3 «Формування нових функціональних микросферических і композитних матеріалів із заданими властивостями».

    Подяки Автори висловлюють подяку співробітникам ІХХТ СО РАН (м Красноярськ) Л.А. Соловйову за проведення та інтерпретацію результатів кількісного рентгенофазового аналізу, Е.В. Мазуровой за виконання робіт на скануючих електронних мікроскопах ТМ-1000 і ТМ-3000.

    Конфлікт інтересів

    Не вказано.

    Funding

    The study was carried out with the financial support of the Russian Foundation for Basic Research, the Government of the Krasnoyarsk Krai, the Krasnoyarsk Regional Science Foundation within the framework of the research project No. 18-43-240002 "Development of Lightweight High-strength Proppants Based on Narrow Fractions of Microspheres of Energy Ashes" and as part of the project of SB RAS V.45.3.3 "Formation of New Functional Microspherical and Composite Materials with Desired Properties. "

    Acknowledgement

    The authors are grateful to the staff of L.A. Solovyev Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS (Krasnoyarsk) for conducting and interpreting the results of quantitative X-ray phase analysis, E.V. Mazurova for performing the work on TM -1000 and TM-3000 scanning electron microscopes.

    Conflict of Interest

    None declared.

    Список літератури / References

    1. https://www.worldcoal.org/coal/uses-coal/coal-electricity [Electronic resource] (accessed: 10.04.2018)

    2. Blissett R. S. A review of the multi-component utilisation of coal fly ash / R. S. Blissett, N. A. Rowson // Fuel. - 2012.

    - V. 97. - P. 1-23

    3. Yao Z. T. A comprehensive review on the applications of coal fly ash / Z. T. Yao, X. S. Ji, P. K.Sarker and others. // Earth-Sci. Rev. - 2015. - V. 141 - P. 105-121.

    4. Belviso C. State-of-the-art applications of fly ash from coal and biomass: A focus on zeolite synthesis processes and issues // Prog. Energy Combust. Sci. - 2018. - V. 65. - P. 109-135.

    5. Ahmaruzzaman M. A review on the utilization of fly ash / M. Ahmaruzzaman // Prog. Energy Combust. Sci. - 2010. -V. 36. - I. 3. - P. 327-363.

    6. Anshits N. N. Chemical composition and structure of the shell of fly ash non-perforated cenospheres produced from the combustion of the Kuznetsk coal (Russia) / N. N. Anshits, O. A. Mikhailova, A. N. Salanov and others // Fuel. - 2010. - V. 89.

    - I. 8. - P. 1849-1862

    7. Fomenko E. V. Compositions and morphology of fly ash cenospheres produced from the combustion of Kuznetsk coal / E. V. Fomenko, N. N. Anshits, L. A. Solovyov and others // Energy Fuels. - 2013. - V. 2. - I. 9. - P. 5440-5448.

    8. Fomenko E. V. Characterization of fly ash cenospheres produced from the combustion of Ekibastuz coal / E. V. Fomenko, N. N. Anshits, N. G. Vasilieva and others // Energy Fuels. - 2015 - V. 29. - I. 8. - P. 5390-5403.

    9. Fomenko E. V. Gas permeation properties of hollow glass-crystalline microspheres / E. V. Fomenko, E. S. Rogovenko, L. A. Solovyov and others // RSC Adv. - 2014. - V. 4. - I. 20. - P. 9997-10000.

    10. Fomenko E. V. Influence of the composition and structure of the glass-crystalline shell of cenospheres on helium permeability / E.V. Fomenko, N.N. Anshits, M.V. Pankova et al. // Glass Phys. Chem. - 2012. - V. 38. - I. 2. - P. 218-227.

    11. Fomenko E.V. Helium permeability of microspherical membranes based on mullitized cenospheres / E. V. Fomenko, N. N. Anshits, L. A. Solovyov and others // Dokl. Phys. Chem. - 2010. - V. 435. - I. 2. - P. 202-204.

    12. Anshits A. G. Detonation velocity of emulsion explosives containing cenospheres / A. G. Anshits, N. N. Anshits, A. A. Deribas and others // Combustion, Explosion, and Shock Waves - 2005. - V. 41. - I. 5. - P. 591-598.

    13. Fomenko E. V. Perforated cenosphere-supported pH-sensitive spin probes / E. V. Fomenko, A. G. Anshits, A. A. Bobko and others // Russ. Chem. Bull. - 2008. - V. 57. - I. 3. - P. 493-498.

    14. Vereshchagina T. A. One-step fabrication of hollow aluminosilicate microspheres with a composite zeolite / glass crystalline shell / T. A. Vereshchagina, S. N. Vereshchagin, N. N. Shishkina and others // Microporous Mesoporous Mater. -2013. - V. 169. - P. 207-211

    15. Vereshchagina T. A. Microsphere zeolite materials derived from coal fly ash cenospheres as precursors to minerallike aluminosilicate hosts for 135,137Cs and 90Sr / T. A. Vereshchagina, S. N. Vereshchagin, N. N. Shishkina and others // J. Nucl. Mater. - 2013. - V. 437. - P. 11-18

    16. Shaheen S. M. Opportunities and challenges in the use of coal fly ash for soil improvements - A review / S. M. Shaheen, P. S. Hooda, C. D. Tsadilas // J. Environ. Manage. - 2014. - V. 145. - P. 249-267

    17. Martinez-Tarazona M. R. The fate of trace elements and bulk minerals in pulverized coal combustion in a power station / M. R. Martinez-Tarazona; D. A. Spears // Fuel Process. Technol. - 1996. - V. 47. - I. 1. - P. 79-92

    18. Moreno N. Physico-chemical characteristics of European pulverized coal combustion fly ashes / N. Moreno, X. Querol, J. M. Andres et al. // Fuel. - 2005. - V. 84. - I. 11. - P. 1351-1363.

    19. Lighty J. S. Combustion aerosols: factors governing their size and composition and implications to human health / J. S. Lighty, J.M. Veranth, A.F.J. Sarofim // Air Waste Manage. Assoc. - 2000. - V. 50. - I. 9. - P. 1565-1622.

    20. Riffault V. Fine and ultrafine particles in the vicinity of industrial activities: A review / V. Riffault, J. Arndt, H. Marris et al. // Crit. Rev. Env. Sci. Tech. - 2015. - V. 45. - I. 21. - P. 2305-2356

    21. Li Z. Drying shrinkage prediction of paste containing meta-kaolin and ultrafine fly ash for developing ultra-high

    performance concrete // Mater. Today Commun. - 2016. - V. 6. - P. 74-80.

    22. Yu J. Mechanical properties of green structural concrete with ultrahigh-volume fly ash / J. Yu, C. Lu, C.K.Y. Leung, G. Li. // Constr. Build. Mater. - 2017. - V. 147. - P. 510-518

    23. Phoo-ngernkham T. The effect of adding nano-SiO2 and nano-Al2O3 on properties of high calcium fly ash geopolymer cured at ambient temperature / T. Phoo-ngernkham, P. Chindaprasirt, V. Sata et al. // Mater. Des. - 2014. - V. 55. - P. 58-65

    24. Wei Z. High-aluminum fly ash recycling for fabrication of cost-effective ceramic membrane supports / Z. Wei, J. Hou, Z. Zhu // J. Alloys and Compd. - 2016. - V. 683. - P. 474-480

    25. Li J. Potential utilization of FGD gypsum and fly ash from a Chinese power plant for manufacturing fire-resistant panels // J. Li, X. Zhuang, C. Leiva, A. Cornejo et al. // Constr. Build. Mater. - 2015. - V. 95. - P. 910-921

    26. van der Merwe E.M. Surface and bulk characterization of an ultrafine South African coal fly ash with reference to polymer applications // E.M. van der Merwe, L.C. Prinsloo, C.L. Mathebula et al. // Appl. Surf. Sci. - 2014. - V. 317. - P. 7383.

    27. Kushnerova O. A. Single-Stage Aerodynamic Separation of Fly Ash Produced after Pulverized Combustion of Coal from the Ekibastuz Basin / O.A. Kushnerova, G.V. Akimochkina, E.V. Fomenko et al. // Solid Fuel Chem. - 2018. - V. 52. - I. 3. - P. 188-200.

    28. GOST 10538-87 «Solid fuel. Methods for determination of chemical composition of ash ». - M .: Izd-vo standartov, 1987. - 14 p. [In Russian]

    29. Zhang H. Fiber reinforced geopolymers for fire resistance applications / H. Zhang, V. Kodur, L. Cao, S. Qi // Procedia Eng. - 2014. - V. 71. - P. 153-158.

    30. Kizil'shtein L.Ya. Komponenty zol i shlakov TES (Components of ash and slag of TPSs) / L.Ya. Kizil'shtein, I. V. Dubov, A.L. Shpitsgluz, S.G. Parada. - Moscow: Energoatomizdat, 1995. - 177 p. [In Russian]

    31. Raask E. Cenosheres in pulverized-fuel ash // J. Inst. Fuel. - 1968. - V. 41. - I. 332. - P. 339-344.


    Ключові слова: аеродинамічні КЛАСИФІКАЦІЯ / ЛЕТЮЧА ЗОЛА / Вузька ФРАКЦІЯ / AERODYNAMIC CLASSIFICATION / FLY ASH / NARROW FRACTION

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити