Ученые Кузбасского государственного технического университета (КузГТУ) разрабатывают технологию переработки золошлаковых отходов электростанций в жидкое стекло. Мы побывали в лаборатории политеха, где увидели экспериментальную часть процесса и готовые образцы стекла.
Требования к сырью
Авторы проекта — преподаватели и студенты Института энергетики КузГТУ. Над изучением теоретической части ученые работали с 2017 года. В 2020 году начали проводить практические исследования, а в этом году получили несколько опытных образцов жидкого стекла.
В качестве сырья ученые использовали золошлаковые материалы Кемеровской ГРЭС СГК. Но собирали их не на золоотвале, а в котельном цехе электростанции, после электрофильтров: важно, чтобы материал был сухой и «свежий», без влияния природных факторов — дождя, мороза, ветра. Для экспериментов необходима самая мелкая фракция золы — от 0 до 50 микрометров.
Процесс варки
Первый этап — смешивание сухой золы с водой и раствором NaOH, его еще называют гидроксид натрия или едкий натр.Полученную смесь нагревают до +95 °С, а затем вываривают при этой температуре в течение получаса.
При таком длительном термическом воздействии компоненты вступают в реакцию друг с другом, образуя в результате жидкое натриевое стекло. Внешне оно, конечно, не прозрачное, серый цвет золы доминирует, но главное — полученные свойства.
Главное свойство жидкого стекла из золы — прочность. Затвердевая на воздухе, оно становится твердыми и крепко соединяет материалы или элементы, с которыми взаимодействует.
Тесты на прочность
Полученные в лаборатории КузГТУ образцы жидкого стекла тестировали: склеивали им фрагменты керамической плитки, а затем создавали так называемое напряжение на сдвиг, то есть специальным механизмом разъединяли склеенные части и измеряли, какая сила для этого нужна.Тесты показали: жидкое стекло из золы прекрасно справляется со склеиванием, то есть уже сейчас понятно, что его можно добавлять в различные покрытия, замазки, шпатлевки.
«Суть наших экспериментов не только в самом получении жидкого стекла из золошлаков, но и в поиске идеальных пропорций его компонентов. Мы исследуем, как изменяются физические свойства полученных образцов при варьировании силикатного модуля, то есть объема добавленного к золе гидроксида натрия. Не скрою, у нас были образцы, которые практически не склеивали фрагменты плиток, и, наоборот, очень прочные смеси».
В чем новизна
Конечно, жидкое стекло делают и используют давно. Но основой для него служат природные минеральные соединения, в которых содержатся силикаты, например полевые шпаты, кварц, слюда.
Здесь же взамен природных силикатов используют техногенные материалы — отходы после сжигания угля. Вместо складирования на золоотвале они идут во вторичное использование. К тому же золошлаковые материалы многократно исследованы на безопасность и имеют соответствующие сертификаты. В перспективе силикатные минералы можно будет оставить в природе, сократить добычу, не разрушать горные породы.
Что дальше
По словам Елены Темниковой, работы еще много. Самое главное — найти оптимальное соотношение компонентов жидкого стекла, а на это требуется время и большое количество экспериментальных тестов.Вторая задача — провести грамотные экономические расчеты, чтобы понять, насколько выгоднее производить жидкое стекло из золы. По предварительным данным, стоимость продукции на основе жидкого стекла из золы в 1,5 раза ниже аналогов на рынке.
Тип контента