Зола — остатки сгоревшего топлива¶

Зола — это твёрдый остаток, образующийся при сжигании топлива и других органических материалов в результате полного или частичного окисления горючих компонентов. В золе концентрируются минеральные (негорючие) примеси исходного сырья: оксиды кремния, алюминия, железа, кальция, магния, натрия, калия, а также сульфаты, фосфаты и другие соединения. Зола широко используется в промышленности и сельском хозяйстве, а её состав и свойства зависят от вида сгоревшего топлива.

¶Состав и свойства

Основу золы составляют оксиды: SiO₂ (диоксид кремния), Al₂O₃ (оксид алюминия), Fe₂O₃ (оксид железа), CaO (оксид кальция), MgO (оксид магния), Na₂O и K₂O (оксиды натрия и калия). Присутствуют также SO₃, P₂O₅, TiO₂ и микроколичества тяжёлых металлов. Относительное содержание каждого компонента определяется химическим составом исходного топлива.

По химическому составу различают кислые золы (с преобладанием SiO₂ и Al₂O₃, суммарное содержание более 70 %) и основные золы (с повышенным содержанием CaO, MgO, Fe₂O₃). Кислые золы, как правило, менее реакционноспособны, основные — более склонны к гидравлическому твердению.

Показатель зольности — массовая доля золы в топливе — является важной характеристикой топлива. Для высококачественных марок каменного угля зольность составляет 6–15 %, для бурых углей — 20–40 %, для торфа — до 10–15 %, для природного газа — менее 0,1 %. Чем выше зольность, тем больше топлива уходит на образование отходов и тем сложнее эксплуатация котельного оборудования.

¶Виды золы

По происхождению и области образования различают несколько основных видов:

• Топливная (котельная) зола — продукт сжигания угля, сланцев, торфа и других твёрдых видов топлива на электростанциях и в промышленных котельных. Наиболее массовый вид золы в промышленности.
• Шлак — спекшийся или сплавленный остаток при сжигании топлива в пылевидном или кусковом виде, образующийся на решётке котла. По сравнению с золой шлак имеет более крупнозернистую структуру.
• Печная зола — остаток сжигания дров, угля или другого топлива в домашних печах, каминах и традиционных печных системах.
• Зола сжигания отходов — продукт термической обработки твёрдых коммунальных отходов на мусоросжигательных заводах.
• Биозола — зола, полученная при сжигании биотоплива (древесины, брикетов из соломы, пеллет).

¶Получение и переработка

На теплоэлектростанциях зола улавливается из дымовых газов электрофильтрами, циклонами и мультициклонами, а затем транспортируется в шлакоотвалы — специальные хранилища, рассчитанные на многолетнее накопление отходов. Золошлаковые отвалы ТЭС занимают значительные площади и являются одним из крупнейших видов промышленных отходов в России.

Переработка золы позволяет использовать её как вторичное сырьё. Основные направления переработки:

• Строительство — зола применяется как добавка в цемент и бетон (зола-уноса повышает прочность и морозостойкость), для производства золобетона, силикатного кирпича, керамзита.
• Сельское хозяйство — зола используется как калийно-фосфорное удобрение, раскисляющее кислые почвы. Древесная зола содержит 5–15 % калия, 1–4 % фосфора и значительное количество кальция.
• Металлургия — из золы некоторых видов угля извлекают редкие и рассеянные элементы, в том числе германий, ванадий, уран.
• Дорожное строительство — зола применяется для укрепления грунтов и в качестве минерального наполнителя.

¶Экологические вопросы

Зола и шлак относятся к I–II классу опасности в зависимости от содержания токсичных компонентов. При неправильном хранении возможно вымывание тяжёлых металлов и сульфатов в грунтовые воды, а при сильном ветре — пыление и рассеивание мелкодисперсной золы. Современные ТЭС оборудуются системами гидроудаления золы, снижающими пылеобразование, и переходят на закрытые системы транспортировки отходов.

¶Историческое и бытовое значение

В традиционном русском хозяйстве зола имела широкое применение: её использовали для стирки белья (золёный щёлок — щёлочь, вымываемая из золы водой), приготовления мыла, квашения капусты, а также в качестве удобрения. Зола из русской печи считалась ценным калийным удобрением и вносилась в почву осенью перед вспашкой.

В промышленной химии зола исторически служила источником поташа (карбоната калия), получаемого выщелачиванием древесной золы. Поташ производился в России массово с XVI века и был одним из важнейших экспортных товаров.

Источники: Большая советская энциклопедия; «Справочник по сжиганию топлива и шлакообразованию»; ГОСТ 25619-83 «Золы топливные ТЭС. Технические условия»; учебник «Теплоэнергетика» под ред. А. С. Горшкова.