| Статья |
|---|
| Название статьи |
Микроструктурные особенности строения силикатов в шлаках термической переработки твёрдых коммунальных отходов |
| Авторы |
Колодежная Е.В. канд. техн. наук, старший научный сотрудник отдела горной экологии, инженер-технолог, kev@uralomega.ruГорлова О.Е. д-р техн. наук, gorlova_o_e@mail.ruШадрунова И.В. д-р техн. наук, профессор, зав. отделом горной экологии, shadrunova_@mail.ruКолкова М.С. канд. техн. наук, доцент, kolkova_ms@mail.ruЕфимова Ю.Ю. , Воробьев К.А. аспирант, младший научный сотрудник отдела горной экологии, k.vorobyev98@mail.ru |
| Библиографическое описание статьи |
олодежная Е. В., Горлова О. Е., Шадрунова И. В., Колкова М. С., Ефимова Ю. Ю., Воробьев К. А. Микроструктурные особенности строения силикатов в шлаках термической переработки твердых коммунальных отходов // Вестник Забайкальского государственного университета. 2025. Т. 31, № 1. С. 39–50. DOI: 10.21209/2227-9245-2025-31-1-39-50 |
| Категория |
Науки о Земле и окружающей среде |
| УДК |
669.054.82; 553.086 |
| DOI |
10.21209/2227-9245-2025-31-1-39-50 |
| Тип статьи |
Научная статья |
| Аннотация |
Современные источники негативного воздействия на окружающую среду не ограничиваются отходами функционирования промышленных предприятий. Относительно новым для нашей страны видом техногенных отходов являются шлаки термической переработки твёрдых коммунальных отходов (далее – ТКО). Статья посвящена изучению специфических особенностей химического и фазового состава шлаков, образующихся при сжигании ТКО, форм нахождения инертных и экоконтролируемых соединений в шлаке, структуры его зёрен. Объект исследования – отвальный шлак установки термического обезвреживания ТКО (Московская область). Репрезентативные пробы твёрдых отходов отобраны на мусоросжигательном заводе. Цель исследования – определение направлений утилизации шлака для снижения экологических рисков на полигонах захоронения на основании изучения основных компонентов шлака и морфоструктурных особенностей техногенных фаз. Шлак является сложноструктурным техногенным сырьём, в связи с чем детальное изучение его вещественного состава проводилось комплексом минералого-аналитических методов, таких как минералого-петрографический, рентгенофазовый и электронно-микроскопический с микрозондовым анализом. Приведены результаты гранулометрического, химического и минерального состава шлака от сжигания мусора. Установлены морфоструктурные особенности силикатных зёрен шлака. Результаты химического анализа шлака рентгенофлуоресцентным методом показали наличие Cu, Zn, Cr, P и Ni в количествах, превышающих предельно допустимую концентрацию. Однако отсутствие самостоятельных фаз, зёрен и выделений, содержащих данные элементы, свидетельствует о том, что металлы в шлаке могут содержаться в виде микропримесей в других минеральных комплексах. Сделаны выводы о том, что технологические решения по комплексной утилизации шлака должны включать магнитную сепарацию, фракционирование и стабилизацию. Установленное наличие в шлаках фаз, обладающих развитой поверхностью и большим количеством активных центров, гидратация которых активируется в присутствии щелочи, доказывает возможность использования шлака в качестве добавки к цементу. Приведены рекомендации по выбору способов стабилизации шлака и предложены направления утилизации данного отхода для снижения воздействия на окружающую среду.
|
| Ключевые слова |
твёрдые коммунальные отходы, шлак термической утилизации твёрдых коммунальных отходов, выщелачивание загрязняющих веществ, воздействие на окружающую среду, утилизация техногенных отходов, структура техногенных фаз, морфоструктурные исследования силикатов, гранулометрический состав, химический состав, фазовый состав, гидратация |
| Информация о статье |
|
| Список литературы |
Бернадинер И. М., Бернадинер М. Н. Обезвреживание и утилизация тяжёлых металлов при сжигании ТКО // Твёрдые бытовые отходы. 2016. № 5. С. 36–40.
2. Власов О. А., Мечев В. В. Использование продуктов сжигания ТКО в шлаковом расплаве // Твёрдые бытовые отходы. 2017. № 2. С. 29–33.
3. Ершов А. Г., Шубников В. Л. Термическое обезвреживание отходов: теория и практика, мифы и легенды // Твёрдые бытовые отходы. 2014. № 5. С. 46–52.
4. Ильинова А. А., Ромашева Н. В., Стройков Г. А. Перспективы и общественные эффекты проектов секвестрации и использования углекислого газа // Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 493–502. DOI: 10.31897/PMI.2020.4.12
5. Колодежная Е. В., Шадрунова И. В., Гаркави М. С. Потенциал использования шлаков мусоросжигательных установок для связывания углекислого газа // Экология и промышленность России. 2022. Т. 26, № 3. С. 40–45. DOI: 10.18412/1816-0395-2022-3-40-45
6. Орехова Н. Н., Глаголева И. В., Ефимова Ю. Ю., Горлова О. Е. Минералогические и текстурно-структурные особенности лежалого вельц-клинкера // Вестник Забайкальского государственного университета. 2022. Т. 28, № 4. С. 35-49.
7. Осипов В. И. Управление твёрдыми коммунальными отходами как федеральный экологический проект // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2019. № 3. С. 3–11.
8. Рябова Т. М., Амерсланова Э. Х. Основные направления в сфере утилизации ТКО в Московской области: проблемы и перспективы // Социодинамика. 2022. № 3. С. 33–43.
9. Седельникова М. Б., Лисеенко Н. В., Погребенков В. М. Керамические пигменты со структурой диортосиликатов // Известия Томского политехнического университета. 2011. № 3. С. 31–36.
10. Тяглов С. Г., Козловский В. А., Колясников С. А. Термическая переработка отходов – эффективный способ их утилизации и технология развития альтернативной энергетики в РФ // Финансовые исследования. 2022. № 2. С. 77–82.
11. Чантурия В. А., Шадрунова И. В., Горлова О. Е. Инновационные процессы глубокой и экологически безопасной переработки техногенного сырья в условиях новых экономических вызовов // Устойчивое развитие горных территорий. 2021. Т. 13, № 2. С. 224–237.
12. Шиманский А. Ф., Власов О. А., Никифорова Э. М., Еромасов Р. Г., Симонова Н. С., Васильева М. Н. Рециклинг шлаков высокотемпературного сжигания твёрдых бытовых отходов в технологии керамического кирпича // Фундаментальные исследования. 2016. № 3. С. 76–81.
13. Щеблыкина Т. П., Фрейберг Г. Н., Горбовец М. Н., Марьев В. А. Эколого-гигиенические аспекты утилизации золошлаковых отходов от сжигания ТКО // Твёрдые бытовые отходы. 2017. № 8. С. 22–27.
14. Юганова Т. И., Путилина В. С. Остатки от сжигания твёрдых коммунальных отходов: состав, выщелачивание загрязняющих веществ, обработка для уменьшения воздействия на окружающую среду // Геоэкология. 2023. № 5. С. 65–78.
15. Яценко Е. А., Гольцман Б. М., Чумаков А. А., Смолий В. А., Хольшемахер К., Булгаков А. Г. Перспективы использования продуктов термической утилизации твердых коммунальных отходов в технологии силикатных теплоизоляционных материалов // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2019. № 3. С. 77–81.
16. Chen D., Zhang Y., Xu Y., Nie Q., Yang Z., Shenga W., Qiana G. Municipal solid waste incineration residues recycled for typical construction materials ‒ a review // RSC Advances. 2022. Vol. 12. P. 6279–6291.
17. Luo H., Cheng Y., He D., Yang E.-H. Review of leaching behavior of municipal solid waste incineration (MSWI) ash // Science of The Total Environment. 2019. Vol. 668. P. 90–103.
18. Ajorloo M., Ghodrat M., Scott J., Strezov V. Heavy metals removal/stabilization from municipal solid waste incineration fly ash: a review and recent trends // Journal of Material Cycles and Waste Management. 2022. Vol. 24. P. 1693–1717.
19. Zhou S., Luo H., Feng B., Zheng W., Zeng C., Zhang W., Liu J., Xing F. Research on using municipal solid waste incineration bottom ash for cement-stabilized macadam // Construction and Building Materials. 2024. Vol. 425. P. 135850.
20. Weibel G., Eggenberger U., Schlumberger S., Mäder U. K. Chemical associations and mobilization of heavy metals in fly ash from municipal solid waste incineration // Waste Management. 2017. Vol. 62. P. 147–159.
|
| Полный текст статьи | Микроструктурные особенности строения силикатов в шлаках термической переработки твёрдых коммунальных отходов |
