بخشی از مقاله
چکیده
افزایش تولید و دورریز خاکستر بادی زغال سنگی - CFA - یک موضوع جدی و نگران کننده برای محیطزیست میباشد.با این وجود، CFA حاوی فلزات و مواد معدنی سودمند و مختلفی است که بازیابی این منابع بالقوه از CFA می تواند یک شیوه ی جایگزین برای ذخیره ی منابع معدنی و نیز موجب کاهش چشم گیر مشکلات زیست محیطی ناشی از دورریزی و دفع CFA باشد. بررسیها نشان میدهد که این نوع از خاکسترها شامل عناصر اصلی از قبیل AL، Si، Fe و Ti و عناصر کمیاب از قبیل V، CA، Ge، Li، Mo، U ، Au، Ag و گروههای Pt و عناصر نادر خاکی - REEs - هستند که می-توانند با استفاده از روشهای هیدرومتالورژیکی شامل لیچینگ اسیدی و بازی و بدنبال آن ترسیب، تبادل یونی، استخراج با حلال و تبلور مجدد، روش کلریناسیون، بیولیچینگ و غیره بازیابی شوند.
کلمات کلیدی:خاکستر بادی زغالسنگ فلزات باارزش بازیابی روشهای هیدرومتالورژیکی
-1 مقدمه
زغال سنگ یکی از منابع فسیلی است که نقش مهمی در تامین انرژی در سطح دنیا ایفا میکند و پس از نفت خام، بیشترین سهم را در میان حامل های اولیه انرژی جهان دارد . اهمیت این حامل انرژی در تولید برق بیشتر دیده می شود؛ آن جا که زغالسنگ اصلیترین منبع انرژی نیروگاه های برق است و در حدود 39 درصد از کل انرژی الکتریکی ایجاد شده در سرتاسر جهان را به خود اختصاص میدهد - شکل .[1] - 1 این امر در نتیجه این حقیقت است که زغالسنگ فراوان ترین سوخت فسیلی بوده و این ماده بطور قابل ملاحظهای بسیار ارزانتر از دیگر سوخت هایی از قبیل نفت و گاز طبیعی میباشد.
استفاده روزافزون از زغالسنگ در واحدهای صنعتی تولید برق، مقادیر عظیمی از »ضایعات« را تولید میکند که به عنوان خاکستر سبک یا بادی زغالسنگ شناخته میشود - CFA - و کشورهای چین، ایالات متحده و هند بزرگترین تولیدکنندگان آن هستند - جدول .[2] - 1در حال حاضر تولید سالانه جهانی CFA به میزان تقریبی 750 میلیون تن میباشد [3] که پیشبینی میشود که این میزان در آیندهی نزدیک افزایش پیدا کند. بنابراین افزایش در تولید جهانی CFA یک موضوع جدی و نگران کننده برای محیط زیست میباشد که این نگرانی نه تنها به خاطر مسائل مربوط به دورریز آن می باشد، بلکه به تهدید سلامت همگانی و آسیب بالقوهی آن به خاک کشاورزی و زیباییهای طبیعی نیز مربوط می باشد.خاکستر سبک زغالسنگ حتی می تواند به زیر خاک رسیده و آبهای زیرزمینی را با فلزات سنگین آلوده سازد .[ 5-4]
بنابراین نیاز شدید به بازیافت و بهره وری آن احساس میشود که در این راستا اقدامات زیادی از قبیل تولید بتن، راه سازی، مواد پرکنندهی معدنی، تولید مصالح ساختمانی، احیاء اراضی، تثبیت خاک، بیحرکت کردن و غیر فعال کردن عناصر سمی و سنتز پلیمرها و کشاورزی و غیره انجام شده است .[10- 6] بطور متوسط حدود 25 درصد از CFA مورد بهره برداری قرار گرفته است [11] که %38 از آن مربوط به ایالات متحده و 47 درصد برای اتحادیهی اروپا و 15 درصد مربوط به کشور هند بوده است [3] و مابقی آنها بعنوان مواد آلاینده و ضایعات دورریز تلقی شده است.در حال حاضر، CFAبعنوان یک منبع جایگزین از فلزات باارزش است که عمدتاً از ترکیبات مختلف غیر آلی اکسیژندار از قبیل SiO2، AL2O3 و Fe2O3 و TiO2 و مقادیر کمتری از عناصر نادر تشکیل شده است 1]، .[14-12 با کاهش منابع فلزی و نیز تقاضای روزافزون آنها، بازیافت این محصولات از CFA بسیار ارزشمند میباشد. علاوه بر این، بازیابی فلزات از CFA میتواند ریسکهای محیطی را کاهش دهد.
-2 ویژگیهای خاکستر سبک - بادی - زغالسنگ
خاصیت های فیزیکی - شیمیایی CFA بسته به نوع زغالسنگ، دمای احتراق، تکنیک احتراق، نسبت هوا/سوخت و اندازهی ذراه خوراک زغالسنگ به شدت متغیر می باشد .[15] ترکیبات اصلی همه ی نمونه های خاکستر SiO2، AL2O3 و Fe2O3 با تغییر مقادیر کربن - LOI - و CaO و MgO است - جدول . - 2 غلظتهای بالاتر CaO و MgO و غلظتهای پایینتر SiO2 و Fe2O3 و کربن در CFA لیگنیت و ساب بیوتمینه یافت میشوند که قابل مقایسه با CFA بیتومینه است. مطابق ASTMC618 - 2000 - براساس کاربرد زغالسنگ دو کلاس - طبقه - از CFA تعریف میشود. خاکسترهای بادی - Fly ash - تولید شده از آنتراسیت و یا زغالسنگ بیتومینه بعنوان کلاس F و خاکسترهای بادی تولید شده از لیگنیت یا ساب بیتومینه بصورت کلاس C تعریف میشوند.
این طبقه بندی بر اساس اختلاف در محتویات SiO2، AL2O3 و Fe2O3 و LOI در خاکستر میباشد. دسته های C و F، محتوای SiO2 +AL2O3 +Fe2O3 به ترتیب بیش از 0 و 70 درصد و میزان LOI به ترتیب کمتر از 6 و 12 درصد است. بعلاوه خاکستر دسته ی C از غلظت بالای آهکی بین 10 تا 40 درصد برخوردار است، در حالیکه کلاس CaO F کمتر از 10 درصد را شامل میشود. مطابق با تحقیقات انجام شده خاکستر بادی زغالسنگی به میزان چشمگیری غنی از عناصر نادر است .[17-15] محدوده ی نرمال این عناصر در جدول 3 آورده شده است .[19- 18]
