Летучая зола как техногенное сырье для получения огнеупорных и изоляционных керамических материалов (обзор)

Д-р техн. наук Б. Л. КРАСНЫЙ¹ (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.), канд. техн. наук К. И. ИКОННИКОВ¹, канд. техн. наук Д. О. ЛЕМЕШЕВ² (e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.), А. С. СИЗОВА¹ ; ¹ООО «НТЦ «БАКОР» (Россия, г. Москва, г. Щербинка)
²ФГБОУ ВО РХТУ им. Д. И. Менделеева (Россия г. Москва)

Yao Z. T., Ji X. S., Sarker P. K. A comprehensive review on the applications of coal fly ash // Earth-Science Reviews. 2015. V. 141. P. 105 ? 121. Купенко В. И. Золошлаковые отвалы Зуевской тепловой электростанции как пример комплексного техногенного месторождения // Тр. Донецкого национального университета. Сер. Горно-геологическая. 2016. ? 3(26). С. 128 ? 134. Хаглеев Е. П. Золошлакоотвалы годичного регулирования дифференцированных потоков золы и шлака угольных ТЭС // Проблемы энергетики. 2017. Т. 19, ? 7?8. С. 21 ? 32. Xu G., Shi X. Characteristics and applications of fly ash as a sustainable construction material: A state of the art review // Resources, conservation & recycling. 2018. ? 136. P. 95 ? 109. Делицин М. Л., Рябов Ю. В., Власов Ф. С. Возможные технологии утилизации золы // Энергосбережение. 2014. ? 2. С. 60 ? 66. Герк С. А., Смолий В. А. Исследование состава и структуры отходов топливно-энергетического комплекса с применением электронно-микроскопичес-кого и элементного анализа // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2013. ? 4. С. 76 ? 79. Hossain S. K. S., Roy P. K. Fabrication of sustainable insulation refractory: Utilization of different wastes // Bolet?n de la sociedad espa?ola de cer?mica y vidrio. 2018. V. 58, No. 3. P. 115 ? 125. Gonzalez Otero J., Blanco F., Garcia M. P. Manufacture of refractory insulating bricks using fly ash and clay // British ceramic transactions. 2004. V. 103, No. 4. P. 181 ? 186. Браганса С. Р., Циммер А., Бергманн С. П. Использование угольной золы при производстве изоляционных огнеупоров // Новые огнеупоры. 2008. ? 6. С. 60 ? 63. Yapeng D., Xingyong G., Weixia D. Preparation and properties of lightweight, high-strength insulation materials using fly ash floating beads // Key engineering materials. 2016. V. 697. P. 599 ? 603. Zhang R., Feng J., Cheng X. Porous thermal insulation materials derived from fly ash using afoaming and slip casting method // Energy and buildings. 2014. V. 81. P. 262 ? 267. Nguyen M., Sokol??r R. Impact of fly ash as a raw material on the properties of refractory forsterite-spinel ceramics // Minerals. 2020. V. 10, No. 9. P. 835 ? 846. L?pez-Cuevas J., Interial-Orej?n E., Guti?rrez-Chavarr?a C. A. Synthesis and characterization of cordierite, mullite and cordierite-mullite ceramic materials using coal fly ash as raw material // Materials research society. 2018. V. 2, No. 62. P. 3865 ? 3872. Senthil Kumar M., Vanmathi M., Senguttuvan G. Fly ash constituent?silica and alumina role in the synthesis and characterization of cordierite based ceramics // Silicon. 2019. No. 11. P. 2599 ? 2611. Kumar S., Singh K. K., Ramachandrarao P. Synthesis of cordierite from fly ash and its refractory properties // Journal of materials science letters. 2000. V. 19, No. 14. P. 1263 ? 1265. Малыхин Р. Н. Применение золошлаковых отходов в дорожном строительстве Кузбасса // Молодой ученый. 2019. ? 15(253). С. 41 ? 44. URL: https://moluch.ru/archive/253/57950/ (дата обращения:: 06.10.2020). Круглый стол на тему ?Законодательное регулирование использования золошлаковых отходов угольных ТЭС? / Министерство энергетики Российской Федерации. URL: https://minenergo.gov.ru/node/14014 (дата обращения:: 06.10.2020). Золошлаки: нерешенная проблема // Энергетика и промышленность России: газета, март 2019 г. ? 05(361). URL: https://www.eprussia.ru/epr/361/ 1492205.htm (дата обращения:: 07.10.2020) Денисов Г. А. Золошлаки в промышленности стройматериалов // Новые химические технологии. Аналитический портал химической промышленности. URL: http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=2841&cat_id=&sword=%C7%CE%CB%CE%D8%CB%C0%CA%C8 (дата обращения:: 17.11.2020). Feuerborn H.?J., M?ller B., Walter E. Use of Calcareous Fly Ash in Germany // Proc. of the ?Eurocoalash 2012? Conf., Thessaloniki, 25 ? 27 sept. 2012. Thessaloniki, 2012. Кожуховский И. С., Целыковский Ю. К. Угольные ТЭС без золошлакоотвала: реальность и перспективы // Энергетик. 2011. ? 6. С. 20 ? 23. Комплексный план по повышению объемов утилизации продуктов сжигания твердого топлива на угольных ТЭС и котельных / Министерство энергетики Российской Федерации. URL: https://minenergo. gov.ru/node/18342 (дата обращения: 06.10.2020) Hemalatha T., Ramaswamy A. A review on fly ash characteristics ? Towards promoting high volume utilization in developing sustainable concrete // Journal of cleaner production. 2017. No. 147. P. 546 ? 559. Iyer R. S., Scott J. A. Power station fly ash ? a review of value-added utilization outside of the construction industry // Resources, conservation and recycling. 2001. V. 31, No. 3. P. 217 ? 228. Герасимова Н. П. Зола уноса как сырье для производства бетонных блоков при решении экологической проблемы утилизации золошлаковых отходов ТЭЦ // Вестник ИрГТУ. 2016. ? 6(113). С. 122 ? 127/ Sobolev K., Vivian I. F., Saha R. The effect of fly ash on the rheological properties of bituminous materials // Fuel. 2014. V. 116. P. 471 ? 477. Sett R. Flyash: characteristics, problems and possible utilization // Advances in applied science research. 2017. V. 8, No. 3. P. 32 ? 50. Пат. 2011134840/03 РФ. Геополимерные композиционные связущие с заданными характеристиками для цемента и бетона / Г. Вэйлян, Л. Вернер, П. Ян; заявл. 21.01.2010; опубл. 27.02.13, Бюл. ? 6. 5 с. 1. Han L., Wang J., Liu Z. Synthesis of fly ash?based self?supported zeolites foam geopolymer via saturated steam treatment // Journal of hazardous materials. 2020. V. 393. P. 122468. 2. Пичугин Е. А. Аналитический обзор накопленного в Российской Федерации опыта вовлечения в хозяйственный оборот золошлаковых отходов теплоэлектростанций // Проблемы региональной экологии. 2019. ? 4. С. 77 ? 87. 3. Худякова Л. И., Залуцкий А. В., Палеев П. Л. Использование золошлаковых отходов тепловых электростанций // XXI век. Техносферная безопасность. 2019. Т. 4, ? 3. С. 290 ? 306. Путилин Е. И., Цветков В. С. Применение зол уноса и золошлаковых смесей при строительстве автомобильных дорог. Обзорная информация отечественного и зарубежного опыта применения отходов от сжигания твердого топлива на ТЭС. М.: СОЮЗДОРНИИ, 2003. 59 с. Балабанов В. Б., Николаенко В. Л. Применение зольных отходов в дорожном строительстве // Вестник ИрГТУ. 2011. ? 6(53). С. 37 ? 41. Mostafa Hosseini Asl S., Ghadi A., Sharifzadeh Baei M. Porous catalysts fabricated from coal fly ash as cost-effective alternatives for industrial applications: A review // Fuel. 2018. V. 217. P. 320 ? 342. Volli V., Purkait M. K., Shu C. M. Preparation and characterization of animal bone powder impregnated fly ash catalyst for transesterification // Science of the total environment. 2019. V. 669. P. 314 ? 321. Aniokete T. C., Ozonoh M., Daramola M. O. Synthesis of pure and high surface area sodalite catalyst from waste industrial brine and coal fly ash for conversion of waste cooking oil (WCO) to biodiesel // International journal of renewable energy research. 2019. V. 9, No. 4. P. 1924 ? 1937. Niveditha S. V., Gandhimathi R. Flyash augmented Fe3O4 as a heterogeneous catalyst for degradation of stabilized landfill leachate in Fenton process // Chemosphere. 2020. V. 242. P. 125189. Park J., Hwang Y., Bae S. Nitrate reduction on surface of Pd/Sn catalysts supported by coal fly ash-derived zeolites // Journal of hazardous materials. 2019. V. 374. P. 309 ? 318. Pavlovi?a S. M. A CaO/zeolite-based catalyst obtained from waste chicken eggshell and coal fly ash for biodiesel production // Fuel. 2020. V. 267. P. 117171. Riehl A., Elsass F., Duplay J. Changes in soil properties in a fluvisol (calcaric) amended with coal fly ash // Geoderma. 2010. V. 155, No. 1?2. P. 67 ? 74. Yu C. L., Deng Q., Jian S. Effects of fly ash application on plant biomass and element accumulations in a meta-analysis // Environmental pollution. 2019. V. 250. P. 137 ? 142. He H., Dong Z., Peng Q. Impacts of coal fly ash on plant growth and accumulation of essential nutrients and trace elements by alfalfa (Medicago sativa) grown in a loessial soil // Journal of environmental management. 2017. V. 197. P. 428 ? 439. Jing Z., Li Y. Y., Cao S. Performance of double?layer biofilter packed with coal fly ash ceramic granules in treating highly polluted river water // Bioresource technology. 2012. V. 120. P. 212 ? 217. Mushtaq F., Zahid M., Ahmad Bhatti I. Possible applications of coal fly ash in wastewater treatment // Journal of environmental management. 2019. V. 240. P. 27 ? 46. Nguyen T. C., Loganathan P., Nguyen T. V. Adsorptive removal of five heavy metals from water using blast furnace slag and fly ash // Environmental science and pollution research. 2017. V. 25, No. 21. P. 20430 ? 20438. Jha V. K., Nagae M., Motohide M. Zeolite formation from coal fly ash and heavy metal ion removal characteristics of thus?obtained zeolite X in multi-metal systems // Journal of environmental management. 2009. V. 90, No. 8. P. 2507 ? 2514. Ahmaruzzaman M. Role of fly ash in the removal of organic pollutants from wastewater // Energy & fuels. 2009. V. 23, No. 3. P. 1494 ? 1511. Atun G., Ayar N., Kurto?lu A. E. A comparison of sorptive removal of anthraquinone and azo dyes using fly ash from single and binary solutions // Journal of hazardous materials. 2019. V. 371. P. 94 ? 107. Hosseini Asl S. M., Javadian H., Khavarpour M. Porous adsorbents derived from coal fly ash as cost-effective and environmentally-friendly sources of aluminosilicate for sequestration of aqueous and gaseous pollutants: A review // Journal of cleaner production. 2019. V. 208. P. 1131 ? 1147. Izquierdo M. T., Rubio B. Carbon-enriched coal fly ash as a precursor of activated carbons for SO2 removal // Journal of hazardous mаterials. 2008. V. 155, No. 1?2. P. 199 ? 205. Rubio B., Izquierdo M. T. Coal fly ash based carbons for SO2 removal from flue gases // Waste management. 2010. V. 30, No. 7. P. 1341 ? 1347. Kisiela A. M., Czajka K. M., Moro? W. Unburned carbon from lignite fly ash as an adsorbent for SO2 removal // Energy. 2016. V. 116. P. 1454 ? 1463. Ge J., Yoon S., Choi N. Application of fly ash as an adsorbent for removal of air and water pollutants // Applied sciences. 2018. V. 8, No. 7. P. 1116 ? 1140. Черепанов А. А., Кардаш В. Т. Комплексная переработка золошлаковых отходов ТЭЦ (результаты лабораторных и полупромышленных испытаний) // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2009. ? 2. P. 98 ? 115. Sahoo P. K., Kim K., Powell M. A. Recovery of metals and other beneficial products from coal fly ash: a sustainable approach for fly ash management // International Journal of Coal Science & Technology. 2016. V. 3, No. 3. P. 267 ? 283. Font O., Querol X., Juan R. Recovery of gallium and vanadium from gasification fly ash // Journal of hazardous materials. 2007. V. 139, No. 3. P. 413 ? 423. Hern?ndez-Exp?sito A., Chimenos J. M., Fern?n-dez A. I. Ion flotation of germanium from fly ash aqueous leachates // Chemical engineering journal. 2006. V. 118, No. 1?2. P. 69 ? 75. Kamran Haghighi H., Irannajad M., Fortuny A. Recovery of germanium from leach solutions of fly ash using solvent extraction with various extractants // Hydrometallurgy. 2018. V. 175. P. 164 ? 169. Maitra S. Ceramic products from fly ash: Global perspectives // Proc. of the National Seminar on Fly Ash Utilisation, 26 ? 27 February 1999. NML Jamshedpur, 1999. P. 32 ? 37. Luo Y., Ma S., Liu C. Effect of particle size and alkali activation on coal fly ash and their rolein sintered ceramic tiles // Journal of the European ceramic society. 2017. V. 37, No. 4. P. 1847 ? 1856. Luo Y., Zheng S., Ma S. Ceramic tiles derived from coal fly ash: Preparation and mechanical characterization // Ceramics international. 2017. V. 43, No. 15. P. 11953 ? 11966. Mishulovich A., Evanko J. L. Ceramic tiles from high?carbon fly ash // Materials science, 2003. Sokolar R., Vodova L. The effect of fluidized fly ash on the properties of dry pressed ceramic tiles based on fly ash?clay body // Ceramics international. 2011. V. 37, No. 7. P. 2879 ? 2885. Namkane K., Naksata W., Thiansem S. Utilization of coal bottom ash as raw material for production of ceramic floor tiles // Environ earth sci. 2016. V. 75, No. 5. P. 386. Ji R., Zhang Z., Yan C. Preparation of novel ceramic tiles with high Al2O3 content derived from coal fly ash // Construction and building materials. 2016. V. 114. P. 888 ? 895. Hea Y., Chenga W., Caib H. Characterization of ?-cordierite glass-ceramics from fly ash // Journal of hazardous materials. 2005. V. 120, No. 1?3. P. 265 ? 269. Shao H., Liang K., Zhou F. Characterization of cordierite-based glass-ceramics produced from fly ash // Journal of non-crystalline solids. 2004. V. 337, No. 2. P. 157 ? 160. Zhu M., Ji R., Li Z. Preparation of glass ceramic foams for thermal insulation applications from coal fly ash and waste glass // Construction and building materials. 2016. V. 112. P. 398 ? 405. Ma Q., Wang Q., Luo L. Preparation of high strength and low-cost glass ceramic foams with extremely high coal fly ash content // IOP Conf. Ser.: Materials Science and Engineering. 2018. V. 397, 6th Annual International Conference on Material Science and Engineering, 22 ? 24 June 2018. Suzhou, 2018. Mustaffar M. I., Mahmud M. H. Processing of highly porous glass ceramic from glass and fly ash wastes // AIP Conference Proceedings, November 2018. 3rd Intern. scinces, technology & engineering conference, 2018. Guoa Y., Zhang Y., Huangc H. Effect of heat treatment process on the preparation of foamed glass ceramic from red mud and fly ash // Applied mechanics and materials vols. 2014. V. 670. P. 201 ? 204. Fernandes H. R., Tulyaganov D. U., Ferreira J. M. F. Production and characterisation of glass ceramic foams from recycled raw materials // Advances in applied ceramics. 2009. V. 108, No. 1. P. 9 ? 13. Mangutova B. V., Fidancevska E. M., Milosevski M. I. Production of highly porous glass-ceramics from metallurgical slag, fly ash and waste glass // Acta periodica technologica. 2004. V. 35, No. 35. P. 103 ? 110. L?pez-Badillo C. M., L?pez-Cuevas J., Guti?rre-Chavarr?a C. A. Synthesis and characterization of BaAl2Si2O8 using mechanically activated precursor mixtures containing coal fly ash // Journal of the European ceramic society. 2013. V. 33, No. 15 ? 16. P. 3287 ? 3300. Long-Gonz?lez D., L?pez-Cuevas J., Guti?rrez-Chavarr?a C. A. Synthesis of monoclinic celsian from coal fly ash by using a one?step solid?state reaction process // Ceramics international. 2010. V. 36, No. 2. P. 661 ? 672. Kim M., Ko H., Kwon T. Development of novel refractory ceramic continuous fibers of fly ash and comparison of mechanical properties with those of E-glass fibers using the Weibull distribution // Ceramics international. 2020. V. 46, No. 9. P. 13255 ? 13262. Patent CN 1102822A. Light heat insulation brick made of powdered coal ash. 1999. Sukkae R., Suebthawilkul S., Cherdhirunkorn B. Utilization of coal fly ash as a raw material for refractory production // Journal of metals, materials and minerals. 2018. V. 28, No. 1. P. 116 ? 123. Patent CN 103964866A. Method for preparation lightweight mullite refractory by high-alumina fly ash. 2014. Wang S., Wang H., Chen Z. Fabrication and characterization of porous cordierite ceramics prepared from fly ash and natural minerals // Ceramics International. 2019. V. 45, No. 15. P. 18306 ? 1831. He Y., Cheng W., Cai H. Characterization of ?-cordierite glass-ceramics from fly ash // Journal of hazardous materials. 2005. V. 120, No. 1 ? 3. P. 265 ? 269. Tabit K., Hajjou H., Waqif M. Cordierite-based ceramics from coal fly ash for thermal and electrical insulations // Silicon. 2020. Early Access. Brooks A. L., Shen Z., Zhou H. Development of a high-temperature inorganic synthetic foam with recycled fly-ash cenospheres for thermal insulation brick manufacturing // Journal of cleaner production. 2020. V. 246. Chen R., Li Y., Xiang R. Effect of particle size of fly ash on the properties of lightweight insulation materials // Construction and building materials. 2016. V. 123.P. 120 ? 126. Patent CN 104058725А. Method for preparing light high-strength thermal insulation material by controlling waste particle size and the thermal insulation material prepared with method. 2014.