исследования в рамках темы: «Экологическая безопасность

МЕЖДУНАРОДНЫЙ КОНКУРС ТВОРЧЕСКИХ И
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ ОБУЧАЮЩИХСЯ «ПРЕОБРАЗОВАНИЕ»
Конкурсная номинация: Экология
Название работы:
«Экологическая безопасность производства и борьба с загрязнением
окружающей среды: энергия золы»
Авторы работы
Шаров Роман Константинович, студент 2 курса, гр. Рз-13
Руководитель
Александрова Татьяна Александровна, преподаватель химии и биологии
Место выполнения
КГБОУ СПО «Назаровский энергостроительный техникум», г. Назарово
2014 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
3
1 Твердое топливо - уголь
4
2 Постановка проблемы
5
3 Экспериментальная часть
8
Заключение
10
Список использованных источников и литературы
11
2
ВВЕДЕНИЕ
Решение экологических проблем всегда является актуальной темой
современного общества. Человечество своей промышленной деятельностью
загрязнило планету до катастрофических масштабов, так, что она в
некоторых районах планеты смотрится как «марсианская» из-за отходов и
отвалов. Поэтому сегодня важно
обсуждать эту тему, воспитывать у
населения экологическую грамотность, знакомиться с современными
методами природопользования.
В данной работе мы рассмотрели вопрос возможности получения тока
в аккумуляторе от угольной золы в качестве электролита.
Цель: изучить теоретические особенности производства электричества,
топлива на примере угольного производства, исследовать
использования золы
как отхода
возможность
производства, в аккумуляторах в виде
щелока и сделать выводы.
Для реализации цели были поставлены следующие задачи:
1. изучить теоретические вопросы: уголь как твердое топливо в
промышленности, золоотвал, состав золы, способы использования золы,
сущность метода безотходного производства;
2. выяснить состав золы «Назаровской ГРЭС»;
3. показать возможность использования золы угля в виде раствора
щелока для аккумуляторов.
4. на основе представленных опытов сделать выводы.
Объект исследования – зола.
Предмет исследования - влияние золы на экологию и возможность
использования в аккумуляторах.
Гипотеза - раствор угольной золы можно использовать как электролит
в аккумуляторах.
Проблема - угольная зола является загрязнителем окружающей среды.
Методы исследования – поиск информации, обобщение, анализ,
опытно – экспериментальный.
3
1 ТВЕРДОЕ ТОПЛИВО - УГОЛЬ
В современном мире уже на протяжении не одного века обязательным
условием жизни человечества является - потребление энергии. Установлено,
что сейчас человек потребляет в 100 раз больше энергии, чем человек,
который жил бы в первобытном обществе. И действительно, для того, чтобы
восполнить эти энергетические запросы человечества,
развития
цивилизации,
представляют
нам
ученые, по мере
изобретения
получения
электроэнергии всё новыми способами. В 21 веке энергетика стала базовой
отраслью производства. Одним из древнейших видов твердого топлива в
промышленности является
основным
источником
уголь. Вплоть до середины XX века он был
энергии.
И
сейчас,
несмотря
на
активное
использование нефти, газа, урана, доля угля в мировом производстве
электроэнергии составляет около 40% (в Китае — 78%, в США — 50%, в
России — 19%).
Уголь
состоит
из
органического
и
минерального вещества. При переработке угля
на энергетическом производстве (ТЭЦ, ГРЭС),
уголь не сгорает бесследно. При сжигании
углей минеральные компоненты преобразуются
в золу и шлак, последние складируются в золоотвалах. Для человеческого
общества, сжигание угля приводит к загрязнению воздуха и окружающей
среды вредными веществами. Кроме того, в процессе его сжигания
образуется не только энергия, но и отходы, в том числе - зола и шлак.
По
статистическим
оценкам,
на
конец 1990 -х годов, на золоотвалах угольных
теплоэлектростанций страны было складировано
более 1,5 млрд. т золы и шлака, а общая площадь
земель, занятых золоотвалами, составляла многие
десятки тысяч гектаров.
4
2 ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ
Несмотря на все отрицательные факторы влияния
на экологию
окружающей среды от сжигания угля, человек мирового общества не
останавливается на ограничении потребления энергии.
Мы
живем
промышленном
в
городе
небольшом
Назарово
Красноярского края. Наш город является
городом энергетиков, так как здесь развито
производство
добычи
угля
на
предприятиях ЗАО «Разрез Назаровский»
и
ЗАО «Разрез Сереульский» и
его
переработка на местной электростанции ОАО "Назаровская ГРЭС". Угольная
зола, как отход производства ГРЭС является загрязнителем окружающей
среды. Образуется огромное количество отходов производства
в виде
шлаков и золы. Эта зола складируется на специальном полигоне с большой
площадью.
Полигон отходов угольной золы от ГРЭС
5
В таблице 1 и рисунке 1 мы представили основные соединения и их
процентное содержание в угольной золе, получаемой при производстве
энергии на данном предприятии.
Рисунок 1 - Диаграмма, отображающая состав угольной золы ОАО
"Назаровская ГРЭС"
Таблица 1 - Состав угольной золы Назаровской ГРЭС
№
Соединения
Процент содержания в золе
1.
SiO2
30,5%
2.
Al2O3
10%
3.
TiO2
0,6%
4.
Fe2O3
19%
5.
CaO
35%
6.
MgO
4%
7.
K2O
0,5%
8.
Na2O
0,4%
∑
Итого
100%
Нас заинтересовала проблема сохранения экологии города. Для этого
мы изучили вопрос применения безотходного производства.
Зола
и
шлак
считаются
неизбежными
отходами
угольных
теплоэлектростанций, хранение которых требует огромных площадей и
6
создаёт экологические проблемы. Однако при разумном подходе золоотвалы
могут превратиться в техногенное месторождение ценных компонентов для
строительной, химической и металлургической промышленности.
Нас заинтересовал вопрос? Можно ли найти простое, разумное
применение угольной золе?
На сегодняшний день известно
достаточно
много современных
способов использования угольной золы:
– золошлаковые материалы служат заменой песка, применяемого в
качестве заполнителя бетонов и строительных растворов. При достаточно
высоком содержании извести их можно использовать вместо цемента;
– золошлаковые материалы применяют как минеральные добавки к
глине
при
производстве
кирпича,
керамической
плитки,
черепицы,
дренажных труб;
– из шлака получают пористые заполнители, строительные материалы;
– зола и шлак являются ценными источниками металлов: из золы
углей в промышленных масштабах извлекаются германий и уран. Считается
перспективным извлечение галлия,
свинца, цинка, молибдена, селена,
золота, серебра, рения.
Но мы предлагаем, может быть не оригинальный, но простой метод
использования угольной золы - в виде раствора щелока (электролита) для
аккумулятора. Для проверки нашей гипотезы, мы провели эксперимент.
7
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Этапы эксперимента:
1. Подготовка к эксперименту, сбор исходных материалов:
– вода 5 литров;
– зола 500 г;
– аккумулятор (1,5 В)
– провода - 2 шт.;
– зарядное устройство 12 В;
– лампочка 2,5 В;
– мультиметр.
2. Эксперимент:
– получаем из угольной золы - щелок, для этого смешиваем воду и
золу;
– в пустой аккумулятор заправляем щелок – раствор воды с золой,
настоянной сутки;
– подключаем на клеммы аккумулятора зарядное устройство12 Вольт,
0,2 А и измеряем напряжение:
– затем, отключаем зарядное устройство и подключаем на клеммы
аккумулятора лампочку 2,5В. Лампочка горит!
8
Наш простой опыт показал, что раствор щелока накапливает
электрический ток, а значит, может использоваться в аккумуляторах.
9
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе были изучены теоретические вопросы и понятия:
угольная промышленность в производстве энергии, отходы при переработке
угля, вред от золы и шлаков, способы переработки золы. Был предложен
новый способ безотходного производства путем переработки золы в щелок.
Проведен
эксперимент
на
использование
щелока
в
аккумуляторе.
Эксперимент подтвердил нашу гипотезу, что раствор угольной золы можно
использовать как электролит в аккумуляторах.
Проделанная работа, показала нам, что угольная зола, как отход
производства ГРЭС, может использоваться наряду с другими методами ее
использования и для приготовления щелока в аккумуляторах. Это могло бы
решить много
проблем отходов производства и сохранить окружающую
среду.
10
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
1. Делицын, Л.М. Комплексное использование углей на ТЭС
[Электронный ресурс] / Угольный портал. Журнал "Горная
Промышленность". URL: http://www.ukrcoal.com/node/703 (дата
обращения: 10.09.2014).
2. Немного об углях [Электронный ресурс] // Аналитический портал
химической промышленности. URL:
http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=3294 (дата
обращения: 02.11.2014).
11