Flygaska

Mikrofotografi gjort med ett svepelektronmikroskop (SEM) och back-scatter-detektor: tvärsnitt av flygaskepartiklar vid 750× förstoring

Flygaska , rökaska , kolaska eller pulveriserad bränsleaska ( i Storbritannien) – plurale tantum : kolförbränningsrester ( CCRs ) – är en kolförbränningsprodukt som består av partiklarna (fina partiklar av bränt bränsle) som drivs ut ur koleldade pannor tillsammans med rökgaserna . Aska som faller till botten av pannans förbränningskammare (vanligen kallad eldstad) kallas bottenaska . I moderna koleldade kraftverk fångas flygaska i allmänhet av elektrostatiska filter eller annan partikelfiltreringsutrustning innan rökgaserna når skorstenarna. Tillsammans med bottenaska borttagen från botten av pannan kallas det kolaska .

Beroende på källan och sammansättningen av det kol som bränns varierar flygaskans komponenter avsevärt, men all flygaska innehåller betydande mängder kiseldioxid ( SiO 2 ) (både amorf och kristallin ), aluminiumoxid (Al 2 O 3 ) och kalciumoxid (CaO), de viktigaste mineralföreningarna i kolhaltiga bergskikt .

Användningen av flygaska som lätt ballast (LWA) erbjuder en värdefull möjlighet att återvinna en av de största avfallsströmmarna i USA. Dessutom kan flygaska erbjuda många fördelar, både ekonomiskt och miljömässigt när den används som LWA. [ citat behövs ]

De mindre beståndsdelarna i flygaska beror på den specifika kolbäddens sammansättning men kan inkludera ett eller flera av följande grundämnen eller föreningar som finns i spårkoncentrationer (upp till hundratals ppm): gallium , arsenik , beryllium , bor , kadmium , krom , sexvärt krom , kobolt , bly , mangan , kvicksilver , molybden , selen , strontium , tallium och vanadin , tillsammans med mycket små koncentrationer av dioxiner och PAH - föreningar . Den har också oförbränt kol.

Tidigare släpptes flygaska i allmänhet ut i atmosfären , men standarder för luftföroreningskontroll kräver nu att den fångas upp innan den släpps ut genom att montera föroreningskontrollutrustning . I USA lagras flygaska i allmänhet vid kolkraftverk eller placeras på deponier. Cirka 43 % återvinns, ofta används som puzzolan för att producera hydraulisk cement eller hydraulisk gips och en ersättning eller delvis ersättning för Portlandcement i betongproduktion. Pozzolaner säkerställer härdningen av betong och gips och ger betongen mer skydd mot våta förhållanden och kemiska angrepp.

Om flygaska (eller bottenaska) inte produceras från kol, till exempel när fast avfall förbränns i en avfallsenergianläggning för att producera el, kan askan innehålla högre halter av föroreningar än kolaska. I så fall klassificeras ofta askan som produceras som farligt avfall.

Kemisk sammansättning och klassificering

Flygaska sammansättning efter koltyp [ citat behövs ]
Komponent Bituminös Subbituminös Brunkol
SiO 2 (%) 20–60 40–60 15–45
Al 2 O 3 (%) 5–35 20–30 20–25
) _ Fe2O3 ( % 10–40 4–10 4–15
CaO (%) 1–12 5–30 15–40
LOI (%) 0–15 0–3 0–5

Flygaskamaterialet stelnar medan det svävar i avgaserna och samlas upp av elektrostatiska filter eller filterpåsar. Eftersom partiklarna stelnar snabbt medan de är suspenderade i avgaserna är flygaskpartiklar i allmänhet sfäriska till formen och varierar i storlek från 0,5 µm till 300 µm. Den stora konsekvensen av den snabba avkylningen är att få mineraler hinner kristallisera och att huvudsakligen amorft, kylt glas finns kvar. Icke desto mindre smälter vissa eldfasta faser i det pulveriserade kolet inte (helt) och förblir kristallina. Flygaska är därför ett heterogent material.

SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 och ibland CaO är de viktigaste kemiska komponenterna som finns i flygaska. Flygaskans mineralogi är mycket varierande. De huvudsakliga faserna som påträffas är en glasfas, tillsammans med kvarts , mullit och järnoxiderna hematit , magnetit och/eller maghemit . Andra faser som ofta identifieras är kristobalit , anhydrit , fri kalk , periklas , kalcit , sylvit , halit , portlandit , rutil och anatas . De Ca -haltiga mineralerna anortit , gehlenit , akermanit och olika kalciumsilikater och kalciumaluminater identiska med de som finns i Portlandcement kan identifieras i Ca-rik flygaska. Kvicksilverhalten kan nå 1 ppm , men ingår i allmänhet i intervallet 0,01–1 ppm för bituminöst kol. Koncentrationerna av andra spårämnen varierar också beroende på vilken typ av kol som förbränns för att bilda det.

Klassificering

Två klasser av flygaska definieras av American Society for Testing and Materials (ASTM) C618: flygaska av klass F och flygaska av klass C. Den största skillnaden mellan dessa klasser är mängden kalcium, kiseldioxid, aluminiumoxid och järnhalt i askan. Flygaskans kemiska egenskaper påverkas till stor del av det kemiska innehållet i det brända kolet (dvs. antracit , bituminöst och brunkol ).

All flygaska uppfyller inte kraven enligt ASTM C618, men beroende på applikation kan detta inte vara nödvändigt. Flygaska som används som cementersättning måste uppfylla strikta konstruktionsstandarder, men inga standardiserade miljöbestämmelser har fastställts i USA. Sjuttiofem procent av flygaskan måste ha en finhet på 45 µm eller mindre och ha en kolhalt , mätt som antändningsförlusten (LOI), på mindre än 4 %. I USA måste LOI vara under 6 %. Partikelstorleksfördelningen för rå flygaska tenderar att fluktuera konstant på grund av förändrade prestanda hos kolkvarnarna och pannans prestanda. Detta gör det nödvändigt att, om flygaska används på ett optimalt sätt för att ersätta cement i betongtillverkning, måste den bearbetas med anrikningsmetoder som mekanisk luftklassificering. Men om flygaska används som fyllmedel för att ersätta sand i betongproduktion, kan även ofördelaktig flygaska med högre LOI användas. Särskilt viktigt är den löpande kvalitetskontrollen. Detta uttrycks främst av kvalitetskontrollmärken som Bureau of Indian Standards- märket eller Dubai Municipalitys DCL-märke.

Klass "F"

Förbränning av hårdare, äldre antracit och bituminöst kol producerar vanligtvis flygaska av klass F. Denna flygaska är puzzolan till sin natur och innehåller mindre än 7 % kalk (CaO). Den glasartade kiseldioxiden och aluminiumoxiden i flygaska av klass F har puzzolanegenskaper och kräver ett cementeringsmedel, såsom portlandcement, bränd kalk eller hydratiserad kalk – blandat med vatten för att reagera och producera cementbaserade föreningar. Alternativt kan tillsats av en kemisk aktivator såsom natriumsilikat (vattenglas) till en klass F-aska bilda en geopolymer .

Klass "C"

Flygaska som framställs från förbränning av yngre brunkol eller subbituminöst kol har, förutom att ha puzzolanegenskaper, även vissa självcementerande egenskaper. I närvaro av vatten härdar flygaska av klass C och blir starkare med tiden. Flygaska av klass C innehåller i allmänhet mer än 20 % kalk (CaO). Till skillnad från klass F kräver självcementerande flygaska av klass C ingen aktivator. Alkali- och sulfathalter ( SO
4 ) är i allmänhet högre i flygaska av klass C.

Minst en amerikansk tillverkare har annonserat en flygaskesten som innehåller upp till 50 % flygaska av klass C. Tester visar att tegelstenar uppfyller eller överträffar prestandastandarderna i ASTM C 216 för konventionellt lertegel. Det är också inom de tillåtna krympningsgränserna för betongsten i ASTM C 55, standardspecifikation för betongbyggnadstegel. Det uppskattas att produktionsmetoden som används i flygasketegel kommer att minska den förkroppsligade energin i murverk med upp till 90 %. Tegel och gatstenar förväntades finnas tillgängliga i kommersiella kvantiteter före slutet av 2009.

Avyttring och marknadskällor

Förr i tiden drogs flygaska från kolförbränning helt enkelt med i rökgaser och spreds ut i atmosfären. Detta skapade miljö- och hälsoproblem som ledde till lagar i starkt industrialiserade länder [ var ? ] som har minskat flygaskautsläppen till mindre än 1 % av producerad aska. Över hela världen slängs mer än 65 % av flygaskan som produceras från kolkraftverk i deponier och askdammar .

Aska som lagras eller deponeras utomhus kan så småningom läcka ut giftiga föreningar [ förtydligande behövs ] i underjordiska vattenakviferer. Av denna anledning kretsar mycket av den nuvarande debatten kring bortskaffande av flygaska kring att skapa speciellt fodrade deponier som förhindrar att de kemiska föreningarna läcker ut i grundvattnet och lokala ekosystem.

Eftersom kol var den dominerande energikällan i USA under många decennier, placerade kraftbolag ofta sina kolanläggningar nära storstadsområden. För att förstärka miljöproblemen behöver kolkraftverken betydande mängder vatten för att driva sina pannor, vilket leder till att kolverk (och senare deras lagringsbassänger för flygaska) ligger nära storstadsområden och nära floder och sjöar som ofta används som dryckesförråd av närliggande områden. städer. Många av dessa flygaska bassänger var ofodrade och löpte också stor risk för spill och översvämningar från närliggande floder och sjöar. Till exempel Duke Energy i North Carolina varit inblandad i flera stora rättegångar relaterade till dess kolaskalagring och spill till läckage av aska i vattenbassängen.

Återvinningen av flygaska har blivit ett allt större problem de senaste åren på grund av ökade deponikostnader och nuvarande intresse för hållbar utveckling . Från och med 2017 rapporterade koleldade kraftverk i USA att de producerade 38,2 miljoner korta ton (34,7 × 10 ^ 6 t) flygaska, varav 24,1 miljoner korta ton (21,9 × 10 ^ 6 t) återanvändes i olika tillämpningar. Miljöfördelarna med att återvinna flygaska inkluderar att minska efterfrågan på jungfruliga material som skulle behöva brytas och billig ersättning av material som portlandcement .

Återanvändning

Det finns ingen amerikansk statlig registrering eller märkning av flygaskaanvändning i de olika sektorerna av ekonomin – industri, infrastruktur och jordbruk. Undersökningsdata för flygaskaanvändning, som anses vara ofullständiga, publiceras årligen av American Coal Ash Association.

Användning av kolaska inkluderar (ungefär i ordning av minskande betydelse):

  • Betongtillverkning , som ersättningsmaterial för Portlandcement, sand.
  • Korrosionskontroll i RC-konstruktioner
  • Flygaskepellets som kan ersätta normal ballast i betongblandning.
  • Vallar och andra strukturella fyllningar (vanligtvis för vägbyggen)
  • Injekteringsbruk och flytande fyllnadstillverkning
  • Avfallsstabilisering och stelning
  • Cementklinkerproduktion (som ersättningsmaterial för lera)
  • Minåtervinning
  • Stabilisering av mjuka jordar
  • Byggande av vägunderlag
  • Som ersättningsmaterial för ballast (t.ex. för tegelproduktion)
  • Mineralfyllmedel i asfaltbetong
  • Jordbruksanvändning: jordförbättring, gödningsmedel, nötkreatursmatare, jordstabilisering i djurfodergårdar och jordbruksinsatser
  • Lös applicering på floder för att smälta is
  • Lös applicering på vägar och parkeringsplatser för iskontroll

Andra applikationer inkluderar kosmetika , tandkräm , köksbänkskivor, golv- och takplattor, bowlingklot , flytanordningar, stuckatur , redskap, verktygshandtag, tavelramar, bilkarosser och båtskrov , cellbetong, geopolymerer , takpannor, takgranulat, trall. , eldstadsmantlar , askeblock , PVC-rör , konstruktionsisolerade paneler , husbeklädnad och beklädnad, löparbanor, blästerkorn, återvunnet plastvirke , verktygsstolpar och tvärarmar, järnvägsslipers , motorvägsbuller , marina pålar , dörrar, fönsterramar, byggnadsställningar , skyltstolpar, krypter, pelare, järnvägsband, vinylgolv, gatstenar, duschkabiner, garagedörrar, parkbänkar, landskapsvirke, planteringskärl, pallblock, gjutning, postlådor, konstgjorda rev, bindemedel, färger och underbeläggningar , metall gjutgods och fyllmedel i trä- och plastprodukter.

Portlandcement

På grund av dess puzzolanegenskaper används flygaska som ersättning för portlandcement i betong . Användningen av flygaska som en puzzolan ingrediens erkändes redan 1914, även om den tidigaste anmärkningsvärda studien av dess användning var 1937. Romerska strukturer som akvedukter eller Pantheon i Rom använde vulkanaska eller puzzolana (som har liknande egenskaper som flyga) aska) som puzzolan i sin betong. Eftersom puzzolan avsevärt förbättrar betongens hållfasthet och hållbarhet är användningen av aska en nyckelfaktor för att bevara den.

Användning av flygaska som en partiell ersättning för Portlandcement är särskilt lämplig men inte begränsad till flygaska av klass C. Flygaska av klass "F" kan ha flyktiga effekter på den inneslutna lufthalten i betong, vilket orsakar minskad motståndskraft mot frys-/tiningsskador. Flygaska ersätter ofta upp till 30 viktprocent av Portlandcement, men kan användas i högre doser i vissa applikationer. I vissa fall kan flygaska öka betongens slutliga styrka och öka dess kemiska beständighet och hållbarhet.

Flygaska kan avsevärt förbättra betongens bearbetbarhet. Nyligen har tekniker utvecklats för att ersätta partiell cement med flygaska med hög volym (50 % cementersättning). För rullkompakt betong (RCC) [används vid dammkonstruktion] har ersättningsvärden på 70 % uppnåtts med bearbetad flygaska vid Ghatghar-dammprojektet i Maharashtra, Indien. På grund av flygaskpartiklarnas sfäriska form kan det öka cementens bearbetbarhet samtidigt som vattenbehovet minskar. Förespråkare av flygaska hävdar att ersättning av Portlandcement med flygaska minskar växthusgaser , eftersom produktionen av ett ton Portlandcement genererar ungefär ett ton CO 2 , jämfört med ingen CO 2 som genereras med flygaska. Ny produktion av flygaska, det vill säga eldning av kol, ger cirka 20 till 30 ton CO 2 per ton flygaska. Eftersom den världsomspännande produktionen av Portlandcement förväntas uppgå till nästan 2 miljarder ton år 2010, kan ersättning av en stor del av denna cement med flygaska avsevärt minska koldioxidutsläppen i samband med konstruktion, så länge som jämförelsen tar produktionen av flygaska som en given. [ citat behövs ]

Vägbank

Flygaska egenskaper är ovanliga bland tekniska material. Till skillnad från jordar som vanligtvis används för banvallskonstruktion har flygaska en stor enhetlighetskoefficient och den består av partiklar i lerstorlek . Tekniska egenskaper som påverkar användningen av flygaska i vallar inkluderar kornstorleksfördelning, packningsegenskaper , skjuvhållfasthet , kompressibilitet , permeabilitet och frostkänslighet . Nästan alla typer av flygaska som används i vallar är klass F.

Jordstabilisering

Jordstabilisering är den permanenta fysiska och kemiska förändringen av jordar för att förbättra deras fysiska egenskaper. Stabilisering kan öka skjuvhållfastheten hos en jord och/eller kontrollera en jords krymp-svällningsegenskaper, vilket förbättrar bärförmågan hos en undergrund för att stödja beläggningar och fundament. Stabilisering kan användas för att behandla ett brett utbud av underklassmaterial från expansiva leror till granulära material. Stabilisering kan uppnås med en mängd olika kemiska tillsatser inklusive kalk, flygaska och Portlandcement. Korrekt design och testning är en viktig komponent i alla stabiliseringsprojekt. Detta möjliggör upprättande av designkriterier och bestämning av rätt kemisk tillsats och inblandningshastighet som uppnår de önskade tekniska egenskaperna. Fördelarna med stabiliseringsprocessen kan inkludera: högre resistansvärden (R), minskning av plasticitet, lägre permeabilitet, minskning av beläggningens tjocklek, eliminering av schaktning – materialtransport/hantering – och basimport, underlättar komprimering, ger "allväders" tillgång till och inom projektsajter. En annan form av markbehandling som är nära relaterad till markstabilisering är markmodifiering, ibland kallad "lertorkning" eller markkonditionering. Även om viss stabilisering naturligt förekommer vid jordmodifiering, är skillnaden att jordmodifiering bara är ett sätt att minska fukthalten i en jord för att påskynda konstruktionen, medan stabilisering avsevärt kan öka skjuvhållfastheten hos ett material så att det kan införlivas i projektets strukturella utformning. De avgörande faktorerna förknippade med markmodifiering kontra markstabilisering kan vara den befintliga fukthalten, slutanvändningen av markstrukturen och i slutändan den kostnadsfördel som tillhandahålls. Utrustning för stabiliserings- och modifieringsprocesser inkluderar: spridare för kemiska tillsatser, jordblandare (reclaimers), portabla pneumatiska förvaringsbehållare, vattenbilar, djuplyftskomprimatorer, väghyvlar.

Flödande fyllning

Flygaska används också som en komponent i produktionen av flytbar fyllning (även kallad kontrollerad lågstyrka, eller CLSM), som används som självutjämnande, självkompakt återfyllningsmaterial istället för kompakterad jord eller granulär fyllning. Styrkan hos flytbara fyllningsblandningar kan variera från 50 till 1 200 lbf/in 2 (0,3 till 8,3 MPa ), beroende på designkraven för projektet i fråga. Flytbar fyllning inkluderar blandningar av portlandcement och fyllnadsmaterial och kan innehålla mineraltillsatser. Flygaska kan ersätta antingen Portland cement eller fin ballast (i de flesta fall flodsand) som fyllnadsmaterial. Blandningar med hög flygaskahalt innehåller nästan all flygaska, med en liten andel portlandcement och tillräckligt med vatten för att göra blandningen flytbar. Blandningar med låg flygaskahalt innehåller en hög andel fyllmedel och en låg andel flygaska, portlandcement och vatten. Flygaska av klass F är bäst lämpad för blandningar med hög flygaska, medan flygaska av klass C nästan alltid används i blandningar med låg flygaska.

Asfaltbetong

Asfaltbetong är ett kompositmaterial som består av ett asfaltbindemedel och mineraltillsats som vanligtvis används för att ytbehandla vägar. Både klass F och klass C flygaska kan vanligtvis användas som ett mineralfyllmedel för att fylla tomrummen och ge kontaktpunkter mellan större ballastpartiklar i asfaltbetongblandningar. Denna applikation används tillsammans med, eller som ersättning för, andra bindemedel (som portlandcement eller hydratiserad kalk). För användning i asfaltbeläggning måste flygaskan uppfylla de mineralfyllmedelsspecifikationer som beskrivs i ASTM D242 . Flygaskans hydrofoba natur ger beläggningar bättre motståndskraft mot avskalning. Flygaska har också visat sig öka asfaltmatrisens styvhet, förbättra spårhållfastheten och öka blandningens hållbarhet.

Fyllmedel för termoplaster

Flygaska från kol och skifferolja har använts som fyllmedel för termoplaster som skulle kunna användas för formsprutningsapplikationer .

Geopolymerer

På senare tid har flygaska använts som en komponent i geopolymerer , där flygaskeglasens reaktivitet kan användas för att skapa ett bindemedel som liknar ett hydratiserat Portlandcement i utseende, men med potentiellt överlägsna egenskaper, inklusive minskade CO 2 -utsläpp, beroende på formuleringen.

Rullkomprimerad betong

Den övre reservoaren i Amerens vattenkraftverk i Taum Sauk byggdes av rullkomprimerad betong som inkluderade flygaska från ett av Amerens kolverk .

En annan användning av flygaska är i rullkomprimerade betongdammar . Många dammar i USA har byggts med högt innehåll av flygaska. Flygaska sänker vätskevärmen vilket gör att tjockare placeringar kan uppstå. Data för dessa finns hos US Bureau of Reclamation. Detta har också visats i Ghatghar Dam Project i Indien .

Tegelstenar

Det finns flera tekniker för tillverkning av konstruktionstegel från flygaska, vilket ger en mängd olika produkter. En typ av flygasketegel tillverkas genom att blanda flygaska med lika mycket lera och sedan bränna i en ugn vid cirka 1000 °C. Detta tillvägagångssätt har den huvudsakliga fördelen att den minskar mängden lera som krävs. En annan typ av flygasketegel görs genom att blanda jord, gips, flygaska och vatten och låta blandningen torka. Eftersom ingen värme krävs, minskar denna teknik luftföroreningar. Modernare tillverkningsprocesser använder en större andel flygaska och en högtryckstillverkningsteknik som ger höghållfasta tegelstenar med miljöfördelar.

I Storbritannien har flygaska använts i över femtio år för att tillverka byggstenar i betong . De används ofta för den inre huden av hålrumsväggar . De är naturligtvis mer värmeisolerande än block tillverkade med andra aggregat.

Asktegel har använts i husbyggen i Windhoek, Namibia , sedan 1970-talet. Det finns dock ett problem med tegelstenarna i att de tenderar att misslyckas eller producera fula pop-outs. Detta händer när tegelstenarna kommer i kontakt med fukt och en kemisk reaktion uppstår som gör att tegelstenarna expanderar. [ citat behövs ]

I Indien används flygasketegel för konstruktion. Ledande tillverkare använder en industriell standard känd som "Pulveriserad bränsleaska för kalk-Pozzolana-blandning" med över 75 % postindustriellt återvunnet avfall och en kompressionsprocess. Detta ger en stark produkt med goda isoleringsegenskaper och miljöfördelar.

Metallmatriskompositer

Flygaskepartiklar har visat sin potential som bra förstärkning med aluminiumlegeringar och visar förbättring av fysiska och mekaniska egenskaper. Speciellt ökar tryckhållfastheten, draghållfastheten och hårdheten när andelen flygaska ökar, medan densiteten minskar. Närvaron av flygaska- cenosfärer i en ren Al-matris minskar dess termiska expansionskoefficient (CTE).

Mineralutvinning

Det kan vara möjligt att använda vakuumdestillation för att utvinna germanium och volfram från flygaska och återvinna dem.

Avfallsbehandling och stabilisering

Flygaska kan, med tanke på dess alkalinitet och vattenupptagningsförmåga, användas i kombination med andra alkaliska material för att omvandla avloppsslam till organiskt gödningsmedel eller biobränsle .

Katalysator

Flygaska, när den behandlas med natriumhydroxid , tycks fungera väl som en katalysator för att omvandla polyeten till ett ämne som liknar råolja i en högtemperaturprocess som kallas pyrolys och som används i avloppsvattenrening.

Dessutom får flygaska, huvudsakligen klass C, användas i stabiliserings-/stelningsprocessen av farligt avfall och förorenade jordar. Till exempel använder Rhenipal-processen flygaska som tillsats för att stabilisera avloppsslam och annat giftigt slam. Denna process har använts sedan 1996 för att stabilisera stora mängder krom(VI) -kontaminerade läderslam i Alcanena , Portugal.

Miljöproblem

Grundvattenförorening

Kol innehåller spår av spårämnen (som arsenik , barium , beryllium , bor , kadmium , krom , tallium , selen , molybden och kvicksilver ), av vilka många är mycket giftiga för människor och annat liv. Därför innehåller flygaska erhållen efter förbränning av detta kol ökade koncentrationer av dessa grundämnen och askans potential att orsaka grundvattenföroreningar är betydande. I USA finns det dokumenterade fall av grundvattenföroreningar som följde på omhändertagande eller användning av aska utan att nödvändigt skydd har införts.

Exempel

Maryland

Constellation Energy kasserade flygaska som genererades av dess Brandon Shores Generating Station vid en före detta sand- och grusgruva i Gambrills, Maryland , under 1996 till 2007. Askan förorenade grundvattnet med tungmetaller. Maryland Department of the Environment utfärdade böter på 1 miljon dollar till Constellation. Närboende lämnade in en stämningsansökan mot Constellation och 2008 avgjorde företaget fallet för 54 miljoner dollar.

norra Carolina

2014 fick invånare som bodde nära Buck Steam Station i Dukeville, North Carolina , veta att "kolaskegropar nära deras hem kan läcka ut farliga material till grundvattnet."

Illinois

Illinois har många deponier för kolaska med kolaska som genereras av koleldade elkraftverk. Av statens 24 soptippar för kolaska med tillgängliga data har 22 släppt ut giftiga föroreningar inklusive arsenik , kobolt och litium , i grundvatten, floder och sjöar. De farliga giftiga kemikalierna som dumpas i vattnet i Illinois av dessa deponier för kolaska inkluderar mer än 300 000 pund aluminium, 600 pund arsenik, nästan 300 000 pund bor, över 200 pund kadmium, över 15,000 pund, över 15,000 pund selen, ungefär 500 000 pund kväve och nästan 40 miljoner pund sulfat, enligt en rapport från Environmental Integrity Project , Earthjustice , Prairie Rivers Network och Sierra Club .

Tennessee

2008 spillde Kingston Fossil Plant i Roane County 1,1 miljarder liter kolaska i floderna Emory och Clinch och skadade närliggande bostadsområden. Det är det största industriutsläppet i USA

Texas

Grundvatten som omger varenda en av de 16 koleldande kraftverken i Texas har förorenats av kolaska, enligt en studie från Environmental Integrity Project (EIP). Osäkra halter av arsenik, kobolt, litium och andra föroreningar hittades i grundvattnet nära alla askdeponier. Vid 12 av de 16 platserna fann EIP-analysen halter av arsenik i grundvattnet 10 gånger högre än EPA:s maximala föroreningsnivå ; arsenik har visat sig orsaka flera typer av cancer. På 10 av platserna hittades litium, som orsakar neurologiska sjukdomar, i grundvattnet i koncentrationer över 1 000 mikrogram per liter, vilket är 25 gånger den högsta acceptabla nivån. Rapporten drar slutsatsen att industrin för fossila bränslen i Texas har misslyckats med att följa federala bestämmelser om bearbetning av kolaska, och statliga tillsynsmyndigheter har misslyckats med att skydda grundvattnet.

Ekologi

Flygaskans inverkan på miljön kan variera beroende på det värmekraftverk där den produceras, samt andelen flygaska till bottenaska i avfallsprodukten. Detta beror på den olika kemiska sammansättningen av kolet baserat på geologin i området där kolet finns och förbränningsprocessen för kolet i kraftverket. När kolet förbränns skapar det ett alkaliskt damm. Detta alkaliska damm kan ha ett pH som sträcker sig från 8 till så högt som 12. Flygaskadamm kan avsättas på matjorden vilket ökar pH-värdet och påverkar växterna och djuren i det omgivande ekosystemet. Spårämnen, såsom järn , mangan , zink , koppar , bly , nickel , krom , kobolt , arsenik , kadmium och kvicksilver , kan hittas i högre koncentrationer jämfört med bottenaska och moderkolet.

Flygaska kan läcka ut giftiga beståndsdelar som kan vara allt från hundra till tusen gånger högre än den federala standarden för dricksvatten . Flygaska kan förorena ytvatten genom erosion , ytavrinning , luftburna partiklar som landar på vattenytan, förorenat grundvatten som flyttar in i ytvatten, översvämning av dränering eller utsläpp från en kolaskadamm. Fisk kan förorenas på ett par olika sätt. När vattnet är förorenat av flygaska kan fisken ta upp gifterna genom sina gälar. Sedimentet i vattnet kan också bli förorenat. Det förorenade sedimentet kan kontaminera matkällorna för fisken, fisken kan sedan bli förorenad från att konsumera dessa matkällor. Detta kan sedan leda till kontaminering av organismer som konsumerar dessa fiskar, såsom fåglar, björnar och till och med människor. När de väl exponerats för flygaska som förorenar vattnet, har vattenlevande organismer haft ökade nivåer av kalcium , zink, brom , guld, cerium, krom, selen, kadmium och kvicksilver.

Jordar förorenade av flygaska visade en ökning i bulkdensitet och vattenkapacitet, men en minskning av hydraulisk ledningsförmåga och kohesivitet. Flygaskans effekt på jordar och mikroorganismer i marken påverkas av askans pH och spårmetallhalter i askan. Mikrobiella samhällen i förorenad mark har visat minskad andning och nitrifikation. Dessa förorenade jordar kan vara skadliga eller fördelaktiga för växtutvecklingen. Flygaska har vanligtvis fördelaktiga resultat när den korrigerar näringsbrister i jorden. De flesta skadliga effekterna observerades när borfytotoxicitet observerades. Växter absorberar element som lyfts upp av flygaskan från jorden. Arsenik, molybden och selen var de enda grundämnena som hittades vid potentiellt giftiga nivåer för betande djur. Landlevande organismer exponerade för flygaska visade endast ökade halter av selen.

Spill av bulklagring

Tennessee Valley Authority misslyckades med att innesluta flygaska den 23 december 2008 i Kingston, Tennessee

Där flygaska lagras i bulk, lagras den vanligtvis våt snarare än torr för att minimera flyktiga damm . De resulterande uppdämningarna (dammar) är vanligtvis stora och stabila under långa perioder, men varje brott mot deras dammar eller buntning är snabbt och i stor skala.

orsakade kollapsen av en invallning vid ett uppdämning för våtlagring av flygaska vid Tennessee Valley Authoritys Kingston Fossil Plant ett stort utsläpp av 5,4 miljoner kubikmeter kolflygaska, vilket skadade tre hem och rann in i Emory River . Saneringskostnaderna kan överstiga 1,2 miljarder dollar. [ Behöver uppdatering ] Detta utsläpp följdes några veckor senare av ett mindre TVA-växtutsläpp i Alabama , som förorenade Widows Creek och Tennessee River .

Under 2014 rann 39 000 ton aska och 27 miljoner gallon (100 000 kubikmeter) förorenat vatten ut i Dan River nära Eden, NC från ett stängt koleldat kraftverk i North Carolina som ägs av Duke Energy. Det är för närvarande det tredje värsta kolaskautsläppet som någonsin inträffat i USA.

USA :s miljöskyddsmyndighet (EPA) publicerade en förordning om kolförbränningsrester (CCR) 2015. Byrån fortsatte att klassificera kolaska som ofarlig (och undviker därigenom strikta tillståndskrav enligt underrubrik C i Resource Conservation and Recovery Act (RCRA). , men med nya begränsningar:

  1. Befintliga askdammar som förorenar grundvattnet måste sluta ta emot CCR och stängas eller eftermonteras med en liner.
  2. Befintliga askdammar och deponier måste följa strukturella och lokaliseringsrestriktioner, där så är tillämpligt, eller stänga.
  3. En damm som inte längre tar emot CCR är fortfarande föremål för alla bestämmelser om den inte är avvattnad och täckt senast 2018.
  4. Nya dammar och deponier måste innehålla en geomembranfoder över ett lager av packad jord .

Regleringen var utformad för att förhindra dammhaveri och skydda grundvattnet. Förbättrad inspektion, journalföring och övervakning krävs. Procedurer för förslutning ingår också och inkluderar lock, foder och avvattning. CCR-förordningen har sedan dess varit föremål för rättstvister.

Föroreningar

Flygaska innehåller spårhalter av tungmetaller och andra ämnen som är kända för att vara skadliga för hälsan i tillräckliga mängder. Potentiellt giftiga spårämnen i kol inkluderar arsenik , beryllium , kadmium , barium , krom , koppar , bly , kvicksilver , molybden , nickel , radium , selen , torium , uran , vanadin och zink . Ungefär 10% av massan av kol som bränns i USA består av oförbrännbart mineralmaterial som blir till aska, så koncentrationen av de flesta spårämnen i kolaska är ungefär 10 gånger koncentrationen i det ursprungliga kolet. En analys från 1997 av United States Geological Survey (USGS) fann att flygaska vanligtvis innehöll 10 till 30 ppm uran, jämförbart med nivåerna som finns i vissa granitiska stenar, fosfatstenar och svart skiffer .

1980 definierade den amerikanska kongressen kolaska som ett "speciellt avfall" som inte skulle regleras under RCRA:s stränga tillståndskrav för farligt avfall. I sina tillägg till RCRA uppmanade kongressen EPA att studera den speciella avfallsfrågan och göra ett beslut om huruvida strängare tillståndsreglering var nödvändig. År 2000 konstaterade EPA att kolflygaska inte behövde regleras som farligt avfall. Som ett resultat var de flesta kraftverk inte skyldiga att installera geomembran eller lakvattenuppsamlingssystem i askdammar.

Studier av USGS och andra av radioaktiva ämnen i kolaska har kommit fram till att flygaska kan jämföras med vanliga jordar eller stenar och inte bör vara en källa till larm. Samhälls- och miljöorganisationer har dock dokumenterat många miljöföroreningar och skador.

Exponeringsproblem

Se även: Hälsoeffekter av kolaska

Kristallin kiseldioxid och kalk tillsammans med giftiga kemikalier utgör exponeringsrisker för människors hälsa och miljön. Flygaska innehåller kristallin kiseldioxid som är känd för att orsaka lungsjukdomar, särskilt silikos , vid inandning. Kristallin kiseldioxid är listad av IARC och US National Toxicology Program som ett känt cancerframkallande ämne för människor .

Kalk (CaO) reagerar med vatten (H 2 O) och bildar kalciumhydroxid [Ca(OH) 2 ], vilket ger flygaskan ett pH någonstans mellan 10 och 12, en medelstark bas. Detta kan också orsaka lungskador om det finns i tillräckliga mängder.

Materialsäkerhetsdatablad rekommenderar att ett antal säkerhetsåtgärder vidtas vid hantering eller arbete med flygaska. Dessa inkluderar att bära skyddsglasögon, andningsskydd och engångskläder och undvika att agitera flygaskan för att minimera mängden som blir luftburen.

National Academy of Sciences noterade 2007 att "närvaron av höga föroreningsnivåer i många CCR (coal combustion restes) lakvatten kan skapa människors hälsa och ekologiska problem".

förordning

Förenta staterna

Efter 2008 års Kingston Fossil Plant kolflygaskeuppslamning började EPA utveckla bestämmelser som skulle gälla för alla askdammar i hela landet. EPA publicerade CCR-regeln 2015. Vissa av bestämmelserna i 2015 års CCR-förordning ifrågasattes i rättstvister, och USA:s appellationsdomstol för District of Columbia Circuit återförvisade vissa delar av förordningen till EPA för ytterligare regelframställning.

EPA publicerade en föreslagen regel den 14 augusti 2019, som skulle använda platsbaserade kriterier, snarare än ett numeriskt tröskelvärde (dvs. uppdämnings- eller deponistorlek) som skulle kräva att en operatör ska visa minimal miljöpåverkan så att en plats kan fortsätta att vara i drift.

Som svar på häktningen av domstolen publicerade EPA sin slutliga regel "CCR Part A" den 28 augusti 2020 som kräver att alla ofodrade askdammar ska byggas om med foder eller stängas senast 11 april 2021. Vissa faciliteter kan ansöka om att få ytterligare tid – upp till 2028 – för att hitta alternativ för att hantera askavfall innan de stänger sina ytupplag. EPA publicerade sin "CCR Part B"-regel den 12 november 2020, som tillåter vissa anläggningar att använda en alternativ liner, baserat på en demonstration av att människors hälsa och miljön inte kommer att påverkas. Ytterligare tvister om CCR-förordningen pågår från och med 2021.

I oktober 2020 publicerade EPA en slutgiltig regel om riktlinjer för avloppsvatten som ändrar vissa bestämmelser i dess förordning från 2015, som hade skärpt krav på giftiga metaller i avloppsvatten som släpps ut från askdammar och andra avfallsströmmar från kraftverk. 2020-regeln har också ifrågasatts i rättstvister. I augusti 2021 tillkännagav EPA att de genomför ytterligare ett regelverk för att ta itu med 2020-regeln och stärka avloppsvattenbegränsningarna. Myndigheten planerar att publicera en föreslagen regel hösten 2022.

Indien

Ministeriet för miljö, skog och klimatförändringar i Indien publicerade först en tidningsanmälan 1999 som specificerade användningen av flygaska och beordrade ett måldatum för alla värmekraftverk att uppfylla genom att säkerställa 100 % utnyttjande. Efterföljande ändringar under 2003 och 2009 flyttade tidsfristen för efterlevnad till 2014. Som rapporterats av Central Electricity Authority, New Delhi, från och med 2015, användes endast 60 % av producerad flygaska. Detta har resulterat i den senaste anmälan 2015 som har satt den 31 december 2017 som den reviderade deadline för att uppnå 100 % utnyttjande. Av de cirka 55,7 % flygaska som används går huvuddelen av den (42,3 %) till cementproduktion medan endast cirka 0,74 % används som tillsats i betong (se tabell 5 [29]). Forskare i Indien tar sig an denna utmaning aktivt genom att arbeta med flygaska som en blandning av betong och aktiverat puzzolancement såsom geopolymer [34] för att hjälpa till att nå målet om 100 % utnyttjande. Den största räckvidden ligger helt klart i området för att öka mängden flygaska som införlivas i betong. Indien producerade 280 miljoner ton cement 2016. Med bostadssektorn som förbrukar 67 % av cementen finns det ett enormt utrymme för att införliva flygaska i både den ökande andelen PPC och betong med låg till måttlig hållfasthet. Det finns en missuppfattning att de indiska koderna IS 456:2000 för betong och armerad betong och IS 3812.1:2013 för flygaska begränsar användningen av flygaska till mindre än 35 %. Liknande missuppfattningar finns i länder som USA men bevis på motsatsen är användningen av HVFA i många stora projekt där designblandningar har använts under strikt kvalitetskontroll. Det föreslås att för att få ut det mesta av forskningsresultaten som presenteras i artikeln, utvecklas UHVFA-betong (Ultra High Volume Fly ash Concrete) snarast för utbredd användning i Indien med hjälp av lokal flygaska. Brådskande åtgärder krävs också för att främja alkaliaktiverad puzzolan- eller geopolymercementbaserad betong.

I det geologiska rekordet

På grund av antändningen av kolavlagringar av de sibiriska fällorna under utrotningen perm-trias för omkring 252 miljoner år sedan, släpptes stora mängder röding som mycket liknar modern flygaska ut i haven, som finns bevarad i det geologiska rekordet i marina avlagringar belägen i kanadensiska högarktis. Det har antagits att flygaskan kunde ha resulterat i giftiga miljöförhållanden.

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Fly_ash&oldid=1135492300 "