Результаты исследований опубликованы в журнале Journal of Loss Prevention in the Process Industries (Q1, IF: 4,2).
В результате работы теплоэлектростанций и других промышленных предприятий, использующих твердое топливо, образуется достаточное количество золы и шлака. Их собирают и утилизируют на специальных золоотвалах. При этом частицы золы могут подниматься ветром и загрязнять атмосферу, почву и водоемы. Существует несколько способов решения этой проблемы, однако на практике достаточно сложно добиться оптимального сочетания показателей по эффективности, экономике и технической реализуемости.
Состав на основе криогеля, предложенный в ТПУ, упрощает борьбу с выветриванием золы. Он представляет собой водный раствор поливинилового спирта концентрацией от 2,5 до 10 % в зависимости от решаемой задачи на конкретном технологическом объекте. Полученный раствор равномерно наносится на пылящуюся поверхность в осенний или весенний периоды, когда суточная температура колеблется около нуля градусов Цельсия. За счет этого на поверхности золоотвала формируется упругая и прочная оболочка криогеля, связывающая частицы пыли.
Политехники в лабораторных условиях провели комплекс исследований для определения показателей эффективности разработки. Так, они изучали реологические характеристики, седиментационную устойчивость эмульсий, характеристики распыления эмульсии форсуночными устройствами и смачиваемость золошлаковых отходов. Также было изучено влияние состава пылеподавляющей эмульсии и условий формирования гелеобразного слоя на его физико-механические характеристики (предел упругости и прочности). Результаты экспериментов показали, что пылеподавляющий состав ТПУ способен удерживать до 95 % золы."Научно-исследовательские работы по разработке состава и способа его нанесения для решения проблемы пыления золошлаковых отходов были начаты в Томском политехническом университете в 2024 году. За время реализации проекта мы провели большой объем лабораторных исследований для поиска компонентной базы подавляющих составов, установили большую группу их характеристик, выявили наиболее перспективные для практического применения составы, запатентовали способ их нанесения на пылящиеся поверхности золоотвалов. Предложенный нами способ пылеподавления универсален и может применяться на разных объектах промышленности для минимизации негативного воздействия мелкодисперсной пыли на окружающую среду, что способствует улучшению экологической обстановки,
— отмечает автор разработки, директор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Дмитрий Глушков.
«В 2025 году мы проводим полевые испытания нашего состава на основе 5 % водного раствора поливинилового спирта на золоотвале ТЭЦ, которая расположена недалеко от Омска. Они пройдут в течение нескольких месяцев, в том числе с применением беспилотного летательного аппарата для нанесения состава на поверхность слоя золы. Наша задача – испытать разработку в различных метеорологических условиях и временах года, — добавляет Дмитрий Глушков. — Кроме того, в 2025 году мы завершим оформление конструкторской документации на установку приготовления пылеподавляющей эмульсии и заправки беспилотного воздушного судна».
В дальнейшем ученые планирует провести дополнительные исследования для определения необходимого объема пылеподавляющего состава для обработки сухих участков золоотвала, а также определить физико-механические характеристики образцов связанной криогелем золы и установить динамику деградации защитного слоя на поверхности золоотвала под воздействием солнечного излучения.
Способ получения криогеля ученых ТПУ запатентован (№ 2840128).
