Плавкость золы отходов растениеводства в условиях высокотемпературной переработки

371

Журнал прикладной химии. 2021. Т. 94. Вып. 3

УДК 662.613.114+62-665.9

ПЛАВКОСТЬ ЗОЛЫ ОТХОДОВ РАСТЕНИЕВОДСТВА

В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ

Ю. Ю. Цветкова, В. М. Фрейман, Е. А. Салганский

Институт проблем химической физики РАН,

142432, Московская обл., г. Черноголовка, пр. Академика Семенова, д. 1

E-mail: tsvetkov@icp.ac.ru

Поступила в Редакцию 21 декабря 2020 г.

После доработки 29 декабря 2020 г.

Принята в публикации 22 января 2021 г.

Экспериментально охарактеризованы отходы растениеводства: пшеничной соломы, рисовой шелухи,

лузги семян подсолнечника. Определен химический состав золы рассматриваемых отходов при раз-

личных температурах методами рентгеноспектрального микроанализа, рентгенофазового анализа и

инфракрасной спектроскопии. Химический состав минеральных соединений золы отходов растение-

водства варьируется, но преобладают следующие компоненты: CaO, SiO₂, K₂O. Термодинамические

расчеты показали, что в золе рисовой шелухи преобладает SiO₂, в золе пшеничной соломы — K₂Si₂O₅

и Ca₃Si₂O₇, в золе лузги семян подсолнечника — соединения калия (K₂O, K₂SiO₃, KCl, K₂SO₄). Методом

характерных температур определены температуры плавления золы. Не выявлено какой-либо четкой

зависимости между температурами плавления золы и содержанием щелочных металлов в золе. Рас-

считаны основные показатели шлакообразования: основно-кислотное соотношение, индекс вязкости

шлака, коэффициент обрастания. Зола пшеничной соломы и лузги семян подсолнечника склонна к

шлакованию и обрастанию на стенках реактора в отличие от золы рисовой шелухи.

Ключевые слова: биомасса; отходы растениеводства; температуры плавления золы; шлакуемость;

щелочные металлы; термодинамические расчеты

DOI: 10.31857/S0044461821030129

Одной из проблем сельского хозяйства является

лее распространенными технологиями использования

эффективная утилизация и переработка образующих-

биомассы в промышленности [2-4]. Во время тер-

ся отходов, объем которых будет возрастать с разви-

мических процессов конверсии биомассы зола часто

тием отрасли. В России ежегодно образуется не менее

шлакуется, что приводит к увеличению эксплуатаци-

160 млн т отходов растениеводства (солома злаковых

онных затрат на обслуживание теплогенерирующей

культур, лузга семян подсолнечника, зерноотходы,

установки [5, 6].

шелуха риса, гречихи, проса, отходы сахарного трост-

Количество золы, образующейся во время сжига-

ника, костра льна и др.), из которых порядка 80 млн т

ния, зависит от происхождения топлива и составляет

могут быть использованы в качестве топлива [1].

от 1 (для древесной биомассы) до более чем 10% (для

В долгосрочной перспективе спрос на энергию, полу-

сельскохозяйственной биомассы). Несмотря на низ-

чаемую при сжигании отходов растениеводства, будет

кую зольность биомассы, ее зола активно разрушает

увеличиваться благодаря климатически нейтральному

внутреннюю поверхность тепловой установки из-за

выбросу CO₂: количество выбросов CO₂ при сжига-

высокого содержания щелочных металлов.

нии отходов растениеводства равноценно количеству

В золе биомассы обычно присутствуют хлори-

поглощения CO₂ при росте сельхозкультур.

ды, сульфаты, фосфаты, силикаты и алюмосиликаты

Технологии термической конверсии биомассы

натрия, калия, кальция и магния, а также оксиды

(сжигание, пиролиз, газификация) являются наибо- кремния и железа. Соединения щелочных металлов

372

Цветков М. В. и др.

являются наиболее важными составляющими золы

Экспериментальная часть

биомассы, влияющими на процессы шлакования [7].

Во время сжигания топлива соединения щелочных

Объектами изучения служили 3 вида сельскохо-

металлов (KOH, KCl, K₂SO₄, NaCl, Na₂SO₄) испаря-

зяйственных отходов растениеводства: пшеничная

ются и могут образовывать аэрозоли в газовой фа-

солома, рисовая шелуха, лузга семян подсолнечни-

зе. Когда температура выходящих газов снижается,

ка. Предварительно проведен их технический ана-

аэрозоли могут конденсироваться на частицах ле-

лиз по ГОСТ 32975.2-2014 «Биотопливо твердое.

тучей золы и стенках реактора с образованием шла-

Определение содержания влаги высушиванием.

ковых отложений. Кроме того, аэрозоли щелочных

Часть 2. Общая влага. Ускоренный метод», ГОСТ

металлов могут взаимодействовать с другими ком-

32988-2014 «Биотопливо твердое. Определение золь-

понентами золы, например, SiO₂ и Fe₂O₃ с образова-

ности», ГОСТ 32990-2014 «Биотопливо твердое.

нием эвтектических смесей [8]. Щелочные металлы

Определение выхода летучих веществ». Элементный

могут существовать в твердой фазе в форме силика-

состав топлив определяли на CHNS/O элементном

тов (например, K₂Si₂O₅, Na₂SiO₃) и алюмосиликатов

анализаторе Vario Microcube (Elementar GmbH) мето-

(например, KAlSi₃O₈, KAlSiO₄, NaSi₃AlO₈) [9].

дом сжигания в потоке кислорода (табл. 1).

Одним из перспективных методов термической

Золу после охлаждения до комнатной температу-

переработки сельскохозяйственных отходов растение-

ры хранили в герметичной таре для последующих

водства является газификация в режиме фильтраци-

анализов. Микроструктуру и химический состав зо-

онного горения [10]. Газификация твердых топлив в

лы определяли с помощью сканирующего автоэ-

режиме фильтрационного горения в противоточных

миссионного электронного микроскопа Zeiss LEO

системах обладает рядом преимуществ: высокой чи-

SUPRA 25. Для определения кристаллических фаз

стотой отходящих газов, высокой эффективностью

золу отходов растениеводства анализировали на рент-

процесса, возможностью использования низкокало-

геновском порошковом дифрактометре ДРОН-УМ2 с

рийных и мелкодисперсных отходов [11]. При гази-

рентгеновской трубкой с CuKα-излучением с размером

фикации топлива образуется продукт-газ (смесь CO,

шага 0.04° в диапазоне 2θ = 10-80°. Для идентифи-

H₂, CO₂ и др.), который после очистки можно исполь-

кации фаз использовали электронную базу данных

зовать для получения тепловой или электрической

PDF-4 + ICDD.

энергии [12, 13]. Технология газификации в режиме

Золу анализировали на ИК-Фурье-спектрометре

фильтрационного горения предполагает твердое зо-

Bruker VERTEX 70 в спектральной области от 50 до

лоудаление, поэтому плавление золы ограничивает

5000 см^-1. Для определения температур плавления

работу реактора при высоких температурах.

золы отходов растениеводства использовали высоко-

Для исключения проблем со шлакованием золы

температурную муфельную печь SNOL с возможно-

температура горения в реакторе не должна превы-

стью нагрева до 1650°С, в которую помещали образ-

шать температуры деформации золы. Для этого необ-

цы золы высотой 10 мм и диаметром 6 мм. Скорость

ходимо до начала сжигания отходов растениеводства

нагрева образцов до температуры 550°С составляла

определить химический состав золы и температуру ее

20 град·мин^-1, затем скорость нагрева уменьшали

деформации или применять иные методы предотвра-

до 2 град·мин^-1 до достижения изменения формы

щения спекания золы [14].

образца.

Цель работы — изучение плавкости золы отходов

Для определения зависимости содержания ста-

растениеводства и поведения минеральных компо-

бильных конденсированных фаз от температуры в

нентов золы в условиях высокотемпературной гази-

золе отходов растениеводства использовали програм-

фикации.

му термодинамических расчетов Terra, основанную

Таблица 1

Характеристика сельскохозяйственных отходов растениеводства

Вид сельскохозяйственных

Элементный состав, мас%

Технический анализ, мас%

отходов

влажность

выход летучих

выход кокса

зола

Пшеничная солома

43.22

6.35

0.08

0.06

34.39

10.7

61.3

22.8

5.2

Рисовая шелуха

35.78

5.34

0.21

0.11

35.06

8.8

47.6

28.9

14.7

Лузга семян подсолнечника

50.13

6.91

0.75

0.08

29.03

10.3

57.8

29.1

2.8

Плавкость золы отходов растениеводства в условиях высокотемпературной переработки

373

на минимизации общей энергии Гиббса исследуемой

золы составляют 900°С [17]. Основно-кислотное со-

системы [15]. Исследовали температурный интервал

отношение показывает, что зола лузги подсолнечника

600-1400°С с шагом 20°С в окислительной атмосфере

будет сильно склонна к шлакованию (R_B/A > 2), зола

при давлении 0.1 МПа.

пшеничной соломы будет характеризоваться сред-

Основно-кислотное соотношение (R_B/A) часто ис-

ней степенью шлакуемости (0.6 < R_B/A < 2), а зола

пользуется как мера склонности золы к шлакованию

рисовой шелухи шлаковаться не будет (R_B/A < 0.6)

и вычисляется по эмпирической формуле (1), опреде-

(табл. 3).

ляющей соотношения между содержаниями оксидов

Зола пшеничной соломы и рисовой шелухи ха-

(в мас%). Индекс вязкости шлака (S_R) рассчитывается

рактеризуется высокой вязкостью шлака (S_R > 72) и,

по формуле (2), коэффициент обрастания (F_U) опре-

следовательно, низкой склонностью к шлакованию в

деляется по формуле (3) [16]:

отличие от золы лузги подсолнечника, которая будет

< 65). Зола рисовой ше-

шлаковаться значительно (S_R

R_B/A = ([Fe₂O₃] + [CaO] + [MgO] + [Na₂O] +

лухи относится к золе с низкой степенью обрастания

(1)

+ [K₂O])/([SiO₂] + [Al₂O₃]),

(F_U < 0.6), а зола пшеничной соломы и лузги подсол-

нечника к золе с чрезвычайно высокой степенью об-

S_R = 100[SiO₂]/([SiO₂] + [Fe₂O₃] +

(2)

растания (F_U > 40).

+ [CaO] + [MgO]),

При повышении температуры с 550 до 815°С на-

F_U = R_B/A([Na₂O] + [K₂O]).

(3)

блюдали постепенное выгорание остаточного угле-

рода, что заметно по осветлению всех исследуемых

образцов золы, а также испарение соединений калия,

Обсуждение результатов

что визуально наблюдали по белому налету на тигле

Химический состав минеральных соединений зо-

(для золы пшеничной соломы и лузги семян подсол-

лы отходов растениеводства варьируется, преобла-

нечника), это согласуется с химическим составом

дающими компонентами являются CaO, SiO₂, K₂O

золы при этих температурах. Содержание калия в

(табл. 2).

золе всех образцов практически линейно падает с

Температура деформации золы имеет параболи-

повышением температуры, что согласуется с литера-

ческую зависимость по отношению к R_B/A, дости-

турными данными [18, 19].

гая минимума при промежуточных значениях R_B/A.

При повышении температуры с 550 до 700°С, не-

Для золы углей минимум находится примерно при

смотря на сохранение цилиндрической формы, на-

R_B/A = 0.75, а для биомассы минимум проявляется

блюдали усадку образца золы пшеничной соломы,

при более низких значениях (R_B/A = 0.6), при этом

что говорит о начальных стадиях плавления образца.

минимальные значения температуры деформации

Цвет золы при этом изменялся с серого на корич-

Таблица 2

Химический состав золы отходов растениеводства

Содержание отдельных компонентов, мас%

Компонент

зола пшеничной соломы

зола рисовой шелухи

зола лузги подсолнечника

SiO₂

40.16

89.39

6.80

K₂O

34.95

5.04

55.24

CaO

8.82

1.30

14.46

MgO

2.60

0.57

6.46

Al₂O₃

0.79

0.22

0.65

Fe₂O₃

0.60

0.40

0.58

Na₂O

2.14

0.35

1.23

P₂O₅

1.12

0.87

3.22

SO₃

3.13

1.35

6.09

Cl^-

4.35

0.1

4.03

Прочие вещества

1.34

0.42

1.24

374

Цветков М. В. и др.

Таблица 3

Основные параметры шлакования золы

Параметр шлакования

Зола пшеничной соломы

Зола рисовой шелухи

Зола лузги подсолнечника

Основно-кислотное соотношение

1.20

0.09

10.46

Индекс вязкости шлака

Коэффициент обрастания

0.46

591

невый. С повышением температуры происходило

дальнейшем нагреве образца не происходило измене-

укрупнение частиц золы (рис. 1). При температуре

ния его формы вплоть до температуры деформации

деформации (DT) золы, равной 810°С, происходило

золы (1230°С). Несмотря на сохранение исходной

изменение формы образца — сглаживание верхней

формы образца, внутри него образовались крупные

кромки, при температуре 970°С образовывалась сфе-

пустоты, что свидетельствует о значительном уносе

ра (температура сферы, ST), а при 1010°С — полу-

легколетучих компонентов (соединений щелочных

сфера (температура полусферы, HT). При темпера-

металлов), поэтому метод характерных температур,

туре 1050°С наблюдали полное плавление образца

основанный на изменении формы образца, не подхо-

(температура растекания, FT) и растекание его на

дит для определения остальных характерных темпе-

керамической подложке.

ратур плавления золы лузги подсолнечника. Усадка

При нагревании золы лузги семян подсолнечника

образцов золы пшеничной соломы и лузги семян

до температуры 550°C наблюдали образование мно-

подсолнечника при 800°С составила около 20-30%,

жества отдельных частиц (рис. 2), которые при повы-

а при 1000°С — 40-50%.

шении температуры до 700°C начинали агрегировать-

При нагревании образца золы рисовой шелухи

ся за счет плавления легкоплавких компонентов. При с 550 до 1000°С изменения объема практически не

Рис. 1. Фотографии образцов золы пшеничной соломы, полученные методом сканирующей электронной микро-

скопии.

Плавкость золы отходов растениеводства в условиях высокотемпературной переработки

375

Рис. 2. Фотографии образцов золы лузги семян подсолнечника, полученные методом сканирующей электронной

микроскопии.

наблюдалось, цвет изменялся с серого на белый.

Al₂O₃, Fe₂O₃. При температуре выше 680°C диоксид

Характерные температуры плавления составили

кремния переходит в тетрасиликат калия, при этом

выше 1400°С, однако уже при 1000°С на фотогра-

одновременно снижается концентрация сульфата ка-

фии идентифицируются сплавленные частицы золы

лия в результате сплавления по реакции K₂SO₄ +

(рис. 3).

+ 4SiO₂ → K₂Si₄O₉ + SO₃↑. Присутствие калия сни-

Термодинамические расчеты равновесного состава

жает температуру плавления золы из-за образования

золы рисовой шелухи показали, что при температу-

силикатов калия.

рах 600-1400°C основным соединением является

Термодинамический анализ расчетов химического

SiO₂ (75-79 мас%), также образуются K₂Si₄O₉ (12-

состава золы пшеничной соломы показал, что во всем

18 мас%) и K₂SO₄ (0-3 мас%). Содержание осталь-

рассматриваемом диапазоне температур образует-

ных компонентов (каждого по отдельности) не пре-

ся K₂Si₂O₅ (~55 мас%), Ca₃Si₂O₇ (~13 мас%), KCl

вышает 2 мас%: Ca₃(PO₄)₂, MgSiO₃, CaSiO₃, KCl,

(0-9 мас%), K₂SO₄ (~6.9 мас%), Mg₂SiO₄ (~4.6 мас%).

Рис. 3. Фотографии образцов золы рисовой шелухи, полученные методом сканирующей электронной микроскопии.

376

Цветков М. В. и др.

Содержание остальных компонентов (каждого по

отдельности) не превышает 4 мас%: Ca₃(PO₄)₂,

Na₂SiO₃, Ca₃(PO₄)₂, KAlO₂, NaFeO₂. При температу-

ре выше 1000°C хлорид калия начинает испаряться и

постепенно переходить в газовую фазу, окончатель-

ный переход — при 1380°C. Содержание остальных

неорганических соединений практически не изме-

няется.

Термодинамический анализ расчетов химического

состава золы лузги семян подсолнечника показал, что

образуется K₂O (~30 мас%), K₂SiO₃ (~17.7 мас%),

KCl (8.6 мас%), K₂SO₄ (~13.4 мас%), CaO (~11 мас%),

MgO (~6.5 мас%), Ca₃(PO₄)₂ (~7 мас%) во всем диапа-

зоне температур. Содержание остальных компонен-

тов по отдельности не превышает 2 мас%: Na₂O, KO₂,

KAlO₂ и NaFeO₂. При температуре выше 1340°C хло-

рид калия в золе семян подсолнечника и пшеничной

соломы начинает испаряться и переходить в газовую

фазу. Содержание остальных неорганических соеди-

нений практически не изменяется. Существование

фаз диоксида кремния в золе рисовой шелухи, хло-

рида калия и силиката кальция в золе пшеничной

соломы, хлорида калия и оксида кальция в золе лузги

подсолнечника подтверждается данными рентгенофа-

зового анализа.

В реальных системах составы золы могут отли-

Рис. 4. Рентгенограммы образца золы пшеничной соло-

чаться от рассчитанных в условиях термодинами-

мы, полученного при 550°C (1 — KCl, 2 — SiO₂, 3 —

ческого равновесия из-за неоднородности состава

Ca₂SiO₄) (а), лузги подсолнечника, полученного при

отдельных частиц золы и относительно медленно

550°C [1 — KCl, 2 — Na₂Ca(CO₃)₂, 3 — CaMg(SiO₃)₂]

протекающих химических реакций.

(б), рисовой шелухи, полученного при 815°C [1 — SiO₂

Рентгенограмма образца золы пшеничной соло-

(кристобалит)] (в).

мы, полученного при 550°C, показала, что основны-

ми кристаллическими фазами являются KCl, SiO₂

Рентгенограмма образца золы рисовой шелухи,

и Ca₂SiO₄ (рис. 4, а). При повышении температуры

полученного при 550°C, показала, что какие-либо

до 815°C снижалась интенсивность пиков хлорида

кристаллические фазы отсутствуют. Это можно объ-

калия из-за его сплавления с диоксидом кремния с

яснить недостаточно полным выгоранием углерода

образованием силикатов калия и хлороводорода, ка-

(зола серого цвета). При повышении температуры

чественный состав кристаллических фаз при этом не

до 815°C зола белела, на рентгенограмме появляется

изменялся. Рентгенограмма образца золы пшеничной

фаза кристобалита (SiO₂) (рис. 4, в). Аналогичная

соломы, полученного при 1000°C, аналогична рент-

картина наблюдалась с образцом золы, полученным

генограмме образца золы, полученного при 815°C.

при 1000°C, пики становились еще более выражен-

При 550°C основными кристаллическими фазами

ными.

образца лузги подсолнечника являются KCl, карбонат

Наиболее интенсивные изменения полос погло-

кальция-натрия Na₂Ca(CO₃)₂, а также метасиликат

щения ИК-спектров золы сельскохозяйственных от-

кальция-магния CaMg(SiO₃)₂ (рис. 4, б). При повы-

ходов, полученных после прокаливания при 700°С,

шении температуры до 815°C появляется фаза окси-

наблюдаются в интервале 200-3500 см^-1 (рис. 5). На

да кальция из-за частичного разложения карбоната

ИК-спектрах образцов золы рисовой шелухи наблю-

кальция-натрия. Интенсивность пиков хлорида калия

дали полосы поглощения с максимумами при 790 и

снижалась, подобно случаю с образцом золы пшенич-

1040 см^-1, что характеризует валентные колебания

ной соломы, полученным при 815°C. Рентгенограммы

связи Si—O. Полосы спектров золы лузги семян под-

образцов золы лузги подсолнечника, полученных при

солнечника в области 706 и 880 см^-1 характеризуют

815 и 1000°C, идентичны.

валентные колебания (симметричные и асимметрич-

Плавкость золы отходов растениеводства в условиях высокотемпературной переработки

377

Экспериментальные данные о температурах плав-

ления золы отходов растениеводства, полученные

в работе, позволят выбрать температурные режимы

горения, при которых не будет происходить плавле-

ние зольного остатка. Снизить шлакуемость золы

отходов растениеводства можно путем их совмест-

ного сжигания с другими топливами (твердыми ком-

мунальными отходами, углем), имеющими более ту-

гоплавкую золу.

Благодарности

Определение элементного состава отходов расте-

ниеводства, микроструктуры и состава золы выпол-

нено сотрудниками АЦКП ИПХФ РАН ст. инжене-

Рис. 5. ИК-Фурье-спектры золы отходов, полученных

ром Г. В. Гусевой и с.н.с., к.ф.-м.н. Н. Н. Дрёмовой.

после прокаливания при 700°С.

Рентгенофазовый анализ и расшифровка рентгено-

1 — зола рисовой шелухи, 2 — зола лузги семян подсол-

грамм выполнена в лаборатории структурной химии

нечника, 3 — зола пшеничной соломы.

Д. В. Корчагиным и Г. В. Шиловым. ИК-спектро-

скопический анализ выполнен в лаборатории ин-

ные соответственно) связей в карбонатных группах,

женерии материалов для твердотельных устройств

а полоса 1449 см^-1 — валентные асимметричные ко-

П. С. Барбашовой.

лебания связей, характерных для карбонатных групп.

Полоса поглощения с максимумами 616 см^-1 характе-

Финансирование работы

ризует деформационные колебания сульфатной груп-

Исследование выполнено при финансовой под-

пы, а полоса поглощения с максимумом 1111 см^-1 —

держке Российского фонда фундаментальных иссле-

валентные колебания сульфатной группы. Широкая

дований в рамках научного проекта № 19-08-00244 и

полоса поглощения с максимумом при 3159 см^-1 ха-

государственного задания № 0089-2019-0018, номер

рактеризует валентные колебания связи O—Н, что

госрегистрации АААА-А19-119-022690098-3.

говорит о присутствии гидроксидов в золе (KOH).

Во всех спектрах образцов золы наблюдали полосы

Конфликт интересов

поглощения при 400-500 см^-1, которые относятся к

деформационным колебаниям кремний-кислородных

Авторы заявляют об отсутствии конфликта инте-

группировок, что подтверждает присутствие оксида

ресов, требующего раскрытия в данной статье.

кремния и (или) силикатов в составе твердой фазы.

Информация о вкладе авторов

Выводы

А. Ю. Зайченко и М. В. Цветков участвовали в

постановке задачи, проводили выбор объектов иссле-

В составе золы отходов растениеводства преоб-

дования, внесли основной вклад в написание раздела

ладают KCl, SiO₂, CaO, а также продукты реакции

«Обсуждение результатов»; М. В. Салганская про-

(сплавления) этих соединений: различные силика-

водила эксперименты по определению характерных

ты калия и кальция. Наличие сульфатов и хлоридов

температур плавления золы; Д. Н. Подлесный — тех-

щелочных металлов в золе приводит к серьезным

нический анализ образцов отходов растениеводства;

эксплуатационным проблемам: шлакованию золы в

В. М. Фрейман и Е. А. Салганский — термодинами-

реакторе-газификаторе и коррозии внутренних по-

ческие расчеты; Ю. Ю. Цветкова выполнила боль-

верхностей теплообменников.

шую часть литературного поиска, является основным

Зола пшеничной соломы обладает меньшими ха-

автором раздела «Экспериментальная часть».

рактерными температурами плавления по сравнению

с золой лузги семян подсолнечника и рисовой шелу-

Информация об авторах

хи, зола пшеничной соломы и лузги семян подсолнеч-

ника склонна к шлакованию и обрастанию на стенках

Цветков Максим Вадимович, к.х.н.,

реактора в отличие от золы рисовой шелухи.

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0797-0419

378

Цветков М. В. и др.

Подлесный Дмитрий Николаевич, к.ф.-м.н.,

temperature processing // Russ. J. Appl. Chem. 2020.

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3527-324X

V. 93. N 6. P. 881-887.

Зайченко Андрей Юрьевич, к.т.н.,

https://doi.org/10.1134/S1070427220060154 ].

[7] Цветков М. В., Подлесный Д. Н., Фрейман В. М.,

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1237-1995

Салганский Е. А., Цветкова Ю. Ю., Зюкин И. В.,

Салганская Марина Вячеславовна, к.ф.-м.н.,

Зайченко А. Ю. Салганская М. В. Влияние оксида

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2713-4813

натрия на плавкость золы твердых коммунальных

Цветкова Юлия Юрьевна,

отходов // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 8. С. 51-

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1014-6698

57. https://doi.org/10.31857/S0207401X20080142

Фрейман Владимир Михайлович,

[Tsvetkov M. V., Podlesnii D. N., Freiman V. M.,

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6014-356X

Salgansky E. A., Tsvetkova Yu. Yu., Zyukin I. V.,

Салганский Евгений Александрович, д.ф.-м.н.,

Zaichenko A. Yu., Salganskaya M. V. Influence of

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0243-9992

sodium oxide on the fusion of solid municipal waste

ash // Russ. J. Phys. Chem. B. 2020. V. 14. N 4. P. 647-

653. https://doi.org/10.1134/S1990793120040260 ].

Список литературы

[8] Lindberg D., Backman R., Chartrand P., Hupa

[1] Namsaraev Z. B., Gotovtsev P. M., Komova A. V., Vasilov

M. Towards a comprehensive thermodynamic

R. G. Current status and potential of bioenergy in the

database for ash-forming elements in biomass and

Russian Federation // Renew. Sustain. Energ. Rev. 2018.

waste combustion — Current situation and future

V. 81. P. 625-634.

developments // Fuel Process. Technol. 2013. V. 105.

https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.08.045

P. 129-141.

[2] Hupa M., Karlström O., Vainio E. Biomass combustion

https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2011.08.008

technology development — It is all about chemical

[9] Mlonka-Mędrala A., Magdziarz A., Gajek M.,

details // Proc. Combust. Inst. 2017. V. 36. N 1.

Nowińska K., Nowak W. Alkali metals association in

P. 113-134. https://doi.org/10.1016/j.proci.2016.06.152

biomass and their impact on ash melting behaviour //

[3] Кислов В. М., Жолудев А. Ф., Кислов М. Б.,

Fuel. 2020. V. 261. ID 116421.

Салганский Е. А. Влияние стадии пиролиза на филь-

https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116421

трационное горение твердых органических топлив

[10] Toledo M., Rosales C., Silvestre C., Caro S. Numerical

// ЖПХ. 2019 Т. 92. № 1. С. 61-67.

simulation of the hybrid filtration combustion of

https://doi.org/10.1134/S0044461819010080

biomass // Int. J. Hydrogen Energy. 2016. V. 41. N 46.

[Kislov V. M., Zholudev A. F., Kislov M. B.,

P. 21131-21139.

Salgansky E. A. Effect of the pyrolysis step on the

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.09.120

filtration combustion of solid organic fuels // Russ. J.

[11] Guerrero F., Arriagada A., Muñoz F., Silva P.,

Appl. Chem. 2019. V. 92. N 1. P. 57-63.

Ripoll N., Toledo M. Particulate matter emissions

https://doi.org/10.1134/S1070427219010087 ].

reduction from residential wood stove using inert

[4] Molino A., Chianese S., Musmarra D. Biomass

porous material inside its combustion chamber // Fuel.

gasification technology: The state of the art overview

2020. V. 289. ID 119756.

// J. Energy Chem. 2016. V. 25. N 1. P. 10-25.

https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119756

https://doi.org/10.1016/j.jechem.2015.11.005

[12] Dorofeenko S. O., Polianczyk E. V. Enhancing

[5] Niu Y., Tan H., Hui S. Ash-related issues during biomass

efficiency of hydrocarbons to synthesis gas conversion

combustion: Alkali-induced slagging, silicate melt-

in a counterflow moving bed filtration combustion

induced slagging (ash fusion), agglomeration, corrosion,

reactor // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. N 57.

ash utilization, and related countermeasures // Prog.

P. 30039-30052.

Energy Combust. Sci. 2016. V. 52. P. 1-61.

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.09.208

https://doi.org/10.1016/j.pecs.2015.09.003

[13] Lutsenko N. A., Levin V. A. Smoldering of porous

[6] Цветков М. В., Подлесный Д. Н., Фрейман В. М.,

media: Numerical model and comparison of

Цветкова Ю. Ю., Салганская М. В., Зюкин И. В.,

calculations with experiment // J. Phys. Conf. Ser.

Зайченко А. Ю.. Салганский Е. А. О поведении зо-

2017. V. 894. P. 1-7.

лы осадка сточных вод в условиях высокотемпе-

https://doi.org/10.1088/1742-6596/894/1/012054

ратурной переработки // ЖПХ. 2020. Т. 93. № 6.

[14] Ibraeva K., Tabakaev R., Yazykov N., Rudmin M.,

С. 873-880.

Dubinin Y., Zavorin A. Flour-milling waste as a

https://doi.org/10.31857/S0044461820060134

potential energy source. The study of the mineral part

[Tsvetkov M. V., Podlesniy D. N., Freyman V. M.,

// Fuel. 2021. V. 285. ID 119240.

Tsvetkova Yu. Yu., Salganskaya M. V., Zyukin I. V.,

https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119240

Zaichenko A. Yu., Salgansky E. A. Behavior of the

[15] Трусов Б. Г. Программная система ТЕРРА для

sewage sludge ash under the conditions of high-

моделирования фазовых и химических равнове-

Плавкость золы отходов растениеводства в условиях высокотемпературной переработки

379

сий при высоких температурах // III Междунар.

simulated biomass ashes // Fuel Process. Technol.

симп. «Горение и плазмохимия». Алмата: Казах.

2013. V. 107. P. 107-112.

нац. ун-т, 2005. С. 24-26 [Trusov B. G. TERRA

https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2012.08.012

program system for modeling of phase and chemical

[18] Song Y. C., Li Q. T., Li F. Z., Wang L. S., Hu C. C.,

equilibria at high temperatures, III Mezhdunarodnyi

Feng J., Li W. Y. Pathway of biomass-potassium

simpozium «Gorenie i plazmokhimiya» (III Int. Symp.

migration in co-gasification of coal and biomass //

«Combustion and Plasma Chemistry»). Almaty: Kaz.

Fuel. 2019. V. 239. P. 365-372.

Nats. Univ., 2005. P. 24-26].

https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.11.023

[16] Pronobis M. Evaluation of the influence of biomass

[19] Li F., Yu B., Li J., Wang Z., Guo M., Fan H., Wang T.,

co-combustion on boiler furnace slagging by means

Fang Y. Exploration of potassium migration behavior

of fusibility correlations // Biomass Bioenergy. 2005.

in straw ashes under reducing atmosphere and its

V. 28. N 4. P. 375-383.

modification by additives // Renew. Energy. 2020.

https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2004.11.003

V. 145. P. 2286-2295.

[17] Li Q. H., Zhang Y. G., Meng A. H., Li L., Li G. X.

https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.07.141

Study on ash fusion temperature using original and