Утилизация и переработка золошлаковых отходов в контексте реализации целей устойчивого развития: опыт России и Китая

В статье рассматриваются золошлаковые отходы (ЗШО), образующиеся при сжигании угля на тепловых электростанциях, как перспективное техногенное сырье. Приводится сравнительный анализ подходов к их утилизации и переработке в Китае и России. Подчеркивается высокий уровень вовлечения золошлаковых отходов в производственные цепочки в Китае благодаря развитому нормативно-правовому регулированию, технологическим инновациям и интеграции с потребляющими отраслями. В российской практике, несмотря на существующие инициативы и стратегические документы, темпы переработки ЗШО остаются низкими. Обозначены ключевые барьеры, включая территориальную диспропорцию между источниками образования отходов и регионами спроса, недостаточную экономическую мотивацию и логистические сложности. Отмечается необходимость адаптации китайского опыта с учетом российской специфики.

1. Ассоциация развития вторичного использования сырья (АРВИС). Официальный сайт. URL: https://arvis.online/ (дата обращения: 07.05.2025).

2. Годовой отчет по предотвращению загрязнения окружающей среды твердыми отходами в крупных и средних городах Китая (2014-2017). URL: http://www.mee.gov.cn/hjzl/sthjzk/gtfwwrfz/ (дата обращения: 05.05.2025). (На кит. яз.)

3. Годовой отчет по предотвращению загрязнения окружающей среды твердыми отходами в крупных и средних городах Китая (2018-2020). URL: http://www.mee.gov.cn/hjzl/sthjzk/gtfwwrfz/ (дата обращения: 05.05.2025). (На кит. яз.)

4. Завальный П.А. Зарубежный опыт использования золошлаковых отходов угольных ТЭС применим в России // Фракция «ЕДИНАЯ РОССИЯ» в Государственной Думе. 2019. 18 февр. URL: https://er-gosduma.ru/news/pavel-zavalnyy-zarubezhnyy-opyt-ispolzovaniya-zoloshlakovykh-otkhodov-ugolnykh-tes-primenim-v-rossii/ (дата обращения: 07.05.2025).

5. Закон КНР о предотвращении загрязнения окружающей среды твердыми отходами 29.04.2020. URL: http://www.gov.cn/xinwen/2020-04/30/content_5507561.htm (дата обращения: 05.05.2025). (На кит. яз.)

6. Закон КНР о содействии циклической экономике. 29.08.2008. URL: http://www.gov.cn/flfg/2008-08/29/content_1084355.htm (дата обращения: 05.05.2025). (На кит. яз.)

7. Закон КНР о содействии чистому производству. 01.03.2012. URL: http://www.gov.cn/flfg/2012-03/01/content_2079732.htm (дата обращения: 05.05.2025). (На кит. яз.)

8. Закон КНР об охране окружающей среды. 25.04.2014. URL: http://www.gov.cn/zhengce/2014-04/25/content_2666434.htm (дата обращения: 05.05.2025). (На кит. яз.)

9. Золотова И.Ю. Начало «золошлакового» века: технологический суверенитет // Российская энергетическая неделя. 2024. URL: https://rusenergyweek.com/news/nachalo-%C2%ABzoloshlakovogo%C2%BB-veka-tehnologicheskij-suverenitet/ (дата обращения: 08.05.2025).

10. Золотова И.Ю. Риски сохранения текущей системы утилизации продуктов сжигания твердого топлива угольных ТЭС в России // Стратегические решения и риск-менеджмент. 2020. Т. 11, No. 2. С. 172-181.

11. Леонтьева Л.С., Воронов А.С., Барабошкин К.Е. и др. Достижение национальных целей развития России как фактор обеспечения национальной безопасности. МИР. (Модернизация. Инновации. Развитие). 2024;15(4):640-658

12. Максимов А. В 17 российских регионах ведется разработка программ утилизации продуктов сжигания угля на ТЭС и в котельных. Министерство энергетики (02.03.2023) РФ. URL: https://www.minenergo.gov.ru/press-center/news-and-events?news-item=andrey-maksimov-v-17-rossiyskikh-regionakh-vedyetsya-razrabotka-programm-utilizatsii-produktov-szhiganiya-uglya-na-tes-i-kotelnykh (дата обращения: 07.05.2025)

13. Объявление Министерства промышленности и информатизации КНР: № 26, 2018. 15.05.2018. URL: https://www.miit.gov.cn/zwgk/zcwj/wjfb/gg/art/2020/art_ace4b98d05fb4912a137b0347e09de73.html (дата обращения: 05.05.2025). (На кит. яз.)

14. Политика предотвращения загрязнений на тепловых электростанциях: Объявление № 1, 2017. 10.01.2017. URL: http://www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201701/t20170117_394809.htm (дата обращения: 05.05.2025). (На кит. яз.)

15. Порядок комплексного использования золы-уноса (Приказ № 19). 17.01.2013. URL: http://www.gov.cn/gzdt/att/att/site1/20130117/782bcb9a8be91261e0b001.pdf (дата обращения: 05.05.2025). (На кит. яз.)

16. Цели в области устойчивого развития. Официальный сайт Организации объединенных наций. URL: https://www.un.org/sustainabledevelopment/ru/sustainable-consumption-production (дата обращения 07.05.2025)

17. Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года от 9 июня 2020 г. No. 1523-р // Министерство энергетики Российской Федерации. URL: http://static.government.ru/media/files/w4sigFOiDjGVDYT4IgsApssm6mZRb7wx.pdf (дата обращения: 07.05.2025)

18. Ainsworth C.C., Mattigod S.V., Rai D., Amonette J.E. Detailed physical, chemical, and mineralogical analyses of selected coal and oil combustion ashes. Palo Alto, CA: Electric Power Research Institute, 1993.

19. ASTM E2277-03: Standard Guide for Design and Construction of Coal Ash Structural Fills. ASTM International. 2023.

20. Bergeson K.L., Schlorholtz S., Demirel T. Development of a rational characterization method for Iowa fly ash. Final report. Iowa Department of Transportation, ISU-ERI 86-450, 1988.

21. Davison R.L., Natusch D.F.S., Wallace J.R., Evans C.A. Trace elements in fly ash: dependance of concentration on particle size // Environmental Science and Technology. 1974. Vol. 8. P. 1107-1112.

22. Diamond S. On the glass present in low-Ca and high-Ca fly ash // Cement and Concrete Research. 1984. Vol. 13. P. 459-464.

23. Enders M. Microanalytical characterization (AEM) of glassy spheres and anhydrite from a high-calcium lignite fly ash from Germany // Cement and Concrete Research. 1995. Vol. 25. P. 1369-1377.

24. Fang D., Chen B., Hubacek K., et al. Clean air for some: unintended spillover effects of regional air pollution policies // Science Advances. 2019. Vol. 5. Article eaav4707. DOI: 10.1126/sciadv.aav4707.

25. Fishman N.S., Rice C.A., Breit G.N., Johnson R.D. Sulfur-bearing coatings on fly ash from a coal-fired power plant: composition, origin, and influence on ash alteration // Fuel. 1999. Vol. 78. P. 187-196.

26. Flagan R.C., Friedlander S.K. Particle formation in pulverized coal combustion: a review. Paper presented at the Eighty-Second National Meeting of the American Institute of Chemical Engineers. Atlantic City, NJ, 1976.

27. Gieri R., Carleton L.E., Lumpkin G.R. Micro- and nanochemistry of fly ash from a coal-fired power plant // American Mineralogist. 2003. Vol. 88. P. 1853-1865.

28. Helmuth R. Fly ash in cement and concrete. Skokie, IL: Portland Cement Association, 1987.

29. Hemmings R.T., Berry E.E. On the glass in coal fly ashes: recent advances // Materials Research Society Symposium Proceedings. 1988. Vol. 113. P. 3-38.

30. Hemmings R.Z., Berry E.E. Speciation in size and density fractionated fly ash // Materials Research Society Symposium Proceedings. 1986. Vol. 65. P. 91-104.

31. Hessley R.K., Reasoner J.W., Riley J.T. Coal science: an introduction to chemistry technology and utilization. New York, NY: John Wiley & Sons, 1986.

32. Hubbard F.H., McGill R.J., Dhir R.K., Ellis M.S. Clay and pyrite transformations during ignition of pulverized coal // Mineralogical Magazine. 1984. Vol. 48. P. 251-256.

33. Kaakinen J.W., Jorden R.M., Lawasani M.H., West R.E. Trace element behavior in coal-fired power plant // Environmental Science and Technology. 1975. Vol. 9. P. 862-869.

34. Katrinak K.A., Zygarlicke C.J. Size-related variations in coal fly ash composition as determined using automated scanning electron microscopy // Fuel Processing Technology. 1995. Vol. 44. P. 71-79.

35. Li Q., Xu S., Gu Y.Y., et al. Present status and suggestions on the standard system of ecology and environment of fly ash in China // Journal of Environmental Engineering Technology. 2023. Vol. 13. No. 1. P. 438-446.

36. Linton R.W., Williams P., Evans C.A., Natusch D.R.S. Determination of the surface predominance of toxic trace elements in airborne particles by ion microprobe mass spectrometry and Auger electron spectroscopy // Analytical Chemistry. 1977. Vol. 49. P. 1514-1521.

37. Lu C.F., Wang W., Li Q. T., et al. Effects of micro-environmental climate on the carbonation depth and the pH value in fly ash concrete // Journal of Cleaner Production. 2018. Vol. 181. P. 309-317.

38. Luo K., Ren D., Xu L., et al. Fluorine content and distribution pattern in Chinese coals // International Journal of Coal Geology. 2004. Vol. 57. P. 143-149.

39. Luo Y.P., Wang L.J. Research on non-steam-cured and non-fired fly-ash thermal insulating materials // Journal of China University of Mining and Technology. 2008. Vol. 18. P. 116-121.

40. McCarthy G.J. X-ray powder diffraction for studying the mineralogy of fly ash // Materials Research Society Symposium Proceedings. 1988. Vol. 113. P. 75-86.

41. Miller R.N., Given P.H. The association of major, minor, and trace inorganic elements with lignites. I. Experimental approach and study of a North Dakota lignite // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1986. Vol. 50. P. 2033-2043.

42. Mo L., Zhang F., Panesar D.K., Deng M. Development of low-carbon cementitious materials via carbonating Portland cement-fly ash-magnesia blends under various curing scenarios: a comparative study // Journal of Cleaner Production. 2017. Vol. 163. P. 252-261.

43. Peng B., Guo D., Qiao H., et al. Bibliometric and visualized analysis of China's coal research 2000-2015 // Journal of Cleaner Production. 2018. Vol. 197. P. 1177-1189.

44. Qi L., Xu J., Liu K. Porous sound-absorbing materials prepared from fly ash // Environmental Science and Pollution Research. 2019. Vol. 26. P. 22264-22272.

45. Qian J.C., Lachowski E.E., Glasser F.P. Microstructure and chemical variation in Class F fly ash glass // Materials Research Society Symposium Proceedings. 1988. Vol. 113. P. 45-53.

46. Qian J.C., Lachowski E.E., Glasser F.P. The microstructure of National Bureau of Standards reference fly ashes // Materials Research Society Symposium Proceedings. 1989. Vol. 136. P. 77-85.

47. Shang J., Dai J. G., Zhao T.J., et al. Alternation of traditional cement mortars using fly ash-based geopolymer mortars modified by slag // Journal of Cleaner Production. 2018. Vol. 203. P. 746-756.

48. Shi C., Jiménez A.F., Palomo A. New cements for the 21st century: the pursuit of an alternative to Portland cement // Cement and Concrete Research. 2011. Vol. 41. P. 750-763.

49. Shi Y., Li Y., Tang Y., et al. Life cycle assessment of autoclaved aerated fly ash and concrete block production: a case study in China // Environmental Science and Pollution Research. 2019. Vol. 26. P. 25432-25444.

50. Smith R. D. The trace element chemistry of coal during combustion and the emissions from coal-fired plants // Progress in Energy and Combustion Science. 1980. Vol. 6. P. 53-119.

51. Smith R.D., Campbell J.A., Nielson K.K. Concentration dependence upon particle size of volatilized elements in fly ash // Environmental Science and Technology. 1979. Vol. 13. P. 553-558.

52. Soroczak M.M., Eaton H.C., Tittlebaum M.E. An ESCA and SEM study of changes in the surface composition and morphology of low-calcium coal fly ash as a function of aqueous leaching // Materials Research Society Symposium Proceedings. 1987. Vol. 86. P. 37-47.

53. Su Y., Fang H. Research on fly ash policy in China // Clean Coal Technology. 2016. Vol. 22(4). P. 52-55.

54. Summers D.V., Rupp G.L., Gherini S.A. Physical-chemical characteristics of utility solid wastes. Palo Alto, CA: Electric Power Research Institute, EA-3236, 1983.

55. Teixeira E.R., Mateus R., Camoes A.F., et al. Comparative environmental life-cycle analysis of concretes using biomass and coal fly ashes as partial cement replacement material // Journal of Cleaner Production. 2016. Vol. 112. P. 2221-2230.

56. Tikalsky P.J. The effects of fly ash on the sulfate resistance of concrete. PhD dissertation. University of Texas at Austin, 1989.

57. Valkovic V. Trace elements in coal: volumes I and II. Boca Raton, FL: CRC Press, 1983.

58. Van der Sloot H.A., Nieuwendijk B.J. T. Release of trace elements from surface-enriched fly ash in seawater // Wastes in the Ocean. 1985. Vol. 4. P. 449-465.

59. Wang D., Wan K., Yang J. Measurement and evolution of eco-efficiency of coal industry ecosystem in China // Journal of Cleaner Production. 2019. Vol. 209. P. 803-818.

60. Wang L., Sun H., Sun Z., Ma E. New technology and application of brick making with coal fly ash // Journal of Material Cycles and Waste Management. 2016. Vol. 18. P. 763-770.

61. Wu B., Ci L.J. Landscape change and desertification development in the Mu Us Sandland, Northern China // Journal of Arid Environments. 2002. Vol. 50. P. 429-444.

62. Wu E.J., Chen K.Y. Chemical form and leachability of inorganic trace elements in coal ash. Palo Alto, CA: Electric Power Research Institute, EA-5115, 1987.

63. Wu J., Bai G.L., Zhao H.Y., Li X. Mechanical and thermal tests of an innovative environment-friendly hollow block as self-insulation wall materials // Construction and Building Materials. 2015. Vol. 93. P. 342-349.

64. Xu S., Wang J., Jiang Q., Zhang S. Study of natural hydraulic lime-based mortars prepared with masonry waste powder as aggregate and diatomite/fly ash as mineral admixtures // Journal of Cleaner Production. 2016. Vol. 119. P. 118-127. DOI: 10.1016/j.jclepro.2016.01.069

65. Yao Z.T., Xia M.S., Sarker P.K., Chen T. A review of the alumina recovery from coal fly ash, with a focus in China // Fuel. 2014. Vol. 120. P. 74-85.

66. Zang W.C., Wang F. Adhere to green development and promote industrial solid waste management and utilization // Environmental Protection. 2018. Vol. 46. No. 16. P. 12-16. (in Chinese).

67. Zhuang X.Y., Chen L., Komarneni S., et al. Fly ash-based geopolymer: clean production, properties and applications // Journal of Cleaner Production. 2016. Vol. 125. P. 253-267.