फ्लाई ऐश

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फ्लाई ऐश, फ़्लू ऐश, कोयले की राख या चूर्णित ईंधन राख (यूके में) बहुवचन टैंटम, कोयला दहन अवशिष्ट (सीसीआरएस), कोयला दहन उत्पाद है। जो उन कणों (जले हुए ईंधन के महीन कणों) से बना होता है। जो कोयले से चलने वाले बायलर से संक्रामक गैसों के साथ बाहर निकलते हैं। सामान्यतः बॉयलर के दहन कक्ष (फायरबॉक्स) के नीचे गिरने वाली राख को नीचे की राख कहा जाता है। आधुनिक कोयले से चलने वाले विद्युत संयंत्रों में संक्रामक गैस के चिमनियों तक पहुँचने से पूर्व फ्लाई ऐश को सामान्यतः इलेक्ट्रोस्टैटिक अवक्षेपक या अन्य कण निस्पंदन उपकरण द्वारा पकड़ लिया जाता है। बॉयलर के तल से निकाली गई निचली राख के साथ, इसे कोयले की राख के रूप में जाना जाता है।

अधिकांशतः दहन किये जाने वाले कोयले के स्रोत और संरचना के आधार पर, फ्लाई ऐश के घटक अधिक भिन्न होते हैं। किन्तु सभी फ्लाई ऐश में पर्याप्त मात्रा में सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) सम्मिलित होता है। (स्फटिकता ठोस और क्रिस्टलीयता दोनों), अल्यूमिनियम ऑक्साइड (Al2O3) और कैल्शियम ऑक्साइड (CaO), कोयला-असर परत में मुख्य खनिज यौगिक सम्मिलित होते है।

लाइटवेट एग्रीगेट (एलडब्ल्यूए) या सरल समुच्चय के रूप में फ्लाई ऐश का उपयोग अमेरिका में सबसे बड़ी अपशिष्ट धाराओं में रीसायकल (पुनरावृत्ति) करने का मूल्यवान अवसर प्रदान करता है। इसके अतिरिक्त, एलडब्ल्यूए के रूप में उपयोग किए जाने पर फ्लाई ऐश आर्थिक और पर्यावरणीय दोनों प्रकार से अनेक लाभ प्रदान कर सकता है।

फ्लाई ऐश के साधारण घटक विशिष्ट कोयला तल पर निर्भर करते हैं, किन्तु इसमें ट्रेस सांद्रता (सैकड़ों पीपीएम तक) में पाए जाने वाले निम्नलिखित तत्वों या यौगिकों में से अधिक सम्मिलित हो सकते हैं। गैलियम, हरताल, फीरोज़ा , बोरॉन, कैडमियम, क्रोमियम, हैग्जावलेंट क्रोमियम, कोबाल्ट, सीसा, मैंगनीज, पारा (तत्व), मोलिब्डेनम, सेलेनियम, स्ट्रोंटियम, थालियम और वैनेडियम के साथ-साथ पॉलीक्लोराइनेटेड डिबेंज़ोडाइऑक्सिन और पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन की बहुत कम सांद्रता होती है।[1][2] इसमें अदहनीय कार्बन भी होता है।[3][4]

अतीत में, फ्लाई ऐश को सामान्यतः पृथ्वी के वातावरण में छोड़ा जाता था। किन्तु वायु प्रदूषण नियंत्रण मानकों के लिए अब यह आवश्यक है कि इसे वायु प्रदूषण नियंत्रण उपकरणों को उचित करके प्रदर्शित करने से पूर्व कैप्चर किया जाता है। संयुक्त राज्य अमेरिका में, फ्लाई ऐश को सामान्यतः कोयला विद्युत संयंत्रों में संग्रहित किया जाता है या गड्ढों में रखा जाता है। अतः लगभग 43% पुनर्नवीनीकरण किया जाता है।[5] अधिकांशतः हाइड्रोलिक सीमेंट या हाइड्रोलिक प्लास्टर का उत्पादन करने के लिए पॉज़ोलन के रूप में उपयोग किया जाता है और ठोस उत्पादन में पोर्टलैंड सीमेंट के प्रतिस्थापन या आंशिक प्रतिस्थापन होता है। पॉज़ोलन ठोस और प्लास्टर की सेटिंग सुनिश्चित करता है और द्रवीय स्थितियों और रासायनिक आक्षेप से अधिक सुरक्षा के साथ ठोस प्रदान करता है।

उस स्थिति में जब फ्लाई (या तली) राख कोयले से उत्पन्न नहीं होती है। उदाहरण के लिए जब ठोस अपशिष्ट को विद्युत उत्पादन के लिए अपशिष्ट से ऊर्जा सुविधा में दहन किया जाता है। तब राख में कोयले की राख की तुलना में उच्च स्तर के प्रदूषक हो सकते हैं। उस स्थिति में उत्पादित राख को अधिकांशतः संकटपूर्ण अपशिष्ट के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

रासायनिक संरचना और वर्गीकरण

कोयले के प्रकार से फ्लाई ऐश संरचना
अवयव बिटुमिनस सबबिटुमिनस कोयला
SiO2 (%) 20–60 40–60 15–45
Al2O3 (%) 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

फ्लाई ऐश सामग्री निकास गैसों में निलंबित होने पर जम जाती है और इलेक्ट्रोस्टैटिक अवक्षेपकों या फिल्टर बैग द्वारा एकत्र की जाती है। चूंकि निकास गैसों में निलंबित होने पर कण तेजी से जम जाते हैं। अतः फ्लाई ऐश के कण सामान्यतः आकार में गोलाकार होते हैं और आकार में 0.5 माइक्रोमीटर से 300 माइक्रोमीटर तक होते हैं। जिसके तेजी से ठंडा होने का प्रमुख परिणाम यह है कि कुछ खनिजों के क्रिस्टलीकरण का समय होता है और मुख्य रूप से अनाकार, बुझता हुआ कांच रहता है। अतः चूर्णित कोयले में कुछ दुर्दम्य चरण (पूर्ण प्रकार से) पिघलते नहीं हैं और क्रिस्टलीय बने रहते हैं। परिणाम स्वरुप, फ्लाई ऐश विषम सामग्री है।

SiO2, Al2O3, Fe2O3 और कभी-कभी CaO फ्लाई ऐश में उपस्तिथ मुख्य रासायनिक घटक होते हैं।[6] फ्लाई ऐश का खनिज विज्ञान अत्यधिक विविध है। चूँकि सामना किए गए मुख्य चरण काँच के चरण हैं। साथ में क्वार्ट्ज, मुलाइट और लोहे के आक्साइड हेमेटाइट, मैग्नेटाइट या मैग्माइट होते है। अधिकांशतः पहचाने जाने वाले अन्य चरण क्रिस्टोबलाइट, एनहाइड्राइट, कैल्शियम ऑक्साइड, ख़तरे में डालना, केल्साइट, सिल्वेट, सेंधा नमक , कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड, रूटाइल और एनाटेज हैं। कैल्शियम युक्त खनिज एनोर्थाइट, गेहलेनाइट , एकरमैन और पोर्टलैंड सीमेंट में पाए जाने वाले समान विभिन्न कैल्शियम सिलिकेट्स और कैल्शियम एल्युमिनेट्स को कैल्शियम समृद्ध फ्लाई ऐश में पहचाना जा सकता है।[7]

चूँकि पारा सामग्री 1 पीपीएम तक पहुँच सकती है। किन्तु सामान्यतः बिटुमिनस कोयले के लिए 0.01–1 पीपीएम की सीमा में सम्मिलित किया जाता है।

अन्य ट्रेस तत्वों की सांद्रता भी इसे बनाने के लिए दहन किए गए कोयले के प्रकार के अनुसार भिन्न होती है।

वर्गीकरण

अमेरिकन सोसाइटी फार टेस्टिंग एंड मैटरियल्स (एएसटीएम) सी618 द्वारा फ्लाई ऐश की दो श्रेणियों को परिभाषित किया गया है, श्रेणी एफ फ्लाई ऐश और श्रेणी सी फ्लाई ऐश। इन वर्गों के मध्य मुख्य अंतर राख में कैल्शियम, सिलिका, एल्यूमिना और लौह सामग्री की मात्रा है। फ्लाई ऐश के रासायनिक गुण अधिक सीमा तक जलाए गए कोयले (अर्थात् एन्थ्रेसाइट, बिटुमिनस कोयला और लिग्नाइट) की रासायनिक सामग्री से प्रभावित होते हैं।[8]

सभी फ्लाई ऐश एएसटीएम सी618 आवश्यकताओं को पूर्ण नहीं करते हैं। चूंकि आवेदन के आधार पर यह आवश्यक नहीं हो सकता है। सीमेंट प्रतिस्थापन के रूप में उपयोग की जाने वाली फ्लाई ऐश को दृढ़ निर्माण मानकों को पूर्ण करना चाहिए। किन्तु संयुक्त राज्य अमेरिका में कोई मानक पर्यावरण नियम स्थापित नहीं किए गए हैं। फ्लाई ऐश के 75 प्रतिशत की महीनता 45 माइक्रोन या उससे कम होनी चाहिए और उसमें कार्बन की मात्रा 4% से कम होनी चाहिए। जिससे ज्वाला पर हानि (एलओआई) द्वारा मापा जाता है। यूएस में, एलओआई 6% से कम होना चाहिए। कोयला मिलों के परिवर्तित होते हुए प्रदर्शन और बॉयलर के प्रदर्शन के कारण कच्चे फ्लाई ऐश के कण आकार के वितरण में लगातार उतार-चढ़ाव होता रहता है। इससे यह आवश्यक हो जाता है कि यदि ठोस उत्पादन में सीमेंट को परिवर्तित करने के लिए फ्लाई ऐश का उपयोग इष्टतम विधि से किया जाता है। तब इसे यांत्रिक वायु वर्गीकरण जैसे लाभकारी विधियों का उपयोग करके संसाधित किया जाता है। किन्तु यदि ठोस उत्पादन में रेत को परिवर्तित करने के लिए फ्लाई ऐश के उपयोग भराव के रूप में किया जाता है। तब उच्च एलओआई के साथ असंशोधित फ्लाई ऐश का भी उपयोग किया जा सकता है। अतः चल रहे गुणवत्ता सत्यापन विशेष रूप से महत्वपूर्ण होते है। यह मुख्य रूप से भारतीय मानक ब्यूरो चिह्न या दुबई नगर पालिका के डीसीएल चिह्न जैसे गुणवत्ता नियंत्रण मुहरों द्वारा व्यक्त किया जाता है।

श्रेणी एफ

दृढ़, पुराने एन्थ्रेसाइट और बिटुमिनस कोयले के दहन होने से सामान्यतः श्रेणी एफ फ्लाई ऐश का उत्पादन होता है। यह फ्लाई ऐश प्रकृति में पॉज़ोलानिक है, और इसमें 7% से कम चूना (खनिज) (CaO) होता है। पॉज़ोलैनिक गुणों से युक्त श्रेणी एफ फ्लाई ऐश के कांच सदृश सिलिका और एल्यूमिना को सीमेंटिंग क्रेता की आवश्यकता होती है। जैसे कि पोर्टलैंड सीमेंट, क्विकलाइम, या हाइड्रेटेड लाइम-मिश्रित जल के साथ प्रतिक्रिया करने और सीमेंट युक्त यौगिकों का उत्पादन करने के लिए वैकल्पिक रूप से श्रेणी एफ ऐश में सोडियम सिलिकेट (जल का गिलास) जैसे रासायनिक सक्रियकर्ता को जोड़ने से जियोपॉलिमर बन सकता है।

श्रेणी सी

नए लिग्नाइट या उप-बिटुमिनस कोयले के दहन होने से उत्पन्न फ्लाई ऐश में पॉज़ोलैनिक गुण होने के अतिरिक्त, कुछ स्व-सीमेंटिंग गुण भी होते हैं। जल की उपस्थिति में, श्रेणी सी फ्लाई ऐश कठोर हो जाती है और समय के साथ मजबूत हो जाती है। श्रेणी सी फ्लाई ऐश में सामान्यतः 20% से अधिक चूना (सीएओ) होता है। श्रेणी एफ के विपरीत, स्व-सीमेंटिंग श्रेणी सी फ्लाई ऐश को सक्रियकर्ता की आवश्यकता नहीं होती है। क्षार और सल्फेट (SO
4) श्रेणी सी फ्लाई ऐश में सामग्री सामान्यतः अधिक होती है।

कम से कम अमेरिकी निर्माता ने फ्लाई ऐश ईंट की घोषणा की है। जिसमें 50% तक श्रेणी सी फ्लाई ऐश है। परीक्षण से पता चलता है कि ईंटें पारंपरिक मिट्टी की ईंटों के लिए एएसटीएम सी 216 में सूचीबद्ध प्रदर्शन मानकों को पूर्ण करती हैं या उससे अधिक हैं। यह एएसटीएम सी 55, ठोस इमारत ईंट के लिए मानक विशिष्टता में ठोस ईंट के लिए स्वीकार्य संकोचन सीमा के अंदर भी है। यह अनुमान लगाया गया है कि फ्लाई ऐश ईंटों में उपयोग की जाने वाली उत्पादन विधि चिनाई निर्माण की सन्निहित ऊर्जा को 90% तक कम कर देती है।[9] अतः ईंटें और पेवर्स (पक्की सड़क करनेवाला कांट्रेक्टर) 2009 के अंत से पूर्व व्यावसायिक मात्रा में उपलब्ध होने की उम्मीद थी।[10]

निपटान और बाजार स्रोत

अतीत में, कोयले के दहन से उत्पन्न फ्लाई ऐश को केवल संक्रामक गैसों में मिला दिया जाता था और वातावरण में फैला दिया जाता था। इसने पर्यावरण और स्वास्थ्य संबंधी चिंताओं को उत्पन्न किया जाता है। जिसने भारी औद्योगिक देशों में कानूनों को प्रेरित किया जाता है। जिसने फ्लाई ऐश उत्सर्जन को उत्पादित राख के 1% से भी कम कर दिया है। दुनिया भर में, कोयला विद्युत स्टेशनों से उत्पादित फ्लाई ऐश का 65% से अधिक गड्ढों और राख तालाब में निपटाया जाता है।

ऐश जिसे बाहर जमा किया जाता है। अंततः भूमिगत जल जलभृतों में विषैले यौगिकों को लीच कर सकती है। इस कारण से, फ्लाई ऐश निपटान के बारे में वर्तमान तर्क विशेष रूप से पंक्तिबद्ध गड्ढों बनाने के इर्द-गिर्द घूर्णन करता है। जो रासायनिक यौगिकों को भूजल और स्थानीय पारिस्थितिक तंत्र में निक्षालित होने से रोकते हैं।

चूंकि संयुक्त राज्य अमेरिका में विभिन्न दशकों तक कोयला प्रमुख ऊर्जा स्रोत था। विद्युत कंपनियां अधिकांशतः अपने कोयला संयंत्र महानगरीय क्षेत्रों के समीप स्थित करती थीं। पर्यावरणीय विवादों को जोड़ते हुए, कोयला संयंत्रों को अपने बॉयलरों को संचालित करने के लिए महत्वपूर्ण मात्रा में जल की आवश्यकता होती है। अतः प्रमुख कोयला संयंत्र (और पश्चात् में उनके फ्लाई ऐश भंडारण प्याला) महानगरीय क्षेत्रों के समीप और नदियों और झीलों के समीप स्थित होते हैं। जो अधिकांशतः शहरों के आस-पास पीने की आपूर्ति के रूप में उपयोग किए जाते हैं। उन फ्लाई ऐश प्यालों में से विभिन्न अरेखीय थे और आस-पास की नदियों और झीलों से फैलने और बाढ़ का भी बड़ा खतरा था। उदाहरण के लिए, उत्तरी कैरोलिना में ड्यूक ऊर्जा अपने कोयले की राख के भंडारण से संबंधित विभिन्न बड़े मुकदमों में सम्मिलित रही है और जल के प्याले में राख के रिसाव में फैल गई है।[11][12][13]

गड्ढों की बढ़ती लागत और सतत विकास में वर्तमान रुचि के कारण हाल के वर्षों में फ्लाई ऐश का पुनर्चक्रण बढ़ती हुई चिंता बन गया है। As of 2017, अमेरिका में कोयले से चलने वाले विद्युत संयंत्रों ने 38.2 million short tons (34.7×10^6 t) फ्लाई ऐश उत्पादन की सूचना दी थी। जिनमें से 24.1 million short tons (21.9×10^6 t) का विभिन्न अनुप्रयोगों में पुन: उपयोग किया गया था।[14] फ्लाई ऐश को पुनर्चक्रित करने के पर्यावरणीय लाभों में सम्मिलित हैं। खदान सामग्री की मांग को कम किया जाता है। जिसके लिए पोर्टलैंड सीमेंट जैसी सामग्री के लिए उत्खनन और अल्पमूल्य प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती थी।

पुन: उपयोग

अर्थव्यवस्था के विभिन्न क्षेत्रों, उद्योग, बुनियादी ढाँचे और कृषि में फ्लाई ऐश के उपयोग का कोई अमेरिकी सरकारी पंजीकरण (लेबलिंग) नहीं है। फ्लाई ऐश उपयोग सर्वेक्षण डेटा जिसे अपूर्ण माना जाता है। अमेरिकन कोल ऐश एसोसिएशन द्वारा प्रतिवर्ष प्रकाशित किया जाता है।[15]

कोयले की राख के उपयोग में सम्मिलित हैं। (लगभग घटते महत्व के क्रम में),

  • ठोस उत्पादन, पोर्टलैंड सीमेंट, रेत के लिए विकल्प सामग्री के रूप में।
  • आरसी संरचनाओं में जंग नियंत्रण।[16]
  • फ्लाई-ऐश छर्रों जो ठोस मिश्रण में सामान्य समुच्चय को प्रतिस्थापित कर सकते हैं।
  • तटबंध (परिवहन) और अन्य संरचनात्मक भराव (सामान्यतः सड़क निर्माण के लिए)।
  • ग्राउट और फ्लोएबल उत्पादन भरते हैं।
  • अपशिष्ट स्थिरीकरण और जमना
  • क्लिंकर (सीमेंट) उत्पादन (मिट्टी के विकल्प के रूप में)।
  • मेरा पुनर्ग्रहण।
  • मिट्टी का स्थिरीकरण।
  • आधार पाठ्यक्रम निर्माण।
  • समग्र (समग्र) स्थानापन्न सामग्री के रूप में (उदाहरण के लिए ईंट उत्पादन के लिए)।
  • डामर ठोस में खनिज भराव।
  • कृषि उपयोग: मिट्टी में संशोधन, उर्वरक, पशु चारा, स्टॉक फीड यार्ड में मिट्टी स्थिरीकरण, और कृषि भागदारी।
  • बर्फ पिघलाने के लिए नदियों पर ढीला आवेदन।[17]
  • बर्फ नियंत्रण के लिए सड़कों और पार्किंग स्थल पर ढीला आवेदन।[18]

अन्य अनुप्रयोगों में सौंदर्य प्रसाधन, टूथपेस्ट, किचन काउंटर शीर्ष सम्मिलित हैं।[19] फर्श और छत की टाइलें, बॉलिंग गेंद, फ्लोटेशन (तैरने की क्रिया) डिवाइस, प्लास्टर, बर्तन, टूल हैंडल, पिक्चर फ्रेम, ऑटो बॉडी और नाव का हल, सेलुलर ठोस, जियोपॉलिमर, छत टाइल , रूफिंग ग्रैन्यूल, अलंकार, चिमनी मेंटल, अंगार , पीवीसी पाइप, संरचनात्मक अछूता पैनल, हाउस साइडिंग और ट्रिम, रनिंग ट्रैक, ब्लास्टिंग ग्रिट, पुनर्नवीनीकरण प्लास्टिक की लकड़ी, यूटिलिटी पोल और क्रॉसआर्म्स, रेलवे स्लीपर, हाईवे शोर बाधा, समुद्री ढेर, दरवाजे, खिड़की के फ्रेम, मचान, साइन पोस्ट, क्रिप्ट, कॉलम, रेलरोड टाई, विनाइल फ्लोरिंग, पेविंग स्टोन्स, शॉवर स्टॉल, गेराज दरवाजे, पार्क बेंच, लैंडस्केप टिम्बर्स, प्लांटर्स, पैलेट ब्लॉक्स, मोल्डिंग, मेल बॉक्स, कृत्रिम चट्टान , बाइंडिंग क्रेता, पेंट और अंडरकोटिंग, धातु कास्टिंग , और लकड़ी और प्लास्टिक उत्पादों में भराव उपस्थित होता है।[20][21]

पोर्टलैंड सीमेंट

इसके पॉज़ोलैनिक गुणों के कारण, फ्लाई ऐश का उपयोग ठोस में पोर्टलैंड सीमेंट के प्रतिस्थापन के रूप में किया जाता है।[22] फ्लाई ऐश के उपयोग को पॉज़ोलानिक संघटक के रूप में सन्न 1914 की शुरुआत में मान्यता दी गई थी। चूंकि इसके उपयोग का सबसे पहला उल्लेखनीय अध्ययन सन्न 1937 में हुआ था।[23] रोमन एक्वाडक्ट या पेंथियन, रोम में रोम जैसी रोमन संरचनाओं ने ज्वालामुखीय राख या पॉज़ोलन (जो राख उड़ाने के समान गुण रखते हैं।) को उनके ठोस में पॉज़ोलन के रूप में उपयोग किया था।[24] चूंकि पॉज़ोलन ठोस की बल और स्थायित्व में अधिक सुधार करता है। राख का उपयोग उनके संरक्षण में महत्वपूर्ण कारक है।

पोर्टलैंड सीमेंट के आंशिक प्रतिस्थापन के रूप में फ्लाई ऐश का उपयोग विशेष रूप से उपयुक्त है। किन्तु श्रेणी सी फ्लाई ऐश तक सीमित नहीं है। श्रेणी एफ फ्लाई ऐश का ठोस की प्रवेशित वायु सामग्री पर अस्थिर प्रभाव हो सकता है ।जिससे फ्रीज / पिघलने की क्षति के लिए प्रतिरोध कम हो जाता है। फ्लाई ऐश अधिकांशतः पोर्टलैंड सीमेंट के द्रव्यमान से 30% तक परिवर्तित हो जाता है। किन्तु कुछ अनुप्रयोगों में उच्च मात्रा में इसका उपयोग किया जा सकता है। कुछ स्थितियों में, फ्लाई ऐश ठोस की अंतिम बल में जोड़ सकता है और इसके रासायनिक प्रतिरोध और स्थायित्व को बढ़ा सकता है।

फ्लाई ऐश ठोस की कार्य क्षमता में अधिक सुधार कर सकता है। हाल ही में, आंशिक सीमेंट को उच्च मात्रा वाली फ्लाई ऐश (50% सीमेंट प्रतिस्थापन) के साथ परिवर्तित करने के लिए विशेष विधि विकसित की गई है। रोलर-कॉम्पैक्ट ठोस (आरसीसी) [बांध निर्माण में प्रयुक्त] के लिए, महाराष्ट्र, भारत में घाटघर बांध परियोजना में संसाधित फ्लाई ऐश के साथ 70% के प्रतिस्थापन मूल्यों को प्राप्त किया गया है। फ्लाई ऐश कणों के गोलाकार आकार के कारण, यह जल की मांग को कम करते हुए सीमेंट की कार्य क्षमता को बढ़ा सकता है।[25] फ्लाई ऐश के समर्थकों का प्रामाणित है कि पोर्टलैंड सीमेंट को फ्लाई ऐश से बदलने से ठोस के ग्रीनहाउस गैस पदचिह्न कम हो जाते हैं। जिससे कि पोर्टलैंड सीमेंट टन का उत्पादन फ्लाई ऐश से उत्पन्न CO2 की तुलना में लगभग टन CO2 उत्पन्न करता है। नए फ्लाई ऐश का उत्पादन, अर्थात् कोयले के दहन होने से प्रति टन फ्लाई ऐश लगभग 20 से 30 टन CO2 का उत्पादन होता है। चूंकि पोर्टलैंड सीमेंट का विश्वव्यापी उत्पादन सन्न 2010 तक लगभग 2 बिलियन टन तक पहुंचने की उम्मीद है। अतः फ्लाई ऐश द्वारा इस सीमेंट के किसी भी बड़े भाग को परिवर्तित करने से निर्माण से जुड़े कार्बन उत्सर्जन में अधिक कमी आ सकती है। जब तक तुलना फ्लाई ऐश के उत्पादन को लेती है।

तटबंध

इंजीनियरिंग सामग्री के मध्य फ्लाई ऐश के गुण असामान्य हैं। सामान्यतः तटबंध निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली मिट्टी के विपरीत, फ्लाई ऐश में बड़ी एकरूपता गुणांक होती है और इसमें मिट्टी परिभाषा के आकार के कण होते हैं। तटबंधों में फ्लाई ऐश के उपयोग को प्रभावित करने वाले इंजीनियरिंग गुणों में अनाज के आकार का वितरण, प्रॉक्टर संघनन परीक्षण, अपरूपण शक्ति, संपीड्यता, पारगम्यता (द्रव) और पाला गरम होना सम्मिलित हैं।[25]तटबंधों में उपयोग की जाने वाली लगभग सभी प्रकार की फ्लाई ऐश श्रेणी एफ है।

मृदा स्थिरीकरण

मृदा स्थिरीकरण मिट्टी के भौतिक गुणों को बढ़ाने के लिए स्थायी भौतिक और रासायनिक परिवर्तन होता है। स्थिरीकरण मिट्टी की अपरूपण शक्ति को बढ़ा सकता है और मिट्टी के सिकुड़ने-प्रफुल्लित गुणों को नियंत्रित कर सकता है। इस प्रकार फुटपाथ और नींव का समर्थन करने के लिए उप-श्रेणी की भार-वहन क्षमता में सुधार करता है। विस्तृत मिट्टी से दानेदार सामग्री तक उप-श्रेणी सामग्री की विस्तृत श्रृंखला के इलाज के लिए स्थिरीकरण का उपयोग किया जा सकता है। अतः चूना, फ्लाई ऐश और पोर्टलैंड सीमेंट सहित विभिन्न प्रकार के रासायनिक योजकों के साथ स्थिरीकरण प्राप्त किया जा सकता है। किसी भी स्थिरीकरण परियोजना का उचित डिजाइन और परीक्षण महत्वपूर्ण घटक है। यह वांछित इंजीनियरिंग गुणों को प्राप्त करने वाले उचित रासायनिक योज्य और मिश्रण दर के डिजाइन मानदंड की स्थापना और निर्धारण की अनुमति देता है। स्थिरीकरण प्रक्रिया के लाभों में सम्मिलित हो सकते हैं। उच्च प्रतिरोध (आर) मूल्य, प्लास्टिसिटी (नमनीयता) में कमी, कम पारगम्यता, फुटपाथ की मोटाई में कमी, उत्खनन का उन्मूलन, सामग्री संभालना, और आधार आयात, एड्स संघनन, परियोजनाओं पर साइटों और अंदर सभी मौसम की पहुंच प्रदान करता है। मृदा स्थिरीकरण से निकटता से संबंधित मृदा उपचार का अन्य रूप मृदा संशोधन है। जिसे कभी-कभी मिट्टी सुखाने या मिट्टी की अनुकूल के रूप में संदर्भित किया जाता है। चूंकि कुछ स्थिरीकरण स्वाभाविक रूप से मिट्टी के संशोधन में होता है। अंतर यह है कि मिट्टी का संशोधन निर्माण में तेजी लाने के लिए मिट्टी की नमी की मात्रा को कम करने का साधन है। जिससे कि स्थिरीकरण सामग्री की अपरूपण शक्ति को अधिक सीमा तक बढ़ा सकता है। जैसे कि इसे मिट्टी में सम्मिलित किया जा सकता है। परियोजना की संरचनात्मक डिजाइन, मृदा संशोधन बनाम मृदा स्थिरीकरण से जुड़े निर्धारण कारक उपस्तिथा नमी सामग्री, मिट्टी की संरचना का अंतिम उपयोग और अंततः प्रदान किए गए लागत लाभ हो सकते हैं। स्थिरीकरण और संशोधन प्रक्रियाओं के लिए उपकरण में सम्मिलित हैं। रासायनिक योजक प्रसारित करने वाला, मिट्टी मिश्रण (पुनर्प्राप्तिकर्ता), पोर्टेबल वायवीय भंडारण कंटेनर, जल के ट्रक, गहरे लिफ्ट कम्पेक्टर, मोटर श्रेणी-निर्धारक सम्मिलित है।

फ्लोएबल फिल (बहने योग्य भराव)

फ़्लाई ऐश का उपयोग प्रवाह योग्य पूर्ण (नियंत्रित निम्न सामर्थ्य सामग्री या सीएलएसएम भी कहा जाता है) के उत्पादन में घटक के रूप में किया जाता है। जिसका उपयोग कॉम्पेक्टेड अर्थ या दानेदार पूर्ण के बदले स्व-समतल, स्व-कॉम्पैक्ट बैकफ़िल सामग्री के रूप में किया जाता है। विचाराधीन परियोजना की डिजाइन आवश्यकताओं के आधार पर प्रवाह योग्य पूर्ण मिश्रण की शक्ति 50 से 1,200 |lbf/in2 (0.3 से 8.3 मेगासमीप्कल) तक हो सकती है । फ्लोएबल फिल में पोर्टलैंड सीमेंट और फिलर सामग्री का मिश्रण सम्मिलित है और इसमें खनिज मिश्रण हो सकते हैं। फ्लाई ऐश भराव सामग्री के रूप में या तब पोर्टलैंड सीमेंट या फाइन एग्रीगेट (ज्यादातर स्थितियों में, नदी की रेत) की जगह ले सकता है। उच्च फ्लाई ऐश सामग्री के मिश्रण में लगभग सभी फ्लाई ऐश होते हैं, जिसमें पोर्टलैंड सीमेंट का छोटा प्रतिशत और मिश्रण को प्रवाहित करने के लिए पर्याप्त जल होता है। चूँकि कम फ्लाई ऐश सामग्री मिश्रण में भराव सामग्री का उच्च प्रतिशत और फ्लाई ऐश, पोर्टलैंड सीमेंट और जल का कम प्रतिशत होता है। श्रेणी एफ फ्लाई ऐश उच्च फ्लाई ऐश सामग्री मिश्रणों के लिए सबसे उपयुक्त है। जिससे कि श्रेणी सी फ्लाई ऐश लगभग हमेशा कम फ्लाई ऐश सामग्री मिश्रणों में उपयोग किया जाता है।[25][26]

डामर ठोस

डामर ठोस समग्र सामग्री है जिसमें डामर बाइंडर और खनिज समुच्चय होता है जो सामान्यतः सतही सड़कों के लिए उपयोग किया जाता है। श्रेणी एफ और श्रेणी सी फ्लाई ऐश दोनों को सामान्यतः खनिज भराव के रूप में उपयोग किया जा सकता है जिससे कि आवाजों को भरा जा सकता है और डामर ठोस मिश्रणों में बड़े कुल कणों के मध्य संपर्क बिंदु प्रदान किया जा सकता है। इस एप्लिकेशन का उपयोग संयोजन के रूप में या अन्य बाइंडरों (जैसे पोर्टलैंड सीमेंट या हाइड्रेटेड लाइम) के प्रतिस्थापन के रूप में किया जाता है। चूँकि डामर फुटपाथ में उपयोग के लिए, फ्लाई ऐश को एएसटीएम D242 में उल्लिखित खनिज भराव विनिर्देशों को पूर्ण करना चाहिए। फ्लाई ऐश की हाइड्रोफोबिक प्रकृति फुटपाथों को स्ट्रिपिंग के लिए उत्तम प्रतिरोध देती है। फ्लाई ऐश को डामर मैट्रिक्स की कठोरता को बढ़ाने, रट प्रतिरोध में सुधार और मिश्रण स्थायित्व में वृद्धि करने के लिए भी दिखाया गया है।[25][27]

थर्माप्लास्टिक के लिए भराव

थर्माप्लास्टिक ओलेफिन के लिए भराव के रूप में कोयला और शेल तेल फ्लाई ऐश का उपयोग किया गया है। जिसका उपयोग इंजेक्शन मोल्डिंग अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है।[28]

जियोपॉलिमर्स

अभी हाल ही में, फ्लाई ऐश का उपयोग जियोपॉलिमर में घटक के रूप में किया गया है। जहां फ्लाई ऐश काँच की प्रतिक्रियात्मकता का उपयोग हाइड्रेटेड पोर्टलैंड सीमेंट के समान बाइंडर बनाने के लिए किया जा सकता है। किन्तु कम CO2 सहित संभावित उत्तम गुणों के साथ उत्सर्जन, सूत्रीकरण पर निर्भर करता है।[29]

रोलर कॉम्पैक्ट ठोस

आमेरन के ताउम सौक हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन के ऊपरी जलाशय का निर्माण रोलर-कॉम्पैक्ट ठोस से किया गया था। जिसमें आमेरन के कोयला संयंत्रों में से से उड़ने वाली राख सम्मिलित थी।[30]

फ्लाई ऐश का उपयोग करने का अन्य अनुप्रयोग रोलर कॉम्पैक्ट ठोस बांधों में है। अमेरिका में विभिन्न बांध उच्च फ्लाई ऐश सामग्री के साथ बनाए गए हैं। फ्लाई ऐश हाइड्रेशन की ऊष्मा को कम करता है। जिससे मोटे स्थानन हो सकते हैं। इनके लिए डेटा यूएस सुधार ब्यूरो में पाया जा सकता है। यह भारत में घाटघर बांध परियोजना में भी प्रदर्शित किया गया है।

ईंटें

फ्लाई ऐश से निर्माण ईंटों के निर्माण के लिए विभिन्न विधिया हैं। जो विभिन्न प्रकार के उत्पादों का उत्पादन करती हैं। यह विशेष प्रकार की फ्लाई ऐश ईंट का निर्माण फ्लाई ऐश को मिट्टी की समान मात्रा के साथ मिलाकर किया जाता है। फिर भट्ठे में लगभग 1000 °C. जलावन की जाती है। इस दृष्टिकोण का आवश्यक मिट्टी की मात्रा को कम करने का मुख्य लाभ होता है। अन्य प्रकार की फ्लाई ऐश ईंट मिट्टी, पेरिस-प्‍लास्‍टर, फ्लाई ऐश और जल को मिलाकर और मिश्रण को सूखने की अनुमति देकर बनाई जाती है। चूंकि इसे ऊष्मा की आवश्यकता नहीं होती है। यह तकनीक वायु प्रदूषण को कम करती है। अतः अधिक आधुनिक निर्माण प्रक्रियाएं फ्लाई ऐश के अधिक अनुपात और उच्च दबाव निर्माण तकनीक का उपयोग करती हैं। जो पर्यावरणीय लाभ के साथ उच्च शक्ति वाली ईंटों का उत्पादन करती हैं।

यूनाइटेड किंगडम में, ठोस चिनाई इकाई बनाने के लिए फ्लाई ऐश का उपयोग 50 वर्षों से अधिक समय से किया जा रहा है। वे गुहा की दीवारों की आंतरिक त्वचा के लिए व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। वे अन्य समुच्चय के साथ बने ब्लॉकों की तुलना में स्वाभाविक रूप से अधिक तापरोधी हैं। [31]

सन्न 1970 के दशक से विंडहोक, नामीबिया में घरों के निर्माण में ऐश ईंटों का उपयोग किया जाता रहा है। चूँकि, ईंटों के साथ समस्या यह है कि वे विफल हो जाते हैं या भद्दे पॉप-आउट उत्पन्न करते हैं। यह तब होता है जब ईंटें नमी के संपर्क में आती हैं और रासायनिक प्रतिक्रिया होती है। जिससे ईंटें फैलती हैं।

भारत में निर्माण के लिए फ्लाई ऐश ईंटों का उपयोग किया जाता है। अग्रणी निर्माता 75% से अधिक पोस्ट-औद्योगिक पुनर्नवीनीकरण कचरे और संपीड़न प्रक्रिया का उपयोग करके चूने-पोज़ोलाना मिश्रण के लिए चूर्णित ईंधन राख के रूप में जाना जाने वाला औद्योगिक मानक का उपयोग करते हैं। यह अच्छे तापावरोधन गुणों और पर्यावरणीय लाभों के साथ मजबूत उत्पाद का उत्पादन करता है।[32][33]

धातु मैट्रिक्स सम्मिश्र

फ्लाई ऐश कणों ने एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के साथ उचित सुदृढीकरण के रूप में अपनी क्षमता सिद्ध करना है और भौतिक और यांत्रिक गुणों में सुधार दिखाया है। विशेष रूप से, संपीड़न शक्ति, तन्य शक्ति और कठोरता तब बढ़ जाती है। जब फ्लाई ऐश सामग्री का प्रतिशत बढ़ जाता है। जिससे कि घनत्व घट जाता है।[34] शुद्ध अल मैट्रिक्स में फ्लाई ऐश सेनोस्फीयर की उपस्थिति इसके थर्मल विस्तार (सीटीई) को कम करती है।[35]

खनिज निष्कर्षण

फ्लाई ऐश से जर्मेनियम और टंगस्टन निकालने और उन्हें रीसायकल करने के लिए वैक्यूम आसवन का उपयोग करना संभव हो सकता है।[36]

अपशिष्ट उपचार और स्थिरीकरण

इसकी क्षारीयता और जल अवशोषण क्षमता को देखते हुए फ्लाई ऐश, सीवेज कीचड़ को जैविक उर्वरक या जैव ईंधन में परिवर्तित होने के लिए अन्य क्षारीय सामग्रियों के संयोजन में उपयोग किया जा सकता है।[37][38]

उत्प्रेरक

फ्लाई ऐश, जब सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ इलाज किया जाता है। तब पायरोलिसिस नामक उच्च तापमान प्रक्रिया में कच्चे तेल के समान पदार्थ में पॉलीथीन परिवर्तित करने के लिए उत्प्रेरक के रूप में उचित प्रकार से कार्य करता है।[39] और अपशिष्ट जल उपचार में उपयोग किया जाता है।[40]

इसके अतिरिक्त, फ्लाई ऐश, मुख्य रूप से श्रेणी सी, संकटपूर्ण कचरे और दूषित मिट्टी के स्थिरीकरण / सॉलिडिफिकेशन प्रक्रिया में उपयोग किया जा सकता है।[41] उदाहरण के लिए, रेनिपल प्रक्रिया सीवेज कीचड़ और अन्य विषैले कीचड़ को स्थिर करने के लिए मिश्रण के रूप में फ्लाई ऐश का उपयोग करती है। इस प्रक्रिया का उपयोग 1996 से एलकेनेना, पुर्तगाल में बड़ी मात्रा में बड़ी मात्रा में क्रोमियम (VI) दूषित चमड़े के कीचड़ को स्थिर करने के लिए किया गया है।[42]

पर्यावरणीय समस्याएं

भूजल संदूषण

कोयले में ट्रेस तत्वों (जैसे आर्सेनिक, बेरियम, बेरिलियम, बोरॉन, कैडमियम, क्रोमियम, थैलियम, सेलेनियम, मोलिब्डेनम और पारा (तत्व)) के ट्रेस स्तर होते हैं, जिनमें से विभिन्न मनुष्यों और अन्य जीवन के लिए अत्यधिक विषैले होते हैं। अतः इस कोयले के दहन के पश्चात् प्राप्त होने वाली फ्लाई ऐश में इन तत्वों की बढ़ी हुई सांद्रता होती है और राख से भूजल प्रदूषण होने की संभावना महत्वपूर्ण होती है।[43] संयुक्त राज्य अमेरिका में भूमिगत जल प्रदूषण के प्रलेखित स्थिति हैं। जो आवश्यक सुरक्षा के बिना राख के निपटान या उपयोग के पश्चात् किए गए हैं।

उदाहरण

मैरीलैंड

नक्षत्र ऊर्जा ने सन्न 1996 से 2007 के समय गैम्ब्रिल्स, मैरीलैंड में पूर्व रेत और बजरी खदान में ब्रैंडन शोर्स जनरेटिंग स्टेशन द्वारा उत्पन्न फ्लाई ऐश का निपटान किया था। चूँकि राख ने भूजल को भारी धातुओं से दूषित कर दिया था।[44] पर्यावरण के मैरीलैंड विभाग ने तारामंडल पर $1 मिलियन का जुर्माना जारी किया था। अतः आस पास के निवासियों ने तारामंडल के विरुद्ध मुकदमा दायर किया और सन्न 2008 में कंपनी ने 54 मिलियन डॉलर में स्थिति को सुलझा लिया था।[45][46]

उत्तरी कैरोलिना

सन्न 2014 में, उत्तरी कैरोलिना के ड्यूकविले में बक स्टीम स्टेशन के समीप रहने वाले निवासियों को बताया गया था कि उनके घरों के समीप कोयले की राख के गड्ढे भूजल में संकटपूर्ण सामग्री का रिसाव कर सकते हैं।[47][48]

इलिनोइस

इलिनोइस में कोयले से दहन होने वाले विद्युत संयंत्रों द्वारा उत्पन्न कोयले की राख के साथ विभिन्न कोयले की राख डंपसाइट्स हैं। उपलब्ध आंकड़ों के साथ राज्य के 24 कोयले की राख डंपसाइटों में से 22 ने आर्सेनिक, कोबाल्ट और लिथियम सहित विषैले प्रदूषकों को भूजल, नदियों और झीलों में मुक्त किया है। इलिनोइस में इन कोयले की राख डंपसाइट्स द्वारा जल में फेंके गए संकटपूर्ण विषैले रसायनों में 300,000 पाउंड से अधिक एल्यूमीनियम, 600 पाउंड आर्सेनिक, लगभग 300,000 पाउंड बोरॉन, 200 पाउंड से अधिक कैडमियम, 15,000 पाउंड से अधिक मैंगनीज, लगभग 1,500 पाउंड सम्मिलित हैं। पर्यावरण अखंडता परियोजना, भू-न्याय , प्रेयरी रिवर नेटवर्क और सिएरा क्लब की रिपोर्ट के अनुसार सेलेनियम, लगभग 500,000 पाउंड नाइट्रोजन और लगभग 40 मिलियन पाउंड सल्फेट सम्मिलित है।[49]

टेनेसी

सन्न 2008 में, टेनेसी के रोने काउंटी में किंग्स्टन जीवाश्म संयंत्र ने 1.1 बिलियन गैलन कोयले की राख को एमोरी और क्लिंच नदियों में गिरा दिया और आस-पास के आवासीय क्षेत्रों को क्षतिग्रस्त कर दिया था। यह यू.एस. में सबसे बड़ा औद्योगिक फैलाव है।[50]

टेक्सास

पर्यावरण अखंडता परियोजना (ईआईपी) के अध्ययन के अनुसार, टेक्सास में 16 कोयला-दहन होने वाले विद्युत संयंत्रों में से प्रत्येक के आस पास भूजल कोयले की राख से प्रदूषित हो गया है। सभी ऐश डंप साइटों के समीप भूजल में आर्सेनिक, कोबाल्ट, लिथियम और अन्य दूषित पदार्थों के असुरक्षित स्तर पाए गए है। चूँकि 16 साइटों में से 12 में ईआईपी विश्लेषण में भूजल में आर्सेनिक का स्तर ईपीए अधिकतम संदूषक स्तर से 10 गुना अधिक पाया गया है। आर्सेनिक विभिन्न प्रकार के कैंसर के कारण में पाया गया है। अतः 10 साइटों पर, लिथियम, जो न्यूरोलॉजिकल रोग का कारण बनता है। भूजल में 1,000 माइक्रोग्राम प्रति लीटर से अधिक सांद्रता में पाया गया है। जो कि अधिकतम स्वीकार्य स्तर का 25 गुना है। रिपोर्ट का निष्कर्ष है कि टेक्सास में जीवाश्म ईंधन उद्योग कोयला राख प्रसंस्करण पर संघीय नियमों का पालन करने में विफल रहा है और राज्य नियामक भूजल की रक्षा करने में विफल रहे हैं।[51]

पारिस्थितिकी

पर्यावरण पर फ्लाई ऐश का प्रभाव ताप विद्युत संयंत्र के आधार पर भिन्न-भिन्न हो सकता है। जहां इसका उत्पादन होता है। अतः साथ ही अपशिष्ट उत्पाद में फ्लाई ऐश से बॉटम ऐश का अनुपात भी होता है।[52] यह कोयला पाए जाने वाले क्षेत्र के भूविज्ञान और विद्युत संयंत्र में कोयले के दहन होने की प्रक्रिया के आधार पर कोयले के विभिन्न रासायनिक बनावट के कारण है। चूँकि जब कोयले को दहन किया जाता है। तब यह क्षारीय धूल बनाता है। इस क्षारीय धूल का पीएच 8 से लेकर 12 तक उच्च हो सकता है।[53] फ्लाई ऐश धूल मिट्टी की ऊपरी परत पर जमा हो सकती है। जिससे पीएच बढ़ जाता है और आस पास के पारिस्थितिकी तंत्र में पौधों और जानवरों को प्रभावित करता है। लोहा, मैंगनीज, जस्ता, तांबा, सीसा, निकल, क्रोमियम, कोबाल्ट, आर्सेनिक, कैडमियम और मरकरी (तत्व) जैसे ट्रेस तत्व, नीचे की राख और मूल कोयले की तुलना में उच्च सांद्रता में पाए जा सकते हैं।[52]

फ्लाई ऐश विषैले घटकों का निक्षालन कर सकता है। जो पीने के जल के लिए संघीय मानक से कहीं भी सौ से हजार गुना अधिक हो सकता है।[54] फ्लाई ऐश कटाव, सतह के अपवाह, जल की सतह पर उतरने वाले वायुजनित कणों, सतह के जल में जाने वाले दूषित भूजल, जल निकासी में बाढ़ या कोयले की राख के तालाब से निर्वहन के माध्यम से सतह के जल को दूषित कर सकता है।[54] चूँकि मछली को दो भिन्न-भिन्न विधियों से दूषित किया जा सकता है। जब जल फ्लाई ऐश से दूषित होता है। तब मछलियाँ अपने गलफड़ों के माध्यम से विषाक्त पदार्थों को अवशोषित कर सकती हैं।[54] अतः जल में तलछट भी दूषित हो सकती है। दूषित तलछट मछली के खाद्य स्रोतों को दूषित कर सकती है। अतः मछली उन खाद्य स्रोतों का सेवन करने से दूषित हो सकती है।[54] इसके पश्चात् उन जीवों का संदूषण हो सकता है। जो इन मछलियों का सेवन करते हैं। जैसे कि पक्षी, भालू और यहां तक ​​कि मनुष्य भी इनका सेवन करते है।[54] जल को दूषित करने वाली फ्लाई ऐश के संपर्क में आने के पश्चात्, जलीय जीवों में कैल्शियम, जिंक, ब्रोमिन, सोना, सेरियम, क्रोमियम, सेलेनियम, कैडमियम और मरकरी का स्तर बढ़ गया है।[55]

फ्लाई ऐश से दूषित मिट्टी ने थोक घनत्व और जल की क्षमता में वृद्धि देख सकते है। किन्तु हाइड्रोलिक चालकता और सामंजस्य में कमी आ जाती है।[55] मिट्टी में फ्लाई ऐश का प्रभाव और मिट्टी में सूक्ष्मजीव राख के पीएच से प्रभावित होते हैं और राख में धातु की सांद्रता का अनुमान लगाते हैं।[55] दूषित मिट्टी में सूक्ष्मजीव समुदायों ने श्वसन और नाइट्रिफिकेशन में कमी दिखाई देती है।[55] ये दूषित मिट्टी पौधों के विकास के लिए हानिकारक या \लाभदायक हो सकती हैं।[55] फ्लाई ऐश के सामान्यतः लाभकारी परिणाम होते हैं। जब यह मिट्टी में पोषक तत्वों की कमी को उचित करता है।[55] बोरॉन फाइटोटॉक्सिसिटी देखे जाने पर सबसे हानिकारक प्रभाव देखे गए है।[55] पौधे मिट्टी से फ्लाई ऐश द्वारा बढ़ाए गए तत्वों को अवशोषित करते हैं।[55] आर्सेनिक, मोलिब्डेनम और सेलेनियम ही ऐसे तत्व थे। जो चरने वाले जानवरों के लिए संभावित विषैले स्तरों पर पाए गए थे।[55] फ्लाई ऐश के संपर्क में आने वाले स्थलीय जीवों ने केवल सेलेनियम के बढ़े हुए स्तर को दिखाया गया है।[55]

थोक भंडारण का छलकाव

23 दिसंबर सन्न 2008 को टेनेसी वैली अथॉरिटी फ्लाई ऐश नियंत्रण विफलता किंग्स्टन, टेनेसी में

जहां फ्लाई ऐश को थोक में संग्रहित किया जाता है। वहां सामान्यतः धूल को कम करने के लिए इसे सूखे के अतिरिक्त गीला रखा जाता है। अतः परिणामी बाड़े (तालाब) सामान्यतः लंबे समय तक बड़े और स्थिर होते हैं। किन्तु उनके बांधों या मेंडबंदी का कोई भी उल्लंघन तेजी से और बड़े पैमाने पर होता है।

दिसंबर 2008 में, टेनेसी घाटी अथॉरिटी के किंग्स्टन फॉसिल प्लांट में फ्लाई ऐश के गीले भंडारण के लिए तटबंध के ढहने से 5.4 मिलियन क्यूबिक गज कोयले की फ्लाई ऐश निकली गयी थी। जिससे तीन घर क्षतिग्रस्त हो गए और एमोरी नदी में बह गये थे।[56] अतः सफाई की लागत $1.2 बिलियन से अधिक हो सकती है। इस रिसाव के कुछ सप्ताह पश्चात् अलाबामा में छोटा टीवीए-प्लांट फैल गया था। जिसने विडोज क्रीक और टेनेसी नदी को दूषित कर दिया था।[57]

सन्न 2014 में, 39,000 टन राख और 27 मिलियन गैलन (100,000 क्यूबिक मीटर) दूषित जल ईडन, नेकां के समीप सन्न 2014 डैन नदी में बंद उत्तरी कैरोलिना कोयले से चलने वाले विद्युत संयंत्र से गिरा था। जो ड्यूक ऊर्जा के स्वामित्व में है। यह वर्तमान में संयुक्त राज्य अमेरिका में अब तक का तीसरा सबसे खराब कोयला राख रिसाव है।[58][59][60]

अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (ईपीए) ने सन्न 2015 में कोयला दहन अवशेष (सीसीआर) विनियमन प्रकाशित किया था। एजेंसी ने कोयले की राख को गैर-संकटपूर्ण के रूप में वर्गीकृत करना जारी रखा था। (जिससे संसाधन संरक्षण और पुनर्प्राप्ति अधिनियम (आरसीआरए) के उपशीर्षक सी के अनुसार दृढ़ अनुमति आवश्यकताओं से बचा जा सकता था। किन्तु नए प्रतिबंधों के साथ,

  1. उपस्तिथ राख के तालाब जो भूजल को दूषित कर रहे हैं। उन्हें सीसीआर प्राप्त करना बंद कर देना चाहिए, और लाइनर के साथ बंद या फिर से लगाना चाहिए।
  2. उपस्तिथ राख तालाबों और गड्ढों को संरचनात्मक और स्थान प्रतिबंधों का पालन करना चाहिए और लाइनर के साथ बंद या फिर से लगाना चाहिए।
  3. सीसीआर प्राप्त नहीं करने वाला तालाब अभी भी सभी नियमों के अधीन है। जब तक कि यह सन्न 2018 तक निर्जलित और कवर नहीं किया जाता है।
  4. नए तालाबों और गड्ढों की भराई में ठोस मिट्टी की परत के ऊपर जियोमेम्ब्रेन लाइनर सम्मिलित होना चाहिए।[61]

सामान्यतः विनियमन तालाब की विफलताओं को रोकने और भूजल की रक्षा के लिए डिज़ाइन किया गया था। चूँकि उन्नत निरीक्षण, अभिलेख रखने और जांच की आवश्यकता होती है। अतः बंद करने की प्रक्रियाएँ भी सम्मिलित हैं और इसमें कैपिंग, लाइनर्स और डीवाटरिंग सम्मिलित हैं।[62] अतः सीसीआर विनियमन तब से अभियोग के अधीन है।

दूषित पदार्थ

फ्लाई ऐश में भारी धातुओं और अन्य पदार्थों की ट्रेस सांद्रता होती है। जो पर्याप्त मात्रा में स्वास्थ्य के लिए हानिकारक माने जाते हैं। चूँकि कोयले में संभावित रूप से विषैले ट्रेस तत्वों में आर्सेनिक, बेरिलियम, कैडमियम, बेरियम, क्रोमियम, तांबा, सीसा, पारा (तत्व), मोलिब्डेनम, निकल, रेडियम, सेलेनियम, थोरियम, यूरेनियम, वैनेडियम और जस्ता सम्मिलित हैं।[63][64] अतः संयुक्त राज्य अमेरिका में दहन किये गए कोयले के द्रव्यमान का लगभग 10% गैर-दहन योग्य खनिज पदार्थ होता है। जो राख बन जाता है। अतः कोयले की राख में अधिकांश ट्रेस तत्वों की सांद्रता मूल कोयले में लगभग 10 गुना अधिक होती है। संयुक्त राज्य भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण (यूएसजीएस) द्वारा सन्न 1997 के विश्लेषण में पाया गया था कि फ्लाई ऐश में सामान्यतः 10 से 30 पीपीएम यूरेनियम होता है। जो कुछ ग्रेनाइट चट्टानों, फास्फेट चट्टानों और ब्लैक प्रकार की शीस्ट में पाए जाने वाले स्तरों के समान्तर है।[65]

सन्न 1980 में अमेरिकी कांग्रेस ने कोयले की राख को "विशेष अपशिष्ट" के रूप में परिभाषित किया था। जिसे आरसीआरए की कठोर संकटपूर्ण अपशिष्ट अनुमति आवश्यकताओं के अनुसार विनियमित नहीं किया जाता है। चूँकि आरसीआरए में अपने संशोधनों में कांग्रेस ने ईपीए को विशेष अपशिष्ट मुद्दे का अध्ययन करने और यह निर्धारित करने का निर्देश दिया कि दृढ़ परमिट विनियमन आवश्यक था।[66] अतः सन्न 2000 में, ईपीए ने कहा कि कोयला फ्लाई ऐश को संकटपूर्ण अपशिष्ट के रूप में विनियमित करने की आवश्यकता नहीं है।[67][68] इसके परिणाम स्वरुप, अधिकांश विद्युत संयंत्रों को राख तालाबों में भू-झिल्ली या लीचेट संग्रह प्रणाली स्थापित करने की आवश्यकता नहीं थी।[69]

चूँकि यूएसजीएस और कोयले की राख में रेडियोधर्मी तत्वों के अन्य अध्ययनों ने निष्कर्ष निकाला है कि फ्लाई ऐश की तुलना साधारण मिट्टी या चट्टानों से की जाती है और यह चेतावनी का स्रोत नहीं होना चाहिए।[65] अतः समुदाय और पर्यावरण संगठनों ने विभिन्न पर्यावरणीय प्रदूषण और क्षति संबंधी चिंताओं का दस्तावेजीकरण किया है।[70][71][72]

जोखिम चिंताएं

See also: कोयले की राख के स्वास्थ्य प्रभाव

सामान्यतः विषैले रसायनों के साथ सिलिका और चूना (खनिज) मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण के लिए जोखिम का प्रतिनिधित्व करते हैं। चूँकि फ्लाई ऐश में क्रिस्टलीय सिलिका होता है जो फेफड़ों की बीमारी का कारण बनता है। विशेष रूप से सिलिकोसिस में यदि साँस ली जाती है। अतः क्रिस्टलीय सिलिका को आईएआरसी समूह और अमेरिका के राष्ट्रीय विष विज्ञान कार्यक्रम द्वारा ज्ञात मानव कार्सिनोजेन के रूप में सूचीबद्ध किया गया है।[73]

चूना (CaO), कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड [Ca(OH)]2] बनाने के लिए जल (H2O) के साथ अभिक्रिया करता है। फ्लाई ऐश को 10 और 12 के मध्य का पीएच देता है। अतः माध्यम से मजबूत आधार पर्याप्त मात्रा में उपस्तिथ होने पर यह फेफड़ों को हानि भी पहुंचा सकता है।

सामग्री सुरक्षा डेटा पत्रक सलाह देते हैं कि फ़्लाई ऐश को संभालते या उसके साथ कार्य करते समय विभिन्न सुरक्षा सावधानियां बरती जनि चाहिए।[74] इनमें सुरक्षात्मक चश्मे, श्वासयंत्र और डिस्पोजेबल कपड़े पहनना और फ्लाई ऐश को उत्तेजित करने से बचना सम्मिलित है जिससे कि वायु में होने वाली मात्रा को कम किया जा सकता है।

राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी ने सन्न 2007 में कहा था कि विभिन्न सीसीआर (कोयला दहन अवशेषों) में उच्च दूषित स्तरों की उपस्थिति मानव स्वास्थ्य और पारिस्थितिक चिंताओं को उत्पन्न कर सकती है।[1]

विनियमन

संयुक्त राज्य अमेरिका

सन्न 2008 में किंग्स्टन फॉसिल प्लांट कोल फ्लाई ऐश स्लरी स्पिल के पश्चात्, ईपीए ने ऐसे नियम विकसित करना प्रारंभ किया था। जो राष्ट्रव्यापी सभी राख तालाबों पर प्रयुक्त होता था। ईपीए ने सन्न 2015 में सीसीआर नियम प्रकाशित किया था।[61] सन्न 2015 में सीसीआर विनियमन में कुछ प्रावधानों को मुकदमेबाजी में चुनौती दी गई थी और कोलंबिया सर्किट के जिला के लिए अपील की संयुक्त राज्य न्यायालय ने आगे नियम बनाने के लिए विनियमन के कुछ भागों को ईपीए को भेज दिया गया था।[75]

ईपीए ने 14 अगस्त सन्न 2019 को प्रस्तावित नियम प्रकाशित किया था। जो स्थान-आधारित मानदंडों का उपयोग करता था। अतः अतिरिक्त संख्यात्मक सीमा (अर्थात् बाड़े या गड्ढों के आकार) के अतिरिक्त ऑपरेटर को न्यूनतम पर्यावरणीय प्रभाव प्रदर्शित करने की आवश्यकता होती थी। जिससे कि साइट संचालन में रह सकता था।[76]

कोर्ट रिमांड के उत्तर में, ईपीए ने 28 अगस्त, 2020 को अपना CCR भाग A अंतिम नियम प्रकाशित किया था। जिसमें सभी अनलाइन राख तालाबों को लाइनर्स के साथ फिर से जोड़ने या 11 अप्रैल, 2021 तक बंद करने की आवश्यकता थी। अतिरिक्त समय प्राप्त करने के लिए कुछ सुविधाएं प्रयुक्त हो सकती हैं। सन्न 2028 तक ऐश अपशिष्टों की सतह को बंद करने से पूर्व उनके प्रबंधन के लिए विकल्प खोजने के लिए प्रयुक्त किया जाएगा।[77][78][79] ईपीए ने 12 नवंबर सन्न 2020 को अपना सीसीआर भाग बी नियम प्रकाशित किया था। जो कुछ सुविधाओं को वैकल्पिक लाइनर का उपयोग करने की अनुमति देता है। जो इस प्रदर्शन पर आधारित है कि मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण प्रभावित नहीं होता था।[80] अतः सीसीआर विनियम पर आगे का मुकदमा सन्न 2021 तक लंबित है।[81]

अक्टूबर सन्न 2020 में ईपीए ने अंतिम प्रवाह दिशानिर्देश नियम प्रकाशित किया था। जो इसके सन्न 2015 के विनियमन के कुछ प्रावधानों को उलट देता था। जिसने राख तालाबों और अन्य विद्युत संयंत्र अपशिष्ट जल से निकलने वाले अपशिष्ट जल में विषैली धातुओं पर आवश्यकताओं को कड़ा कर दिया था।[82][83] अतः मुकदमेबाजी में सन्न 2020 के नियम को भी चुनौती दी गई है।[84] अगस्त सन्न 2021 में ईपीए ने घोषणा की कि वह सन्न 2020 के नियम को संबोधित करने और अपशिष्ट जल की सीमाओं को मजबूत करने के लिए और नियम बना रहा है। एजेंसी सन्न 2022 के पतन में प्रस्तावित नियम प्रकाशित करने की योजना बना रही है।[85]

भारत

भारत के पर्यावरण, वन और जलवायु परिवर्तन मंत्रालय ने प्रथम बार सन्न 1999 में फ्लाई ऐश के उपयोग को निर्दिष्ट करने और 100% उपयोग सुनिश्चित करके सभी ताप विद्युत संयंत्रों के लिए एक लक्ष्य तिथि को अनिवार्य करने के लिए एक राजपत्र अधिसूचना प्रकाशित की थी।[86] सन्न 2003 और 2009 में बाद के संशोधनों ने 2014 के अनुपालन की समय सीमा को स्थानांतरित कर दिया था। जैसा कि केंद्रीय विद्युत प्राधिकरण, नई दिल्ली द्वारा रिपोर्ट किया गया था। सन्न 2015 तक उत्पादित फ्लाई ऐश का केवल 60% उपयोग किया जा रहा था।[87] इसका परिणाम 2015 में नवीनतम अधिसूचना में हुआ था। जिसने 31 दिसंबर सन्न 2017 को 100% उपयोग प्राप्त करने के लिए संशोधित समय सीमा के रूप में निर्धारित किया है। अतः लगभग 55.7% फ्लाई ऐश का उपयोग किया जाता है। इसका बड़ा भाग (42.3%) सीमेंट उत्पादन में जाता है। जिससे कि लगभग 0.74% का उपयोग ठोस में योजक के रूप में किया जाता है। (तालिका 5 [29] देखें।) चूँकि भारत में शोधकर्ता 100% उपयोग के लक्ष्य को प्राप्त करने में सहायता करने के लिए ठोस और सक्रिय पोज़ोलानिक सीमेंट जैसे जियोपॉलीमर [34] के मिश्रण के रूप में फ्लाई ऐश पर कार्य करके सक्रिय रूप से इस चुनौती का समाधान कर रहे हैं।[88] अतः सबसे बड़ी गुंजाइश स्पष्ट रूप से ठोस में सम्मिलित होने वाली फ्लाई ऐश की मात्रा बढ़ाने के क्षेत्र में है। भारत ने सन्न 2016 में 280 मिलियन टन सीमेंट का उत्पादन किया गया था। आवास क्षेत्र द्वारा 67% सीमेंट की खपत के साथ, पीपीसी की बढ़ती भागदारी और निम्न से मध्यम शक्ति वाले ठोस दोनों में फ्लाई ऐश को सम्मिलित करने की बहुत बड़ी गुंजाइश है। अतः गलत धारणा है कि भारतीय कोड ठोस और प्रबलित ठोस के लिए आईएस 456:2000 और फ्लाई ऐश के लिए आईएस 3812.1:2013 फ्लाई ऐश के उपयोग को 35% से कम तक सीमित करता है। इसी प्रकार की भ्रांतियां अमेरिका जैसे देशों में भी हैं।[89] किन्तु इसके विपरीत साक्ष्य विभिन्न बड़ी परियोजनाओं में एचवीएफए का उपयोग करते है। जहां दृढ़ गुणवत्ता नियंत्रण के अनुसार डिजाइन मिश्रण का उपयोग किया गया है। यह सुझाव दिया जाता है कि पेपर में प्रस्तुत शोध परिणामों का अधिकतम लाभ उठाने के लिए स्थानीय फ्लाई ऐश का उपयोग करके भारत में व्यापक उपयोग के लिए अति उच्च आयतन फ्लाई ऐश ठोस (यूएचवीएफए) ठोस को तत्काल विकसित किया जाता है। क्षार सक्रिय पोज़ोलन या जियोपॉलीमर सीमेंट आधारित ठोस को बढ़ावा देने के लिए भी तत्काल कदम उठाने की आवश्यकता है।

भूवैज्ञानिक रिकॉर्ड में

लगभग 252 मिलियन वर्ष पहले पर्मियन-ट्राइसिक विलुप्त होने की घटना के समय साइबेरियाई जाल द्वारा कोयले के भंडार के प्रज्वलन के कारण आधुनिक फ्लाई ऐश के समान बड़ी मात्रा में चरस को महासागरों में छोड़ा गया था। जो समुद्री निक्षेपों में भूगर्भीय रिकॉर्ड में संरक्षित है। अतः कनाडाई उच्च आर्कटिक में स्थित है। यह परिकल्पना की गई है कि फ्लाई ऐश के परिणामस्वरूप विषैली पर्यावरणीय स्थिति हो सकती है।[90]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 "Managing Coal Combustion Residues in Mines", Committee on Mine Placement of Coal Combustion Wastes, National Research Council of the National Academies, 2006
  2. ↑ "Human and Ecological Risk Assessment of Coal Combustion Wastes", RTI, Research Triangle Park, August 6, 2007, prepared for the United States Environmental Protection Agency
  3. ↑ Helle, Sonia; Gordon, Alfredo; Alfaro, Guillermo; García, Ximena; Ulloa, Claudia (2003). "Coal blend combustion: link between unburnt carbon in fly ashes and maceral composition". Fuel Processing Technology. 80 (3): 209–223. doi:10.1016/S0378-3820(02)00245-X. hdl:10533/174158.
  4. ↑ Fang, Zheng; Gesser, H. D. (1996-06-01). "कोल फ्लाई ऐश से गैलियम की रिकवरी". Hydrometallurgy (in English). 41 (2): 187–200. doi:10.1016/0304-386X(95)00055-L. ISSN 0304-386X.
  5. ↑ "ACAA – American Coal Ash Association" (in English). Retrieved 2022-03-27.
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