אפר פחם אודות

המשאב האפור

עם הפעלתה של תחנת הכוח הראשונה באמצעות פחם בחדרה בשנת 1982, החל להיווצר אפר פחם כשארית של שריפת הפחם וכמוצר לוואי לייצור החשמל. הפחם המיובא לארץ מכיל אפר בשיעורים שונים של כ- 4-15 אחוז ממשקלו. השימוש בפחם היום בישראל וכנראה גם בעתיד הוא בתחום ייצור החשמל בלבד (בעבר היו מפעלי תעשייה אחדים שהשתמשו בפחם לייצור קיטור), לכן מוקדי היווצרות אפר הפחם הם תחנות הכוח הפחמיות הקיימות- "אורות רבין" בחדרה ו"רוטנברג" באשקלון, ואלה המתוכננות להיבנות בעתיד. למידע נרחב אודות פחם, מתהליך יצירתו, דרך הובלתו בים ועד לשריפתו בתחנות הכח, ניתן לעיין באתר החברה הלאומית לאספקת פחם.

מנהלת אפר הפחם שהוקמה בשנת 1993 במטרה לרכז מאמץ ברמה הלאומית לפתרון בעיית הצטברות האפר בתחנות הכוח, בחרה להתמודד עם הבעיה בדרך של קידום השימוש באפר הפחם כמשאב בעל ערך כלכלי, בתחומים שונים, כמקובל במדינות רבות בעולם.

אתר זה נועד לספק מידע על תכונות אפר הפחם, השימושים הנוכחיים והעתידיים שלו בבנייה, בתשתיות, בתעשייה ובחקלאות, וכן לספק מידע בנושאי איכות סביבה ומה נעשה בתחום זה כדי למנוע מפגעים.

לגלריית תמונות על הוצאת אפר פחם מתחנת הכח לחץ כאן

כל היסודות כבר בפנים

מקור: אפר הפחם (Coal Ash) הוא שארית מינרלית המתקבלת כתוצר לוואי משריפת פחם לייצור חשמל. יחד עם הגבס (FGD - Flue Gas Desulphurization) המתקבל מהדחת גופרית מגזי הפליטה, הוא משתייך לקבוצת תוצרי שריפת הפחם (CCPs - Coal Combustion Products, או CCBs - Coal Combustion Byproducts).
בישראל נוצר אפר הפחם בתחנות הכח "אורות רבין" בחדרה ו"רוטנברג" באשקלון. הפחם מיובא לישראל ממקורות שונים: דרום אפריקה, קולומביה, אוסטרליה, אינדונזיה ורוסיה. כמויות מסוימות יובאו בעבר מעת לעת גם מארה"ב, פולין וסין. בממוצע מכיל הפחם הנשרף בישראל 10% אפר פחם.

תיאור: אפר פחם מתקבל בשני סוגים:
  • אפר מרחף (Fly Ash) המהווה 85% - 90% מכלל האפר – אבקה דקה בצבע אפור בהיר של גרגרים זכוכיתיים כדוריים שגודלם מחלקי מיקרון ועד למעלה מ- 100 מיקרון (98% ממנו קטנים מ- 75 מיקרון; 70% - 80% קטנים מ- 45 מיקרון). בעל משקל סגולי 1.9 – 2.4 ומשקל מרחבי 0.8 - 1 טון למ3 וצפיפות מקסימלית (מודיפייד) 1,000 - 1,400 ק"ג למ3. שטח הפנים הסגולי של האפר המרחף נע בין 2,000 ל- 6,800 ס"מ2 לגרם. האפר המרחף מכיל סנוספרות (Cenosphere) - חלקיקים כדוריים חלולים בעלי משקל מרחבי נמוך במיוחד של 0.4 – 0.6 טון למ3, המהווים עד 5% ממשקל האפר ומתאימים לניצול ביישומים תעשייתיים מיוחדים.
  • אפר תחתי (Bottom Ash) המהווה כ- 10% - 15% מכלל האפר – נראה כחול גס בצבע אפור כהה שגודל חלקיקיו, שהם תלכידים של הגרגרים המיקרוניים, עד 10 מ"מ (60% - 70% ממנו קטנים מ- 2 מ"מ; 10% - 20% קטנים מ- 75 מיקרון). משקלו המרחבי 1 טון למ3 בקירוב וצפיפותו המקסימלית (מודיפייד) 1,200 - 1,500 ק"ג למ3.

תהליך ייצור חשמל באדיבות חברת החשמל

תהליך: חלקיקי האפר המרחף נסחפים עם גזי הפליטה ונלכדים במשקעים אלקטרוסטטיים לפני הגיעם לארובה. האפר מאוחסן בממגורות במצב יבש. משם הוא משונע במיכליות כביש לניצול תעשייתי כמוסף פוצולני במפעלי הצמנט והבטון המובא או כמלאן במוצרים שונים. כאשר הממגורות מתמלאות הוא מורטב (Conditioned, 22% לחות) ומפונה לאחסון ביניים בערימות פתוחות בתחנות הכח או מחוץ להן עד לניצולו כחומר מילוי מבני בכבישים ובעבודות תשתית. הובלת האפר המורטב מתבצעת במשאיות רכינה מכוסות ברזנט למניעת התאבכות אבק.

האפר התחתי נופל לבריכת מים המצויה בתחתית הדוד ומפונה ממנה בעזרת מסוע למתקני אחסון ומשם לערימות הביניים כשהוא רווי במים. בערימות פוחתת תכולת המים עד לכ- 20%.

הרכב: האפר הישראלי מורכב בעיקרו מסיליקה, אלומינה ומעט תחמוצות ברזל, מגנזיום, סידן וחומרים אחרים. הוא מכיל למעשה כמעט את כל היסודות המוכרים, בהם גם יסודות רעילים בריכוזי קורט, שמידת זמינותם מחייבת לפעמים טיפול מונע סביבתי. כמו כן מכיל האפר יסודות רדיואקטיביים בשיעור נמוך אך גבוה יחסית לשיעורם בסלע ובקרקע הטבעיים. האפר מכיל שארית של פחמן לא שרוף המקנה לו את צבעו הכהה. תכולת הפחמן נמדדת באובדן משקל בהצתה (L.O.I – Loss On Ignition) המצוי בישראל בדרך כלל בתחום 3% - 6%.

יסודות עקריים (הרכב באחוזים)*

יסוד אפר מרחף אפר תחתית
מינימום מכסימום מינימום מכסימום
SiO2 38 62 40 65
Al2O3 17 34 18 30
Fe2O3 2 16 3 14
CaO 2 16 1 6
MgO 0.7 6 0.4 3
Na2O 0.04 3 0.2 1
K2O 0.5 2 0.7 2
SO3 0.1 1 0.5 4
TiO2 0.7 2 0.3 1
P2O5 0.7 2 0.3 1
* אפר מרחף ממקורות פחם עיקריים שיובאו לארץ בשנים 2004-2012. מקור נתונים: מנהלת אפר הפחם.

תכונות: האפר מאופיין בתכונות פיסיקליות (משקל נמוך, חלקיקים כדוריים זעירים, קשיות) וכימיות (מליטה), המקנות לו ערך כלכלי כחומר גלם בשימושים שונים.


אפר פחם מרחף (הגדלה פי 20,000 )

אפר פחם תחתי גולמי ומופרד לפי גודל

רצ"ב מאמר שהוגש לכינוס AshTech2006 שהתקיים בבירמינגהם באנגליה במאי 2006 והמתאר את תהליך פיתוח שימושי אפר הפחם בישראל ומתמקד בעיקר ביישומי האפר בבנייה ובתכונות האפר הישראלי בהקשר זה. כמו כן מתאר המאמר פיתוח שימושים ישראליים ייחודים באפר פחם תחתית בתחומי החקלאות. המאמר בשפה האנגלית. להורדת המאמר לחץ כאן.