Seminarium: „Innowacyjne rozwiązania w wykorzystaniu ubocznych produktów spalania (UPS)”
Realizowane w ramach Przedsięwzięcia IniTech: Analiza uwarunkowań oraz badania możliwości wykorzystania
wybranych UPS w budownictwie i inżynierii lądowej – nr rejestracyjny OSF 65832
Możliwości zastosowania frakcjonowanych UPS w produkcji kruszyw lekkich
Kraków – 14 listopada 2012
Paweł Murzyn
Józef Stolecki
RODZAJE KRUSZYW wg PN-EN
Kruszywo - materiał ziarnisty stosowany w budownictwie.
Wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje kruszyw :
• naturalne – łamane, żwirowe
• sztuczne – keramzyt, popiołoporyt, łupkoporyt
• kruszywa z recyklingu - kruszony beton, cegła
RODZAJE KRUSZYW
• Naturalne- to kruszywa pochodzenia, mineralnego, które poza obróbką
mechaniczną nie zostały poddane żadnej innej obróbce
• Sztuczne- kruszywa pochodzenia mineralnego, uzyskane w wyniku
procesu przemysłowego obejmującego termiczną lub inną modyfikację (surowce naturalne i odpadowe)
• Kruszywa z recyklingu- powstały w wyniku przeróbki nieorganicznego
materiału zastosowanego uprzednio w budownictwie
PRODUKCJA I PROGNOZA PRODUKCJI KRUSZYW
W LATACH 2007 – 2015 wg Aleksander Kabziński MISTO
dane w [mln t.]
Lata 2007-2012 2012-2015 ∑ 2007-2015
Kr. naturalne łamane
353 165 518
Kr. naturalne żwirowe
840 450 1290
Kr. z recyklingu
49
45
94
Kr. sztuczne
41 16 57
PRODUKCJA KRUSZYW NATURALNYCH W EUROPIE I POLSCE
1. Ochrona zasobów naturalnych - nieodnawialnych
2. Ochrona krajobrazu i środowiska naturalnego
3. Utylizacja odpadów przemysłowych
KRUSZYWA
NATURALNE KRUSZYWA
SZTUCZNE
30 : 1
BADANIA LABORATORYJNE
SUROWCE ZASTOSOWANE W BADANIACH
Surowce podstawowe
UPS z węgla kamiennego:
- PMS z El. Połaniec
UPS z węgla brunatnego:
- T- z El. Turów
- K- z El. Pątnów
Dodatki – surowce ilaste (odpadowe):
- L - łupek karboński,
- H - ił mioceński,
- Tz - ił czwartorzędowy
Mieszanki
Surowce
[%,v/v]
UPS dodatki
PMS T K L H Tz
PMS80L20 do 80 - - 20 - 30 - -
T80Tz20 - do 80 - - - 20 - 30
K80L20 - - do 80 20 - 30 - -
PMS90H10 85 - 93 - - - 7 - 15 -
T90H10
- 85 - 93 - - 7 - 15 -
SKŁAD MIESZANEK
WŁAŚCIWOŚCI TERMICZNE MIESZANEK
Mieszanka
Temperatury charakterystyczne [oC]
Interwały [oC] pocz.
spiek. max. spiek.
miękn. topienie płynięcie
T1 T2 T3 T4 T5 T2 – T1 T3 – T2
PMS80L20 880 1250 n.o n.o n.o 370 n.o
T80Tz20 835 1200 1235 1303 n.o 365 35
K80L20 1170 1180 1200 1215 1300 10 20
PMS90H10 890 1230 1300 n.o n.o 340 70
T90H10 910 1235 1270 1300 n.o 325 35
WŁAŚCIWOŚCI TERMICZNE MIESZANEK
Mieszanka
Temperatury charakterystyczne [oC]
Interwały [oC] pocz.
spiek. max. spiek.
miękn. topienie płynięcie
T1 T2 T3 T4 T5 T2 – T1 T3 – T2
PMS80L20 880 1250 n.o n.o n.o 370 n.o
T80Tz20 835 1200 1235 1303 n.o 365 35
K80L20 1170 1180 1200 1215 1300 10 20
PMS90H10 890 1230 1300 n.o n.o 340 70
T90H10 910 1235 1270 1300 n.o 325 35
WŁAŚCIWOŚCI TERMICZNE MIESZANEK
PMS80L20
K80L20
WYKONANIE KRUSZYW
Połączenie składników mieszanki
surowcowej na sucho
Granulacja mieszanki surowcowej z
jej nawilżaniem
Spiekanie granulatu
Suszenie granulatu
1150°C 1200°C
WYGLĄD KRUSZYW PO WYPALENIU - z UPS z węgla kamiennego
PMS80L20
PMS90H10
1150°C 1200°C
WYGLĄD KRUSZYW PO WYPALENIU - z UPS z węgla brunatnego
T80Tz20
K80L20
T90H20
1150°C 1200°C
WŁAŚCIWOŚCI KRUSZYW z UPS z węgla kamiennego
Oznaczenia w tabeli: N - nasiąkliwość; Pw – porowatość otwarta; Gp – gęstość pozorna; Rc - odporność na miażdżenie
n.o – nie oznaczono
Kruszywo N
[%] Pw [%]
Gp [kg/m3]
gęstość nasypowa Rc [N/mm²] luźny zagęszcz
PMS80L20 1150oC
24,3 32,8 1350 n.o n.o n.o
PMS80L20 1200oC
12,4 18,6 1500 790 880 15,6
PMS90H10 1150oC
31,3 36,7 1170 630 700 n.o
PMS90H10 1200oC
11,2 16,7 1500 790 930 7,1
< 22 b.d 1330 710 780 > 5 Kruszywo komercyjne
typu popiołoporytu
wg deklaracji producenta
WŁAŚCIWOŚCI KRUSZYW z UPS z węgla brunatnego
Oznaczenia w tabeli: N - nasiąkliwość; Pw – porowatość otwarta; Gp – gęstość pozorna; Rc - odporność na miażdżenie
n.o – nie oznaczono
Kruszywo N
[%] Pw [%]
Gp [kg/m³]
gęstość nasypowa Rc [N/mm²] luźny zagęszcz
T80Tz20 1200oC
10,6 19,6 1840 1190 1370 26,4
T90H10 1150oC
42,5 48,8 1150 600 720 n.o
T90H10 1200oC
27,4 36,6 1340 730 870 2,8
< 22 b.d 1330 710 780 > 5 Kruszywo komercyjne
typu popiołoporytu
wg deklaracji producenta
WYMYWALNOŚĆ SIARCZANÓW Z KRUSZYW
Próbka SO4
[mg/l]
PMS80L20 1150°C
51,7
PMS80L20 1200°C
7,8
PMS90H10 1150°C
244,9
PMS90H10 1200°C
0,8
T80Tz20 1200oC
8,2
T90H10 1150oC
2022,3
T90H10 1200oC
1568,7
*Najwyższe dopuszczalne wartości w ściekach przemysłowych wg Rozporządzenia Ministra Środowiska z 2006 r. Dz.U.Nr 137, poz. 984
* 500 [mg/l]
Wnioski
1. Z badań wynika, że do produkcji kruszyw spiekanych na bazie UPS z węgla kamiennego najbardziej przydatna jest mieszanka o składzie PMS80L20, natomiast w przypadku kruszyw z UPS z węgla brunatnego najkorzystniejsze właściwości wykazuje mieszanka o składzie T80Tz20, przy czym obydwie wskazane mieszanki należy wypalać w temperaturze ok. 1200°C.
2. Kruszywa otrzymane z wyżej wskazanych mieszanek charakteryzują się właściwościami użytkowymi co najmniej na poziomie właściwości kruszyw spiekanych oferowanych na rynku, a także spełniają wymagania co do wymywalności siarczanów.
3. Ze względu na znikome wykorzystanie krajowych UPS do produkcji kruszyw spiekanych wskazanym jest podjęcie starań zwiększenia ich wykorzystania w tym kierunku, co obniżyłoby zużycie nieodnawialnych zasobów kruszyw naturalnych oraz zwiększyłoby zagospodarowanie surowców odpadowych.
4. Na podstawie przeprowadzonych przez autorów badań stwierdzono, że oprócz UPS do produkcji kruszyw spiekanych można zastosować inne surowce odpadowe
Dziękuje za uwagę
19