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