MATERIA Y DO BUDOWY DRÓG Czêœci sk³adowe typowej drogi samochodowej obejmuj¹: - nawierzchnie bitumiczne powierzchniowe, - warstwy noœne bitumiczne i b

Transkrypt

1 Gabriel Borowski MO LIWOŒCI WYKORZYSTANIA ODPADÓW Z ENERGETYKI DO BUDOWY DRÓG Streszczenie. W publikacji przedstawiono potencjalne sposoby wykorzystania odpadów z energetyki typu popio³y lotne i u le. Dotychczasowe wyniki wielu badañ wskazuj¹ na mo liwoœci wykorzystania tych popio³ów do budowy dróg. Przedstawiono w³aœciwoœci fizyczno-chemiczne popio³ów oraz opisano sposoby ich przetwarzania do postaci kawa³kowej. Wskazano na korzyœci technologii scalania oraz koniecznoœæ doboru odpowiednich parametrów procesu, podczas którego mo na uzyskaæ sztuczne kruszywo o znacznej wytrzyma³oœci mechanicznej. W szczególnoœci do scalania popio- ³ów zaleca siê brykietowanie. Brykiety z odpadów mog¹ byæ zamiennikiem kruszyw budowlanych stosowane jako materia³ do podbudowy dróg. WPROWADZENIE W Polsce do produkcji energii elektrycznej wykorzystuje siê g³ownie wêgiel kamienny i brunatny. Zu ycie wêgla kamiennego w elektrowniach i elektrociep³owniach zawodowych wynosi obecnie oko³o 50 mln ton rocznie i systematycznie spada na rzecz wêgla brunatnego, którego zu ycie wynosi obecnie ponad 60 mln ton rocznie. Energetyczne spalanie wytwarza bardzo du e iloœci u li oraz popio³ów, w tym popio³ów lotnych. Ka dego roku z krajowych elektrowni wêglowych uzyskuje siê aktualnie ok. 24 mln ton popio³ów i u la. Wiêkszoœæ tych odpadów gromadzi siê na sk³adowiskach, a tylko oko³o 15% masy gospodarczo wykorzystuje [11]. Coraz czêœciej sta³e produkty spalania (UPS) s¹ traktowane nie jako odpady przemys³owe, lecz jako cenny surowiec lub materia³. Jednym z ciekawszych kierunków zastosowania popio³ów energetycznych jest budowa dróg [15]. Gospodarcze wykorzystanie UPS powinno byæ poprzedzone analiz¹ rachunku ekonomicznego zawieraj¹cego g³ównie koszty sk³adowania materia³ów na sk³adowiskach elektrownianych oraz koszty transportu do zak³adów produkcyjnych. Uzupe³nieniem tych kosztów s¹ wydatki na technologiê i urz¹dzenia do przetwarzania popio³ów na wyroby konkuruj¹ce cen¹ na rynku z kruszywami naturalnymi. Nale y pamiêtaæ, e przemys³ budowlany dysponuje wieloma alternatywnymi materia³ami do budowy dróg i dlatego istotne jest powszechne uœwiadamianie o pozytywnych aspektach œrodowiskowych wykorzystania UPS. Gabriel BOROWSKI Katedra Podstaw Techniki, Politechnika Lubelska. 52

2 MATERIA Y DO BUDOWY DRÓG Czêœci sk³adowe typowej drogi samochodowej obejmuj¹: - nawierzchnie bitumiczne powierzchniowe, - warstwy noœne bitumiczne i betonowe, - warstwa spodnia, podbudowa. Wykonanie stabilnej podbudowy jest wa nym elementem nawierzchni drogowej [18]. Zasadnicz¹ funkcj¹ warstwy spodniej jest zmniejszenie naprê eñ powstaj¹cych od obci¹ eñ eksploatacyjnych w górnych warstwach nawierzchni, które s¹ przekazywane na pod³o e. Na podbudowy drogowe dzia³aj¹ ponadto czynniki klimatyczne, a mianowicie: wysokie temperatury dodatnie, niskie temperatury ujemne i cykle zamra- ania-odmra ania. Podbudowy drogowe wykonuje siê z takich materia³ów, jak [17]: - kruszywa naturalne, - beton asfaltowy i piasek otoczony asfaltem, - beton cementowy, - grunt stabilizowany cementem, - grunt stabilizowany wapnem, - mieszanki mineralno-emulsyjne, - mieszanki mineralno-cementowo-emulsyjne, - mieszanki mineralne z asfaltem spienionym. Podbudowy dróg mo na wykorzystaæ równie z odpadów przemys³owych, a w szczególnoœci z odpadów pochodz¹cych z: - hutnictwa u le metalurgiczne, - górnictwa ³upki powêglowe przepalone i nie przepalone, - przemys³u budowlanego materia³ z przekruszonych konstrukcji betonowych, - przemys³u elektro-ciep³owniczego popio³y lotne i u le, mieszaniny popio³owo- u lowe, - przemys³u chemicznego odpady z recyklingu opon samochodowych, odpady porafineryjne. Spoœród wy ej wymienionych du ym zainteresowaniem cieszy siê wykorzystanie popio³ów lotnych i u li. Materia³y te stosuje siê, na przyk³ad, do budowy dróg w Niemczech [8, 11]. Z tabeli 1 wynika, e popio³y i u le najszerzej wykorzystuje siê do formowania korpusów dróg, stabilizacji gruntu oraz ulepszania warstwy spodniej i podbudowy. Materia³y te stosowane s¹ w postaci sypkiej, co jest uci¹ liwe ze wzglêdu na sk³adowanie i transport, dlatego te coraz czêœciej s¹ one przetwarzane do postaci kawa³kowej. Odpowiednio zbrylone odpady mog¹ byæ zamiennikiem kruszyw naturalnych. Stosowanie kruszyw sztucznych pozwala zachowaæ naturalne zasoby œrodowiska, materia³y te musz¹ spe³niaæ jednak specyficzne wymogi budownictwa [13, 19], takie jak: - odpornoœæ mechaniczna na œciskanie, - sprê ystoœæ, 53

3 Tabela 1. Wykorzystanie popio³ów lotnych i u li do budowy dróg w Niemczech [11] &] üvnádgrzdgurjl =DVWRVRZDQLHSRSLRáX 1DZLHU]FKQLHELWXPLF]QH =X \FLHQDP GURJL JUXER üfp %LWXPLF]QHZDUVWZ\SRZLHU]FKQLRZH Z\SHáQLDF] ±NJP %LWXPLF]QHZDUVWZ\ZL FH Z\SHáQLDF] ±NJP :DUVWZ\QR QH Z\SHáQLDF] ±NJP :DUVWZ\QR QH %LWXPLF]QHZDUVWZ\QR QH Z\SHáQLDF] ±NJP %HWRQRZHZDUVWZ\QR QH GRGDWHN NJP 8WZDUG]DQLHJUXQWX JUXQW NJP :DUVWZDVSRGQLDSRGEXGRZD :\WZDU]DQLHSRGEXGRZ\ JUXQW NJP 8OHSV]DQLHZDUVWZ\VSRGQLHMLSRGEXGRZ\ ]DPLDVWJUXQWX NJP 3RERF]D :Dá\FKURQL FHSU]HGKDáDVHP JUXQW GRNJP - odpowiednia gêstoœæ, - odpornoœæ na rozdrabnianie i œcieranie, - odpornoœci na dzia³ania czynników atmosferycznych, w szczególnoœci mrozoodpornoœæ, - nasi¹kliwoœæ i wodoprzepuszczalnoœæ. Wykorzystanie popio³ów lotnych z energetyki stale wzrasta nie tylko do budowy dróg, a tak e w innych dziedzinach przemys³u. WYKORZYSTANIE POPIO ÓW Du ym odbiorc¹ popio³ów jest przemys³ cementowy. Spe³niaj¹ one rolê kruszywa i czêœciowo spoiwa w produkcji betonów komórkowych. Uzyskuje siê wyroby o dobrych w³asnoœciach technicznych przy zmniejszonych kosztach produkcji [3, 9]. W produkcji betonów kruszywowych popio³y spe³niaj¹ rolê frakcji kruszyw i czêœciowo zamiennik cementu. Poprawiaj¹ urabialnoœæ i zmniejszaj¹ ciep³o hydratacji betonów, zwiêkszaj¹ szczelnoœæ i odpornoœæ na dzia³anie siarczanów. Popio³y stosowane s¹ jako dodatki aktywne, mielone wspólnie z klinkierem portlandzkim i bior¹c udzia³ w reakcjach chemicznych zmieniaj¹ cechy u ytkowe spoiwa prowadz¹ do powstania cementu pucolanowego. Stosuje siê równie popió³ jako sk³adnik masy surowcowego, z której wypalany jest klinkier portlandzki [3]. Popio³y wp³ywaj¹ na zwiêkszenie masy cementu, poprawê jego mrozoodpornoœci i odpornoœci na dzia³anie czynników agresywnych, zmniejszenie skurczu betonów. 54

4 W ostatnim czasie nastêpuje szybki rozwój wielu odmian betonów i zapraw, w tym kompozytów betonowych z zastosowaniem popio³ów lotnych i mikrosfer [11]. Dodatki popio³owo-mikrosferowe okaza³y siê istotnym czynnikiem bior¹cym udzia³ w ochronie materia³owo-strukturalnej kompozytów betonowych przed korozj¹. Mo liwa jest te zamiana nawet do 30% cementu przez popió³ w mieszance betonowej betonów wysokowartoœciowych. Na przyk³ad Cementownia Kujawy przy produkcji 900 tys. ton cementu wykorzysta³a 270 tys. ton popio³ów zwil onych oraz ok. 60 tys. popio³ów suchych [9]. W górnictwie popio³y lotne maj¹ zastosowanie do wype³niania pustek podziemnych. Proces polega na wt³aczaniu popio³ów lotnych pod ciœnieniem 0,05 0,2 MPa z dodatkiem wody. Stosuje siê je ponadto do ekranowania obiektów zagro onych po arem, jak ha³dy wêgla. Powierzchnie ha³dy pokrywa siê warstw¹ uszczelniaj¹c¹ utworzon¹ z pulpy popio³owo-wodnej o udziale popio³ów 70% [2]. Zastosowanie popio³ów lotnych w rolnictwie do nawo enia gleb popio³em lotnym z wêgla brunatnego poprawia ich w³aœciwoœci fizyczne, zwiêkszaj¹c pojemnoœæ kompleksu sorpcyjnego, ch³onnoœæ w stosunku do wody, zmniejsza gêstoœæ oraz alkalizuje gleby kwaœne. Popio³y lotne bezpoœrednio u ywane do nawo enia stosuje siê jako nawóz wapniowo-magnezowy. Popio³y z wêgla brunatnego mog¹ odznaczaæ siê nieco mniejszymi w³aœciwoœciami alkalizuj¹cymi ni podstawowe nawozy wapniowe, lecz w swoim sk³adzie zawieraj¹ inne niezbêdne do ycia roœlin sk³adniki, zw³aszcza magnez. Wiêkszoœæ powierzchni uprawnych w Polsce s¹ ubogie w magnez [20]. W przemyœle tworzyw i farb zastosowania popio³ów lotnych uwarunkowane jest ich barw¹ dodaje siê je tylko do tych wyrobów, dla których wysoki stopieñ bia³oœci nie jest wymagany. Popio³y lotne wprowadzane jako nape³niacz do tworzyw sztucznych w iloœci do 25% wagowych w znacz¹cym stopniu obni aj¹ ich koszty oraz poprawiaj¹ w³aœciwoœci mechaniczne, zmniejszaj¹ palnoœæ, a tak e powoduj¹ zmianê gêstoœci. Proces nape³niania tworzyw (polimerów) popio³ami prowadzony jest w taki sposób, aby zachowa³y one charakterystyczne cechy tworzywa wyjœciowego lub je poprawia³y. Popio³y lotne stosuje siê równie do wyrobów ceramicznych, takich jak: ceg³y pe³ne, ceg³y kratówki, dziurawki oraz pustaki szczelinowe. Materia³y te mog¹ byæ produkowane z surowców zawieraj¹cych do 90% popio³ów [20]. Do budowy korpusu wa³ów przeciwpowodziowych stosuje siê mieszankê cementowo-popio³ow¹. Mieszanka popio³u z niewielk¹ iloœci¹ cementu poprawia w³asnoœci wytrzyma³oœciowe, a ponadto zastosowana w korpusie wa³u powoduje wyst¹pienia agregatów, tj. du ych zbrylonych kawa³ków, które usztywniaj¹ konstrukcjê i nadaj¹ jej bardzo dobr¹ statecznoœæ. Od szeregu lat prowadzone s¹ prace nad zastosowaniem popio³ów do budowy nasypów komunikacyjnych [18]. Takie wykorzystanie jest najprostszym sposobem utylizacji tych odpadów nie wymagaj¹cych dodatkowych procesów uszlachetniaj¹cych oraz z zastosowaniem typowych maszyn do robót ziemnych. W budowie dróg i robotach in ynieryjnych popio³y stosowane s¹ do stabilizacji nawierzchni, dróg, placów i powierzchni odkrywek wêgla brunatnego. Mog¹ byæ zastosowane jako zamiennik cementu przy stabilizacji podbudowy dróg o ma³ym natê eniu ruchu [5, 12]. 55

5 Od 1976 r. pod kierunkiem prof. J. Pachowskiego prowadzone s¹ prace nad zastosowaniem popio³ów do podbudowy dróg lokalnych. Technologia ta zda³a egzamin. Wykorzystanie popio³u pozwala na znaczne obni enie kosztu przy uzyskiwaniu takich samych parametrów stabilizacji, jakie s¹ uzyskiwane przy zastosowaniu czystego wapna lub cementu [18]. Jednym z przyk³adów jest wybudowana w 2003 r. droga do wsi G³ogowiec w gm. Nowosolna, woj. ³ódzkie [14]. Wykorzystano popio³y z Zespo³u Elektrociep³owni ódÿ S.A., gdzie powstaje 250 tys. Mg rocznie odpadów paleniskowych. Do podbudowy drogi o d³ugoœci 1300 m i szerokoœci 4 m wykorzystano 3000 ton popio³ów i u la, nawierzchniê natomiast wykonano z betonu. Koszt wybudowania drogi z betonu okaza³ siê porównywalny z kosztem budowy drogi asfaltowej (1 m 2 drogi betonowej kosztowa³ 43,96 z³, zaœ drogi asfaltowej 45,00 z³). Nieporównywalna jest natomiast trwa- ³oœæ drogi betonowej oraz niski koszt jej eksploatacji. W AŒCIWOŒCI POPIO ÓW W³aœciwoœci odpadów elektrownianych znacznie siê ró ni¹ miêdzy sob¹ i zale ¹ zarówno od rodzaju u ytego wêgla do spalania, jak i odmiany kot³a energetycznego. W przypadku popio³ów kierowanych do utylizacji przez ich wytwórców, zobowi¹zani s¹ oni okreœliæ zarówno w³aœciwoœci fizyczne, jak i sk³ad chemiczny. W³aœciwoœci fizyczne popio³ów obejmuj¹ najczêœciej nastêpuj¹ce czynniki: sk³ad ziarnowy okreœlony za pomoc¹ analizy sitowej; wilgotnooœæ, gêstoœæ w³aœciwa (za pomoc¹ piknometru helowego Micrometrics 1305), gêstoœæ nasypow¹, gêstoœæ objêtoœciow¹, nasi¹kliwoœæ, wskaÿnik p³askoœci; wytrzyma³oœæ na œciskanie po 1, 4, 11, 28, 40 i 90 dobach sezonowania (za pomoc¹ maszyny wytrzyma³oœciowej Zwick); wymywalnoœæ zanieczyszczeñ chemicznych (analiza jonów za pomoc¹ ICP-AES, ICP-MS). Popió³ lotny powstaje w wyniku spalania rozdrobnionego wêgla i opuszcza palenisko py³owe wraz ze spalinami. Ma postaæ mia³kiego mineralnego py³u w kolorze od jasno do ciemnoszarego oraz jasnobr¹zowym, sk³ada siê w przewa aj¹cej czêœci z tlenków krzemu, glinu i elaza. Poza tym zawiera, tak samo jak naturalne ska³y, ró nego rodzaju pierwiastki œladowe oraz wykazuje niewielki udzia³ nie spalonego wêgla. Sk³adnikami popio³ów s¹ przede wszystkim tlenki: SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3, CaO, MgO, Na 2 O, K 2 O i TiO 2. Popió³ zawiera tak e œladowe iloœci takich pierwiastków jak: Ba, Cu, Sr, Ni, Cr, Zn, Cd, Mo, V, Se, Pb, As i inne. Mo na wydzieliæ cztery grupy sk³adników w popiele: sk³adniki podstawowe (SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3, CaO), sk³adniki uboczne (MgO, SO 3, Na 2 O, K 2 O), sk³adniki œladowe (TiO 2, P 2 O 5, Mn i inne), nie spalony wêgiel (straty arowe). 56

6 Pod wzglêdem sk³adu chemicznego popió³ lotny z kot³ów konwencjonalnych jest zbli ony do popio³u wulkanicznego [10]. Szkliste, czêsto kuliste cz¹stki maj¹ œrednicê 0,5 200 mm, a przeciêtny ich rozmiar jest pomiêdzy 5 a 20 mm. Sk³ad fazowy popio- ³ów lotnych to w 70 80% bezpostaciowa forma szklista. W tabeli 2 przedstawiono przyk³adowe sk³ady chemiczne popio³ów z kot³ów konwencjonalnych i fluidalnych. Tabela 2. Sk³ad chemiczny popio³ów lotnych z kot³ów konwencjonalnych i fluidalnych [20] =DZDUWR ü>@ 5RG]DMSRSLRáX VWUDW\ &D2 6L2 SUD HQLD )( 2 $O 2 &D2 62 1D 2. 2 ZROQH 3RSLRá\ORWQH]HVSDODQLD Z JODNDPLHQQHJRZNRWáDFK NRQZHQFMRQDOQ\FK](OHNWUR FLHSáRZQL/XEOLQ:URWNyZ 3RSLRá\ORWQH]HVSDODQLD Z JODNDPLHQQHJRZNRWáDFK NRQZHQFMRQDOQ\FK](OHNWUR ZQL-DZRU]QR 3RSLRá\ORWQH]HVSDODQLD Z JODNDPLHQQHJRZNRWáDFK IOXLGDOQ\FK](OHNWURFLHSáR ZQL7\FK\ 3RSLRá\ORWQH]HVSDODQLD Z JODNDPLHQQHJRZNRWáDFK IOXLGDOQ\FK](OHNWURZQL 6LHUV]D Popio³y z kot³ów fluidalnych w przeciwieñstwie do popio³ów z kot³ów konwencjonalnych sk³adaj¹ siê g³ównie z ziaren minera³ów ilastych. Charakteryzuj¹ siê te wiêksz¹ zawartoœci¹ zwi¹zków wapnia. W popio³ach z kot³ów fluidalnych nie stwierdzono zawartoœci szk³a i mulitu. Odpady te maj¹ wysok¹ aktywnoœæ pucolanow¹, czyli zdolnoœæ do wi¹zania ze zwi¹zkami wapniowymi w po³¹czeniu z wod¹ [20]. TECHNOLOGIE PRZETWARZANIA POPIO ÓW Drobnoziarniste popio³y lotne oraz u le mog¹ byæ zamiennikiem kruszyw naturalnych pod warunkiem odpowiedniego ich przetworzenia. Celem przetwarzania tych popio³ów jest nadanie im postaci kawa³kowej przez scalanie. Zalet¹ tego procesu jest u³atwienie transportu i zmniejszenie objêtoœci odpadów oraz eliminacja wtórnego pylenia na sk³adowiskach. Opracowane technologie scalania materia³ów drobnoziarnistych umo liwiaj¹ wytworzenie lekkich kruszyw do zapraw betonowych oraz materia³ów budowlanych na bazie odpadów z p³uczek wêglowych i popio³ów elektrownianych, w tym popio³ów z elektrowni wyposa onych w instalacje odsiarczania spalin [13, 21]. 57

7 Czêsto stosowanym procesem scalania jest granulacja, gdzie materia³ uzyskuje formy kuliste o doœæ znacznym stopniu zagêszczenia, bez stosowania matryc oraz bez nacisku mechanicznego. Materia³y w postaci drobnych proszków, mieszanek drobnoziarnistych, mas plastycznych oraz szlamów granulowane s¹ w mieszalnikach talerzowych lub bêbnowych przy odpowiednio dobranych parametrach procesu. Proces granulacji jest procesem ci¹g³ym i jednorodnoœci œrednicy granulek zale ¹ od szybkoœci obrotów urz¹dzenia, k¹ta nachylenia, wydajnoœci natrysku wodnego, a tak e od jednorodnoœci i szybkoœci dozowania materia³u. Proces granulacji zarówno w granulatorach talerzowych, jak i bêbnowych wymaga jednostajnego zasilania w mieszankê surowcow¹ i charakteryzuje siê niskim zu yciem energii. Granulki produkowane na talerzu granulacyjnym odznaczaj¹ siê wy sz¹ gêstoœci¹ i wytrzyma³oœci¹ bezpoœrednio po wytworzeniu. Typowa wilgotnoœæ granulatu wynosi od 11 do 20%, w zale noœci od rodzaju materia³u, i jest wiêksza w materia³ach o porowatych ziarnach, jak np. popio³ach lotnych. Granulki mog¹ mieæ maksymaln¹ œrednicê ok. 20 mm, ale nale- y pamiêtaæ, e wydajnoœæ urz¹dzenia gwa³townie spada wraz ze wzrostem ich rozmiarów. Granulacja jest procesem tanim i wydajnym, jednak mniejsza jest odpornoœæ mechaniczna produktów w porównaniu do brykietowania. Na przebieg formowania siê granulek i ich wytrzyma³oœæ mechaniczn¹ bardzo du y wp³yw ma homogenicznoœæ masy poddawanej granulacji. Wysoki stopieñ ujednorodnienia mieszaniny pozwala z kolei na znaczne ograniczenie iloœci spoiw dodawanych do mieszaniny [6]. Dodatki wi¹ ¹ce wp³ywaj¹ na wzrost wytrzyma³oœci mechanicznej granulatów. Czêsto stosowanym dodatkiem jest wapno hydratyzowane oraz cement. Niedogodnoœci¹ jednak jest wysoka wymywalnoœæ jonów chlorkowych lub siarczanowych, co mo e prowadziæ do korozji w pod³o ach drogowych. Nale y zatem rozwa yæ zastosowanie domieszek uniemo liwiaj¹cych wymywalnoœæ sk³adników chemicznych z granulatów. Innym popularnym procesem scalania mas drobnoziarnistych jest brykietowanie. Brykietowanie popio³ów elektrownianych jest czêsto stosowane w celu ich hutniczego wykorzystania [1, 7]. Znane s¹ liczne przyk³ady technologii, w których brykiety takie stanowi¹ jeden z komponentów wsadu pieca metalurgicznego w celu uzupe³nienia zawartoœci krzemu w metalu. Do wytwarzaniu brykietów wykorzystuje siê mieszaninê py³ów elektrownianych z substancjami wi¹ ¹cymi. Jako substancje wi¹ ¹ce stosowano pochodne celulozy (metyloceluloza, hydroetyloceluloza), a ponadto substancje przyspieszaj¹ce proces twardnienia (tlenek wapnia i magnezu) oraz substancje grafituj¹ce (grafit, aluminium) [4]. Do wytwarzania brykietów stosowano równie mieszankê popio³u lotnego z dodatkiem surowców mineralnych, gliny oraz wapna hydratyzowanego. Brykiety takie przetapiano w celu odzyskania w³ókien mineralnych [16]. W procesie brykietowania uzyskuje siê wyroby o wy szej odpornoœci mechanicznej ni metod¹ granulacji [1]. Brykiety charakteryzuj¹ siê ponadto wiêksz¹ gêstoœci¹, a tak e mog¹ mieæ ró norodne rozmiary i kszta³ty. Technologia wytwarzania brykietów z popio³ów elektrownianych wykorzystanych do podbudowy dróg powinna obejmowaæ: dobór odpowiedniego sk³adu ziarnowego, usuniêcie niepo ¹danych domieszek i zanieczyszczeñ, okreœlenie najkorzystniejszego zakresu wilgotnoœci materia³u, 58

8 okreœlenie rodzaju i zawartoœci lepiszcza, dobraniu rodzaju brykieciarki i parametrów brykietowania. Wyniki badañ brykietowania wykaza³y, e du e znaczenie ma charakterystyka i stopieñ zagêszczenia brykietu [7]. O efekcie zagêszczania oœrodka sypkiego decyduj¹ takie czynniki jak mikrotwardoœæ materia³u, sk³ad ziarnowy, wspó³czynniki tarcia zewnêtrznego i wewnêtrznego oraz bocznego nacisku. Istotna jest równie wilgotnoœæ materia³u oraz zawartoœæ lepiszcza, na przyk³ad roztwory z wapnem hydratyzowanym lub szk³em wodnym. Oprócz lepiszcza do mieszanki dodaje siê substancje modyfikuj¹ce (domieszki). W tabeli 3 przedstawiono podstawowe rodzaje domieszek stosowane w przemyœle budowlanym [17]. Tabela 3. Zastosowanie podstawowych rodzajów domieszek [17] 5RG]DMGRPLHV]HN 3U]\NáDG\GRPLHV]HN (IHNW\]DVWRVRZDQLD 8SODVW\F]QLDM FH LXSá\QQLDM FH 3U]\VSLHV]DM FHZL ]DQLH OXEWZDUGQLHQLH OLJQRVXOIRQLDQZDSQLD \ZLFDPHODPLQRZD SROLNDUERNV\ODQ\ PUyZF]DQZDSQLD ]ZL NV]HQLHFLHNáR FLPLHV]DQNL OXE]ZL NV]HQLHZ\WU]\PDáR FL V]\ENLSU]\URVWZ\WU]\PDáR FLEH]REUyENL FLHSOQHM 2Sy QLDM FHZL ]DQLH IRVIRUDQZDSQLD XWU]\P\ZDQLHPLHV]DQNLZVWDQLHFLHNá\P 1DSRZLHWU]DM FH DELHW\QLDQVRGX Z]URVWPUR]RRGSRUQR FL 3U]HFLZPUR]RZH URGDQHNVRGX XPR OLZLHQLHZ\NRQ\ZDQLDZZDUXQNDFK ]LPRZ\FK 8V]F]HOQLDM FH PLNURNU]HPLRQND ]PQLHMV]HQLHQDVL NOLZR FLEHWRQX Ujednorodnienie prowadzi siê w mieszarkach ³opatkowych lub œlimakowych z zainstalowanymi elementami grzejnymi, umo liwiaj¹cymi dosuszanie mieszaniny zawieraj¹cej lepiszcze oraz domieszki. Zawartoœæ lepiszcza powinna wynosiæ wagowo oko³o 5 10% masy materia³u, zawartoœæ domieszek natomiast jest znacznie ni sza. Po dok³adnym wymieszaniu komponentów materia³ poddaje siê dalszemu dosuszeniu w suszarce bêbnowej w temperaturze ok. 80 C tak, aby uzyskaæ wilgotnoœæ mniejsz¹ od 10%. Po podsuszeniu przenoœnikiem kube³kowym dostarczana jest do prasy walcowej. Wytworzone brykiety oddziela siê na ruszcie separatora od podziarna, a nastêpnie przenoœnikiem taœmowym transportuje do kontenerów sk³adowych. Sk³adowanie (sezonowanie) przez okres co najmniej 120 h korzystnie wp³ywa na zwiêkszenie odpornoœci mechanicznej brykietów. Prasy walcowe do brykietowania s¹ urz¹dzeniami bardzo wydajnymi i umo liwiaj¹ wytwarzanie wyrobów w sposób ci¹g³y. Obecnie produkowane brykieciarki posiadaj¹ walce umieszczone zarówno poziomo obok siebie jak i pionowo jeden nad drugim. Pierœcienie formuj¹ce mog¹ byæ wymienne, ale stosuje siê te zintegrowane na sta³e z walcami, co pozwala na zastosowanie dogrzewania b¹dÿ ch³odzenia wod¹ powierzchni 59

9 formuj¹cych. Wystêpuj¹ ponadto segmentowe pierœcienie formuj¹ce, sk³adaj¹ce siê z roboczych sekcji oddzielnie mocowanych na powierzchni walców. Zalet¹ stosowania takich pierœcieni jest du a ³atwoœæ i szybkoœæ zmian wielkoœci i kszta³tu brykietów w zale noœci od rodzaju scalanej mieszanki. Do podawania materia³u instaluje siê zasobniki grawitacyjne lub dogêszczaj¹ce z mechanizmami œrubowymi (œlimakowe), czêsto zaopatrzone w system grzejny umo liwiaj¹cy dosuszanie mieszanki. Zasobniki mog¹ posiadaæ ponadto urz¹dzenie mechanicznie rozdrabniaj¹ce ziarna mieszanki. Istotne znaczenie dla przebiegu procesu brykietowania i jakoœci otrzymanych brykietów ma tak e kszta³t powierzchni roboczej pierœcieni formuj¹cych nadaj¹cy okreœlony kszta³t brykietom. Na przyk³ad trwa³e brykiety w kszta³cie siod³a uzyskano z materia³u podawanego z zasobnika grawitacyjnego przy nastêpuj¹cych parametrach procesu [1]: prêdkoœæ obwodowa walców v = 0,2 m/s, wartoœæ nacisku jednostkowego P = 130 MPa, moment obrotowy M = 26 knm, szczelina miêdzy walcami a = 1,5 mm. Stosuj¹c metodê brykietowania uzyskuje siê wyroby o wiêkszej odpornoœci mechanicznej w porównaniu z granulowaniem. Wyroby wykazuj¹ bardziej zró nicowany kszta³t i wiêksze gabaryty. Uzyskanie dobrych jakoœciowo brykietów wymaga stosunkowo du ych nak³adów energii, jednak sam proces zachodzi ³atwiej i nie wymaga sta³ej kontroli wilgotnoœci mieszaniny podawanej do zasobnika prasy brykietuj¹cej. WNIOSKI 1. Zasadne jest scalanie drobnoziarnistych odpadów elektrownianych, które bêd¹ wykorzystane do budowy dróg. 2. Do scalania zaleca siê stosowaæ metodê brykietowania w prasach walcowych, co umo liwia uzyskanie wyrobów o wysokiej wytrzyma³oœci mechanicznej. 3. Korzystne w³aœciwoœci brykietów uzyskuje siê poprzez zastosowanie odpowiednich dodatków do mieszanki oraz doprowadzenie jej do okreœlonej wilgotnoœci. Na jakoœæ brykietów dobry wp³yw ma równie ich sezonowanie. 4. Brykietowanie znacznych iloœci odpadów elektrownianych pozwoli na korzystne ich zagospodarowanie. Podstawowe korzyœci to zmniejszenie zu ycia surowców oraz likwidacja wielu sk³adowisk odpadów paleniskowych zanieczyszczaj¹cych œrodowisko naturalne. 60

10 PIŒMIENNICTWO 1. Borowski G. Kuczmaszewski J.: Utylizacja drobnoziarnistych odpadów metalowych. Monografia. Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin Chrzanowski Z.: Formalno-prawne zasady wykorzystania popio³ów do makroniwelacji i rekultywacji wyrobisk. W: Konferencja Naukowo-Techniczna nt. Rekultywacja Terenów zdegradowanych w województwie szczeciñskim, Nowe Czarnowo Gawlicki M, Roszczynialski W.: Wykorzystanie odpadów energetycznych jako sk³adnika namiarów surowcowych do produkcji klinkierytu portlandzkiego. W: Konferencja Naukowo-Techniczna nt. Zagospodarowanie py³ów i popio³ów z energetyki i ciep³ownictwa technologia, organizacja, ekonomika, Sopot Glajcar A. i in.: Sposób wytwarzania brykietów z py³ów i drobnych frakcji elazostopów. Urz¹d Patentowy RP, nr PL , Instytut Odlewnictwa w Krakowie, Granops T.: Wyniki badañ i prognozy wykorzystania popio³ów z Dolnej Odry w drogownictwie. W: Konferencja Miêdzynarodowa nt. Zagospodarowanie odpadów paleniskowych i odpadów z odsiarczania spalin, Œwinoujœcie Heim A.: Zagadnienia procesowo-aparaturowe aglomeracji. Materia³y IX Ogólnopolskiej Konferencji w problematyce in ynierii œrodowiska pt. Kompleksowe i szczegó³owe problemy in ynierii œrodowiska. Politechnika Koszaliñska, Hryniewicz M.: Badania procesów przygotowania drobnoziarnistych odpadów elazonoœnych do recyklingu. W: Materia³y IV Forum In ynierii Ekologicznej, Na³êczów Huth H., Kubisa R.: Wykorzystanie odpadów z elektrowni na bazie energetyki niemieckiej., W: Konferencja Naukowo-Techniczna nt. Produkty uboczne spalania wêgla w energetyce jako pe³nowartoœciowy surowiec, Œwinoujœcie Jab³oñski J.: Wykorzystanie gospodarcze popio³ów w procesie produkcji cementu na przyk³adzie cementowni Kujawy-Lafarge. W: Materia³y Seminarium Nauk.-Szkol. nt. Popio³y a œrodowisko, Prêdocim k/bydgoszczy Jarema-Suchorowska S.: Wyniki badañ nad utylizacj¹ odpadów paleniskowych. W: Konferencja Miêdzynarodowa nt. Zagospodarowanie odpadów paleniskowych i odpadów z odsiarczania spalin, Œwinoujœcie Kalotka J.: Utylizacja odpadów z elektrowni i elektrociep³owni popio³y, mikrosfery. ( 12. Kaszyñska M.: Wp³yw popio³ów lotnych z Dolnej Odry na w³asnoœci betonów. W: Konferencja Miêdzynarodowa nt. Zagospodarowanie odpadów paleniskowych i odpadów z odsiarczania spalin, Œwinoujœcie Kêpys W.: Próba odzysku popio³ów lotnych i u lili z instalacji termicznego przekszta³cania odpadów jako kruszywa sztucznego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, tom 24, zeszyt 3/3, Klimkiewicz P.: Droga popio³owo-betonowa w Nowosolnej. Magazyn Autostrady 5, 2004: Kukie³ka J.: Wykorzystanie popio³ów lotnych do budowy dróg. Ekoin ynieria 4, 1998: Mianowski A. i inni: Sposób wytwarzania brykietów z surowców mineralnych. Urz¹d Patentowy RP, nr PL , Politechnika Œl¹ska w Gliwicach, Osiecka E.: Materia³y budowlane. Spoiwa mineralne kruszywa. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej,

11 18. Pachowski J.: Popio³y lotne i ich zastosowanie w budownictwie drogowym. Wyd. Komunikacji i ¹cznoœci, Warszawa Parylak K.: Szczególne w³aœciwoœci in ynierskie popio³ów lotnych z wêgla kamiennego jako materia³ów do budowy nasypów komunikacyjnych. W: Materia³y XII Miêdzynarodowej Konferencji nt. Popio³y z energetyki, Sopot Piotrowski Z., Uliasz-Bocheñczyk A.: Mo liwoœci gospodarczego wykorzystania odpadów z kot³ów fluidalnych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, tom 24, zeszyt 2/1, Wileñski P.: Sposoby i warunki wykorzystania energetycznych odpadów paleniskowych w budownictwie komunikacyjnym. W: Konferencja Naukowo-Techniczna nt. Produkty uboczne spalania wêgla w energetyce jako pe³nowartoœciowy surowiec, Œwinoujœcie POSSIBILITIES OF UTILIZE OF POWER INDUSTRY WASTES TO BUILD A ROADS Summary Potential ways of utilize the ashes and slag wastes from power industry there were presented in the paper. The research results received up to now shows of ashes usability for building roads. The physical and chemical properties of ashes were presented as well as ways of processing to chunk form were described. There were shown the advances of integrating technology with properly selection of process parameters, goes to obtain dummy aggregates on high mechanical endurance. Among of agglomerate processes the briquetting of ashes were particularly recommended. For roads foundation briquettes made from wastes would be interchangeable with aggregates building materials. 62