Iły krakowieckie w kontekście produkcji kruszyw lekkich

Transkrypt

1 Iły krakowieckie w kontekście produkcji kruszyw lekkich Autor: Krzysztof Galos Konferencja Drugie życie odpadów w technologiach ceramicznych wzajemne korzyści,

2 Kopaliny ilaste ceramiki budowlanej 2 /11 Kopaliny ilaste ceramiki budowlanej charakteryzują się zróżnicowanym składem chemicznym, mineralnymi i ziarnowym Ważny jest fakt, że w wielu złożach możliwe jest wielosurowcowe (wielokierunkowe) wykorzystanie kopalin z takich złóż Otrzymywany produkt ceramiczny może zależeć od temperatury wypalania, np. w niższej temperaturze do produkcji ceramiki budowlanej porowatej, a w wyższej temperaturze do produkcji wyrobów klinkierowych Największe znaczenie gospodarcze w Polsce są: czwartorzędowe iły zastoiskowe (północna i środkowa Polska, 20-30% wydobycia), trzeciorzędowe iły poznańskie (środkowa i zach. Polska, 25-35%), trzeciorzędowe iły krakowieckie (południowo-wschodnia Polska, 15-30%) Zakłady ceramiczne z reguły usytuowane blisko kopalń

3 Iły krakowieckie 3 /11 Iły i mułki wieku mioceńskiego i pochodzenia morskiego tworzą w zapadlisku przedkarpackim kilka kompleksów Podstawowe znaczenie surowcowe mają tu iły krakowieckie Cechują się one bardzo dobrymi z reguły właściwościami pod kątem produkcji ceramiki budowlanej Pod względem petrograficznym są to iły mułkowe z przeławiceniami piasków i mułków, zielonkawe i szarozielonkawe, zwykle wapniste (tj. o podwyższonej zawartości kalcytu CaCO3) Głównymi ich składnikami mineralnymi są minerały ilaste mieszanopakietowe typu illit-smektyt, a także illit, beidellit, minerały węglanowe i kwarc; udział kaolinitu i chlorytu jest podrzędny Łącznie zawartość minerałów ilastych 40-80% (zwykle 55-60%), kwarcu 20-30%, kalcytu 15-20% Ujemną cechą jest zwykle dość wysoka zawartość siarczanów rozpuszczalnych w wodzie

4 Iły krakowieckie typowe parametry technologiczne Zwykle są to iły plastyczne lub średnioplastyczne Duża skurczliwość suszenia 7-11% Woda zarobowa 25-35% Średnia wrażliwość na suszenie Ze względu na wysoką plastyczność wymagają schudzania np. piaskami, piaskami gliniastymi Wypalane w temperaturze do 1000oC dają czerep porowaty o nasiąkliwości 10-20% i wytrzymałości na ściskanie MPa Zwykle z danego złoża stabilne parametry jakościowe Ze względu na parametry technologiczne przydatne do produkcji wszystkich rodzajów ceramiki budowlanej Ze względu na krótki interwał spiekania nieprzydatne do produkcji wyrobów klinkierowych Wapnistość tych iłów (tym samym - mały interwał temperatur pęcznienia) oraz niski współczynnik pęcznienia powoduje, że na ogół są one nieprzydatne do produkcji kruszyw lekkich (wyjątkiem odmiany małowapniste, najlepiej z pirytem) 4 /11

5 Iły krakowieckie gospodarowanie 5 /11 Główne eksploatowane złoża iłów krakowieckich do produkcji ceramiki budowlanej: Markowicze powiat Biłgoraj, 37 tys. m3 w 2017 r. Hadykówka powiat Kolbuszowa, wstrzymanie eksploatacji Kolbuszowa-Kupno powiat Kolbuszowa, 114 tys. m3 Przecław-Podlesie powiat Mielec, 18 tys. m3 Oleśnica powiat Staszów, 167 tys. m3 Wola Rzędzińska powiat Tarnów, 128 tys. m3 Ostatnio zapewniają one około 30% produkcji ceramiki budowlanej w Polsce

6 Kruszywa sztuczne lekkie 6 /11 Kruszywa sztuczne to kruszywa uzyskane w wyniku procesu przemysłowego obejmującego termiczną lub inną modyfikację surowca. Wyróżnia się: Kruszywa sztuczne lekkie otrzymywane w wyniku obróbki termicznej surowców ilastych, np. keramzyt, glinoporyt Kruszywa sztuczne lekkie otrzymywane z odpadów przemysłowych po ich obróbce termicznej, np. łupkoporyt, popiołoporyt Kruszywa sztuczne pozyskiwane z odpadów przemysłowych nie poddanych obróbce termicznej, np. żużle hutnicze, łupkoporyt ze zwałów (po samoczynnym przepaleniu), kruszywa popiołowe otrzymywane metodą bezwypałową (na drodze granulacji popiołów i spoiwa)

7 Kruszywa sztuczne lekkie - produkcja 7 /11 Produkcja kruszyw sztucznych lekkich z surowców ilastych lub odpadów przemysłowych otrzymywanych w wyniku obróbki termicznej mają wciąż niewielkie znaczenie gospodarcze Produkcja keramzytu była prowadzona maksymalnie w trzech zakładach: wciąż czynnym zakładzie w Gniewie, zamkniętym przed 2000 r. zakładzie w Szczecinie, oraz zamkniętym w 2015 r. zakładzie w Mszczonowie Łączna produkcja kruszywa keramzytowego osiągnęła w latach 1980-tych 500 tys. t/r przy stopniowym spadku do <150 tys. t w 2002 r., odbudowie do tys. t/r w kolejnych latach i ponownym ograniczeniu do tys. t/r w ostatnich kilku latach, przy cenach rzędu zł/t Większość keramzytu trafia do branży budowlanej materiał izolacyjny, drenujący, do produkcji betonów lekkich, także w ogrodnictwie i geotechnice Podstawowa kwestia to konkurencyjność cenowa tych kruszyw przy ich wysokich kosztach produkcji!!!

8 Do wytwarzania kruszyw lekkich ceramicznych są przydatne tylko te kopaliny ilaste, które wykazują zdolność pęcznienia termicznego w stanie naturalnym lub po dodaniu odpowiednich dodatków korygujących (np. olej napędowy, węgiel brunatny) Konieczne jest uzyskanie w trakcie ogrzewania prężnych gazów, m.in. wskutek wydzielania wody fizycznie związanej, rozkładu minerałów ilastych oraz siarczków żelaza, co umożliwia uzyskanie porów zamkniętych Współczynnik pęcznienia musi wynosić 2,5-4,5 w temperaturze oC, temperatura maksymalnego pęcznienia oC, interwał pęcznienia min. 50oC Najczęściej właściwościami takimi odznaczają się kopaliny ilaste zawierające min. 40% frakcji ilastej <0,01 mm, min. 30% frakcji 0,01-0,1 mm, do 20% frakcji 0,1-2 mm, brak frakcji >2 mm Optymalne są kopaliny ilaste o stosunku SiO2/Al2O3 około 3, 6-10% Fe2O3, do 3% CaO, 3,5-5% alkaliów, 1-2% substancji organicznej (niekiedy udział substancji organicznej podnoszony do 5-6% Kopaliny ilaste do produkcji kruszyw lekkich 8 /11

9 Baza zasobowa kopalin ilastych do produkcji kruszyw lekkich 9 /11 Łącznie udokumentowanych jest 41 złóż o łącznych około 168 mln m3, ale tylko 8 złóż jest przydatne do produkcji keramzytu o łącznych zasobach 40 mln m3 (pozostałe do produkcji niskogatunkowego glinoporytu) Zagospodarowanych w ostatnim czasie były dwa złoża: Gniew i Budy Mszczonowskie: Złoże Gniew II koło Tczewa zasoby 8,2 mln t, wydobycie 105 tys. m3 Złoże Budy Mszczonowskie koło Żyrardowa zasoby 7,6 mln m3, zaniechane w 2015 r. Spośród 8 złóż iłów do produkcji keramzytu tylko jedno złoże to złoże iłów krakowieckich: Ruda koło Mielca (około 8,0 mln t zasobów) Wskutek wapnistości iłów krakowieckich ich interwał pęcznienia jest z reguły mały, a współczynnik pęcznienia niski mogą one być przydatne do produkcji takich kruszyw tylko gdy zawartość węglanów nie przekracza 3-5%, i gdy obecne są siarczki żelaza

10 Kruszywa lekkie ceramiczne podstawy technologii 10 /11 Wstępne przygotowanie surowca: techniki suche (rzadkie), plastyczne (najczęstsze, dla surowców wilgotnych gniotownik, przecierak, walcarka, mieszadło dwuwałowe), mokre Wypalanie głównie w piecach obrotowych opalanych olejem opałowym, miałem węglowym lub gazem ziemnym, rzadziej piece fluidyzacyjne, szybowe, cyrkulacyjno-strumieniowe Proces obróbki termicznej: 1. suszenie wsadu, 2. ogrzewanie surowca,. termiczna i chemiczna obróbka, 4. pęcznienie, 5. twardnienie i częściowe studzenie Częste piece dwudzielne wstępna obróbka długa o mniejszej średnicy, pęcznienie w bębnie krótszym o większej średnicy Spęcznione granule kierowane do chłodnika bębnowego, a następnie na zespół przesiewaczy Kruszywa lekkie ceramiczne to kruszywa spęcznione z porami zamkniętymi: porowatość zamknięta do 80%, a nawet do 90% Pory otoczone zeszkliwioną substancją powstałą w wyniku przemian termicznych minerałów ilastych Gęstość nasypowa kg/m3 Ziarna keramzytu mają obły kształt i wymiary zwykle do 16 mm

11 Dziękuję za uwagę! Organy myśliborskie. Fot. A. Kot-Niewiadomska Krzysztof Galos Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk