Kruszywa sztuczne z surowców mineralnych

Transkrypt

1 Dariusz Konieczny, Katarzyna Skolasińska Instytut Geologii, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu Kruszywa sztuczne z surowców mineralnych 70 Od 2004 roku w związku z wprowadzeniem w Polsce norm europejskich obowiązuje następujący podział kruszyw ze względu na genezę: kruszywa naturalne pochodzenia mineralnego, które nie zostały poddane żadnej obróbce, poza obróbką mechaniczną, kruszywa z recyklingu powstałe jako wynik przeróbki nieorganicznego materiału, który był już uprzednio zastosowany w budownictwie, W niniejszym artykule przybliżono występujące obecnie w Polsce kruszywa sztuczne z surowców mineralnych, jakimi są: keramzyt, perlitoporyt i wermikulitoporyt. Do kruszyw tych zalicza się także agloporyt (inaczej glinoporyt), ale ze względu na to, że jego produkcja w Polsce zakończyła się w latach 70. XX w., zostanie on pominięty. kruszywa sztuczne powstające podczas procesów przemysłowych obejmujących termiczną lub inną obróbkę surowców mineralnych. Podział ten, w świetle coraz większego udziału materiałów odpadowych do produkcji kruszyw, wywołuje dyskusje, gdyż nie znajdują one w nim swojego miejsca. Jedną z propozycji zmian było wydzielenie, obok istniejącej grupy kruszyw naturalnych, kruszyw alternatywnych. Nazwą tą objęte byłyby kruszywa sztuczne (zarówno z surowców mineralnych, jak i odpadowych), kruszywa z recyklingu i kruszywa naturalne z surowców ubocznych, towarzyszących i odpadowych (1). Inną propozycją jest zastąpienie kruszyw sztucznych i z recyklingu wspólna nazwą kruszywa wtórne, która to propozycja została uregulowana odpowiednimi dokumentami Komisji Europejskiej w 2007 roku (2, 3). Temat kruszyw powstających na bazie szeroko rozumianych materiałów odpadowych, powstających głównie w przemyśle hutniczym, energetycznym i górniczym, jest bardzo istotny, chociażby ze względu na ochronę środowiska, a także na ochronę złóż surowców naturalnych, które mają nieodnawialny charakter. Obok kruszyw produkowanych na bazie surowców wtórnych produkuje się też kruszywa na bazie surowców mineralnych, które są tematem niniejszego artykułu. Powstają one w wyniku termicznej obróbki surowców. Wysoka temperatura w procesie produkcji umożliwia pęcznienie materiału i powstanie pustek w obrębie ziaren kruszywa, co wpływa na kształtowanie się pożądanych cech produktu, jak: stosunkowo niskie wartości gęstości nasypowej i gęstości ziaren, a także niski współczynnik przewodności cieplnej. Dodatkowo, dzięki ich mineralnemu pochodzeniu oraz obróbce termicznej, materiały te są ognioodporne i nie stanowią pożywki dla owadów, gryzoni czy mikroorganizmów. Sztuczne kruszywa z surowców mineralnych wykorzystywane są przede wszystkim w budownictwie, gdzie spełniają zadanie materiałów izolacyjnych, drenujących i do produkcji elementów konstrukcyjnych. Używane są również w drogownictwie jako składnik mas bitumicznych. Ponadto rozwija się ich wykorzystanie w ogrodnictwie, zwłaszcza przy tak zwanych uprawach hydroponicznych (bezglebowych). Kruszywa te bywają używane w geotechnice przy konstruowaniu specjalnych lekkich nasypów na terenach słabonośnych. Keramzyt (dawniej gliniec) Najlepiej rozpoznawalnym w naszym kraju kruszywem sztucznym jest keramzyt, który wytwarzany jest z surowców ilastych. Podstawową cechą, jaką musi posiadać surowiec, jest współczynnik pęcznienia termicznego o wartości powyżej 2,5, jednak wskazany jest ponad 4,5. Takie parametry są stosunkowo rzadko spotykane; charakteryzują się nimi niektóre iły i muły typu beidellitowego o zawartości frakcji iłowej powyżej 40% oraz iły bogate w montmorillonit. Wskazane jest, aby kopalina zawierała

2 6-10% tlenków Fe, mniej niż 3% CaO, 2,5-5% alkaliów, substancję organiczną w ilości 1-2% oraz aby stosunek SiO 2 /Al 2 O 3 wynosił około 3. Ponadto w surowcu nie mogą się znaleźć ziarna frakcji powyżej 2 mm, a zakres temperatur pęcznienia musi wynosić przynajmniej 50 C. Wymagania odnośnie do zdolności surowca do pęcznienia termicznego można nieco zredukować, używając dodatków korygujących takich jak: węgiel brunatny, ługi posulfitowe (produkt uboczny powstający podczas wytwarzania celulozy) czy olej napędowy. Substancje te mogą zwiększyć współczynnik pęcznienia termicznego dwu-, a nawet pięciokrotnie. Jednak ich dodawanie związane jest z pewnymi modyfikacjami procesu technologicznego i generuje dodatkowe koszty. W Polsce do produkcji keramzytu kwalifikują się neogeńskie iły poznańskie i krakowieckie, oligoceńskie iły septariowe i iły jurajskie z rozproszonym pirytem, małowapniste iły zastoiskowe oraz łupki istebniańskie z jednostki śląskiej (4). Wytwarzanie keramzytu w Polsce Początki produkcji keramzytu w naszym kraju sięgają roku 1965, kiedy to otwarto zakład w Mszczonowie (woj. mazowieckie). W latach 70. rozpoczęły działalność kolejne dwa zakłady: w Gniewie (woj. pomorskie) oraz w Szczecinie-Płoniu. Ostatnia wytwórnia została zamknięta w 1995 roku z powodów technicznych i ekonomicznych; najbardziej przyczyniła się do tego niska jakość wydobywanej kopaliny (4). Należący do grupy Saint-Gobain zakład w Gniewie jako surowiec wykorzystuje ił warwowy ze złoża Gniew II, który cechuje się wysokim udziałem frakcji mniejszej niż 2 µm: 73-78%, oraz zawartością substancji organicznej 5-6% (4). Produkowany tu keramzyt o nazwie handlowej Leca KERAMZYT posiada gęstość ziaren kg/m 3 i gęstość nasypową kg/m 3. Nasiąkliwość objętościowa mieści się w przedziale 30-40%, a wytrzymałość na ściskanie wynosi od 0,7 do 4,0 MPa (5). Podlegająca firmie PKL KERAMZYT Sp. z o.o. wytwórnia keramzytu w Mszczonowie używa iłów poznańskich z kopalni w pobliskich Budach Mszczonowskich. Do produkcji keramzytu stosuje się tam dodatki wzbogacające, głównie węgiel brunatny i odpady rafineryjne (4). W porównaniu do Leca KERAMZYT produkowane tu kruszywo jest cięższe gęstość ziaren kształtuje się na poziomie kg/m 3, a gęstość nasypowa to kg/m 3. Z tym faktem związana jest jego nieco wyższa wytrzymałość na ściskanie wynosząca 2,0-6,0 MPa. Wyrób ten ma też niższą nasiąkliwość objętościową, w granicach 20-30% (5). Podstawowe dane dotyczące złóż Budy Mszczonowskie i Gniew II przedstawia tab. 1. Technologia produkcji Wytwarzanie keramzytu rozpoczyna się leżakowaniem iłów przez okres około 2-3 tygodni, następnie surowiec jest przygotowywany mechanicznie. Istnieją trzy podstawowe metody takiej wstępnej obróbki: 1) metoda sucha polega na zastosowaniu wyłącznie kruszarek (szczękowych, walcowych, lub młotkowych) i jest ona używana w przypadku surowców zwięzłych, takich jak na przykład łupki ilaste; Nazwa złoża Budy Mszczonowskie Gniew II Data rozpoczęcia eksploatacji Miąższość nadkładu [m] Miąższość złoża [m] Głębokość spągu [m] Zasoby [tys. m3] Forma złoża Pokładowa Pokładowa Sposób eksploatacji Odkrywkowy Odkrywkowy System eksploatacji Ścianowy Ścianowy Stratygrafia stropu Neogen Plejstocen Stratygrafia spągu Neogen Plejstocen Liczba pokładów 1 1 Powierzchnia złoża [ha] 47,01 120,16 Maks. 10 3,4 Śr. 2,6 0,38 Min. 0 0,2 Maks. 28,4 16,9 Śr. 18 8,67 Min. 5,2 3,50 Maks ,3 Śr. 20 9,05 Min. 7 3,7 Geologiczne bilansowe Przemysłowe Wydobycie [tys. m3] Tab. 1. Parametry złożowe oraz dane bilansowe za rok 2012 dla złóż kopalin ilastych eksploatowanych do produkcji keramzytu (wg Bilansu zasobów złóż kopalin wg stanu na 31.XII.2012 oraz przeglądarki geograficznej Centralnej Bazy Danych Geologicznych) 71

3 2) technologia plastyczna w której surowiec jest najpierw uśredniany przy użyciu walcarek, gniotowników i mieszarek, a następnie grudkowany (grudki o średnicy 7-25 mm) prasami z płytą perforowaną i ucinakiem lub walcarkami perforowanymi; metoda ta wskazana jest przy przeróbce materiału wilgotnego, zwykle dobrze pęczniejącego; jest ona stosowana w zakładzie w Mszczonowie; 3) metoda mokrego formowania używa się w niej wyłącznie maszyn służących do uśredniania surowca, takich jak walcarki, gniotowniki i mieszadła; stosowana jest w wypadku kopalin o dużej wilgotności naturalnej i wysokim współczynniku pęcznienia; metody tej używa się w zakładzie w Gniewie. Po wstępnym przygotowaniu wsad kierowany jest do wypalania w piecu obrotowym w temp C. Piece mogą być jednobębnowe lub dwudzielne, jednak częściej używane są te drugie. W takich urządzeniach pierwszy bęben, który przeznaczony jest do wstępnej obróbki termicznej (suszenie i ogrzewanie), jest dłuższy i ma mniejszą średnicę niż drugi bęben, w którym zachodzi zasadniczy proces pęcznienia. Rozwiązanie to ma na celu poprawę bilansu energetycznego oraz pozwala wytworzyć bardziej spęczniałe granule kruszywa. Po wypaleniu keramzyt kierowany jest do chłodników, najczęściej bębnowych, rzadziej rusztowych lub rekuperatorowych (4). są do budowy warstw elewacyjnych w ścianach warstwowych oraz do konstrukcji ścianek działowych. Z materiału tego produkuje się też szereg innych elementów budowlanych na przykład kształtki nadprożowe i kominowe, pustaki narożne, wieńcowe, stropowe i uzupełniające, bloczki fundamentowe oraz bloczki termoizolacyjne zawierające wkładki styropianowe (9). W naszym kraju dynamicznie rozwija się również produkcja wielkowymiarowych elementów prefabrykowanych z keramzytobetonu. Wytwarzane są między innymi płyty ścienne i stropowe (10). Technologia budowy prefabrykowanych domów keramzytowych jest stosowana już od lat pięćdziesiątych ubiegłego wieku w Europie Zachodniej, a szczególnie w krajach skandynawskich (11). Keramzyt, tak jak i inne kruszywa sztuczne stosowane do betonów lekkich, musi spełniać pewne normy. Największe obostrzenia dotyczą gęstości kruszywa stosowanego do betonów konstrukcyjnych i betonów wysokiej wytrzymałości. Wymagania te prezentuje tab. 2. Jak widać, produkowany w Polsce keramzyt nie kwalifikuje się do produkcji lekkich betonów wysokiej wytrzymałości. Z kolei do betonów konstrukcyjnych nadaje się wyłącznie kruszywo z zakładu w Msz- 72 Zastosowanie Kruszywo keramzytowe jest obecnie najpopularniejszym kruszywem sztucznym na polskim rynku. Stosowane jest przede wszystkim do wyrobu tak zwanego keramzytobetonu. Produkt ten znajduje szerokie zastosowanie w nowoczesnym budownictwie, gdyż wykazuje korzystne właściwości termoizolacyjne. Mury budowane z pustaków produkowanych z tego materiału mogą mieć współczynnik przewodzenia ciepła na poziomie 0,22 W/m*K (10). Producenci chwalą też jego cechy dźwiękoizolacyjne, odporność na wilgoć oraz wysoką paroprzepuszczalność, dzięki której materiał ten wspomaga klimatyzację w odprowadzaniu pary wodnej z budynków. Ponadto ważną zaletą jest jego wysoka odporność ogniowa jest całkowicie niepalny (klasa ogniowa A1) (8). Keramzytobeton jest szeroko stosowany do produkcji elementów budowlanych, takich jak pustaki ścienne, które w zależności od ich grubości stosuje się przy budowie ścian jednowarstwowych (grubość: 36 cm), przy wykonywaniu warstw konstrukcyjnych w ścianach dwu- lub trójwarstwowych oraz ścian konstrukcyjnych wewnątrz budynków (grubość: 24 cm). Najcieńsze pustaki z keramzytobetonu (grubość: około 10 cm) stosowane

4 czonowie, gdyż keramzyt z Gniewu ma zbyt małą gęstość. Cechy keramzytobetonu produkowanego na bazie kruszywa wytwarzanego w Mszczonowie i Gniewie przedstawia tab. 3. Kolejnym, dość popularnym, zastosowaniem keramzytu są izolacje wykonywane z luźnego kruszywa. Takie warstwy izolacyjne stosuje się przy wykonywaniu stropodachów czy budowie tak zwanych podłóg na gruncie. Jest to technologia, w której impregnowany keramzyt usypuje się bezpośrednio na podłożu gruntowym, powyżej umieszcza się folię dodatkowo chroniącą przed wilgocią, na nią wylewa się podkład betonowy, a na nim już posadzkę. Takie budowanie bezpośrednio na gruncie, bez użycia podsypki piaskowej i dolnej warstwy podkładu betonowego możliwe jest dzięki równomiernemu rozkładaniu się na podłożu i wysokiej stabilności przy niskiej masie zagęszczonego keramzytu (12). Ponadto kruszywo to bywa wykorzystywane przy wykonywaniu docieplania i drenażu piwnic. Jest ono też częstym składnikiem zapraw ciepłochłonnych, zarówno gotowych, jak i tych przygotowywanych na placu budowy (13). Keramzyt znalazł też zastosowanie w ogrodnictwie. Używa się go do poprawiania warunków powietrznych w glebach o dużej spoistości. Można go umieszczać pomiędzy warstwą ziemi użytkowaną uprawnie a niższymi poziomami glebowymi, co ułatwia drenaż wody oraz zapobiega niepożądanemu mieszaniu się dwóch typów gleby. Keramzyt sypany na powierzchni uprawnej przeciwdziała jej nadmiernemu wysuszaniu. Bywa też stosowany zamiast kory drzewnej jako materiał ograniczający rozwój chwastów w pobliżu roślin ogrodowych. W porównaniu z korą jest on jednak o wiele bardziej trwały, chemicznie obojętny i nie przenosi szkodników (14). Keramzyt jest też stosowany w uprawach hydroponicznych. W tej metodzie hodowli roślin gleba została w całości zastąpiona granulatem ceramicznym. Dzięki temu możliwe jest zastosowanie precyzyjnych wskaźników poziomu wody, które informują o potrzebach rośliny. W takich uprawach da się też podlać roślinę na zapas oraz zapewnić jej długoterminowe nawożenie. Użycie keramzytu zamiast gleby eliminuje możliwość uszkodzenia sadzonki przez szkodniki pochodzące z ziemi (15). W geotechnice keramzyt używany jest jako lekka, stabilna masa wypełniająca. Wykorzystuje się go do wypełnień w obrębie gruntów słabonośnych. Najczęściej wykonuje się wkop, usuwa pierwot- Rodzaj betonu Gęstość nasypowa [kg/m3] Gęstość ziaren [kg/m3] Konstrukcyjny >300 >900 Wysokiej wytrzymałości >700 >1200 Tab. 2. Wymagania odnośnie do gęstości kruszyw używanych do produkcji betonów konstrukcyjnych i betonów wysokiej wytrzymałości (wg: Domagała, 2013) Kruszywo stosowane do produkcji betonu Gęstość [kg/m3] Parametry keramzytobetonu Wy t r z y m a ł o ś ć n a ś c i s k a n i e [MPa] Leca KERAMZYT (Gniew) do 25 Keramzyt (Mszczonów) do 40 Tab. 3 Cechy keramzytobetonów produkowanych przy użyciu keramzytu z Gniewu i Mszczonowa (wg: Domagała, 2013) Nazwa kruszywa Gn i e w Keramzyt Ms z c z o n ó w Perlit ekspand o w a n y Wermikulit e k s p a n d o w a n y Gęstość nasypowa[kg/m3] Gęstość ziaren [kg/m3] Brak danych Brak danych Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Nasiąkliwość objętościowa [%] Przewodnictwo cieplne- [W/K*m] 0, ,14-0,4 Brak danych Brak danych 0,1-0,2 0,045-0,059 0,039-0,047 Tab. 4. Wybrane parametry kruszyw sztucznych z surowców mineralnych 73

5 74 ny grunt, następnie rozkłada warstwę geotkaniny, a na nią warstwami usypuje się keramzyt. Kruszywo należy następnie zagęszczać tak, aby jego objętość zmniejszyła się o około 10%. Po przykryciu geowłókniną podłoże jest przygotowane do dalszych inwestycji (14). Perlit ekspandowany (perlitoporyt) Jest to kruszywo sztuczne powstałe w wyniku ekspandowania naturalnego perlitu, czyli skały wylewnej o strukturze szklistej i składzie chemicznym zbliżonym do riolitu. Proces produkcyjny polega na zmieleniu surowca, a następnie poddaniu go przez kilka sekund temperaturze C. W momencie ogrzania zawarta w rudzie perlitowej woda przechodzi w parę wodną o wysokim ciśnieniu, które ostatecznie doprowadza do rozkruszenia materiału. Równocześnie zachodzi też proces spiekania perlitu, dzięki któremu powstają mniej lub bardziej owalne, puste w środku, szkliste granulki o białej lub szarawej barwie i niekiedy perlistym połysku. Gęstość objętościowa naturalnego perlitu wynosi około 2300 kg/m 3 (16), natomiast gęstość nasypowa perlitu ekspandowanego to najczęściej kg/m 3. Nasiąkliwość objętościowa tego materiału to 15-30%. Wytrzymałość na ściskanie wynosi 0,14-0,4 MPa. Podobnie jak kruszywa ceramiczne, perlitoporyt należy do klasy odporności ogniowej A1. Kruszywo to posiada imponujące właściwości termoizolacyjne. Jego współczynnik przewodzenia ciepła wynosi zaledwie 0,045-0,059 W/m*K (17). Dla porównania wartości te dla keramzytu i wełny mineralnej wynoszą odpowiednio 0,1-0,2 (18) i 0,031-0,045 W/m*K (19). Kruszywo to nie zmienia swoich własności w temperaturach od -180 do 800 C i jest chemicznie obojętne. Praktycznie nie chłonie też wilgoc,i gdyż jego higroskopijność to zaledwie 0,2-0,8% (17). Złoża perlitu w Europie, wytwarzanie perlitoporytu w Polsce Największe złoża perlitu w Europie znajdują się na terenie: Grecji, Armenii, Węgier, Bułgarii, Słowacji oraz Turcji. Związane są one ze strefami kenozoicznego wulkanizmu. W Polsce małe złoża perlitu występują w Sudetach i w okolicach Krzeszowic, jednak ich eksploatacja nie jest ekonomicznie uzasadniona (16). W naszym kraju istnieją jednak zakłady, które przetwarzają importowaną rudę perlitu na lekkie kruszywo o nazwie perlitoporyt. Są to między innymi Zakłady Górniczo-Metalowe Zębiec S.A. w Starachowicach, które prowadzą taką działalność już od lat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku (20). W ostatnich latach obserwuje się dość dynamiczny rozwój tej branży. W roku 2005 firma Perlipol otworzyła w Bełchatowie zakład ekspandacji perlitu na licencji słowackiej firmy Kerko (21). W 2007 roku ruszyła produkcja tego kruszywa w Zakładach Przetwórczych Surowców Chemicznych i Mineralnych Piotrowice II Sp. z o.o. w Tarnobrzegu (22), a w 2012 roku związana z grupą Atlas oraz z zagranicznymi inwestorami firma Perlit AF Sp. z o.o. uruchomiła w Kamienicy niedaleko Konina najnowocześniejszą linię produkcji perlitoporytu w Polsce (23). Zastosowanie Z uwagi na korzystne parametry perlit ekspandowany stosowany jest w wielu dziedzinach gospodarki i wciąż wprowadzane są nowe, innowacyjne sposoby jego wykorzystania. Jak każde kruszywo, perlitoporyt używany jest przede wszystkim w budownictwie. Produkowana jest z niego specyficzna odmiana lekkiego betonu, tak zwany perlitobeton. Materiał ten stosowany jest głównie do izolacji cieplnej stropów, stropodachów i podłóg. Produkuje się też z niego kształtki i osłony termoizolacyjne, stosowane szczególnie przy kotłach, piecach hutniczych i wysokotemperaturowych reaktorach chemicznych. Wykonywane są z niego fundamenty pod urządzenia, które pracują w ekstremalnych temperaturach, ekrany dźwiękoszczelne oraz rozmaite rodzaje posadzek. W zależności od proporcji perlitu i cementu oraz ewentualnych dodatków plastyfikatorów, wapna lub piasku klasyczny perlitobeton charakteryzuje się gęstością objętościową w granicach kg/m 3, wytrzymałością na ściskanie 0,5-6 MPa oraz przewodnością cieplną 0,08-0,23 W/m*K. Produkuje się też cięższe i bardziej wytrzymałe perlitobetony izolacyjno-konstrukcyjne (16). Perlit ekspandowany jest również składnikiem wielu zapraw murarskich, tynków oraz klejów i szpachli. Z powodu swoich własności termoizolacyjnych szczególnie często wykorzystywany jest do produkcji zapraw ciepłochronnych używanych zwłaszcza przy uszczelnianiu spoin w budynkach wykonywanych w technologii ścian jednowarstwowych. W przypadku tynków na bazie perlitu ekspandowanego, obok termoizolacyjności, ważną zaletą jest także ich przepuszczalność względem pary wodnej i innych gazów, dzięki którym ściany nie gromadzą wilgoci. W związku z niepalnością i odpornością na wysokie temperatury tego kruszywa używa się też do produkcji tynków ognioodpornych. Jego domieszki stosowane są również do klasycznych tynków gipsowych w celu

6 obniżenia ich masy (20). Dodatek perlitoporytu w klejach do glazury i styropianu zwiększa ich przyczepność i płynność oraz przyspiesza odparowanie wody (24). W celach ochrony budynków przed utratą ciepła stosuje się go też w postaci tak zwanych suchych zasypek stropowych, podłogowych, dachowych oraz stosowanych między dwoma warstwami ścian (20). Ciekawym produktem powstającym z tego kruszywa jest prostka perlitowa. Stanowi ona rodzaj cegły izolacyjnej przeznaczonej do specjalnych zastosowań. Perlitoporyt wiązany jest w niej metodą hydrauliczną bez dodatku substancji spajających. Ponieważ wytrzymuje ona temperatury sięgające 800 C, stosuje się ją do izolowania kotłów grzewczych, pieców hutniczych i innych urządzeń pracujących w bardzo wysokich temperaturach (16). Jej przewodnictwo cieplne jest bardzo niskie, przy temperaturze 50 C wynosi około 0,09 W/m*K, a przy 800 C 0,17 W/m*K (26). Kruszywo perlitowe znalazło również zastosowanie w przemyśle spożywczym przy odfiltrowywaniu cieczy. Jest używane jako pomocniczy środek filtracyjny w cukrowniach przy przetwórstwie soku buraczanego, w produkcji soków, win owocowych oraz piwa i olejów jadalnych. Takie wykorzystanie perlitoporytu możliwe jest dzięki jego sterylności, obojętności chemicznej, stosunkowo niskiej cenie i temu, że nie ma on wpływu na smak, zapach i kolor filtrowanego płynu (25). Perlit ekspandowany powleczony substancją hydrofobizującą znakomicie nadaje się do celów związanych z ochroną środowiska. Absorbuje on benzynę, naftę, rozpuszczalniki niepolarne oraz wszelkie inne tłuste ciecze zarówno na ziemi, jak i na powierzchni wody (20). Perlitoporyt używany bywa w rolnictwie i ogrodnictwie. Podobnie jak omówiony wcześniej keramzyt, wspomaga on drenaż wody, reguluje gospodarkę wilgocią glebową i substancjami odżywczymi, a także spulchnia podłoże ogrodnicze. Może też być wykorzystywany jako granulat w opisanej już hydroponicznej uprawie roślin. Kolejne wykorzystanie tego kruszywa również wiąże się z rolnictwem, a dokładniej z hodowlą zwierząt, jest on bowiem wypełniaczem i nośnikiem stężonych dodatków odżywczych stosowanym do pasz dla zwierząt (20). Perlitoporyt w połączeniu z żywicami i innymi substancjami bywa też wykorzystywany w wielu, zdawałoby się całkowicie niespodziewanych, dziedzinach gospodarki. Taki materiał można stosować na przykład przy produkcji mebli, płyt warstwowych, farb czy przy renowacji elementów wykonanych z żywic syntetycznych (20). Wermikulit ekspandowany (wermikulitoporyt) Ostatnim z popularnych kruszyw sztucznych produkowanych z mineralnych surowców jest wermikulitoporyt. Materiał ten pozyskuje się w wyniku obróbki termicznej wermikulitu minerału ilastego powstającego w wyniku wietrzenia flogopitu, biotytu, chlorytów i krzemianów oraz glinokrzemianów o dużej zawartości magnezu. Jego pęcznienie zachodzi w temperaturze około 1000 C. Następuje wtedy usunięcie wody z przestrzeni międzypakietowych minerału. W czasie tego procesu zwiększa on swoją objętość 15-, a nawet 25-krotnie. Największe złoża wermikulitu znane są z USA (w stanach Wirginia, Montana i Karolina Południowa), Rosji (Ural), Chin (Xinjiangu i Hegbei), RPA (Palabora), Argentyny, Brazylii, Kanady, Australii i Kazachstanu. W Polsce kopalina taka występuje na Dolnym Śląsku, lecz w ilościach nie kwalifikujących się do zagospodarowania (27). Produkcja wermikulitoporytu oparta jest więc o surowce importowane. Zajmują się tym między innymi firmy: VERMICULITE POLAND Firma Produkcyjna oraz Europejska Grupa Wermikulitowa Sp. z o.o., jednak na swoich witrynach internetowych firmy te nie podają żadnych informacji na temat zakładów przetwórczych ani stosowanej technologii. Podstawowe cechy Spęczniały wermikulit ma barwę srebrnoszarą bądź złotawą do ciemnobrązowej i charakterystyczny kształt przypominający harmonijki lub robaczki. Gęstość nasypowa kruszywa wynosi km/ m 3. Jest nietoksyczne, nierozpuszczalne w wodzie, ph 6-9, może być ono stosowane w temperaturach od C do C (28). Jego przewodność cieplna wynosi 0,039-0,047 W/m*K (29), jest więc dużo mniejsza niż w przypadku keramzytu i porównywalna do wartości odpowiadających ekspandowanemu perlitowi. Zastosowanie Podobnie jak keramzyt czy perlitoporyt, wermikulit ekspandowany może być używany do tworzenia sypkich warstw odgrywających rolę izolacji termicznej zarówno w budownictwie mieszkaniowym, jak i w przypadku przemysłowych urządzeń wysokotemperaturowych, rur i chłodni. Jest składnikiem mas termoizolacyjnych. Bywa on też używany do produkcji betonów lekkich, jednak w mniejszym stopniu niż keramzyt czy perlitoporyt (30, 31). Ważnym elementem budowlanym produkowanym z ekspandowanego wermikulitu są płyty izolacyjne i ognioodporne, zwane też płytami wermikulitowymi. Wyroby te, w zależności od rodzaju, charakte- 75

7 76 ryzują się gęstością od 350 do 900 kg/m 3, przewodnictwem cieplnym 0,14-0,18 W/K*m dla temperatury 200 C i 0,18-0,21 W/K*m dla 600 C. Są to wartości wyższe niż w przypadku prostki perlitowej, jednak płytę wermikulitową można stosować do 1100 C, natomiast prostkę z perlitoporytu do 800 C (32) Wermikulitoporyt, podobnie jak keramzyt i perlit ekspandowany, używany jest w uprawie roślin jako granulat drenujący i spulchniający glebę, nośnik substancji organicznych i podłoże do upraw hydroponicznych (33). W hodowli zwierząt, a szczególnie drobiu, używa się go jako dodatek do ściółki, gdyż dzięki swojej chłonności pomaga utrzymać wilgotność oraz zmniejszyć emisję szkodliwego amoniaku (34). Stosuje się go też jako efektywny sorbent do pochłaniania zanieczyszczeń, bardzo dobrze wchłania on bowiem substancje ropopochodne. Jest używany do oczyszczania ścieków komunalnych, gdyż pozwala znacząco obniżyć stężenia azotynów, azotanów, azotu amonowego oraz wskaźnik biochemicznego zapotrzebowania tlenu (35). Podsumowanie Sztuczne kruszywa z surowców mineralnych, pomimo ograniczonej bazy surowcowej i konieczności importu surowców do ich produkcji, są w naszym kraju powszechnie stosowane. Zainteresowanie keramzytem, perlitoporytem i wermikulitoporytem na przestrzeni ostatnich lat wyraźnie wzrasta. Kruszywa te w każdej dziedzinie zastosowań znajdują konkurencję, jednak dzięki swoim wyróżniającym cechom materiałowym (zestawionym w tab. 4) są wyrobami, którymi zastępuje się używane dotychczas materiały. W technologii izolacji termicznych oprócz opisanych kruszyw wciąż chętnie stosowane są inne materiały izolujące, takie jak na przykład polistyren ekspandowany, zwany potocznie styropianem, czy wełna mineralna. Obydwa materiały posiadają bardzo korzystne wartości współczynnika przewodzenia ciepła, to jest poniżej 0,05 W/K*m. Zaletami styropianu są łatwość montażu i stosunkowo niska cena (36). Kruszywa sztuczne mają nad nim przewagę, jeśli chodzi o ognioodporność, gdyż posiadają klasę odporności ogniowej A1, a styropian, w zależności od dodatków retardantów, klasę E lub F (37). Wełna mineralna oprócz doskonałych cech termoizolacyjnych wykazuje też bardzo dobre właściwości izolujące dźwięk, jednak jej wadami w porównaniu do opisanych kruszyw są wysoka nasiąkliwość i konieczność stosowania środków ochronnych przy jej obróbce i montażu z uwagi na drażniące działanie włókien i niebezpieczne pylenie (38). Opisane kruszywa sztuczne z surowców mineralnych są wyrobami nowoczesnymi i perspektywicznymi, dlatego wydaje się, że ich pozycja na rynku kruszyw jest niezagrożona. q Piśmiennictwo 1. Kozioł W., Kawalec P.: Kruszywa alternatywne w budownictwie. Kruszywa, 3/2008, s Góralczyk S., Kukielska D.: Surowce wtórne bazą zasobową do produkcji kruszyw. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, nr 136/2013, Studia i Materiały nr 43, s Góralczyk S., Kukielska D.: Produkcja kruszyw z surowców wtórnych. Kruszywa, 1/2011, s Ney R., Galos K.: Surowce mineralne Polski. Surowce skalne. Surowce ilaste. Wydawnictwo Instytutu GSMiE PAN, Kraków 2004, s , , Domagała L.: Kruszywa spiekane do betonów własności i zastosowanie. Kruszywa, 1/2013, s Bolewski A., Budkiewicz M., Wyszomirski P.: Surowce ceramiczne. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 1991, s Szuflicki M., Malon A., Tymiński M.: Bilans zasobów złóż kopalin wg stanu 31.XII Warszawa 2013, s we_wn%c4%99trzach/hydroponika/co_to_jest_hydroponika/ zaklad_surowcow_chemicznych_i_mineralnych_piotrowice_ ii_sp_z_o_o_/ %20karta%20produktu.pdf PN-EN Kruszywa do betonu.