Możliwości zastosowania frakcjonowanych UPS w produkcji kruszyw lekkich Paweł Murzyn Józef Stolecki 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 Kraków 14 listopada 2012
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 Kr. naturalne żwirowe 353 165 518 840 450 1290 Kr. z recyklingu 49 45 94 Kr. sztuczne 41 16 57
PRODUKCJA KRUSZYW NATURALNYCH W EUROPIE I POLSCE KRUSZYWA NATURALNE 30 : 1 KRUSZYWA SZTUCZNE 1. Ochrona zasobów naturalnych - nieodnawialnych 2. Ochrona krajobrazu i środowiska naturalnego 3. Utylizacja odpadów przemysłowych
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
SKŁAD MIESZANEK Surowce Mieszanki UPS [%,v/v] 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 -
WŁAŚCIWOŚCI TERMICZNE MIESZANEK Mieszanka pocz. spiek. Temperatury charakterystyczne [ o C] max. spiek. miękn. topienie płynięcie Interwały [ o C] T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 2 T 1 T 3 T 2 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 pocz. spiek. Temperatury charakterystyczne [ o C] max. spiek. miękn. topienie płynięcie Interwały [ o C] T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 2 T 1 T 3 T 2 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 Suszenie granulatu Spiekanie granulatu 1150 C 1200 C
WYGLĄD KRUSZYW PO WYPALENIU - z UPS z węgla kamiennego 1150 C 1200 C PMS80L20 PMS90H10
WYGLĄD KRUSZYW PO WYPALENIU - z UPS z węgla brunatnego 1150 C 1200 C T80Tz20 K80L20 T90H20
WŁAŚCIWOŚCI KRUSZYW z UPS z węgla kamiennego Kruszywo PMS80L20 1150 o C PMS80L20 1200 o C PMS90H10 1150 o C PMS90H10 1200 o C N [%] Pw [%] Gp [kg/m3] gęstość nasypowa luźny zagęszcz Rc [N/mm²] 24,3 32,8 1350 n.o n.o n.o 12,4 18,6 1500 790 880 15,6 31,3 36,7 1170 630 700 n.o 11,2 16,7 1500 790 930 7,1 Kruszywo komercyjne typu popiołoporytu wg deklaracji producenta < 22 b.d 1330 710 780 > 5 Oznaczenia w tabeli: N - nasiąkliwość; Pw porowatość otwarta; Gp gęstość pozorna; Rc - odporność na miażdżenie n.o nie oznaczono
WŁAŚCIWOŚCI KRUSZYW z UPS z węgla brunatnego Kruszywo T80Tz20 1200 o C T90H10 1150 o C T90H10 1200 o C Kruszywo komercyjne typu popiołoporytu wg deklaracji producenta N [%] Pw [%] Gp [kg/m³] gęstość nasypowa luźny zagęszcz Rc [N/mm²] 10,6 19,6 1840 1190 1370 26,4 42,5 48,8 1150 600 720 n.o 27,4 36,6 1340 730 870 2,8 < 22 b.d 1330 710 780 > 5 Oznaczenia w tabeli: N - nasiąkliwość; Pw porowatość otwarta; Gp gęstość pozorna; Rc - odporność na miażdżenie n.o nie oznaczono
WYMYWALNOŚĆ SIARCZANÓW Z KRUSZYW Próbka PMS80L20 1150 C PMS80L20 1200 C PMS90H10 1150 C PMS90H10 1200 C T80Tz20 1200 o C T90H10 1150 o C T90H10 1200 o C SO 4 [mg/l] 51,7 7,8 244,9 0,8 8,2 2022,3 1568,7 * 500 [mg/l] *Najwyższe dopuszczalne wartości w ściekach przemysłowych wg Rozporządzenia Ministra Środowiska z 2006 r. Dz.U.Nr 137, poz. 984
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