Popioły lotne i iły beidellitowe z Bełchatowa jako składniki mieszanin samozestalających się

• Autorzy: Hycnar E. , Jończyk M. W. , Ratajczak T.

Warianty tytułu

EN

Fly ashes and beidellite clays from Bełchatów as components of self-solidification mixtures

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Eksploatacja i przetwórstwo węgla brunatnego w rejonie bełchatowskim związane są z powstawaniem różnorodnych mineralnych surowców odpadowych. Należą do nich zróżnicowane pod względem genezy, składu mineralnego i chemicznego oraz właściwości surowcowych kopaliny towarzyszące, popioły i żużle ze spalania węgla brunatnego oraz desulfogipsy z instalacji mokrego odsiarczania spalin. W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych, których głównym celem było uzyskanie danych związanych z możliwością wykorzystania popiołów lotnych powstających w Elektrowni Bełchatów i wybranych kopalin towarzyszących eksploatowanych w KWB Bełchatów w formie mieszanin samozestalających się. Spośród kopalin towarzyszących, jako najbardziej predysponowane do wykorzystania uznano iły beidellitowe z uwagi na właściwości puzzolanowe i sorpcyjne oraz zdolność pęcznienia. Pomimo przewidywanego korzystnego wpływu minerałów ilastych z grupy smektytu na proces samozestalania, jak i trwałość tego typu mieszanek po zestaleniu, uzyskane wyniki badań fizykomechanicznych (wytrzymałości na ściskanie i rozmakalności w wodzie) były niesatysfakcjonujące. Konieczne okazało się zastosowanie Ca(OH)2 , uzyskanego z kredy jeziornej jako aktywatora procesu samozestalania się. Obecność wapnia umożliwia tworzenie się faz cementowych, które będą w stanie silnie związać składniki ziarnowe szkieletu. Do poprawy parametrów fizykomechanicznych tego typu mieszanek przyczyniłby się również dodatek desufogipsów do składu mieszaniny. Podwyższony udział jonów SO4/2– w mieszaninie podczas zestalania umożliwia wykrystalizowanie faz siarczanowych w przestrzeni porowej, pełniących funkcję mostków pomiędzy składnikami popiołów a minerałami ilastymi. Zastosowanie mieszanin do rekultywacji terenów niekorzystnie przekształconych w wyniku odkrywkowej eksploatacji w rejonie bełchatowskim przyniosłoby wymierne korzyści ekologiczne i ekonomiczne i w znaczącym stopniu rozwiązałoby problem składowania odpadów powstających w wyniku eksploatacji i przetwórstwa węgla brunatnego.

EN

The exploitation and processing of lignite in the Bełchatów region is connected with the formation of various mineral waste materials: varied in origin, mineral and chemical composition and raw material properties of the accompanying minerals, ashes and slags from lignite combustion and reagipsum from wet flue gas desulphurisation installations. This paper presents the results of laboratory tests whose main purpose was to obtain data referring to the potential use of fly ashes generated in the Bełchatów Power Plant and selected accompanying minerals exploited in the Bełchatów Mine in the form of self-solidification mixtures. The beidellite clays were considered as the most predisposed for use from the accompanying minerals , due to pozzolanic and sorption properties and swelling capacity. Despite the expected beneficial effects of clay minerals from the smectite group on the self-settling process as well as the stability of such blends after solidification, the results of physical-mechanical tests (compressive strength and water repellence) were unsatisfactory. It was necessary to use Ca(OH)2 , obtained from the lacustrine chalk as an activator of the self-settling process It was necessary to use lacustrine chalk as an activator of the self-solidification process. The presence of calcium will allow the formation of cement phases which will be able to strongly bond the skeletal grains. Also, the addition of reagipsum to the composition of the mixture would contribute to the improvement of the physico-mechanical parameters. The elevated SO4/2– ion in the mixture during the solidification allows for the crystallization of the sulphate phases in the pore space to form bridges between the ash and clay minerals. The use of mixtures in land reclamation unfavourably transformed by opencast mining in the Bełchatów region would result in measurable ecological and economic benefits and would largely solve the problem of waste disposal from the from the operation and processing of lignite energy.

Słowa kluczowe

PL

złoże węgla brunatnego Bełchatów; popioły lotne; iły beidellitowe; mieszaniny samozestalające się

EN

Bełchatów lignite deposit; fly ashes; beidellite clays; self-solidification mixtures

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 100
• Strony: 37--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab.

Twórcy

autor

Hycnar E.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

autor

Jończyk M. W.

• PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna, Oddział Kopalnia Węgla Brunatnego Bełchatów

autor

Ratajczak T.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków

Bibliografia

• 1. Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce wg stanu na 31.XI.2016 r. Warszawa: PIG-PIB, 2017.
• 2. Giergiczny, E. 1988. Właściwości materiałów wiążących zawierających popiół lotny ze spalania węgla brunatnego. Cement Wapno Gips nr 11.
• 3. Giergiczny, Z. i Michniewicz, E. 1990. Możliwość polepszenia charakterystyki wytrzymałościowej zestalonych zaczynów popiołowych z Elektrowni Turów. Górnictwo Odkrywkowe nr 5/6.
• 4. Hycnar i in. 2013 – Hycnar, E. Ratajczak, T. i Jończyk, M.W. 2013. Kreda jeziorna z Bełchatowa jako sorbent SO2 w paleniskach fluidalnych. [W:] Ratajczak T. i in. red. Sorbenty mineralne: surowce, energetyka, ochrona środowiska, nowoczesne technologie. Kraków: Wyd. AGH.
• 5. Hycnar i in. 2016 – Hycnar, E., Ratajczak, T., Jończyk, M.W. i Wal M., 2016. Możliwości wykorzystania kredy ze złóż krajowych w technologiach odsiarczania spalin. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN nr 95, s. 71–79.
• 6. Kurdowski, W., 1991. Chemia cementu. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
• 7. Peukert, J. i Thiel, A. 1985. Wykorzystanie popiołu lotnego z węgla brunatnego Bełchatów. Cz. I. Popiół jako aktywny dodatek do cementu. Cement Wapno Gips nr 11–12.
• 8. Peukert i in. 1986 – Peukert, J., Thiel, A. i Kania, J., 1986. Wykorzystanie popiołu lotnego z węgla brunatnego Bełchatów. Cz. II. Popiół jako surowiec „niski” do produkcji klinkieru portlandzkiego. Cement Wapno Gips nr 1.
• 9. Ratajczak i in. 1999 – Ratajczak, T., Gaweł, A., Górniak, K., Muszyński, M., Szydłak, T. i Wyszomirski, P. 1999. Charakterystyka popiołów lotnych ze spalania niektórych węgli kamiennych i brunatnych. Polskie Towarzystwo Mineralogiczne – Prace Specjalne z. 13, s. 9–34.
• 10. Ratajczak i in. 2017 – Ratajczak, T., Hycnar, E. i Bożęcki, P. 2017. The beidellite clays from the Bełchatów lignite deposit as a raw material for constructing waterproofing barriers. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management t. 33, z. 2, s. 53–68
• 11. Ratajczak i in. 2005 – Ratajczak, T., Jończyk, W. i Skórzak, A. 2005. Ekologia a kopaliny towarzyszące na przykładzie złoża węgla brunatnego Bełchatów. Górnictwo Odkrywkowe 47, nr 2, 34–38.
• 12. Szlugaj, J. i Naworyta, W. 2015. Analiza zmian podaży gipsu w Polsce w świetle rozwoju odsiarczania spalin w elektrowniach konwencjonalnych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management t. 31, z. 2, s. 93–108.
• 13. Wagner, M. 2001. Oznaczanie pierwiastków toksycznych i szkodliwych w węglu i jego popiołach [W:] Stryszewski M. Eksploatacja selektywna węgla brunatnego jako metoda ograniczenia szkodliwego oddziaływania na środowisko pierwiastków obecnych w węglu i produktach jego spalania. Kraków: Wyd. AGH.
• 14. Wyrwicki, R. 1993. Potrzeba ochrony beidelitowych iłów w KWB Bełchatów. Przegląd Geologiczny 41(9).
• 15. Wyrwicka, K. i Wyrwicki, R. 1994. Waloryzacja złóż kopalin ilastych w Polsce. Warszawa: PIG.
• 16. Wyszomirski i in. 1999 – Wyszomirski, P., Gaweł, A., Górniak, K., Olkiewicz, S., Ratajczak, T. i Stachura, E. 1999. Wpływ składu fazowego i chemicznego surowców ilastych oraz odpadów poflotacyjnych i popiołów lotnych na właściwości sporządzonych z nich mieszanin. Polskie Towarzystwo Mineralogiczne – Prace Specjalne, z. 13, s. 65–88.
• 17. Zawisza, E. i Kuska, N. 2016. Właściwości geotechniczne popiołów lotnych w zależności od strefy odpylania. Acta Sci. Pol. Architectura 15(2), s. 103–112

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).