Ocena roli cynku podczas wytwarzania kompozytów mineralnych

• Autorzy: Król A. , Wzorek M.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of the role of zinc in production of mineral composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł porusza niezwykle istotne aspekty stosowania na szeroką skalę paliw alternatywnych (komponowanych z części palnych odpadów przemysłowych i komunalnych) jako częściowych substytutów paliw naturalnych w przemyśle cementowym. Rozważaniom poddano także stosowanie odpadów z innych gałęzi przemysłu stanowiących alternatywę dla surowców wydobywanych w środowisku naturalnym. Ponadto zakłady cementowe znacznie ograniczają produkcję i stosowanie klinkieru portlandzkiego (najdroższego składnika cementu) poprzez wprowadzanie do składu cementu, w charakterze składników głównych, tzw. dodatków mineralnych. Wśród najczęściej stosowanych są uboczne produkty przemysłowe: popiół lotny krzemionkowy, granulowany żużel wielkopiecowy czy pył krzemionkowy. Odpadowe produkty energetyki i hutnictwa są także cennym składnikiem betonów. Umożliwiają kształtowanie jego właściwości, aby kompozyt ten mógł sprostać coraz trudniejszym wymaganiom w zastosowaniach takich, jak np. infrastruktura komunikacyjna i podziemna, roboty inŜynieryjne i górnicze, obiekty ochrony środowiska. W artykule przeanalizowano wpływ rosnącego udziału paliw i surowców odpadowych w produkcji klinkieru i cementu, związanego z wprowadzeniem coraz większych ilości metali ciężkich do ich składu, na charakterystykę fizyko-mechaniczną kompozytów mineralnych. Przedstawiono badania własne nad rolą cynku w kształtowaniu właściwości nowoczesnych kompozytów mineralnych. Analizowano wpływ tego metalu ciężkiego na czas wiązania, wytrzymałość na ściskanie oraz zmiany kinetyki wydzielania się ciepła hydratacji matryc. Określono, iż cynk prowadzi do wielu zmian w charakterystyce fizyko-mechanicznej kompozytów, które należy monitorować mając na uwadze trwałość matryc.

EN

In last twenty years, Polish cement industry underwent a thorough transformation, modernizing its installations with the use of the best technical solutions available. In consequence, among others, utilisation of waste raw materials in production of Portland clinker and cement became possible. Currently, alternative fuels (composed of parts of combustible industrial and municipal waste) are used on a large scale, as partial substitutes for natural fuels, and waste from other industrial branches being an alternative for raw materials extracted in natural environment. Moreover, cement plants significantly limit production and use of Portland clinker (the most expensive cement component) by introducing the so-called mineral additives as main components to the composition of cement. Among most frequently used mineral additives, industrial products: fly silica ash, granular blast-furnace slag, or silica dust may be found. Waste products of power industry and metallurgy are also a precious component of concrete. They enable to modify its properties so as to the composite may meet the higher and higher requirements in applications such as, for instance, transport and underground infrastructures, civil engineering and mining works, facilities for environmental protection. This paper examines the impact of increasing share of fuels and waste materials (which content heavy metals) in cement production on the physico-mechanical characteristics of composite mineral. It has been presented own research on the role of zinc in the development of the properties of matrices. The influence of heavy metal on setting time, compressive strength and changes in the kinetics of hydration heat generation were analysed also.

Słowa kluczowe

PL

spoiwo mineralne; kompozyt cementowy; wypał klinkieru; paliwo alternatywne; cynk; hydratacja

EN

mineral binder; cement composite; clinker burning; alternative fuel; zinc; hydration

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2013
• Tom: z. 60, nr 3
• Strony: 265--278
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Król A.

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Inżynierii Środowiska

autor

Wzorek M.

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Inżynierii Procesowej

Bibliografia

• [1] Air emissions and alternative fuels in the European cement industry. Rapport of CEMBUREAU, 2005.
• [2] Chen Q.Y., Tyrer M., Hills C.D., Yang X.M., Carey P.: Immobilisation of heavy metal in cement-based solidification/stabilisation: A review. Waste Management, vol. 29, 2009, s. 390-403.
• [3] Deja J.: Immobilization of Cr6+, Cd2+, Zn2+ and Pb2+ in alkali-activated slag binders. CCR, vol. 32, 2002, s. 1971-1979.
• [4] Giergiczny Z.: Wykorzystanie odpadów przemysłowych w technologii produkcji cementu. Zeszyty Naukowe WSP w Opolu, nr 16, 1993, s. 13-22.
• [5] Guidelines on co-processing Waste Materials in Cement Production The GTZHolcim Public Private Partnership, 2006.
• [6] Kalarus D.: Chemiczna identyfikacja cementów portlandzkich produkowanych w Polsce na podstawie zawartości pierwiastków śladowych. Rozprawa doktorska. Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 2007.
• [7] Kalarus D.: Oznaczenie zawartości i wymywalności metali ciężkich w cementach krajowych. Raport końcowy pracy nr umowy 852/06/01/1319. Kraków 2007.
• [8] Kurdowski W.: Chemia cementu i betonu. Wyd. Polski Cement. Wydanie I 2010.
• [9] Lepucki M.: Przemysł cementowy – współspalanie komunalnych osadów ściekowych. Studia i monografie, z. 271 pt. „Zrównoważony rozwój w gospodarce osadami ściekowymi”. Politechnika Opolska 2010.
• [10] Materiały udostępnione przez Górażdże Cement S.A. 2010.
• [11] Mokrzycki E., Uliasz-Bocheńczyk A., Sarna M.: Use of alternative fuels in the Polish cement industry. Applied Energy, vol. 74, 2003, s. 101–111.
• [12] Moulin I., Rose J., StoneW., Bottero J-Y., Mosnier F., Haehnel C.: Lead, zinc and chromium (III) and (VI) speciation in hydrated cement phases. Proc. of the Inter. Conf. „Science and Engineering of Recycling for Environmental Protection” – Waste Materials in Construction. Harvogate, 2000, s. 269-280.
• [13] Opoczky L., Gavel V.: Effect of certain trace elements on the grindability of cement clinkers in the connection with the use of wastes. International Journal of Mineral Processing, vol. 74S, 2004, s. 129–136.
• [14] Park Ch.K.: Hydration and solidification of hazardous wastes containing heavy metals using modified cementitious materials. Cement Concrete Research, vol. 30, 2000, s. 429-435.
• [15] PN-EN 196-1:1996 Metody badania cementu. Oznaczanie wytrzymałości.
• [16] PN-EN 196-3:1996 Metody badania cementu. Oznaczanie czasów wiązania i stałości objętości.
• [17] Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 5 lipca 2004r. w sprawie ograniczeń, zakazów lub warunków produkcji, obrotu lub stosowania substancji niebezpiecznych i preparatów niebezpiecznych oraz zawierających je produktów. (Dz. U. Nr 168/2004, poz. 1762 z późn. zmian.).
• [18] Stephan D., Mallmann R., Knöfel D., Härdtl R.: High intakes of Cr, Ni, and Zn in clinker Part I. Influence on burning process and formation of phases. Cement and Concrete Research, vol. 29 1999, s. 1949–1957