Sposoby zagospodarowania popiołów i żużli ze spalarni odpadów

Mikuła, J.; Łach, M.; Mierzwiński, D.

doi:10.12912/23920629/68331

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Sposoby zagospodarowania popiołów i żużli ze spalarni odpadów

Autorzy

Mikuła J. , Łach M. , Mierzwiński D.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

5_mikula_lach_mierzwinski_sposby_inz_eko_3_2017.pdf

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.12912/23920629/68331

Warianty tytułu

Utylization methods of slags and ash from waste incineration plants

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy zaprezentowano współczesne metody zagospodarowania, zestalania i immobilizacji popiołów i żużli ze spalarni odpadów. Przedstawiono innowacyjne technologie rozwiązujące problem tego rodzaju materiałów. Skupiono się na najbardziej obiecujących technologiach zestalania między innymi na procesach geopolimeryzacji. Przedstawiono przykładowe wyniki badań zestalonych popiołów i żużli w matrycach geopolimerowych. Przeprowadzone badania wykazały, że wymywalność metali ciężkich z matryc geopolimerowych zawierających popioły ze spalania odpadów komunalnych kwalifikuje je do składowania na składowiskach odpadów innych niż niebezpieczne i obojętne. Badania te wykazały praktycznie 100% skuteczność immobilizacji takich pierwiastków jak bar (Ba), kadm (Cd), cynk (Zn), rtęć (Hg), nikiel (Ni), ołów (Pb). W przypadku chromu III (Cr⁺³) stwierdzono 97% poziom skuteczności immobilizacji. W celu unieruchomienia chromu VI (Cr⁺⁶) wprowadzano dodatki związków siarki. Badania potwierdziły niską skuteczność immobilizacji arsenu (As), selenu (Se) i molibdenu (Mo)

The paper presents modern management methods, solidification and immobilization of ash and slag from waste incineration plants. The innovative technologies for solving this kind of problem were described. Results focused on the most promising technologies of solidification, among others geopolymerization processes. The paper presents examples of the results of solidified ash and slag in the geopolymer matrix. The studies showed that the leachable of heavy metals from the geopolymer matrix containing ashes from the incineration of municipal waste qualifies them for storage in landfills for non-hazardous and inert. Moreover, these studies demonstrated practically 100% eﬀectiveness for immobilization of the elements: bar (Ba), cadmium (Cd), zinc (Zn), mercury (Hg), nickel (Ni), lead (Pb). In the case of chromium III (Cr⁺³) 97% level of eﬀectiveness of the immobilization was achieved. In order to immobilize chromium VI (Cr⁺⁶) introduced additions of sulfur compounds. The study confirmed the low efficiency of the immobilization of: arsenic (As), selenium (Se) and molybdenum (Mo).

Słowa kluczowe

odpady wtórne spalarnie immobilizacja geopolimery

post-process waste incineration immobilization geopolymers

Wydawca

Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej

Czasopismo

Inżynieria Ekologiczna

Rocznik

2017

Tom

Vol. 18, nr 3

Strony

37--46

Opis fizyczny

Bibliogr. 38 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mikuła J.

Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki, al. Jana Pawła II 37, 31-864

autor

Łach M.

mlach@pk.edu.pl

Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki, al. Jana Pawła II 37, 31-864

autor

Mierzwiński D.

Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki, al. Jana Pawła II 37, 31-864

Bibliografia

1. Ahmari S., Zhang L. 2013. Durability and leaching behavior of mine tailings-based geopolymer bricks, “Construction and Building Materials”, 44, 743–750.
2. Blackford M.G., Hanna J.V., Pike K.J., Vance E.R.,Perera D.S. 2007. Transmission electron microscopy and nuclear magnetic resonance studies of geopolymers for radioactive waste immobilization, “Journal of the American Ceramic Society”, 90, 1193–1199.
3. Blackman Jr. W.C. 2001. Basic Hazardous Waste Management, 3rd edition, Lewis Publishers, Boca Raton-London-New-York-Washington.
4. Davidovits, J. 1994. Properties of geopolymers cements, Proceedings First International Conference on Alkaline Cements and Concretes, 131–149.
5. Davidovits, J., Comrie, D. 1988. Long term durability of hazardous toxic and nuclear waste disposals, [w:] Proceedings of Geopolymer ‘88 – First European Conference on Soft Mineralurgy, Davidovits J., Orlinski J. (red.), Universite de Technologie de Compeigne Compeigne, France.
6. Deja J. 2002. Immobilization of Cr6+, Cd2+, Zn2+ and Pb2+ in alkali-activated slag binders, Cem. Concr. Res. 32 (12) (2002) 1971–1979.
7. Diaz-Loya E.I., Allouche E.N., Eklund S., Joshi A.R., Kupwade-Patil K. 2012. Toxicity mitigation and solidifcation of municipal solid waste incinerator ﬂy ash using alkaline activated coal ash, “Waste Management”, 32, 1521–1527.
8. Dulewska-Rosik C. 2012. Podstawy gospodarki odpadami, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
9. Fengler M. 2012.Stabilizacja i zestalanie (imobilizacja) odpadów niebezpiecznych ze spalarni odpadów komunalnych w technologii „Geodur”, „Piece przemysłowe & kotły”, XI-XII.
10. Fernández-Jiménez A., Palomo A., Macphee D.E., Lachowski, E.E. 2005. Fixing arsenic in alkaliactivated cementitious matrices, “Journal of the American Ceramic Society”, 88, 1122–1126.
11. Ferone C., Colangelo F., Messina F., Santoro L., Ciof R. 2013 Recycling of Pre-Washed Muncipal Solid Waste Incinerator Fly Ash in the Manufacturing of Low Temperature Setting Geopolymer Materials; Materials 2013, 6, 3420–3437.
12. Izquierdo M., Querol X., Davidovits J., Antenucci D., Nugterend H., Pereira C.F. 2009. Coal ﬂy ashslag-basedgeopolymers:microstructureand metal leaching, “Journal of Hazardous Material”, 166, 561–566.
13. Khale D., Chaudhary R. 2007. Mechanism of geopolymerisation and factors inﬂuencing its development: a review, “Journal of Material Science”, 42, 729–746.
14. Komnitsas K., Zaharaki Z., Bartzas G. 2013. Eﬀect of sulphate and nitrate anions on heavy metal immobilisation in ferronickel slag geopolymers, “Applied Clay Science”, 73, 103–109.
15. Luna Y., Querol X., Antenucci D., El-Aid J., Fernández Pereira C., Vale J. 2007. Immobilization of a metallurgical waste using ﬂy ash – based geopolymers, 2007 World of Coal Ash (WOCA), May 7–10, Covington, Kentucky, USA
16. Mikuła J. 2013. Innowacyjne metody zagospodarowania odpadów poprocesowych ze spalania odpadów, I Ogólnopolski Kongres Recyklingu, 2013, Warszawa, http://kongresrecyklingu.pl/wpcontent/uploads/2013/03/Innowacyjne-metodyzagospodarowania-odpad%C3%B3w-poprocesowych-ze-spalania-odpad%C3%B3w.pdf [dostęp: 08.05.2013].
17. Mikuła J., Kuciel S. 2013. Gospodarka odpadami i recykling tworzyw sztucznych, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków.
18. Mikuła J., Łach M. 2012. Potencjalne zastosowania glinokrzemianów pochodzenia wulkanicznego, „Czasopismo Techniczne” – Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Seria Mechanika, 8-M/2012, Zeszyt 22, 109–122.
19. Ogundiran M.B., Nugteren H.W., Witkamp G.J. 2013. Immobilisation of lead smelting slag with in spent aluminate – ﬂy ash based geopolymers, “Journal of Hazardous Material, 248–249, 29–36
20. Ojovan M. I., Lee W. E. 2011. Glassy wasteforms for nuclear waste immobilization, “Metallurgical and Materials Transactions A”, 42A, 837–851.
21. Pacheco-Torgal F., Labrincha J.A., Leonelli C., Palomo A., Chindaprasirt P. 2015. Handbook of Alkali activated Cements, Mortars and Concretes. Woodhead Publishing Series in Civil and Structural Engineering: Number 54/2015. Library of Congress Control Number: 2014944427 ISBN 978–1–78242–276–1 (print), ISBN 978–1–78242–288–4 (online).
22. Palomo A., López de la Fuente J.I. 2003. Alkaliactivated cementitious materials: Alternative matrices for the immobilisation of hazardous wastes – Part I. Stabilisation of boron, “Cement and Concrete Research”, 33, 281–288.
23. Palomo A., Palacios M. 2003. Alkali-activated cementitious materials: Alternative matrices for the immobilisation of hazardous wastes – Part II. Stabilisation of chromium and lead, “Cement and Concrete Research”, 33, 289–295.
24. Perera D.S., Vance E.R., Aly Z., Davis J., Nicholson C.L. 2006. Immobilization of Cs and Sr in geopolymers with Si/Al ~ 2, “Ceramic Transactions”, 176, 91–96.
25. Provis J. L. 2009. Immobilisation of toxic wastes in geopolymers, [w:] Provis J.L I van Deventer J.S.J. Geopolymers. Structure processing, properties and industral applications,Woodhead Publishing Limited, Oxford-Cambridge-New Delhi, 421–440.
26. Provis J.L., Duxson P., Harrex R.M., Van Deventer J.S.J. 2009. Valorisation of ﬂy ashes by geopolymerisation, “Global NEST Journal”, Vol 11, No 2, 147–154.
27. Pyssa J. 2008 (A). Dobór technologii unieszkodliwiania odpadów niebezpiecznych w aspekcie ochrony środowiska na przykładzie województwa małopolskiego, Praca doktorska AGH, Kraków.
28. Pyssa J. 2008 (B). Techniczno-ekonomiczne oraz ekologiczne aspekty odzysku i unieszkodliwiania odpadów niebezpiecznych, Gospodarka Surowcami Mineralnymi, Tom 24, Zeszyt 1/1, 2008.
29. Stoch P. 2014. Materiały Reaktorowe, Techniki immobilizacji odpadów radioaktywnych, http://kcimo.pl/pl/pobieranie/111 [dostęp: 18.03.2014].
30. Stoch P., Stoch A. 2007. Ceramizacja odpadów radioaktywnych, Materiały Ceramiczne, Tom: 59, Nr: 3, 95–101.
31. Sun T., Chen J., Lei X., Zhou C. 2014. Detoxification and immobilization of chromite ore processing residue with metakaolin-based geopolymer, Journal of Environmental Chemical Engineering, 2, 304–309.
32. van Jaarsveld J.G.S., Lukey G.C., van Deventer J.S.J., Graham A. 2000. The Stabilisation of Mine Tailings by Reactive Geopolymerisation, Melbourne, Vic, 11 – 13 wrzesień 2000, 363–371.
33. van Jaarsveld J.G.S., van Deventer J.S.J. 1996. The potential use of geopolymeric materials to immobilise toxic metals: Part I. Theory and applications, “Minerals Engineering”, vol. 10, nr 7, 659–669.
34. van Jaarsveld J.G.S., van Deventer J.S.J., Schwartzman A. 1999. The potential use of geopolymeric materials to immobilise toxic metals: Part II. Material and leaching characteristics, “Minerals Engineering”, 12, 75–91.
35. van Jaarsveld, J.G.S.V.; Deventer, J.S.J.V., Lorenzen, L. 1997. The potential use of geopolymeric materials to immobilise toxic metals: Part I. Theory and applications, “Minerals Engineering”, 10 (7), 659–669.
36. Zhang J., Provis J.L., Feng D., van Deventer J.S.J. 2008. Geopolymers for immobilization of Cr6+, Cd2+, and Pb2+, “Journal of Hazardous Materials”, 157, 587–598.
37. Zhang J., Provis J.L., Feng D., van Deventer J.S.J. 2008. The role of sulfide in the immobilization of Cr(VI) in ﬂy ash geopolymers, Cement and Concrete Research, 38, 681–688.
38. Zosin A.P., Priimak T.I., Avsaragov K.B. 1998. Geopolymer materials based on magnesiairon slags for normalization and storage of radioactive wastes, “Atomic Energy”, 85, 510–514.

Uwagi

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

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-8ba92c90-fa0d-4907-bd88-98211f1af0fc