Influence of fly ashes generated at burning hard and brown coal in fluidized boilers on AAC phase composition

• Autorzy: Łaskawiec K. , Małolepszy J. , Zapotoczna-Sytek G.

Warianty tytułu

PL

Wpływ popiołów lotnych powstających przy spalaniu węgla kamiennego i brunatnego w kotłach fluidalnych na skład fazowy AAC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Properties of fly ashes coming from the fluidized combustion of brown and hard coal, combined with desulphurization, are totally different as compared to the properties of conventional ashes. The fluidized process runs at about 850°C and calcium carbonate is used as a sorbent. Such an ash, when compared to conventional ashes, contains no glassy phase. It contains a considerable amount of an amorphous phase in the form of dehydrated silty minerals and crystalline phases in the form of quartz, free CaO, CaCO3 and CaSO4 II. The ash coming from fluidal combustion has totally different phases, as compared to conventional ashes. It results in alteration of both the structure and microstructure of autoclaved aerated concrete (AAC). PGS (foamed gas silicate) is an autoclaved aerated concrete manufacturing technology, commonly used in Poland. Its main raw materials comprise siliceous fly ashes from hard coal combustion, burnt lime, natural gypsum and aluminium powder used as a pore generating admixture. From the literature we can see that fly ashes coming from the fluidized brown and hard coal combustion combined with desulphurization can be utilized in AAC production. The main phase components of AAC are C-S-H and tobermorite (Ca5[Si6O18H2]ź4H2O), small amount of C3A6, C3AźCaSO4ź12H2O and hydrated calcium aluminosilicate (C3ASxH6-2x) which contain SiO2 in their chemical composition. Due to the increased amount of amorphous dehydrated silty minerals of metakaolin type, it is expected for fly ash from the fluidized combustion to result in a bigger amount of tobermorite (C5S6H5) in the fly ash added AAC. Fly ash from fluidized combustion also contains calcite. The presence of calcium carbonate in the mix may result in formation of crystalline calcium carboaluminate (C3AźCaCO3ź11H2O) as well as scawtite (Ca7[Si6O18]ź(CO3)ź2H2O). It is expected that these phases will improve the properties of the final material. The paper presents the influence of fly ashes generated in burning brown coals in fluidized boilers on AAC phase composition. The investigations were supported by X-ray diffraction (XRD), thermal analysis (DTA, DTG, TG) and scanning electron microscopy (SEM).

PL

Właściwości popiołów lotnych pochodzących z fluidalnego spalania węgla brunatnego i kamiennego połączonego z odsiarczeniem różnią się całkowicie od właściwości konwencjonalnych popiołów. Proces fluidalny przebiega w ok. 850°C i węglan wapnia wykorzystywany jest jako sorbent. Taki popiół w porównaniu z konwencjonalnym nie zawiera fazy szklistej. Zawiera natomiast znaczne ilości fazy amorficznej w postaci odwodnionych minerałów ilastych oraz fazy krystaliczne w postaci kwarcu, CaO, CaCO3 i CaSO4 II. Popiół ze spalania fluidalnego ma całkowicie różny skład fazowy w porównaniu z popiołem konwencjonalnym. Prowadzi to do zmiany zarówno struktury, jak i mikrostruktury betonu autoklawizowanego napowietrzonego (AAC). PGS (piano-gazo-silikat) oznacza technologię wytwarzania autoklawizowanego betonu napowietrzonego, powszechnie wykorzystywaną w Polsce. Podstawowe surowce tej technologii obejmują popioły lotne krzemianowe ze spalania węgla kamiennego, wapno palone, gips naturalny i proszek aluminiowy, jako dodatek porotwórczy. Dane literaturowe wskazują, że popioły lotne pochodzące ze spalania fluidalnego węgla brunatnego i kamiennego, połączonego z odsiarczeniem, mogą być wykorzystane do produkcji betonu AAC. Główne fazy tego betonu to: C-S-H, tobermoryt (Ca5[Si6O18H2]ź4H2O), mała ilość C3A6, C3AźCaSO4ź12H2O oraz uwodniony glinokrzemian wapnia (C3ASxH6-2x), który zawiera SiO2 w swoim składzie. Z powodu zwiększonej ilości amorficznych odwodnionych minerałów ilastych typu metakaolinu oczekuje się, że popiół lotny ze spalania fluidalnego doprowadzi do zwiększonej ilości tobermorytu (C5S6H5) w AAC z dodatkiem tego popiołu. Popiół ze spalania fluidalnego zawiera również kalcyt. Obecność węglanu wapnia w masie może prowadzić do tworzenia krystalicznego węglanoglinianu wapnia (C3AźCaCO3ź11H2O), a także scawtytu (Ca7[Si6O18]ź(CO3)ź2H2O). Oczekuje się, że fazy te będą poprawiać właściwości finalnego materiału. W artykule pokazano wpływ popiołów lotnych powstałych podczas spalania węgla brunatnego w kotłach fluidalnych na skład fazowy betonu AAC. Wspomniane badania oparto na pomiarach dyfraktometrycznych (XRD), analizie termograwimetrycznej (DTA, DTG, TG) i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM).

Słowa kluczowe

EN

fly ashes; fluidal combustion; autoclaved aerated concrete; phase composition

PL

popioły lotne; spalanie fluidalne; beton autoklawizowany napowietrzany; skład fazowy

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 63, nr 1
• Strony: 88--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys. wykr.

Twórcy

autor

Łaskawiec K.

autor

Małolepszy J.

autor

Zapotoczna-Sytek G.

• Research and Development Center for Concrete Industry "CEBET", Warsaw, Poland,

Bibliografia

• [1] Jatymowicz H., Siejko J., Zapotoczna-Sytek G.: Technologia Autoklawizowanego Betonu Komórkowego, Arkady, Warszawa, (1980).
• [2] Łaskawiec K., Małolepszy J., Zapotoczna-Sytek G., in Komitet Inżynierii Lądowej PAN. Problemy Naukowo-Badawcze. Materiały, Technologie i Organizacja Budownictwa, vol. III, Wyd. Politechnika Białostocka, (2007), 103-109.
• [3] Pytel Z., Małolepszy J.: „The Structure and Microstructure of Autoclaved Materials Modified by Pozolanic mineral admixture”, in Proc. XI ICCC, Durban, South Africa, vol. 3, (2003), 1640-1649.
• [4] Gawlicki M., Roszczynialski W.: Cement Wapno Beton, 5, (2003), 255-258.
• [5] Giergiczny Z.: Rola popiołów lotnych wapniowych i krzemionkowych w kształtowaniu właściwości współczesnych spoiw budowlanych i tworzyw cementowych, Monografi a 325, Politechnika Krakowska, Kraków, (2006).
• [6] Roszczynialski W., Gawlicki M., Nocuń-Wczelik W.: in Waste Materials Used in Concrete Manufacturing, S. Chandra (Ed.), Noyes Publications, Westwood, New Jersey, (1997), 53-141.
• [7] Singh M., Garg M.: Cem. Con. Res., 36, (2006), 1903.
• [8] Małolepszy J., Pytel Z.: „The Properties of the Cements and Mortars Admixtures with Metakolinite”, Silicates Ind., 67, 5-6, (2002), 51-57.
• [9] De Silva P.S., Glasser F.P.: Adv. Cem. Res., 3, (1990), 167.
• [10] Al-Akhras, M.N.: „Durability of Metakaolin Concrete to Sulfate Attack”, Cem. Con. Res., 36, 9, (2006), 1727-1734.
• [11] Frias M., Cabrera I.: Cem. Conc. Res., 31, (2001), 519.
• [12] Siauciunas R., Baltusnikas A.: Cem. Conc. Res., 33, (2003), 1789.
• [13] Kurdowski W.: Chemia Cementu, PWN, Warszawa, (1991).
• [14] Brylicki W.: PhD Thesis, AGH, Kraków, (1981).
• [15] Stevula L., Petrivic I.: Cem. Con. Res., 11, (1981), 549.
• [16] Kurdowski W., Pilch M.: in Proc. 9th ICCC, New Delhi, vol. IV, (1993), 170.
• [17] Trezza M.A., Lavat A.E.: Cem. Con. Res., 31, (2001), 869.
• [18] Hauser A., Eggenberger U., Mumenthaler T.: Cem. Con. Res., 29, (1999), 297.
• [19] Takemoto K., Kato H.: in Proc. 5th ICCC, Tokyo, vol. III, 1968, 563.