Möglichkeiten der anwendung von industriellen nebenprodukten bei der herstellung von baustoffen

• Autorzy: Grzeszczyk S. , Konopka E. , Neubert B.

Warianty tytułu

PL

Surowce odpadowe z energetyki i możliwości ich wykorzystania do produkcji materiałów budowlanych

• Konferencja: Proceedings of the German-Chinese-Polish Symposium Environmental Engineering
• Języki publikacji: DE

Abstrakty

PL

Zmniejszenie emisji związków siarki do atmosfery, głównie SO2, powstających w procesach przemysłowych, jest w chwili obecnej jednym z najważniejszych zadań ochrony środowiska. Dwutlenek siarki należy do najniebezpieczniejszych zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego. Szereg danych wskazuje na związek pomiędzy stopniem zanieczyszczenia powietrza SO2, a stanem zdrowia ludności narażonej na jego oddziaływanie. Najważniejszymi źródłami emisji S02 są zakłady energetyczne i ciepłownicze, metalurgiczne oraz zakłady przemysłu chemicznego. Zmniejszenie emisji SO2 w energetyce jest możliwe poprzez zmianę stosowanego paliwa, jego wzbogacenie, zmianę procesu spalania lub odsiarczanie gazów odlotowych. Zasadniczy udział w emisji SO2 ma spalanie różnych gatunków węgla, stąd większość metod odsiarczania jest związana z procesami przetwarzania węgla. Spośród opracowanych dotychczas około 100 różnych metod odsiarczania spalin, odpadowych lub regeneracyjnych, mokrych bądź suchych, tylko niektóre z nich znalazły zastosowanie na skalę przemysłową. Do nich należą przede wszystkim mokra metoda wapniowo-wapienna i półsucha metoda wapniowa. Ze względu na małą skuteczność odsiarczania w znacznie mniejszym zakresie stosowane są suche metody wapniowe odsiarczania spalin. Odpady z odsiarczania spalin uzyskiwane w metodach mokrej, półsuchej i suchej przy wykorzystaniu wapna i kamienia wapiennego jako sorbentu, to głównie siarczany wapniowe występujące w różnych formach uwodnienia, zawierające nieprzereagowane sorbenty, chlorki i alkalia. Z drugiej strony z procesem spalania węgla jest związane powstawanie popiołów lotnych, które w zależności od stosowanych rozwiązań mogą być odbierane oddzielnie w wyniku odpylania gazów spalinowych, bądź też są odbierane wspólnie z produktami odsiarczania spalin. Przemysł materiałów budowlanych ma najlepsze warunki dla użytecznego wykorzystania zarówno samych popiołów lotnych jak również popiołów lotnych zawierających produkty odsiarczania spalin. Odpady te są źródłem surowców, a nawet półproduktów i pozwalają na uzyskanie znacznych efektów ekonomicznych. Przedstawiona analiza zagadnień związanych z właściwościami odpadów z energetyki, popiołów lotnych oraz odpadów gipsowych z odsiarczania spalin wykazuje na pełną przydatność ich wykorzystania w przemyśle materiałów budowlanych. Właściwości popiołów lotnych stwarzają szerokie możliwości ich stosowania szczególnie do produkcji spoiw, betonów, jak również do produkcji kruszyw, a także w górnictwie i drogownictwie. Gips z odsiarczania spalin, będący substytutem gipsu naturalnego, może być stosowany do produkcji całej gamy tradycyjnie produkowanych obecnie wyrobów z gipsu naturalnego. Do nich należą przede wszystkim: płyty gipsowo-kartonowe, płyty ozdobne, pustaki ścienne i stropowe, zaprawy tynkarskie, wylewki podłogowe. Odpady gipsowe z półsuchej i suchej metody odsiarczania spalin zawierają składniki, które stanowią aktywatory reakcji pucolanowej popiołów lotnych (tlenek i wodorotlenek wapnia, chlorek wapnia, gips), dlatego też są one stosowane głównie do produkcji spoiw i materiałów budowlanych z dodatkiem popiołów lotnych. Znanych jest wiele technologii produkcji materiałów budowlanych z wykorzystaniem odpadów z odsiarczania spalin metodą półsuchą, popiołów lotnych i cementu. Właściwości uzyskiwanych materiałów wiążących są w tym przypadku ściśle związane z procentowym udziałem komponentów. Z mieszanin komponentów o wyższej zawartości odpadu z odsiarczania spalin otrzymywane są materiały o mniejszej wytrzymałości, używane do wypełniania wyrobisk górniczych, stabilizacji gruntów oraz do budowy dróg. Zwiększenie udziału popiołu i cementu w mieszaninie z odpadem z odsiarczania spalin prowadzi do poprawy właściwości mechanicznych otrzymywanych materiałów. Mieszaniny produktów odsiarczania spalin metodą półsuchą i popiołów lotnych przy odpowiednim dodatku piasku i cementu używane są do produkcji betonów i elementów budowlanych. Przy zastosowaniu w półsuchej metodzie odsiarczania spalin skutecznego wstępnego odpylania gazów spalinowych produkt odsiarczania może być używany do otrzymywania siarczanu wapniowego, substytutu anhydrytu naturalnego. Odpad odsiarczania spalin metodą suchą można wykorzystywać do produkcji spoiw wiążących, autoklawizowanych materiałów budowlanych, materiałów o małej przepuszczalności oraz do stabilizacji gruntów. Biorąc pod uwagę dużą zawartość wolnego CaO w tych odpadach, w produkcji spoiw wiążących wskazane jest poddanie ich obróbce wstępnej mającej na celu hydratację wolnego CaO, aby zapobiec destrukcji materiału w wyniku hydratacji tlenku wapniowego. Ochrona środowiska naturalnego, a także uwarunkowania ekonomiczne powinny doprowadzić do sukcesywnego wzrostu udziału odpadów z odsiarczania spalin do produkcji spoiw i wyrobów gipsowych. Ilość zużywanego gipsu naturalnego powinna stanowić niezbędne minimum wynikające z wymagań technologicznych.

EN

By-products from flue gas desulphurisation in electric power plants using coal as fuel can well be used for the production of various building materials. Especially suited for this are coal fly ashes which will be used for example in the production of cement and concrete and in road construction. Gypsum as a product of the desulphurisation method replaces natural gypsum and is successfully used in the production of gypsum wall and ceiling elements and for screed materials. By-products from semi-dry and dry desulphurisation methods are substances containing sulphurous and chalky compounds as well as puzzolanic reacting fly ashes. Those by-products find application for example in the production of binders and building materials using fly ashes as additives. The strength of such building products is more likely on a Iower level. Nevertheless the binders can well be used for strengthening of soil and in road construction.

Słowa kluczowe

PL

energetyka; odpady przemysłu energetycznego; emisja dwutlenku siarki; odsiarczanie spalin; produkty odsiarczania spalin; popioły lotne; materiały budowlane

EN

electric power plants; by-products; SO2 emission; gas desulphurisation; fly ash; building materials

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska / Politechnika Opolska
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 291, z. 4
• Strony: 375--380
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., tab.

Twórcy

autor

Grzeszczyk S.

• Politechnika Opolska, ul. Katowicka 48, 45-061 Opole

autor

Konopka E.

• Politechnika Opolska, ul. Katowicka 48, 45-061 Opole

autor

Neubert B.

• Politechnika Opolska, ul. Katowicka 48, 45-061 Opole

Bibliografia

• [1] Warych J.: Oczyszczanie przemysłowych gazów odlotowych, WNT, Warszawa, 1988.
• [2] Hamm H.: Die Bewaltigung des REA-Gipsproblems in der Bundesrepublik Deutschland aus technischer, wirtschaftlicher und marktorientierter Sicht. Zement-Kalk-Gips 44 (1991) H. 12, S. 593 ff.
• [3] Grzeszczyk S.: Możliwości utylizacji odpadów z odsiarczania spalin do produkcji materiałów budowlanych, Cement-Wapno-Gips, nr 4, 123, 1993.
• [4] Knauf A.N.: Die Probleme des Rauchgasgipses. Zement-Kalk-Gips 36 (1983),H. 5, S. 271 ff.
• [5] Laudyn D.: Gospodarka paliwami i energią, nr 12, 12, 1991.
• [6] Jacobson P., Linden L.: Flakt Flue Gas Desulfurization, Flakt Industri AB, 1990.
• [7] Mosch H.: Die Eignung von Anhydrit aus Rauchgas-Schwefeldioxid ais Sulfattrager. Zement-Kalk-Gips 39 (1986), H. 1, S. 33 ff.
• [8] Neumann G.: Proceedings of the VGB-Conference „Kraftwerk und Umwelt 1989", Essen 1989.
• [9] Grzeszczyk S.: Spoiwa z popiołów lotnych i odpadów z odsiarczania spalin metodą półsuchą. Cement-Wapno-Gips, nr 1, 8, 1995.
• [10] Jons E., Russel H., Aahman S.: Conference paper Coaltech and Coaltrade, 1987 (cyt.: A.E. Hackl M. Schneider, By: product Utilization and Waste Management from Fuel Treatment and Combustion, Austria Federal Environmental Agency, Wien, 1991.
• [11] Alonso J.L., Wesche K.: Characterization of Fly Ash, Fly Ash in Concrete, Ed.: K. Wesche, E & FN SPON, London, 1991.
• [12] Joshi R.C., Lohtia R.P.: Types and Properties of Fly Ash, w Minerał Admixtures in Cement and Concrete, Ed.: S.N. Ghosh, ABI Books Pvt. Ltd., New Delhi, 1995.
• [13] Uchikawa H., Uchida S., Ogawa K.: Influence of Fly Ash Characteristics on the Rheological Properties of Fresh Fly Ash Cement Pastę, Proceedings Annual Meeting of Materiał Research Society, M4,4, Boston, 1982, Concrete Rheology, 203, 1982.
• [14] Kurdowski W.: Chemia cementu, PWN, Warszawa, 1992.
• [15] Grzeszczyk S., Konopka E.: Technologia betonów wysokowartościowych BWW i BBWW dla specjalnych zastosowań, Międzynarodowa Konferencja Naukowo- Techniczna „Inżynieria środowiska w eksploatacji kompleksów wojskowych”, WAT Warszawa-Szklarska Poręba, 132, 1998.
• [16] Chmielewski,T., Konopka, E.: Statistical evaluations of field concrete strength. Magazine of Concrete Research, V. 51, No. 1, 1999, London
• [17] Grzeszczyk S., Ulbrich R.: Przepuszczalność stwardniałych zawiesin popiołowych aktywowanych dodatkami mineralnymi, Cement-Wapno-Beton, nr 1, 12, 1999.
• [18] Manns, W., Neubert, B., Zimbelmann, R.: Zum Einfluss von Flugasche auf die Dauerhaftigkeit von Beton aus Hochofenzement mit hohem Huttensandgehalt. VGB Kraftwerkstechnik 70 (1990), H. 3, S. 218-222. Ebenso: The Influence of Fly ash on the Durability of Concrete made of Blast Furnace Cement with a high Content of Granulated Slag. VGB Kraftwerkstechnik 70 (1990), Heft 3, S. 218-222, englischsprachige Ausgabe.
• [19] DIN 1045-2:2001-07. Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton, Teil 2: Beton-Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformitat, Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1. Deutsches Institut fur Normung, Berlin