Otrzymywanie i właściwości spoiw siarczynowych i anhydrytowych z odpadów z półsuchej metody odsiarczania spalin

• Autorzy: Zaremba T. , Hehlmann J. , Mokrosz W. , Stapiński G. , Szwalikowska A.

Warianty tytułu

EN

A study on utilization of wastes from the semi-dry FGD installations for sulfite and anhydrite binders production

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W Polsce jednym z głównych źródeł zanieczyszczenia atmosfery jest energetyka zawodowa, emitująca ditlenek siarki, powodujący w środowisku największe zmiany. W 1994 roku, w wyniku podpisania przez polski rząd tzw. II Protokołu Siarkowego określone zostały graniczne wielkości emisji S02, które docelowo powinny zostać osiągnięte do roku 2010. W tym celu zainicjowany został między innymi program inwestycyjny budowy instalacji odsiarczania spalin w polskiej energetyce zawodowej. Ciągły rozwój technik spalania paliw i odsiarczania stosowanych w elektrowniach i elektrociepłowniach powoduje powstawanie nowych rodzajów odpadów. Półsucha metoda rozpyłowa należy obok mokrej metody wapniowej odsiarczania spalin do najczęściej stosowanych na skalę techniczną technologii usuwania S02 z gazów odlotowych. W metodzie mokrej sorbentem jest mleko wapienne lub zawiesina kamienia wapiennego, a w metodzie półsuchej wapno. O ile w przypadku nowej generacji mokrych metod wapiennych otrzymuje się czysty gips, który nie jest traktowany jako odpad, lecz jako surowiec wtórny, zastępujący stopniowo naturalny gips, o tyle produkty odsiarczania z metody półsuchej są uznawane za odpady, znacznie trudniejsze w utylizacji. Dla każdej instalacji w metodzie półsuchej w zależności od istniejącego układu odpylania gazów, warunków eksploatacji instalacji odsiarczania oraz wahań stężenia S02 w strumieniu gazów zmienia się skład chemiczny i mineralny produktu odsiarczania. W pracy przedstawiono wyniki badań składu chemicznego i fazowego, mikrostruktury oraz powierzchni właściwej i uziarnienia odpadów z półsuchej metody odsiarczania spalin (Elektrownia Siersza, Elektrociepłownia Łódź). [...] Na podstawie charakterystyki fizykochemicznej zaproponowano możliwość ich wykorzystania w produkcji materiałów budowlanych (spoiwa siarczynowe i anhydrytowe). Dla oceny możliwości otrzymania spoiw, odpady poddano prażeniu w temperaturze 350 i 600°C, a następnie określono ich zmiany składu fazowego i mikrostruktury. Przeprowadzono standardowe badania czasu wiązania i wytrzymałości na ściskanie zaczynów na bazie odpadów niemodyfikowanych oraz modyfikowanych dodatkiem popiołu lotnego. Badania próbek laboratoryjnych wykazały, że wytrzymałość na ściskanie zaczynów z mieszaniny odpadu z Elektrowni Siersza i popiołu lotnego osiąga wartość 5 MPa po 7 dniach twardnienia. Z odpadu z półsuchej metody odsiarczania spalin po przeprażeniu w temperaturze 350° można otrzymywać spoiwa siarczynowe o właściwościach podobnych do właściwości spoiw gipsowych stosowanych w budowlanych robotach wykończeniowych. W wyniku utlenienia siarczanu(IV) wapnia do siarczanu(VI) wapnia w zakresie temperatur 500-600°C uzyskuje się produkt o właściwościach zbliżonych do naturalnego anhydrytu.

EN

In Poland the power industry is the major source of pollution into the atmosphere resulting largest changes in environment. In 1994 as a result of signing by Polish Republic's Government document called 'second Sulfur Protocol' the limit values of S02 in 2010 were settled. In order to achieve this target the investment program for flue gas desulfurization (FGD) installations in polish power industry was initiated. Sustainable development of FGD installations as well as implementation of fluidized bed combustion furnaces in electric and thermal power plants led to the production of new type of wastes. After wet lime/limestone flue gas desulfurization with gypsum as and product, the semi-dry FGD process using lime as sorbent is the most used FGD technology in industry. While for the wet FGD process there already existed a market demand for gypsum and the FGD by-product could gradually replace the use of natural gypsum, the establishment of recycling and utilization of semi-dry FGD product has been more difficult. For each installation in the semi-dry method depending on the existing dust removal system, operation conditions of desulfurization installation and S02 concentration variations in a stream of gases the chemical and mineralogical composition of desulfurization products change. In this paper the examination rcsults of chemical and phase composition, microstructure, specifie surface as well as wastes grain size composition from the semi-dry flue gas desulfurization (Siersza power plant, Łódź power and heat station) have been presented. [...] Basing on the chemical, mineralogical and physical characterization of wastes, the possibilities of utilization in building materials production are proposed. Wastes were subjected to calcination at the temperature of 350 and 600°C in order to assess the opportunity to obtain sulfite and anhydrite binders. The phase composition and microstructure changes after thermal treatment of the samples have been determined. The setting time and compressive strength of the standard wastes slurries, unmodified and modified with fly ash, were carried out. The laboratory tests on the waste from Siersza with an addition of fly ash have given 5 MPa compression strength after 7 days of hardening. The semi-dry FGD by-product after thermal treatment at the temperature of 350°C can be used to manufacture the sulfite binders of properties similar to properties of gypsum binders used in finishing construction works. As a result of thermal oxidizing of the calcium sulfite to form calcium sulfate, e.g. at 500 to 600°C, one obtains product with properties similar to natural anhydrite.

Słowa kluczowe

PL

odsiarczanie spalin; metoda półsucha; wykorzystanie produktów; spoiwa siarczynowe; spoiwa anhydrytowe

EN

flue gas desulfurization; semi-dry flue gas desulfurization technology; utilization of flue gas desulfurization wastes; sulfite binders; anhydrite binders

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2008
• Tom: T. 24, z. 2/1
• Strony: 87--105
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Zaremba T.

autor

Hehlmann J.

autor

Mokrosz W.

autor

Stapiński G.

autor

Szwalikowska A.

• Katedra Chemii i Technologii Nieorganicznej, Wydział Chemiczny, Politechnika Śląska, Gliwice,

Bibliografia

• Arai Y., Yasue T., Nagata N., Shiino H., 1982 - Structures and phase relationships for new phases of calcium sulfite. Gypsum & Lime no. 177, p. 3-12.
• Bajnóczy G.,Gagyi Pálffy E.,Prépostffy E., Zö1d A.,1999-Heat storage by two-grade phase change material. Periodica Polytechnica Ser. Chem. Eng. v. 43, no 2, p. 137-147.
• Brylicki W., 1997 - Ocena możliwości utylizacji i bezpiecznego deponowania odpadu z półsuchej metody odsiarczania gazów DRYPAC. Prace Komisji Nauk Ceramicznych PAN/O Kraków, Ceramika t. 54, s.479-487.
• Brylicki W., Małolepszy J., Łagosz A., 1998 - Właściwości fizykochemiczne odpadów powstających w metodzie półsuchej odsiarczania gazów i kierunki ich wykorzystania. Chemia i Inżynieria Ekologiczna t. 5, nr 10, s. 835-847.
• Durych A., Laszuk A., Wiechowski A., 1985 - Dry scrubbing nowa technika odsiarczania gazów spalinowych. Ochrona powietrza nr 3, s. 45-50.
• Duval C., 1963 - Inorganic Thermogravimetric Analysis. Amsterdam, Elsevier Publ. Comp.
• Garbacik A., Spyrka J., 2000 - Wykorzystanie do produkcji cementu odpadów z odsiarczania spalin z energetyki. Cement - Wapno - Beton nr l, s. 8-14.
• Gawlicki M., Roszczynialski W., 2001 - Zmiany w technikach spalania paliw i odsiarczania a wy korzystywanie odpadów elektrownianych w przemyśle materiałów wiążących. Prace Komisji Nauk Ceramicznych PAN/O Kraków, Ceramika t. 66, s. 393-401.
• Grzeszczyk S., 1995 - Spoiwa z popiołów lotnych i odpadów z odsiarczania spalin metodą półsuchą. Cement-Wapno-Gips nr l, s. 8-12.
• Kirk -Othmer, 2004 - Encyclopedia of Chemical Technology. Vol. IV: Bi-Ca. New York, Hoboken.
• Kucowski J., Laudyn D., Przekwas M., 1993 - Energetyka a ochrona środowiska. Warszawa, WNT.
• Laboratorium materiałów wiążących. Red. W. Nocuń-Wczelik. Kraków, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, 2003.
• Laudyn D., 1992 - Instalacja odsiarczania spalin w duńskiej Elektrowni Studstrup. Energetyka nr l, s. 5-7.
• Lysek N., 1997 - Sorbenty do odsiarczania gazów. Produkcja i zastosowanie. Tarnów Opolski, Opolwap S.A.
• Łagosz A., Małolepszy J., Garrault S., 2006 - Hydration of tricalcium aluminate in the presence of various amounts of calcium sul phi te hemihydrate: Conductivity Tests. Cement and Concrete Research v. 36, p.1016-1022.
• Shiino H., Yasue T., Arai Y., 1984- Effect of calcium sulfitc on setting of portland cement. Gypsum & Lime no. 188, p. 17-26.
• Stein J., Kind M., Schlunder E.-U., 2002 - The influence of HCI on S02 Absorption in the Spray Dry Scrubbing Process. Chemical Engineering Journal v. 86, p. 17-23.
• Utilization of Semi Dry Absorption Product (SDAP). Materiały Konf. Ustroń 200 l. Essen, VGB PowerTech, 2002.
• Warych J., 1994 - Oczyszczanie przemysłowych gazów odlotowych. Warszawa, WN-T.
• Yasue T., Mihara M., Arai Y., 1981 - Synthesis and characteristics of new compound in the system CaO-Al203-CaS03 nH20. Gypsum & Lime no. 173, p. 5-15.
• Yasue T., Nagata N., Kishida J., Arai Y., 1983 - Hydration and hardening calcium sulfite. Gypsum &Lime no. 182, p. 3-11.