Study of structural stability, ph variation in water and influence of curing conditions on mechanical resistance of mineral wastes geopolymeric artificial aggregates (WGA) as alternative materials for wastewater treatment processes

• Autorzy: Silva I. , Castro-Gomes J. , Albuquerque A.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this preliminary study was to investigate whether artificial aggregates produced from mining wastes geopolymeric binder would be suitable to be used as alternative materials for wastewater treatment processes. Waste geopolymeric artificial aggregates (WGA) with different atomic ratios of mining waste mud/Na2SiO (4 to 5) and Na2SiO/NaOH (1.25 to 5) were produced using curing temperatures of 20°C and 130°C and its structural stability and pH variation after immersion in water was observed for 3 months. Results showed that WGA with mud/Na2SiO and Na2SiO/NaOH of 5 and 4, respectively, cured at 20°C presented good stability in water and pH decreased from 10 to 7 in 24 days. Compressive strength was determined in additional samples cured at 20°C and 80°C in dry conditions, for 13 curing ages and 15 water immersion periods (up to 14 weeks). Results of this second stage showed that increasing temperature to 80°C accelerated compressive strength gain but only during the first 3 weeks (up to 15.4MPa). After 24 h in water compressive strength decreased to half of the initial values determined in dry conditions for all samples and, therefore, the increase of temperature did not bring benefits to WGA strength in water. Regardless of curing temperature and dry curing age comprehensive strength stabilizes between 1 MPa and 2 MPa after 4 weeks of immersion in water, which are values that makes WGA suitable to be used as bed material for wastewater treatment processes.

PL

W artykule przedstawiono wyniki wstępnej analizy, której celem było zbadanie możliwości zastosowania w oczyszczaniu ścieków sztucznego kruszywa wytwarzanego w procesie geopolimeryzacji z odpadów górniczych (WGA). Badano geopolimery mułu kopalnianego z krzemianem sodu z dodatkiem wodorotlenku sodu wytwarzane w temperaturze 20°C i 130°C pod kątem zmian strukturalnych i pH po zanurzeniu w wodzie w okresie 3 miesięcy. Wyniki wykazały, że badane WGA otrzymane w temperaturze 20°C posiadają dobrą stabilność w wodzie a pH obniżyło się z 10 do 7 w czasie 24 dni.Wykonano dodatkowe badania wytrzymałości na ściskanie dla próbek geopolimerów uzyskanych w temperaturach 20°C i 80°C w suchych warunkach i po zanurzeniu w wodzie w okresie nie przekraczającym14 tygodni.Wyniki pokazały, że podniesienie temperatury procesu do 80°C powoduje wzrost wytrzymałość na ściskanie do 15.4 MPa ale tylko podczas pierwszych trzech tygodni. Po 24 godzinach od zanurzenia w wodzie wytrzymałość na ściskanie we wszystkich próbkach spadła do połowy wartości początkowej ustalonej w suchych warunkach.Wzwiązku z tym podniesienie tempetatury procesu do 80°C nie poprawiło wytrzymałości WGA w wodzie. Niezależnie od zastosowanej temperatury procesu i czsu twardnięcia wytrzymałość na ściskanie stabilizowała się w granicach od 1 do 2 MPa po 4 tygodniach zanurzenia w wodzie co sprawia, że WGA nadają się do zastosowania jako materiał złoża do procesów oczyszczania ścieków.

Słowa kluczowe

EN

artificial aggregate; compressive strength; geopolymers; wastewater treatment; mining waste mud; bed material

PL

kruszywa sztuczne; wytrzymałość na ściskanie; geopolimery; oczyszczanie ścieków; muł kopalniany; materiał złoża

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 3, no. 3
• Strony: 121--128
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Silva I.

autor

Castro-Gomes J.

autor

Albuquerque A.

• Castelo Branco Polytechnic Institute and Centre of Materials and Building Technologies, University of Beira Interior, 6201-001 Covilh?, Portugal,

Bibliografia

• 1. Pacheco-Torgal F., Castro-Gomes J. P., Jalali S.; Properties of tungsten mine waste geopolymeric binder, Construction and Building Materials, Volume 22, Issue 6, June 2008; p. 1201-1211
• 2. Eurostat, Theme 8 Environment and Energy. Generation and treatment of waste. Data 2006, 2009
• 3. Pacheco-Torgal F., Jalali S., Castro-Gomes J.P.; Utilization of mining wastes to produce geopolymeric binders, in Geopolymer: structure, processing, properties and industrial applications, Edited by John Provis and Jannie van Deventer, CRC press, Woodhead Publishing Limited, June 2008
• 4. Pacheco-Torgal F.; Development of alkali-activated binders using waste mud from Panasqueira mine, PhD thesis, University of Beira Interior, 2007 (in Portuguese)
• 5. Silva I., Castro-Gomes J., Albuquerque A.; Mineral wastes geopolymeric artificial (WGA) aggregates as alternative materials for wastewater treatment processes - study of structural stability and pH variation in water, Proc. of the International Conference on Sustainable Building Affordable to All (SB10), Vila Moura, Portugal, 10, March 2010; p. 17-19
• 6. Pacheco-Torgal F., Castro-Gomes J., Jalali S.; Investigations on mix design of tungsten mine waste geopolymeric binder, Construction and Building Materials, 9, 2008; p. 1939-1949
• 7. Jaarsveld J., Deventer J., Lukey G.; The effect of composition and temperature on the properties of fly ash- and kaolinite-based geopolymers. Chem. Eng. J., 89, 2002; p. 63-73
• 8. Katz A.; Microscopic study of alkali-activation fly ash, Cem. Concr. Res., 28, 1998; p. 197-208
• 9. Kirschner A., Harmuth H.; Investigation of geopolymer binders with respect to their application for building materials. Ceram. Silic., 48, 2004; p. 117-120
• 10. Ditxson P., Provis J., Lukey G., Mallicoat S., Kriven W, Deventer J.; Understanding the relationship between geopolymer composition microstructure and mechanical properties, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 269, 2005; p. 47-58