Możliwości wykorzystania surowców odpadowych przemysłu cementowego i przetwórstwa mineralnego do produkcji materiałów szklistych i szklano-krystalicznych. Cz.1 – Materiały szklano-krystaliczne na bazie odpadowego pyłu cementowego i perlitu

• Autorzy: Zawiła J. , Rybicka-Łada J.

Warianty tytułu

EN

The possibilities of using waste materials of cement industry and mineral industry for the production of glass and glass-ceramic. Part 1 – Glass-ceramic materials based on cement kiln dust waste and perlite

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono możliwości uzyskania materiałów szklano-krystalicznych na bazie odpadowego pyłu cementowego i perlitu. Biorąc pod uwagę ich skład chemiczny, zaprojektowano materiały z układu SiO2-CaO-MgO-Al2O3, uzupełnieniając skład surowcowy o dodatkowy surowiec pochodzenia mineralnego będący źródłem MgO. Zaprezentowano ich składy chemiczne i warunki obróbki termicznej. Materiały szklano-krystaliczne otrzymywano prowadząc kontrolowaną krystalizację szkieł w zakresie temperatury 950–1050°C bez stosowania dodatkowych nukleatorów krystalizacji oraz z ich udziałem w postaci tlenków Cr2O3, Fe2O3 i TiO2. Analiza składu fazowego XRD w pełni potwierdziła szklano-krystaliczny charakter uzyskanych materiałów. Wyniki badań pokazały, że głównymi fazami krystalicznymi analizowanych materiałów po ich obróbce w temperaturze 1000–1050°C i w czasie 180–300 minut są: diopsyd, anortyt i wolastonit, a ich udział zależy od składu wyjściowego. Opracowane w warunkach laboratoryjnych materiały szklano-krystaliczne na bazie pyłu cementowego i perlitu wykazują zdecydowanie większą twardość aniżeli szkło, z którego powstały w wyniku obróbki termicznej. Odznaczają się te materiały równomierną, krystaliczną strukturą i zróżnicowaną kolorystyką, mogą więc znaleźć różnorakie zastosowanie, np. jako materiały okładzinowe – ścienne i podłogowe, do wyrobu różnego rodzaju blatów, płyt itp.

EN

The paper discusses the possibility of obtaining a glass-crystalline materials based on cement kiln dust waste and perlite. Considering their chemical composition, SiO2-CaO-MgO-Al2O3 based materials were designed, supplementing raw material composition by additional mineral component containing MgO. Their chemical compositions and thermal treatment conditions were presented. Glass-ceramic materials were prepared by the controlled crystallization of glass in the temperature range of 950–1050˚C without applying additional nucleating agent of crystallization and their involvement in the form of oxides Cr2O3, Fe2O3 and TiO2. XRD analysis of the phase composition fully confirmed the glass-crystalline nature of the obtained materials. They showed that the major crystalline phases of the analysed material after heat treatment at a temperature of 1000–1050°C and at the time of 180–300 minutes are diopside, anorthite and wollastonite, and their contribution depends on the composition of the starting material. Developed in the laboratory conditions glass-ceramic materials based on cement kiln dust and perlite have much greater hardness than the glass from which they originated as a result of thermal treatment. They are characterized by a uniform crystalline structure and diversified colour schemes. These materials may find various application, for example as wall and floor cladding materials, variety of countertops, slabs, etc.

Słowa kluczowe

PL

przemysł cementowy; przetwórstwo minerałów; materiał odpadowy; pył cementowy; pył perlitowy; materiały szklano-krystaliczne; obróbka termiczna; krystalizacja; skład fazowy

EN

cement industry; mineral processing; waste material; cement kiln dust; perlite dust; glass-ceramic materials; thermal treatment; crystallisation; phase composition

• Wydawca: Wydawnictwo Instytut Śląski Sp. z o.o.
• Czasopismo: Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 8, nr 21
• Strony: 76--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Zawiła J.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa, Oddział Szkła i Materiałów Budowlanych, Kraków

autor

Rybicka-Łada J.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa, Oddział Szkła i Materiałów Budowlanych, Kraków

Bibliografia

• [1] Patent US nr 5813968, opublikowany 29.09.1988 r.
• [2] Patent US nr 4064071, opublikowany 20.12.1977 r.
• [3] Patent US nr 2006/0042514, opublikowany 02.03.2006 r.
• [4] Heikal M., Aiad I., Helmy I.M., Portland cement clinker, granulated slag and by-pass cement dust composites, „Cement and Concrete Research” 2002, Vol. 32, s. 1805.
• [5] Siddique R., Waste materials and by-products in concrete, Springer, Berlin–Heidelberg 2008.
• [6] Katz A., Kovler K., Utilization of industrial by-products for the production of controlled low-strength materials, „Journal of Waste Management” 2004, Vol. 24, No. 5, s. 501–512.
• [7] Khater G.A., Glass-ceramics in the CaO-MgO-Al2O3-SiO2 system based on industrial waste materials, „Journal of Non-Crystalline Solids” 2010, No. 5, s. 1–5.