Odpady przemysłowe jako substytut surowca skaleniowego w produkcji płytek ceramicznych w świetle badań zagranicznych

• Autorzy: Lewicka E.

Warianty tytułu

EN

Industrial waste as a substitute of feldspar raw materials in the production of ceramic tiles in light of foreign studies

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przemysł ceramiczny jest jednym z największych konsumentów surowców mineralnych, dysponując równocześnie dużym potencjałem zagospodarowania znacznych ilości odpadów stałych, powstających w różnych gałęziach przemysłu. Artykuł przedstawia wyniki badań prowadzonych na przestrzeni ostatnich kilkunastu lat w licznych ośrodkach naukowych i przemysłowych na świecie, które koncentrowały się na opracowaniu receptur mas ceramicznych z wykorzystaniem materiałów odpadowych. Materiały te z jednej strony stwarzają coraz większe problemy środowiskowe, z drugiej – stanowią często surowce alternatywne, mogące pełnić rolę substytutów surowców naturalnych, zwłaszcza skaleniowych, w trójskładnikowych zestawach „ił ceramiczny – skaleń – kwarc”. Autorka przedstawia przykłady wykorzystania różnego typu odpadów przemysłowych w przemyśle ceramicznym, koncentrując się na sektorze płytek ceramicznych. Szczególnie obiecujące rezultaty uzyskano w badaniach nad zastosowaniem m.in. stłuczki szklanej (szkła opakowaniowego, zużytych lamp fluorescencyjnych) oraz szkła kineskopowego CRT, a także żużla wielkopiecowego i popiołów lotnych ze spalania węgla lub innych paliw. Ich wykorzystanie stwarza realne perspektywy rozwoju produkcji wyrobów ceramicznych o wysokich parametrach wytrzymałościowych, takich jak płytki gresowe. Do korzyści płynących z zagospodarowania tych odpadów, w porównaniu z zastosowaniem surowców pierwotnych, należy zaliczyć oprócz ochrony zasobów złóż kopalin mineralnych, również ograniczenie zużycia energii w procesach przeróbki i przetwórstwa (niższe koszty produkcji) oraz obniżenie poziomu emisji szkodliwych substancji do atmosfery.

EN

The ceramic industry is one of the largest consumers of natural raw materials, but also has a potential to absorb great amounts of solid rejects of various industries. The article presents the results of research conducted over the last several years in numerous scientific and industrial centers in the world that focused on developing recipes of ceramic bodies with the incorporation of various industrial waste materials. These materials, on the one hand – pose growing environmental problems, but on the other hand – can be used as an alternative raw materials in the substitution of different components, especially feldspar, of the ternary “clay-feldspar-quartz” system. The author reports the state of the art and examples of industrial waste recycling in the ceramic sector, with the focus on review studies related to ceramic tiles. Particularly promising results were obtained in the research on the utilization of glass cullet (waste packaging glass, end of life fluorescent lamp glass) and cathode ray tube glass (CRT), as well as blast furnace slag and fly ash from the combustion of coal or other fuels. Their utilization offer real prospects for the development of the production of ceramic goods characterized by high mechanical strength, such as porcelain tiles. Among tThe advantages of these wastes management when compared to the use of primary raw materials, are – apart from resource preservation - lower energy consumption during subsequent processing (reduced costs of production), and lower pollutant emission levels.

Słowa kluczowe

PL

surowce odpadowe; recykling; surowce skaleniowe; płytki ceramiczne

EN

waste raw materials; recycling; feldspar raw materials; porcelain tiles

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 96
• Strony: 165--176
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz.

Twórcy

autor

Lewicka E.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków

Bibliografia

• [1] Andreola i in. 2008. – Andreola, F., Barbieri, L., Karamanova, E., Lancellotti, I. i Pelino, M. 2008. Recycling of CRT panel glass as fluxing agent in the porcelain stoneware tile production. Ceram. Int. 34, s. 1289–1295.
• [2] Andreola i in. 2010. – Andreola, F., Barbieri, L., Bondioli, F., Lancellotti, I. Miselli, P. 2010. Recycling of screen glass into new traditional ceramic materials. Int. J. Appl. Ceram. Technol. 7 (6), s. 909–917.
• [3] Andreola i in. 2016 – Andreola, F., Barbieri, L., Lancellotti, I., Leonelli, C. i Manfredini, T. 2016. Recycling of industrial wastes in ceramic manufacturing: State of art and glass case studies. Ceram. Int. 42, s. 13333–13338.
• [4] Dana, K. i Das, S.K. 2003. High strength ceramic tile compositions containing Indian metallurgical slags. J. Mat. Sci. Lett. 22, s. 387–389.
• [5] Dana, K. i Das, S.K. 2004. Partial substitution of feldspar by B.F. slag in triaxial porcelain: Phase and microstructural evolution. J. Europ. Ceram. Soc. 24, s. 3833–3839.
• [6] Dana i in. 2005 – Dana, K., Dey, J. i Das, S.K. 2005. Synergistic effect of fly ash and blast furnace slag on the mechanical strength of traditional porcelain tiles. Ceram. Int. 31, s. 147–152.
• [7] de Gennaro i in. 2003 – de Gennaro, R., Cappelletti, P., Cerri, G.,de Gennaro, M., Dondi, M., Guarini, G., Langella, A. I Naimo. D. 2003. Influence of zeolites on the sintering and technological properties of porcelain stoneware tiles. J. Europ. Ceram. Soc. 23, s. 2237–2245. de [8]Gennaro i in. 2007 – de Gennaro, R., Dondi, M., Cappelletti, P., Cerri, G. i in. 2007 – Zeolite-feldspar epiclastic rocks as flux in ceramic tile manufacturing. Mesoporous Microporous Mater. 105, s. 273–278.
• [9] Esposito i in. 2005 – Esposito, L., Salem, A., Tucci, A., Gualtieri, A. i Jazayeri, S.H. 2005. The use of nephelinesyenite in a body mix for porcelain stoneware tiles. Ceram. Int. 31, s. 233–240.
• [10] Hernandez-Crespo, M.S. i Rincon, J.M. 2001. New porcelainized stoneware materials obtained by recycling of MSW incinerator fly ashes and granite sawing residues. Ceram. Int. 27, s. 713–20.
• [11] Kim, K. 2013. Firing behavior in alkaline earth aluminoborosilicate melts doped with As2O5 and SnO2. J. Am. Ceram. Soc. 96, s. 781–786.
• [12] Kim i in. 2015 – Kim, K., Kim, K. i Hwang, J., 2015. LCD waste glass as a substitute for feldspar in the porcelain sanitary ware production. Ceram. Int. 41, s. 7097–7102.
• [13] Kim i in. 2016 – Kim, K., Kim, K. i Hwang, J. 2016. Characterization o ceramic tiles containing LCD waste glass. Ceram. Int. 42, s. 7626–7631.
• [14] Lewicka, E. 2010. Ocena kopaliny skaleniowo-kwarcowej ze Sławniowic (Sudety Wschodnie) jako potencjalnego surowca ceramicznego. Studia, Rozprawy, Monografie 163, s. 76–82. Kraków: Wyd. IGSMiE PAN.
• [15] Lewicka, E. 2014. Feldspar and feldspar-quartz raw materials [W]: Market analysis of selected raw materials for the ceramic and glass industries in Poland over the years 1990–2012 (red. E. Lewicka). Studia, Rozprawy, Monografie 186, s. 33–43. Kraków: Wyd. IGSMiE PAN.
• [16] Lewicka, E. 2015. Skalenie i surowce skaleniowe [W]: Bilans gospodarki surowcami mienralnymi Polski i świata 2013 (red. T. Smakowski, K. Galos, E. Lewicka), s. 861–876. Warszawa: Wyd. PIG-PIB.
• [17] Luz, A.P. i Ribeiro, S. 2007. Use of glass waste as a raw material in porcelain stoneware tile mixtures. Ceram. Int. 33, s. 761–765.
• [18] Menad, N. 1999. Cathode ray tube recycling. Res. Conserv. Rec. 26, s. 143–154.
• [19] Mukhopadhyey i in. 2010 – Mukhopadhyey, T.K., Ghosh, S., Ghosh, J., Ghatak, S. i Maiti, H.S. 2010. Effect of fly ash on the physio-chemical and mechanical properties of a porcelain composition. Ceram. Int. 36, s. 1055–1062.
• [20] Olgun i in. 2005 – Olgun, A., Erdogan, Y., Ayhan, Y. i Zeybek, B. 2005. Development of ceramic tiles from coal fly ash and tincal ore waste. Ceram. Int. 31, s. 153–158.
• [21] Pinatti i in. 2006 – Pinatti, D.G., Conte, R.A., Borlini, M.C., Santos, B.C., Oliveira, I., Vieira, C.M.F. i Monteiro, S.N. 2006. Incorporation of the ash from cellulign into vitrified ceramic tiles. J. Eur. Ceram. Soc. 26, s. 305–310.
• [22] Projekt „Płytka CRT” realizowany w ramach programu Polsko-Norweska Współpraca Badawcza, 2016. [Online] Dostępne w: www.crt-tile.eu [Dostęp: 10.07.2016].
• [23] Raimondo i in. 2007 – Raimondo, M., Zanelli, C., Matteucci, F., Guarini, G., Dondi, M. i Labricha, J.A. 2007. Effect of waste glass (TV/PC cathodic tube and screen) on technological properties and sintering behaviour of porcelain stoneware tiles. Ceram. Int. 33, s. 615–623.
• [24] Rambaldi i in. 2007 – Rambaldi, E., Carty, W.M., Tucci, A. i Esposito, L. 2007. Using waste glass as a partial substitution and pyroplastic deformation of a porcelain stoneware tile body. Ceram. Int. 33, s. 727–733.
• [25] Serra i in. 2015 – Serra, M.F., Conconi, M.S., Suarez, G., Aglietti, E.F. i Rendtorff, N.M. 2015. Volcanic ash as flux in clay based triaxial ceramic materials, effect of the firing temperature in phases and mechanical properties. Ceram. Int. 41, s. 6169–6177.
• [26] Tucci i in. 2004 – Tucci, A., Esposito, L., Rastelli, E., Palmonari, C. i Rambaldi, E. 2004. Use of soda-lime scrapglass as a fluxing agent in a porcelain stoneware tile mix. J. Eur. Ceram. Soc. 24, s. 83–92.
• [27] Tucci i in. 2007 – Tucci, A., Esposito, L., Malmusi, L. i Rambaldi, E. 2007. New body mixes for porcelain stoneware tiles with improved mechanical characteristics. J. Eur. Ceram. Soc. 27, s. 1875–1881.
• [28] Yürüyen, S. i Toplan, H.Ö. 2009. The sintering kinetics of porcelain bodies made from waste glass and fly ash. Ceram. Int. 35, s. 2427–2433.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).