Innowacyjny sposób wykorzystania niespalonych cząstek węgla zawartych w popiołach lotnych z węgla brunatnego

• Autorzy: Rajczyk K. , Gąsior D.

Warianty tytułu

EN

Innovative way of using the unburned carbon particles contained in fly ash derived from lignite combustion

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Znacznym ograniczeniem w zastosowaniu do produkcji materiaów budowlanych popiołów wapiennych, powstających w procesie spalania węgla brunatnego, jest powstanie odpadu, w którym odnotowano obecność cząstek niespalonego węgla. Poddając ten rodzaj odpadu odpowiednim zabiegom polepszającym ich właściwości, możliwe jest zastosowanie tych odpadów do produkcji różnego typu materiałów dla budownictwa. W artykule skupiono się nad poprawą właściwości popiołu lotnego jako dodatku do cementu. Przedstawiono również wyniki wstępnych badań nad możliwością wykorzystania wydzielonego węgla zawartego w popiołach lotnych, które powstają w procesie spalania węgla brunatnego. W toku przeprowadzonych badań dokonano charakterystyki popiołu wapiennego pochodzącego z jednej z krajowych elektrowni opartej na spalaniu węgla brunatnego, posługując się metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) oraz elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM). Wydzielenie niespalonych cząstek węgla z popiołów lotnych wapiennych stanowiło próbę poprawy niektórych właściwości tego rodzaju popiołów, aby umożliwić ich wykorzystanie jako dodatku do cementu. Niespalony węgiel został wydzielony jako frakcja powyżej 315 µm i poddany badaniom adsorpcyjnym określającym skuteczność jego adsorpcji względem jonów amonowych oraz związków rtęci. Stężenie rtęci w badanych próbach oznaczono metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej przy długości fali 254 nm, natomiast zawartość jonów amonowych analizowano z wykorzystaniem metody chromatografii jonowej. Wstępne wyniki badań adsorpcyjnych wydzielonej z popiołów wysokowapiennych frakcji węglowej pozwalają przypuszczać, że znajdzie ona zastosowanie w ochronie środowiska.

EN

The significant limitation in the use of this waste type in the building materials industry is the presence of unburned carbon particles. Appropriate treatments to improve their properties, allow using them in the manufacture of various types of construction materials. The paper focuses on improvement of calcareous fly ash properties in order to use them as the cement additives as well as presents the results of preliminary research about the possibility of using coal included in fly ash produced during lignite combustion. The characteristic of calcareous ash from one of the national lignite-fired power plants was carried out by X-Ray Diffraction and Scanning Electron Microscopy (SEM) method. Separation of unburned carbon particles from calcareous fly ash was a properties improvement attempt of this ash type to enable their use as the cement additives. The unburned carbon was separated as a fraction above 315 µm and subjected to adsorption tests for its adsorption efficiency towards ammonium ions and mercury compounds. The mercury concentration in the test samples was determined by atomic absorption spectrometry at 254 nm, while the ammonium content was analyzed by ion chromatography method. The preliminary results of the adsorption experiments of carbon fraction isolated from the high-calcareous fly ash allow to suppose that this fraction is useful for environment protection.

Słowa kluczowe

PL

popiół lotny wapienny; poprawa właściwości; węgiel niespalony; separacja; węgiel aktywowany; zdolność adsorpcyjna; usuwanie zanieczyszczeń

EN

calcareous fly ash; properties improvement; unburned carbon; separation; activated carbon; adsorption ability; pollutant removal

• Wydawca: Wydawnictwo Instytut Śląski Sp. z o.o.
• Czasopismo: Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 10, nr 29
• Strony: 36--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., il.

Twórcy

autor

Rajczyk K.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa, Oddział Inżynierii Procesowej Materiałów Budowlanych, Opole

autor

Gąsior D.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa, Oddział Inżynierii Procesowej Materiałów Budowlanych, Opole

Bibliografia

• [1] Projekt strukturalny nr PO IG 01.01.02.-24-005/09-00 „Innowacyjne spoiwa cementowe i betony z wykorzystaniem popiołu lotnego wapiennego”, www.smconcrete.polsl.pl (29.06.2017).
• [2] Garbacik A., Baran T., Pichniarczyk P., Charakterystyka krajowych popiołów lotnych wapiennych ze spalania węgla brunatnego, [w:] Energia i środowisko w technologiach materiałów budowlanych, ceramicznych, szklarskich i ogniotrwałych, red. J. Duda, Wydawnictwo Instytut Śląski Sp. z o.o., Warszawa–Opole 2010, s. 201–214.
• [3] Rajczyk K., Szota M., Szynkowski S., Możliwości waloryzacji i wykorzystania popiołów wysokowapniowych na przykładzie popiołów ze spalania węgla brunatnego w Elektrowni Bełchatów, [w:] Popioły z energetyki, Zakopane, 19–21 października 2011, red. T. Szczygielski, Ekotech Sp. z o.o., Szczecin 2011, s. 205–216.
• [4] Ostrowski M., Gawlicki M., Pichniarczyk P., Badania morfologii i składu chemicznego wapiennych popiołów lotnych w aspekcie cech użytkowych cementów powszechnego użytku, [w:] Popioły z energetyki, Warszawa, 23–25 października 2013, red. T. Szczygielski, Ekotech Sp. z o.o., Szczecin 2013, s. 267–279.
• [5] Chaturvedi A.K., Yadava K.P., Pathak K.C., Singh V.N., Defluoridation of water by adsorption on fly ash, „Water Air and Soil Pollution” 1990, Vol. 49, s. 51–61.
• [6] Astuti W., Martiani W., Khair N.A.I., Competitive adsorption of Pb2+ and Zn2+ ions from aqueous solutions by modified coal fly ash, [w:] Engineering International Conference (EIC) 2016, AIP Conference Proceedings, 1818, 020007-1–020007-6, DOI: 10.1063/1.4976871.
• [7] Gao M., Ma Q., Lina Q., Changa J., Maa H., Fabrication and adsorption properties of hybrid fly ash composites, „Applied Surface Science” 2017, Vol. 396, s. 400–411.
• [8] Bansal R.Ch., Goyal M., Adsorpcja na węglu aktywnym, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne Sp. z o.o., Warszawa 2009.
• [9] Nowicki P., Pietrzak R., Węgle aktywne wzbogacone w azot – otrzymywanie, właściwości i potencjalne zastosowanie, [w:] Adsorbenty i katalizatory. Wybrane technologie a środowisko, red. J. Ryczkowski, Uniwersytet Rzeszowski, Rzeszów 2012, s. 129–144.

Uwagi

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