Wykorzystanie odpadów i ubocznych produktów przemysłowych a możliwości zmniejszenia emisji CO2 w przemyśle cementowym – badania przemysłowe

• Autorzy: Baran Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.32047/CWB.2021.26.3.1

Warianty tytułu

EN

The use of waste and industrial by-products and possibilities of reducing CO2 emission in the cement industry – industrial trials

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Celem niniejszej pracy było przedstawienie możliwości znacznego zmniejszenia emisji dwutlenku węgla w procesie produkcji cementów wieloskładnikowych, poprzez stosowanie w ich składzie dużych ilości ubocznych produktów przemysłowych. Równocześnie przedstawiono możliwości ograniczenia emisji CO2 w produkcji klinkieru portlandzkiego, w wyniku stosowania surowców zawierających związki wapnia, inne niż węglanowe. Ponadto przedstawiono wykorzystanie do produkcji klinkieru paliw alternatywnych, zawierających biomasę, której spalania nie wlicza się do emisji CO2. Zastąpienie 1% masy CaO w zestawie surowcowym w formie węglanu, powoduje zmniejszenie emisji o 8 kg CO2 na Mg klinkieru. Zmniejszenie emisji CO2 sprawdzono i potwierdzono w warunkach produkcji przemysłowej klinkieru, dla zestawów surowcowych zawierających wapno pokarbidowe, lub popiół lotny wapienny. Przeprowadzone próby przemysłowe wykazały, że stosowanie 2÷5% dodatku popiołu lotnego wapiennego z Bełchatowa w składzie zestawu surowcowego, pozwala na ograniczenie emisji CO2 o 4,0÷10,3 kg CO2 na Mg klinkieru. Zastosowanie dodatku 2÷5% wapna pokarbidowego w składzie zestawu surowcowego zmniejsza emisję CO2 o 9,5÷23,9 kg CO2 na Mg klinkieru. Rozwój produkcji cementów wieloskładnikowych, z dużą ilością ubocznych produktów przemysłowych, wydaje się zasadniczym rozwiązaniem na najbliższe lata. Pozwala to na znaczne zmniejszenie emisji CO2 w przemyśle cementowym oraz w produkcji betonu.

EN

This article aims to present the possibility of reducing CO2 emission in the composite cement production, by using large amounts of industrial by-products and to present the possibility of reducing CO2 emission in the process of Portland clinker synthesis. The last one will be the result of using raw materials containing calcium compounds other than carbonates and the use of alternative fuels containing biomass for the synthesis of clinker, the combustion of which is not included in the CO2 emission balance. Replacing one mass % of CaO in the raw mix as limestone, reduces the emission by 8 kg CO2 per Mg of clinker. The reduction of CO2 emissions was evaluated and confirmed by industrial production trial. Clinker was produced using raw materials containing carbide lime or limestone fly ash. The results of the trial showed, that the use of 2%÷5% of Bełchatów calcareous fly ash in the composition of the raw mix, allows of reducing the emission by 4.0÷10.3 kg of CO2 per Mg of Portland clinker. The use of 2%÷5% of carbide lime in the composition of the raw mix leads to emission reduction by 9.5÷23.9 kg of CO2 per Mg of Portland clinker. On the other hand, the development of composite cement production with a large amount of industrial by-products, seems to be the basic solution for the coming years, allowing a significant reduction of CO2 emission in the cement industry and in the concrete production.

Słowa kluczowe

PL

emisja dwutlenku węgla; odpad przemysłowy; produkt uboczny; przemysł cementowy; cement wieloskładnikowy; paliwo alternatywne; popiół lotny wapienny; wapno pokarbidowe; badania przemysłowe

EN

carbon dioxide emission; industrial waste; industrial by-product; composite cement; alternative fuel; calcareous fly ash; carbide lime; industrial tests

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 26, nr 3
• Strony: 169--184
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Baran Tomasz

• Łukasiewicz Research Network, Institute of Ceramics and Building Materials, Division of Glass and Building Materials, Krakow

Bibliografia

• 1. Directive 2006/12/EC of the European Parliament and of the Council of 5 April 2006 on waste.
• 2. Commission Decision of 29/01/2004; establishing guidelines for the monitoring of greenhouse gas emission pursuant to Directive 2003/87/EC of the European Parliament and of the Council [Text with EEA relevance].
• 3. A. Garbacik, T. Baran, Produkcja cementów z dużą ilością dodatków mineralnych szansą ograniczenia emisji CO2 w przemyśle cementowym. IV Międzynarodowa Konferencja Naukowa Energia i środowisko w technologiach materiałów budowlanych, ceramicznych, szklarskich i ogniotrwałych, Karpacz, 2008, p. 209.
• 4. T. Baran, M. Ostrowski, H. Radelczuk, P. Francuz, The methods of Portland cement clinker production assuring low CO2 emission. Cem. Wapno Beton, 21(6) 389-395.
• 5. T. Baran, Ograniczenie emisji gazów i pyłów związane z wykorzystaniem odpadów w przemyśle cementowym. Materiały Budowlane 12/2019, 4-7 (2019).
• 6. Information Brochures - Informatory Stowarzyszenia Producentów Cementu za lata 1999-2020.
• 7. Z. Giergiczny, Fly ash and slag. Cem. Concr. Res. 124, 105826 (2019).
• 8. T. Baran, P. Pichniarczyk, M. Gawlicki, Properties of fly ashes from co-combustion of hard coal and secondary fuel. Cem. Wapno Beton, 15(5) 284-294 (2015).
• 9. EN 197-1:2012 - Cement - Part 1: Composition, specifications and conformity criteria for common cements.
• 10. pr EN 197-1:2020-01-07 - Projekt. Cement - Part 1: Composition, specifications and conformity criteria for common cements.
• 11. T. Baran, P. Francuz, Properties of cements with addition of granulated blastfurnace slag with different glass content. Cem. Wapno Beton, 20(6) 375-382 (2015).
• 12. Z. Giergiczny, J. Małolepszy, J. Szwabowski, J. Śliwiński, Cementy z dodatkami mineralnymi w technologii betonów nowej generacji. Wydawnictwo Górażdże Cement HeidelbergerCement-Group, Opole 2002.
• 13. M. Batog, A. Golda, Z. Giergiczny, Popiół lotny składnikiem betonu masywnego na fundamenty nowych bloków energetycznych. XXIII Międzynarodowa Konferencja Popioły z Energetyki, Zakopane 2016, p. 127.
• 14. EN 450-1:2012. Fly ash for concrete - Part 1: Definition, specifications and conformity criteria
• 15. T. Baran, W. Drożdż, P. Pichniarczyk, The use of calcareous fly ash in cement and concrete manufacture. Cem. Wapno Beton, 17(1), 50-56 (2012).
• 16. M. Velumani, K. Nirmal K., Effect of copper slag on mechanical and durability aspects for different strength concretes Cement Wapno Beton, 26(2) (2021), 156-166. https://doi.org/10.32047/CWB.2021.26.2.10
• 17. M. Wzorek, T. Baran, M. Ostrowski, The influence of fly ash absorption from secondary fuels combustion on clinkering process and hydraulic activity of Portland cement clinker. Cem. Wapno Beton, 18(4), 207-215 (2013).
• 18. R. Wasielewski, A. Sobolewski, Stałe paliwa wtórne - jako element systemu odzysku energii z odpadów. Nowa Energia - dodatek tematyczny nr 1(2)/2009. Termiczne Przekształcanie Odpadów Komunalnych, 2009, p.24.
• 19. Research cards OSiMB 2010-2017, with test results for biogenic carbon content in secondary fuels. Research commissioned by an external entity.
• 20. Paliwa alternatywne w systemie gospodarki odpadami, IX Seminarium, Warszawa, Wydawnictwo SPC, Współspalania paliw alternatywnych w przemyśle cementowym, 2011.
• 21. Reference Document on Best Available Techniques in the Cement, Lime and Magnesium Oxide Manufacturing Industries. 2010
• 22. K. Czajka, E. Mokrzycki, A. Uliasz-Bocheńczyk, Paliwa alternatywne jako niekonwencjonalne źródła energii. XIII Konferencja z cyklu: Zagadnienia surowców energetycznych w gospodarce krajowej, pt. Funkcjonowanie kompleksu paliwowo-energetycznego w świetle Prawa Energetycznego oraz nowych przepisów ochrony środowiska, Zakopane, 1999.
• 23. CEMBUREAU. Sustainable cement production: Co-processing of Alternative Fuels and Raw Materials in the Cement Industry, 2009.
• 24. W. Kurdowski, Chemistry of cement and concrete, Sprinder, Dodrecht, 2014.
• 25. A. Garbacik, E. Pałka, H. Szeląg, Zdolność do klinkieryzacji mieszanin surowcowych z dużym udziałem piasku. Cement Wapno Beton, 12(2), 93 (2007).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).