Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Changes in physicochemical properties of soils in the area affected by lime industry

Kusza G., Gołuchowska B., Szewczyk M.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2016

|

Vol. 23, nr 4

433--442

EN

Lime and cement industry belongs to the best developed branches of industry in Opole Voivodeship. The plants are located in eastern and central part of the province, in the vicinity of the city of Opole and the towns of Krapkowice and Strzelce Opolskie due to the location of the resources of calcareous raw materials (limestones and marls).The impact of lime and cement industry on the natural environment, especially soils, was studied by many authors, but these works do not concern the Province of Opole, which is one of the main centers of lime and cement industry in Poland for centuries. The article is an attempt to show changes in physicochemical properties of soils being under long lasting influence of alkaline dust emissions coming from the lime plant in Gorazdze. The research was conducted in the years 2010–2013. The range of the studies included field works in the areas adjacent to the plant, where 12 representative soil pits were arranged to collect samples for laboratory analyses. The following physicochemical parameters were determined in the samples: grain size distribution, reaction (pH), electrical conductivity and the content of calcium carbonate. The studies showed deacidification of the tested sandy soils resulting from alkaline dust deposition, which primarily concerned forest stands, which were characterized by the rise in reaction by 3–4 pH units. In the case of meadows, arable soils and wastelands, the pH values raised by 1–2 units. Moreover, alkaline falling dusts enriched the investigated soils in calcium carbonate. It concerns to the greatest extent the soil pits located nearest to the lime plant, where above 1% of CaCO3 was found. The results of conductivity measurements proved low salinity of the investigated samples.

PL

Przemysł wapienniczy i cementowy należy do najlepiej rozwiniętych gałęzi przemysłu w województwie opolskim. Zakłady zlokalizowane są we wschodniej i środkowej części regionu, w sąsiedztwie miast: Opole, Krapkowice i Strzelce Opolskie, co wynika z występowania na tym terenie złóż surowców wapiennych (wapieni i margli). Wpływ przemysłu wapienniczego i cementowego na środowisko przyrodnicze, szczególnie gleby, był przedmiotem badań wielu autorów, ale prace te nie dotyczą województwa opolskiego, które od stuleci jest jednym z głównych ośrodków produkcji wapna i cementu w Polsce. W artykule podjęto próbę ukazania zmian właściwości fizykochemicznych gleb znajdujących się pod wieloletnim wpływem emisji pyłów alkalicznych pochodzących z zakładu wapienniczego w Górażdżach. Badania prowadzono w latach 2010–2013. Zakres badań obejmował prace terenowe w rejonie zakładu, gdzie założono 12 reprezentatywnych odkrywek glebowych, z których pobrano próbki do analiz laboratoryjnych. Dla każdej z próbek glebowych oznaczono następujące parametry fizykochemiczne: skład granulometryczny, odczyn (pH), przewodnictwo właściwe oraz zawartość węglanu wapnia. Badania wykazały wzrost odczynu badanych gleb piaszczystych będący efektem depozycji pyłów alkalicznych, co dotyczyło przede wszystkim odkrywek zlokalizowanych na stanowiskach leśnych, które charakteryzowały się wzrostem wartości pH o 3–4 jednostki. W przypadku łąk, gleb uprawnych oraz nieużytków wartości pH wzrosły o 1–2 jednostki. Ponadto wykazano, że opadające pyły alkaliczne wzbogaciły badane gleby w węglan wapnia. Dotyczyło to w największym stopniu odkrywek glebowych zlokalizowanych najbliżej zakładu wapienniczego, w których zawartość CaCO3 przekraczała 1%. Wyniki pomiarów przewodnictwa właściwego wskazują na niski stopnień zasolenia badanych próbek glebowych.

2

Magnetic Susceptibility and Heavy Metal Content in Dust From the Lime Plant and the Cement Plant in Opole Voivodeship

Gołuchowska B., Strzyszcz Z., Kusza G.

Archives of Environmental Protection

|

2012

|

Vol. 38, no. 2

71-80

EN

Until now, dust arising from lime manufacture has been considered harmless to the environment so it has been investigated marginally from the standpoint of environmental protection, especially when it came to magnetic properties and heavy metal content. The aim of the research was filling the gap in this area. The research comprised measurements of magnetic susceptibility, the content of heavy metals, reaction (pH) and specific conductivity of lime dust and also raw material and fuel used for lime production. The samples were taken from one of the lime plants located in Opole Province. Similar investigations were also performed for dust taken from the nearby cement plant using dry method of cement production. It was proven that magnetic susceptibility, heavy metal content and conductivity of lime dust was lower in comparison to cement dust, which resulted from the fact that the lime plant used neither low raw materials nor additives. Due to the high atmosphere dust level in the vicinity of the investigated plants, extremely basic reaction of the tested dust and high content of metals, the studied dust cause alkalization of soils and contribute to the increase of heavy metal content in soils, posing a threat to the environment.

PL

Pyły powstające przy produkcji wapna uważane były za nieszkodliwe dla środowiska i w związku z tym były one badane marginalnie, szczególnie jeśli chodzi o właściwości magnetyczne i zawartość metali ciężkich. Celem prezentowanych badań było uzupełnienie luki w tym zakresie. Badania obejmowały pomiary podatności magnetycznej oraz oznaczenia zawartości metali ciężkich, pH i przewodnictwa właściwego pyłów wapienniczych, a także surowca i paliwa, używanego do produkcji wapna. Próbki zostały pobrane w jednym z zakładów wapienniczych województwa opolskiego. Podobne badania wykonano także dla pyłów pobranych w pobliskiej cementowni stosującej suchą metodę produkcji cementu. Wykazano, że podatność magnetyczna, zawartość metali ciężkich i przewodnictwo właściwe pyłów wapienniczych jest niższe w porównaniu do cementowych, co wynikało z faktu, że zakład wapienniczy nie stosował surowców niskich ani dodatków. Z powodu dużego opadu pyłu w rejonie badanego zakładu oraz bardzo wysokiego odczynu pyłów wapienniczych, mogą one powodować alkalizację gleb i przyczyniać się do wzrostu zawartości w nich metali ciężkich, stwarzając zagrożenie dla środowiska.

3

Lime dusts as a source of environmental pollution in Opole Province

Gołuchowska B. J., Kusza G.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 1

43--47

EN

Until now dusts arising from lime manufacture have been considered harmless to the environment so they have been investigated marginally from the standpoint of environmental protection, especially when it came to magnetic properties and heavy metal content. The aim of the research was filling the gap in this area. The research comprised measurements of magnetic susceptibility, the content of ferrimagnetic minerals, heavy metals, reaction (pH) and conductivity of the dust and also the raw material and fuel used for lime production. The samples were taken from the lime plant located in the Opole province. Similar investigations were also performed for dusts taken from the nearby cement plant using dry method of cement production. It was proven that magnetic susceptibility, heavy metal content and conductivity of the lime dusts was lower in comparison to the cement dusts, which resulted from the fact that the lime plant used neither so called low raw materials (like marl or clay) nor additives. Due to the high atmosphere dust level in the vicinity of the lime plant and extremely basic reaction of lime dusts, they may cause alkalization of soils and contribute to the increase of heavy metal content in soils, posing a threat to the environment.

PL

Pyły powstające przy produkcji wapna uważano za nieszkodliwe dla środowiska i w związku z tym były one badane marginalnie, szczególnie jeśli chodzi o właściwości magnetyczne i zawartość metali ciężkich. Celem prezentowanych badań było uzupełnienie luki w tym zakresie. Badania obejmowały pomiary podatności magnetycznej, zawartości minerałów ferrimagnetycznych, metali ciężkich, pH i konduktywność pyłów wapienniczych, a także surowca i paliwa, używanego do produkcji wapna. Próbki zostały pobrane w jednym z zakładów wapienniczych województwa opolskiego. Podobne badania wykonano także dla pyłów pobranych w pobliskiej cementowni stosującej suchą metodę produkcji cementu. Wykazano, że podatność magnetyczna, zawartość metali ciężkich i konduktywność pyłów wapienniczych są mniejsze w porównaniu do pyłów cementowych, co wynikało z faktu, że zakład wapienniczy nie stosował tzw. surowców niskich, jak margle i iły, ani dodatków. Z powodu dużego opadu pyłu w rejonie badanego zakładu wapienniczego oraz bardzo dużej wartości pH pyłów wapienniczych mogą one powodować alkalizację gleb i przyczyniać się do wzrostu zawartości w nich metali ciężkich, stwarzając zagrożenie dla środowiska.

4

Badanie właściwości powierzchniowych i reologicznych modyfikowanego pyłu wapiennego

Buczek B., Vogt E.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2010

|

T. 26, z. 1

73-81

PL

Materiały o właściwościach hydrofobowych są stosowane w wielu dziedzinach przemysłowych. Szczególnie szeroko są one używane w budownictwie, znajdują również bardziej specyficzne zastosowania, jak przykładowo hydrofobowy pył wapienny, który jest używany w charakterze czynnika przeciwwybuchowego w górnictwie węglowym. Proces hydrofobizacji ciał stałych charakteryzujących się dużą powierzchnią jest głównie przeprowadzany przez otaczanie powierzchni produktu stałego warstwą hydrofobową poprzez: malowanie, natryskiwanie, zanurzanie w kąpieli oraz dodatek specjalnych modyfikatorów podczas procesu produkcji. Metody te nie mogą być bezpośrednio stosowane do hydrofobizacji materiałów proszkowych. Również określenie właściwości modyfikowanych proszków jest trudniejsze niż określenie właściwości hydrofobowych ciał stałych o dużych powierzchniach. Jednakże uzyskanie takiej charakterystyki jest bardzo ważne. Znajomość właściwości umożliwia bowiem kontrolowanie przebiegu wielu procesów technologicznych oraz dostarcza wiedzy użytecznej podczas produkcji nowych materiałów. W pracy do badań użyto pyłu wapiennego z Kopalni Wapienia w Czatkowicach. Surowiec ten jest dobrym materiałem do tego typu badań, gdyż istnieje możliwość porównania właściwości próbek modyfikowanych z właściwościami komercyjnego pyły przeciwwybuchowego (PH) używanego w kopalniach w kraju. Pył wodoodporny otrzymywano dwiema metodami (z fazy parowej oraz z roztworu silikonowego). Określenie stopnia hydrofobizacji otrzymanych próbek było jednym z ważniejszych problemów do rozwiązania podczas badań. Łatwo jest określić ten parametr w przypadku, gdy jako modyfikator jest używany kwas stearynowy, ponieważ Polska Norma (1994) definiuje odpowiednią metodę pomiarową. W przypadku próbki otrzymanej drugim sposobem autorzy musieli opracować nową metodę określenia stopnia hydrofobizacji. W tym celu użyto metody 'film flotation' i zdefiniowano tzw. współczynnik hydrofobowości (SH). Współczynnik ten podaje, w jakim stopniu właściwości hydrofobowe modyfikowanych materiałów różnią się od właściwości hydrofobowych przeciwwybuchowego pyłu wapiennego (PH) w kontakcie z odpowiednimi roztworami alkoholu metylowego. Dla grubszej frakcji pyłu wapiennego (0,385-0,400 mm) zostały wykonane pomiary siły adhezji. Zamieszczone wartości dla próbki modyfikowanej były zaniedbywalne. Natomiast dla próbki surowej siła adhezji pojawiła się przy wilgotności otoczenia równej 60% i wzrosła do wartości 0,008 N przy wilgotności równej 95%. To jest niewielka wartość siły, ale wykonane pomiary pokazują, że modyfikowany materiał traci swoje adhezyjne właściwości. Wydaje się, że pomiar sił adhezji mógłby być interesującym sposobem oceny stopnia hydrofobizacji materiałów modyfikowanych w różnorodny sposób, przy czym precyzyjna metoda wykonywania pomiarów powinna być opracowana. Na frakcjach pyłu wapiennego zostały wykonane również testy ścinania. Wyniki uzyskiwane w tych testach są podstawą do projektowania urządzeń współpracujących z materiałami rozdrobnionymi. W pracy podjęto próbę zaadaptowania tych wyników do określenia stopnia hydrofobizacji. Testy ścinania wykonano zgodnie z wytycznymi zawartymi w Europejskiej Normie (2003). Na podstawie otrzymanych wyników obliczono kohezję i wewnętrzny kąt tarcia. Otrzymane wyniki są porównywalne dla wszystkich próbek, tak więc wyciągnięcie na ich podstawie ogólniejszych wniosków dotyczących stanu hydrofobizacji jest raczej trudne. Jednakże jest zauważalne, że sposób modyfikacji odzwierciedla się w tych wynikach.

EN

Materials characterized by hydrophobic properties are used in many domains of industry. They are particularly applied in building industry. But they are also used more specifically. For example hydrophobized lime dust is generally used as an anti-explosive agent in coal mining industry. The decrease in wettability of solids characterized by large surfaces is achieved by coating final products with a hydrophobic layer by means of painting, spraying or dipping bath or by the addition of special modifiers in the production process. In the case of powders we did not find it easy to apply those standard modification methods. The determination of modified powder characteristics is also more difficult than for bulk solids, but it is very important because it enables us to control the course of many processes and gives us the knowledge for the production of new materials Lime dust from the Czatkowice Quarry of Lime was used as a raw material during research. It is a good agent for research because it is possible to compare the properties of samples modified in this work to the properties of anti-explosive lime dust (PH) used in mining industry in Poland. In this work two methods of hydrophobization (from vapour phase and from silicone solution) have been used in order to manufacture hydrophobized lime powder. One of the most important issues is the determination of the index of hydrophobization of samples. It is easy to determine this index when stearic acid is used as a modifier because there is a standard which defines it. In the case of the second method of powder hydrophobization the authors had to work out the method for determination of hydrophobization SH coefficient. The film flotation method was used for this purpose. The SH coefficient defines to what extent the hydrophobic properties of the obtained (P_SH15) sample are different from the hydrophobic properties of the commercial PH sample on contact with a suitable methanol solution. The film flotation method gives us the possibility of making the comparison of properties of samples modified in various ways. We measured the adhesive force of the coarser lime grain fraction: 0.385-0.400 mm. The obtained results for modified material were neglected. For raw material the adhesive force appeared at humidity of about 60%, then grew to value of 0.008 N at humidity of 95%. It is rather a small force but measurements show that the modified material lost its adhesive properties. It seems that it could be an interesting method of testing the hydrophobization degree of samples modified in different ways. But a more precise method of taking the measurement should be developed in the future. We performed shear tests. Data from shear tests is mainly an important basis for the design of bulk solids handling equipment. In this work, these results were also tried to be used as an index of hydrophobisation state. We used the shear tester which was made according to the European Standard. On the basis of shear tests we calculated the values of cohesion and angle of internal friction. Data from shear tests show that the effect of surface modification on powders flowability is similar so it is rather difficult to formulate general conclusions on the basis of shear test results, concerning the hydrophobization state of lime dust. However it is noticeable that the way of modification is reflected in it.

5

Badanie właściwości hydrofobowych modyfikowanych pyłów wapiennych

Vogt E., Hołownia D.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2010

|

T. 26, z. 2

41-56

PL

Brak właściwości hydrofobowych szerokiej gamy produktów niejednokrotnie ogranicza możliwości ich magazynowania, transportu, czy stosowanie w takich dziedzinach, gdzie stanowiłyby one cenny surowiec ze względu na pozostałe swoje właściwości. Rozwój nowych technologii pozwala modyfikować materiały w kierunku nadania im właściwości wodoodpornych i rozszerza zakres ich stosowania zarówno w życiu codziennym, jak i w wielu dziedzinach przemysłu. Badania prowadzone w tej tematyce są związane zarówno z nowymi sposobami wytwarzania materiałów hydrofobowych, jak i z ich charakteryzowaniem. Opracowanie nowej metody hydrofobizacji materiału stałego pociąga za sobą konieczność gruntownego przebadania właściwości otrzymywanego produktu. Badania literaturowe wskazują, że choć procesom hydrofobizacji poświęcono wiele prac, to zazwyczaj dotyczą one zagadnień zabezpieczania materiałów budowlanych, czyli tematyki związanej ze specyficznymi oddziaływaniami wilgoci z dużą powierzchnią. Rzadko spotyka się w literaturze opis zjawisk zachodzących podczas hydrofobizacji surowca stałego, drobnodyspersyjnego. Stosowane wówczas metody badawcze często są możliwe do użycia tylko w przypadku konkretnych materiałów, jak to przykładowo ma miejsce podczas oznaczania zawartości stearyny w pyle wapiennym przeciwwybuchowym. Celem pracy była ocena możliwości stosowania standardowych metod badania charakteru powierzchni ciał stałych do określania stopnia hydrofobizacji modyfikowanych materiałów drobnodyspersyjnych. Opracowanie spójnej metodyki charakteryzowania tego typu materiałów miałoby istotne znaczenie dla oceny sposobów prowadzenia procesów hydrofobizacji. Prace takie mogą spowodować szersze wykorzystanie materiałów hydrofobowych, w dziedzinach bardziej precyzyjnych niż budownictwo czy przemysł górniczy - w budowie urządzeń do bioseparacji oraz urządzeń do transportu cieczy bez strat. Badaniom poddano pył wapienny z kopalni kamienia w Czatkowicach. Prowadzenie badań hydrofobizacji na używanym przemysłowo surowcu, jakim jest pył wapienny ma nie tylko znaczenie utylitarne, ale również poznawcze. Daje bowiem możliwość porównana właściwości modyfikowanych proszków z hydrofobowymi właściwościami dobrze przebadanego materiału jakim jest przeciwwybuchowy pył wapienny. W pracy użyto czterech metod badawczych: 'pływania po powierzchni wody', ekstrakcji seryny za pomocą eteru etylowego, metody 'film flotation' oraz wzniesienia cieczy w kapilarze. Najbardziej obiecująca dla poszukiwanego celu badań wydaje się być metoda wzniesienia cieczy w kapilarze.

EN

The lack of hydrophobic properties of many products often limits their storage, transport or application abilities in the areas where they would be otherwise valuable as raw materials because of their other characteristics. The development of new technologies allows for the modification of such products by means of providing them with waterproof properties, which gives a chance of extending the scope of their application both in everyday life, and in many industries. Research carried out into this field is related both to the new methods of manufacturing hydrophobic materials and their characterization. The development of new methods of hydrophobization of solids entails a necessity of a thorough study of the properties of the received product. An overview of the literature on the subject suggests that although there was a lot of attention referred to hydrophobic processes, usually the studies concerned the issue of securing building materials, which is the subject concentrating on the specific interaction between moisture and a large surface. The phenomena occurring during the hydrophobization of fine solids is rarely described in literature. The test methods applied then can only be used in the case of some specific materials or situations as, for example, during the determination of stearin content in an anti-explosive lime dust (Polish Standard 1994). The purpose of the study was to assess the possibilities of using standard methods of examination of the nature of the surface of the solids for the evaluation of the degree of hydrophobization of fine materials. Developing a coherent methodology for characterising this type of materials would be important for the assessment of the method of hydrofobization processes. Such studies may result in a larger use of hydrophobic materials in the fields more precise than construction or mining industries - in the production of bioseparation equipment, mikrofluid apparatuses and equipment for transporting liquids without losses. Lime dust from the Czatkowice Quarry (Buczek, Vogt 2008) was used as a raw material. The research into hydrophobization of the material used in industry, i.e. lime dust does not only have a practical value, but also a cognitive one. Such a research thus creates the possibility to compare the properties of modified dusts with the hydrophobic properties of an anti-explosive lime dust, which is well tested (Polish Standard 1994). In this study, four research methods were used: 'floating on water surface', stearin extraction with ethyl ether solution, a film flotation and a capillary rise method. The last one - capillary rise method seems to be the most promising for the achievement of the objective of the research.