Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Theoretical models to evaluate the effect of SiO2 and CaO contents on the long‑term compressive strength of cement mortar modified with cement kiln dust (CKD)

Abdalla Aso A., Salih Mohammed Ahmed

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 3

art. no. e105

EN

Cement kiln dust (CKD) is a fine powder similar to Portland cement in appearance and produced during grinding and burning of the raw material in the cement kiln. Large amounts of CKD have accumulated in the cement factories annually. It is necessary to re-use this waste material in the construction field instead of landfilling, causing environmental problems, such as the death of vegetation and groundwater pollution. One of the choices to re-use CKD is replacing Portland cement in cement-based mortar and reducing greenhouse gas emissions like carbon dioxide to the atmosphere. This study evaluated the effect of the main two components of CKD, such as SiO2 and CaO, on the long-term compressive strength of cement-based mortar up to 360 days of curing. For that purpose, 167 data of cement-based mortar samples modified with CKD were collected from literature and analyzed. Water-to-binder ratio (w/b) was ranged from 0.34 to 0.76, CKD content ranged from 0 to 50% (dry weight of cement), different CaO and SiO2 of CKD and cement are ranged from 17.64 to 25.45%, and 51.45 to 65.57%, respectively. Several soft computing models, such as multi-expression programming (MEP), artificial neural network (ANN), nonlinear regression (NLR), and full quadratic (FQ), were developed to predict the compressive strength of the cement mortar modified with CKD. Statistical assessment tools were also used to evaluate the proposed models. It was obtained from the modeling results that are increasing SiO2(%) increased the compressive strength of the mortar, and increasing CaO (%) decreased compressive strength for CKD content from 0 to 15% and increasing compressive strength for CKD content of 15-50%. According to the assessment criteria, the ANN model predicted compressive strength up to 360 days of curing better than other developed models with high R2 and a20-index and low RMSE, MAE, SI, and OBJ. The second-best model was the MEP model. Based on the sensitivity analysis, the curing time is the most influential parameter in compressive strength prediction of cement-based mortar modified with CKD.

2

Próby zastosowania surowców odpadowych przemysłu cementowego i przetwórstwa mineralnego do topienia szkieł sodowo-wapniowo-krzemianowych

Rybicka-Łada J., Kuśnierz A.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 1

57--62

PL

W artykule omówiono możliwości zastosowania odpadowych surowców przemysłu cementowego i przetwórstwa mineralnego do topienia szkieł. Zaprezentowano wyniki zastosowania odpadowego pyłu cementowego i perlitowego do topienia typowych szkieł na opakowania, szkła płaskiego oraz szkieł użytkowych (gospodarczych). Szkła topione z udziałem pyłu cementowego są stosunkowo dobrze wyklarowane, jednorodne pod względem termicznym i pod względem barwy. Podobne rezultaty uzyskuje się topiąc szkła z udziałem pyłu perlitowego, przy czym nie ma on działania klarującego. W stosunku do szkieł bazowych szkła wytopione z udziałem pyłów odznaczają się wyraźnym zielonkawym, mało atrakcyjnym zabarwieniem – jego intensywność rośnie wraz z zawartością pyłów w zestawie. Wprowadzenie pyłu cementowego i/lub perlitowego do zestawu zmienia w niewielkim stopniu potencjał redox szkła (stosunek Fe2+/Fecałk.) w kierunku potencjału utleniającego (gdy do zestawu wprowadzamy pył cementowy) lub nieznacznie w kierunku potencjału redukującego (gdy do zestawu wprowadzamy pył perlitowy). Przeprowadzone próby i badania wykazały, że obecność pyłów odpadowych w zestawie w niewielkim stopniu wpływa na temperaturę topienia szkieł jak również na temperatury wyrobowe, przy czym pył cementowy powoduje niewielki ich wzrost, a pył perlitowy nieznacznie je obniża. Z przeprowadzonych prób i badań wynika również, iż pyły - cementowy i perlitowy - można stosunkowo łatwo zagęszczać np. metodą granulowania. Stosowanie pyłów w formie granulatu pozwala całkowicie wyeliminować ich uciążliwe i szkodliwe pylenie, nie wpływając przy tym w jakikolwiek sposób na proces topienia ani na jakość topionej masy szklanej. Maksymalny (bezpieczny) udział pyłów odpadowych w zestawach na typowe szkła sodowo-wapniowo-krzemianowe kształtuje się na różnym poziomie, np. udział pyłu cementowego w zestawie na szkło opakowaniowe nie powinien przekraczać 15% mas., a perlitowego 10% mas.

EN

The article discusses the possibility of using cement industry and mineral processing waste materials for glass melting. It presents the results of cement and perlite dust application for melting typical container glass, flat glass and utility glassware. When melted with a contribution of cement dust, glass is relatively well clarified and homogeneous in terms of thermal properties and colour. Similar results are obtained in the case of perlite dust, although it has not clarifying effects. In relation to the base glasses, the glass melted with the dust is characterized by a clear greenish and unattractive coloration; its intensity increases with the content of dust in a batch. Incorporation of the cement dust and/or perlite one to the batch changes the redox potential (relation Fe2+/Fetotal) of the glass in a small degree towards the oxidation potential (cement dust case), or a little towards reducing potential (perlite dust case). The performed tests have shown that the presence of waste dusts in the glass batch has a minor impact on forming temperatures, where the cement dust causes their slight increase, and the perlite one decreases them slightly. The tests also shows that the cement and perlite dusts can be relatively easily densified, e.g. by granulation. The use of dust in the granular form allows eliminating the burdensome and harmful dustiness completely without affecting in any way the melting process or the quality of the melted glass. The maximum (safe) content of waste dust in a batch for typical soda-lime silicate glass is at a different level, e.g. the content of the cement and perlite dust in the batch for the container glass should not exceed 15 wt.% and 10 wt.%, respectively.

3

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

Zawiła J., Rybicka-Łada J.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2015

|

R. 8, nr 21

76--90

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.

4

Waste from the cement industry – a component of sealing grouts

Uliasz-Bocheńczyk A., Łyko P.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2014

|

T. 30, z. 4

65--77

EN

Cement kiln dust is a waste product of the cement production process. Part of the dust generated during the burning of Portland cement clinker may be reused in the process, provided it does not contain components that might reduce the quality of the final product. Given the large proportion of calcium oxide, the dust can also be used for purposes of environmental protection in neutralization of acid wastewater, stabilization and fertilization of soil, or disposal of sewage sludge. One of the methods of the economic utilization of this type of waste is its use as a grout additive. This paper presents the preliminary results of research into fresh and hardened grouts made on the basis of cement kiln dust – as well as ash from fluidized bed combustion of hard coal – used as a material for the preparation of sealing grouts. The grouts prepared from fluidized bed fly ash and cement kiln dust, in the proportions of 25, 50, and 57%, were examined. The introduction of cement kiln dust into grouts prepared from fluidized bed fly ashes affected the grouts’ basic technological parameters, increasing their fluidity, lengthening the setting time, and increasing their strength. The studied grouts are characterized by similar phase compositions; however, the addition of dust has resulted in the formation of the 3CaO, Al2O3, CaCl2, 10H2O phase – Friedel’s salt, and sylvite – KCl. A leachability determination has shown that the tested grouts do not meet the requirements of the Polish standard PN G-11011:1998 Mining – Materials for Backfilling and Caulking of Cavings – Requirements and Tests regarding the requirements for pH and chloride content after adding 50 and 75% dust content.

PL

Pył cementowy jest odpadem z procesu produkcji cementu. Część powstałych w trakcie produkcji cementu pyłów trafia do powtórnego wykorzystania w procesie, jednak pod warunkiem, że nie zawierają one składników mogących obniżyć jakość końcowego produktu. Z uwagi na znaczny udział tlenku wapnia, pyły mogą być stosowane także w ochronie środowiska do: neutralizacji kwaśnych ścieków, stabilizacji i nawożenia gleb czy do unieszkodliwiania osadów ściekowych. Jednym z kierunków gospodarczego wykorzystania tego typu odpadów jest stosowanie ich jako dodatków do zaczynów iniekcyjnych. W pracy przedstawiono wyniki wstępnych badań świeżych i stwardniałych zawiesin wykonanych na bazie pyłu cementowego oraz popiołu fluidalnego ze spalania węgla kamiennego w aspekcie zastosowania ich jako materiału do sporządzania zaczynów iniekcyjnych. Badaniom poddano zaczyny sporządzone z popiołów fluidalnych z wprowadzonymi pyłami cementowymi w ilości: 25, 50 i 57%. Wprowadzenie pyłów cementowych do zaczynów sporządzonych z popiołów fluidalnych wpłynęło na ich podstawowe parametry technologiczne poprzez: wzrost rozlewności, wydłużenie początku i końca czasu wiązania oraz wzrost wytrzymałości. Badane zaczyny charakteryzują się podobnymi składami fazowymi, jednak dodatek pyłów spowodował pojawienie się fazy 3CaO, Al2O3, CaCl2, 10H2O oraz KCl. Przeprowadzone oznaczanie wymywalności wykazało, że badane zaczyny nie spełniają wymagań normy PN-G-11011:1998 Górnictwo - Materiały do podsadzki zestalanej i doszczelniania zrobów – Wymagania i badania w zakresie wymagań dla pH oraz zawartości chlorków po dodaniu 50 i 75% pyłów.

5

Modeling kinetics of CO2 (carbon dioxide) mineral sequestration in heterogeneous aqueous suspensions systems of cement dust

Świnder H., Michalak M., Uliasz-Bocheńczyk A.

Journal of Sustainable Mining

|

2013

|

Vol. 12, iss. 4

1--5

EN

The necessity to reduce CO2 emission in the environment has encouraged people to search for solutions for its safe capture and storage. Known methods for carbon dioxide mineral sequestration are based primarily on the use of its binding reaction with metal oxides, mainly earth metals. Increasingly important, due to the availability and price, are processes based on the suspension of various wastes such as fly ash, cement dust or furnace slag. Due to the complexity of the mineral sequestration of CO2 in water-waste suspensions, an important issue is to determine the reaction mechanisms. This applies mainly to the initial period of the transformation phase of mineral wastes, and consequently with the occurrence of a number of transition states of ionic equilibria. The mechanisms and reaction rates in the various stages of the process of CO2 mineral sequestration in heterogeneous systems containing selected wastes are defined herein. This paper presents a method of modeling kinetics of this type of process, developed on the basis of the results of the absorption of CO2 thanks to the aqueous suspension of fly ash and cement dust. This allowed for the transfer of obtained experimental results into the mathematical formula, using the invariant function method, used to describe the processes.

6

Wpływ pyłów cementowych na niektóre właściwości gleb oraz stan drzewostanów sosnowych w otoczeniu Zakladów Cementowo-Wapienniczych "Lafarge" w Bielawach

Jaworska H., Dąbkowska-Naskręt H., Sawilska K.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 1

141--146

PL

Celem podjętych badań była ocena wpływu pyłów cementowo-wapienniczych na niektóre właściwości gleb oraz na stan drzewostanów sosnowych w otoczeniu Zakładów Cementowo-Wapienniczych „Lafarge” w Bielawach. Badania przeprowadzono na próbkach pochodzących z dwóch profili gleb uprawnych: gleba bielicowa właściwa (P1), zlokalizowana na skraju lasu sosnowego, i gleba płowa typowa (P2) - oddalona o 200 m od lasu mieszanego, leżąca w pobliżu emitora. Materiał roślinny stanowiły igły z drzewostanów sosnowych położonych w sąsiedztwie pól uprawnych, z których pochodziły próbki glebowe. W próbkach glebowych oznaczono uziarnienie, odczyn, C-organiczny, kationową pojemność sorpcyjną oraz zawartość CaCO3. Ocenę materiału roślinnego (po segregacji wg wieku igieł) przeprowadzono za pomocą programu komputerowego Digishape (Cortex Nova 2005). Analizowane gleby charakteryzują się uziarnieniem odpowiadającym piaskom słabo gliniastym (P1) i piaskom gliniastym (P2). Badane gleby mają odczyn lekko kwaśny (pHKCl 5,6÷6,5). Poziomy powierzchniowe charakteryzują się wyraźnie większymi wartościami pH, co wynika ze wzbogacenia tych poziomów w CaCO3. Zawartość próchnicy w poziomach Ap była typowa dla gleb badanego regionu i wynosiła 1,14 g·kg–1 (P1) i 0,78 g·kg–1 (P2). Z analizy biometrycznej igieł sosnowych wynika, że ich powierzchnia oraz długość maleją z biegiem lat, natomiast szerokość rośnie. Materiał roślinny pochodzący z drzew rosnących bliżej emitora charakteryzuje się znacznie mniejszą powierzchnią asymilacyjną. Igły sosnowe były w tym przypadku krótsze i węższe.

EN

The aim of the study was to characterize the impact of cement lime dust emitted from the “Lafarge” factory in Bielawy on selected soil properties and estimate the condition of pine forest stands from the surrounding area. Soil samples from two soil profiles: typical podzolic soil (profile P1) located on the edge of pine forest and arable lessive soil (profile P2) located 200 m from the forest, were investigated. Plant material contained pine needles of different age. Conifer needles morphology has been performed using Digishape (Cortex Nova, 2005) program. Analysed soils were classified to sandy, slightly alkaline soils. In surface horizons the content of CaCO3 was in the range 1÷5,9%. Morphological analysis of pine needles showed that the surface area and the length of needles decreases with the age, but the width of the needles increases. Needles sampled from the vicinity of the cement factory have had much lower surface area; the length and width were smaller, too. The data from the study and the susceptibility to degradation of the soils due to their sandy texture, pH and CaCO3 contents as well as significant changes in the morphology of pine needles indicate the necessity of monitoring the surroundings of “Lafarge” factory in Bielawy.

7

Influence of Cement Dust on Selected Properties of Soils and the Morphology of Pine (Pinus sylvestris L) Needles from the Forest Stands in the Surroundings of “Lafarge” – Cement Plant in Bielawy

Sawilska A., Jaworska H., Dąbkowska-Naskręt H.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2010

|

Vol. 17, nr 10

1249-1255

EN

In the present research the impact of cement dust emitted by cement plant Lafarge S.A. – in Bielawy on soil and forest stands were investigated. Selected physicochemical properties of soils and the morphology of Scots pine needles were studied. The soils in the vicinity of the cement plant have elevated pH and contained CaCO3 in the surface horizons due to alkaline dust accumulation. Shoots and needles of Scots pine were covered with thin layer of cemented dust. Pine needles from trees near the dust emitter were shorter and more narrow than needles from the trees beond the dust impact. Thus, pine trees in the vicinity of cement dust emitter have lower assimilation surfaces that might cause the lowering of photosynthesis process.

PL

Celem podjętych badań była ocena wpływu pyłów cementowo-wapienniczych na wybrane właściwości gleb oraz na stan ulistnienia drzewostanów sosnowych w otoczeniu Zakładów Cementowo--Wapienniczych "Lafarge" w Bielawach. Badania przeprowadzono na próbkach pochodzących z dwóch profili gleb uprawnych: gleba bielicowa właściwa (P1) zlokalizowana na skraju lasu sosnowego oraz gleba płowa typowa (P2) - oddalona o 200 m od lasu mieszanego, leżąca w pobliżu emitora. Materiał roślinny stanowiły igły sosny Pinus sylvestris L., zebrane z drzew rosnących w sąsiedztwie pól uprawnych, z których pochodziły próbki glebowe. W próbkach glebowych oznaczono uziarnienie, odczyn, C-organiczny, kationową pojemność sorpcyjną oraz zawartość CaCO3. Ocenę materiału roślinnego (po segregacji wg wieku igieł) przeprowadzono na podstawie danych biometrycznych uzyskanych za pomocą programu komputerowy Digishape (Cortex Nova 2005). Analizowane gleby charakteryzują się uziarnieniem odpowiadającym piaskom słabogliniastym (P1) i piaskom gliniastym (P2). Badane gleby mają odczyn lekko kwaśny (pHKCl 5,6-6,5). Poziomy powierzchniowe charakteryzują się wyraźnie większymi wartościami pH, co wynika ze wzbogacenia tych poziomów w CaCO3. Zawartość próchnicy w poziomach Ap była typowa dla gleb badanego regionu i wynosiła 1,14 g kg-1 (P1) i 0,78 g kg-1 (P2). Z analizy biometrycznej igieł sosnowych wynika, że ich powierzchnia oraz długość maleją z biegiem lat, natomiast szerokość rośnie. Materiał roślinny pochodzący z drzew rosnących bliżej emitora charakteryzuje się znacznie mniejszą powierzchnią asymilacyjną. Igły sosnowe były w tym przypadku krótsze i węższe.

8

Technologia utylizacji osadów z komunalnych oczyszczalni ścieków z dodatkiem fosfogipsów

Słomkiewicz P.M., Zdenkowski J.A.

Prace Naukowe Politechniki Szczecińskiej. Instytut Technologii Nieorganicznej

|

1998

|

Nr 547

87-90

PL

Opracowana przez nas technologia higienizacji osadów pofermentacyjnych polega na dodawaniu do nich pyłów cementowych z elektrofiltrów cementowni z częściowo wyprażonymi dolomitami i prażonymi zwietrzelinami bazaltowymi. W jej wyniku przeprowadza się toksyczne metale w trudno rozpuszczalne związki chemiczne, co ogranicza stopień ich wymywania z osadów, z równoczesnym zapewnieniem pełnej higienizacji tych osadów oraz możliwością wykorzystania otrzymanego produktu jako organicznego nawozu magnezowo - potasowego. W trakcie naszych badań nad zagadnieniami związanymi z przeróbką osadów ściekowych stwierdziliśmy, że otrzymywany według receptury zastrzeżonej przez nasz patent nawóz ma niejednorodną formę, albowiem ulega zbrylaniu, kruszeniu i pyleniu. Obniża to jego walory użytkowe, poprzez utrudnienie jego równomiernego dawkowania w warstwę gleby, co powoduje, że gleba nie jest jednakowo odkwaszana w całej warstwie. Dodatek mielonego fosfogipsu o odpowiednim uziarnieniu i obróbce fizykochemicznej pozwala poprawić własności użytkowe produktu poprzez dostarczenie fosforu w postaci fosforanów. Wysoki odczyn alkaliczny mieszaniny osadów pofermentacyjnych z pyłami cementowymi unieruchamia jony fluorkowe zawarte w fosfogipsach. Przedstawiono wyniki oznaczeń metali ciężkich oraz wyniki badań bakteriologicznych i parazytologicznych osadów pofermentacyjnych, użytych fosfogipsów i pyłów cementowych, oraz otrzymanych próbek produktów.

EN

The patent claim technology process destroys pathogens in municipal wastewater sludge by treatment with concrete dust (clinker) from electrofilters of cement mills. The use addition of roasting basalt raw provides to fix heavy metals in sludge. The base modification of this technology is use of wastes from phosphorous industry and addition new unit operation. In this paper the results of heavy metal analysis, bacteriological and parasitological examinations for any of this waste and for product was shown. This product can be spread out over the soil to profit its fertilizer properties.