Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Utilization of Blast Furnace Slag for Immobilization of Copper Ions from Solution

Mucha Martin, Blahova Lenka, Navratilova Zuzana, Pesova Karolina, Jurica Tomas, Kolnicenko Dimitrij

Inżynieria Mineralna

|

2019

|

R. 21, nr 1

25--30

EN

Disposal of wastes containing metal ions such as Cu(II) ions is serious problem nowadays. Various materials are utilized for the purpose of immobilization of Cu(II) ions. Attractive type of material is represented by slags – waste from the metallurgical industry. Raw and alkali-activated blast furnace slag were studied for the purpose of immobilization of Cu(II) ions from the aqueous solution and for disposal of Cu(II) containing wastes. Slags were saturated by Cu(II) ions. Amount of Cu(II) deposited on the raw slag was 6.35 ± 0.12 mg/g and amount deposited on the alkali-activated slag was 151.37 ± 0.95 mg/g. The saturated materials were thermally treated at 100, 500, and 1000°C. The thermal treatment leads to the slight structural changes in the case of raw slag and to the significant structural changes in the case of alkali-activated slag. Cu(II) ions probably incorporate to the matrix of materials. The materials based on alkali-activated slag exhibit higher stability to the leaching of Cu(II) ions compared to raw slag based materials when only 0.13% of the total immobilized amount of Cu(II) ions was released to the solutions during the leaching experiment in the case of alkali activated slag compared to 12% in the case of raw slag. The higher temperature of treatment leads to more stable material in the case of both initial slags. The studied materials are less stable under the acidic conditions in comparison with the neutral and alkaline conditions. Alkali-activated blast furnace slag could be promising material for the Cu(II) ions immobilization and for the safe disposal of Cu(II) containing wastes.

PL

Utylizacja odpadów zawierających jony metali, takich jak jony Cu (II), stanowi obecnie poważny problem. W celu immobilizacji jonów Cu (II) stosuje się różne materiały. Atrakcyjny rodzaj materiału reprezentują żużle – odpady z przemysłu metalurgicznego. Surowe i aktywowane alkalicznie żużle wielkopiecowe badano pod katem immobilizacji jonów Cu (II) z roztworu wodnego i możliwości składowania odpadów zawierających Cu (II). Żużle były nasycone jonami Cu (II). Ilość Cu (II) osadzonego na surowym żużlu wynosiła 6,35 ± 0,12 mg/g, a ilość osadzona na żużlu aktywowanym alkaliami wynosiła 151,37 ± 0,95 mg/g. Nasycone materiały poddano obróbce termicznej w 100, 500 i 1000°C. Obróbka termiczna prowadzi do niewielkich zmian strukturalnych w przypadku surowego żużla i znacznych zmian strukturalnych w przypadku żużla aktywowanego alkaliami. Jony Cu (II) prawdopodobnie wypełniają matrycę materiałów. Materiały na bazie żużla aktywowanego alkaliami wykazują wyższą stabilność wymywania jonów Cu (II) w porównaniu z żużlami surowymi. Uzyskano immobilizację wynoszącą 0,13% całkowitej unieruchomionej ilości jonów Cu (II)dla żużla aktywowanego i 12% w przypadku żużla surowego. Obróbka w wyższej temperaturze prowadzi do uzyskania bardziej stabilnego materiału w przypadku obu rodzajów żużla. Badane materiały są mniej stabilne w warunkach kwasowych niż w warunkach obojętnych i alkalicznych. Żużel wielkopiecowy aktywowany alkaliami może być obiecującym materiałem do immobilizacji Cu (II) i do bezpiecznego usuwania odpadów zawierających Cu (II).

2

Solidification as a process of treatment of post-coagulation sludge from the water treatment plant

Płonka Izabela, Pieczykolan Barbara, Kuszaj Dawid, Rzeźniczek Grzegorz

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2019

|

Vol. 26, nr 1-2

85--97

EN

Post-coagulation sludge is a mixture of pollutants removed from water and coagulants, which was added to the water. It has a hydrophilic and colloidal character. It is important to search processes whereby this sludge could be reused or eventually disposed of. The studies of solidification of post-coagulation sludge were carried out. The solidification process consists in the appropriate and rapid mixing the sludge with the material used for solidification in order to ensure the adequate homogenization conditions. The reagent used in solidification absorbs water contained in the sludge as a result of rapid homogenization with the sludge due to hydration, in a strongly exothermic process. The excess water evaporates form the sludge. This reduces the mass and volume of the sludge and leads to the formation of granules. During the tests, quicklime and cement Gorkal 40, Gorkal 50 and Gorkal 70 were used as a solidifying material, in doses of 0.7; 1.4; 2.1; 2.8; 3.5 g/kg TS. During the maturing process of the lime-sludge and cement-sludge mixtures, changes in the total solids concentrations were checked. The obtained test results show that increasing the solidification material dose and extending the maturation time results in a significant increase in the total solids concentration of the mixtures. Changing the structure and consistency of the sludge from plastic to solid gives the possibility to use sludge as a building material, for the reclamation of dumps, hardening roadsides or creating slopes and embankments.

PL

W Stacjach Uzdatniania Wody (SUW) powierzchniowej powstają osady pokoagulacyjne. Stanowią one mieszaninę usuniętych z wody zanieczyszczeń oraz dodanych do niej koagulantów wykazując hydrofilowo-koloidalny charakter. Ponadto charakteryzują się wysokim uwodnieniem powyżej 99%. SUW zobligowane są do wprowadzania rozwiązań umożliwiających optymalne gospodarowanie osadami. W związku z tym istotne jest poszukiwanie procesów, w wyniku których osady te mogłyby być ponownie wykorzystane lub ostatecznie unieszkodliwione. Przeprowadzono badania zestalania osadów pokoagulacyjnych. Proces zestalania polega na odpowiednim oraz szybkim mieszaniu osadu z użytym materiałem zestalającym, aby zapewnić odpowiednie warunki homogenizacji. Zastosowany reagent w wyniku szybkiej homogenizacji z osadem na skutek hydratacji, w procesie silnie egzotermicznym, pochłania wodę zawartą w osadach, której nadmiar odparowuje. Powoduje to zmniejszenie masy i objętości osadów i prowadzi do powstania granulatu. Podczas badań jako materiału zestalającego użyto wapna palonego oraz cementów Górkal 40, Górkal 50 i Górkal 70 w dawkach 0,7; 1,4; 2,1; 2,8; 3,5 g/kg sm. W trakcie procesu dojrzewania mieszaniny wapienno-osadowej oraz cementowo-osadowej sprawdzano zmiany stężenia suchej masy. Uzyskane wyniki badań wykazały, że zwiększenie dawki materiału zestalającego oraz wydłużenie czasu dojrzewania powoduje znaczny wzrost stężenia suchej masy mieszanin. Zmiana struktury i konsystencji osadów od plastycznej do stałej daje możliwość wykorzystania osadów jako materiału budowlanego, do rekultywacji wysypisk, utwardzania poboczy dróg czy tworzenia skarp i wałów.

3

Solidification as a process of treatment of post-coagulation sludge from the water treatment plant

Płonka I., Pieczykolan B., Kuszaj D., Rzeźniczek G.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 2

325--333

EN

Post-coagulation sludge is generated in Water Treatment Plants (WTPs). This sludge is a mixture of pollutants removed from water and coagulants, which was added to the water. It has a hydrophilic and colloidal character. Moreover, it is characterized by high hydration, above 99 %. WTPs are obliged to implement solutions that allow optimal management of sludge. Therefore it is important to search processes whereby this sludge could be reused or eventually disposed of. The studies of solidification of post-coagulation sludge were carried out. The solidification process consists in the appropriate and rapid mixing the sludge with the material used for solidification in order to ensure the adequate homogenization conditions. The reagent used in solidification absorbs water contained in the sludge as a result of rapid homogenization with the sludge due to hydration, in a strongly exothermic process. The excess water evaporates form the sludge. This reduces the mass and volume of the sludge and leads to the formation of granules. During the tests, quicklime and cement Gorkal 40, Gorkal 50 and Gorkal 70 were used as a solidifying material, in doses of 0.7; 1.4; 2.1; 2.8; 3.5 g/kg TS. During the maturing process of the lime-sludge and cement-sludge mixtures, changes in the total solids concentrations were checked. The obtained test results show that increasing the solidification material dose and extending the maturation time results in a significant increase in the total solids concentration of the mixtures. Changing the structure and consistency of the sludge from plastic to solid gives the possibility to use sludge as a building material, for the reclamation of dumps, hardening roadsides or creating slopes and embankments.

PL

W stacjach uzdatniania wody (SUW) powierzchniowej powstają osady pokoagulacyjne. Stanowią one mieszaninę usuniętych z wody zanieczyszczeń oraz dodanych do niej koagulantów, wykazując hydrofilowo-koloidalny charakter. Ponadto charakteryzują się wysokim uwodnieniem powyżej 99 %. SUW zobligowane są do wprowadzania rozwiązań umożliwiających optymalne gospodarowanie osadami. W związku z tym istotne jest poszukiwanie procesów, w wyniku których osady te mogłyby być ponownie wykorzystane lub ostatecznie unieszkodliwione. Przeprowadzono badania zestalania osadów pokoagulacyjnych. Proces zestalania polega na odpowiednim oraz szybkim mieszaniu osadu z użytym materiałem zestalającym, aby zapewnić odpowiednie warunki homogenizacji. Zastosowany reagent w wyniku szybkiej homogenizacji z osadem na skutek hydratacji, w procesie silnie egzotermicznym, pochłania wodę zawartą w osadach, której nadmiar odparowuje. Powoduje to zmniejszenie masy i objętości osadów i prowadzi do powstania granulatu. Podczas badań jako materiału zestalającego użyto wapna palonego oraz cementów Górkal 40, Górkal 50 i Górkal 70 w dawkach 0,7; 1,4; 2,1; 2,8; 3,5 g/kg s.m. W trakcie procesu dojrzewania mieszaniny wapienno-osadowej oraz cementowo-osadowej sprawdzano zmiany stężenia suchej masy. Uzyskane wyniki badań wykazały, że zwiększenie dawki materiału zestalającego oraz wydłużenie czasu dojrzewania powoduje znaczny wzrost stężenia suchej masy mieszanin. Zmiana struktury i konsystencji osadów od plastycznej do stałej daje możliwość wykorzystania osadów jako materiału budowlanego, do rekultywacji wysypisk, utwardzania poboczy dróg czy tworzenia skarp i wałów.

4

Innowacyjna technologia zestalania zużytych płuczek wiertniczych

Steliga T., Uliasz M.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2018

|

nr 221

1-272

PL

Podczas prowadzenia prac poszukiwawczych wytwarzane są duże ilości odpadów, które występują w postaci zużytej płuczki wiertniczej i wynoszonego przez nią urobku. Jednak podstawową ich część (ok. 60–80%) stanowią zużyte płuczki wiertnicze jako odpady płynne, natomiast pozostała ilość to odpady stałe w postaci zwiercin zanieczyszczonych płuczką oraz uwodnionych osadów usuwanych ze ściany otworu w trakcie jego rurowania. Wytworzone odpady mogą charakteryzować się szkodliwością dla środowiska ze względu na wysoką zawartość jonów chlorkowych (w przypadku płuczek o wysokim stopniu zasolenia) i siarczanowych, metali ciężkich, substancji organicznych mierzonych wskaźnikiem DOC, substancji nierozpuszczonych, rozpuszczonych związków stałych (TDS), SPCz i in. Na podstawie szeregu przeprowadzonych w INiG – PIB badań laboratoryjnych z użyciem odpadowych płuczek wiertniczych, różniących się składem, właściwościami reologicznymi, gęstością, zawartością skażeń chemicznych, opracowano kompozycję środka do zestalania takich płuczek oraz technologię ich zestalania wraz z metodyką oceny właściwości mechanicznych, chemicznych i toksykologicznych pozyskanego półproduktu. Proces zestalania płuczki wiertniczej jest technologicznie trudniejszy niż zestalanie urobku ze względu na jej płynną postać zagęszczoną zdyspergowanymi polimerami i cząstkami ilastymi pochodzącymi z przewiercanych warstw oraz zawierającą rozpuszczone związki chemiczne, które stosowane są do regulowania i obróbki jej parametrów technologicznych. Przy zestalaniu płuczki ważny jest dobór środków wiążących, których zadaniem jest takie przekształcenie suspensji płuczki wiertniczej w ciało stałe o odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej, aby w jak największym stopniu ograniczyć wymywanie się z niego substancji niebezpiecznych występujących w postaci związków rozpuszczalnych. Zestalanie różnych rodzajów zużytych, odpadowych płuczek pochodzących z otworów: A – BB (basen bałtycki) i B – BP (basen podlaski) przeprowadzono w dwóch etapach dla rozpoznania możliwości wiązania fazy płynnej płuczki w całość przy użyciu wytypowanych środków wiążących i stabilizujących, takich jak: cement, spoiwo hydrauliczno-pucolanowe zawierające dużą ilość aktywnej krzemionki – Silment CQ-25, Gruntar, szkło wodne sodowe. Celem badań etapu pierwszego był wstępny dobór rodzaju środków wiążących określany na podstawie zmiany konsystencji płuczki otworowej przy zadawanych kolejnych dawkach danego środka i wzrostu wartości parametrów reologicznych, aż do momentu uzyskania niemierzalnych ich wartości oraz obserwacji objawów występowania odstoju wody w czasie wiązania. Natomiast podstawowym celem badań etapu drugiego był dobór optymalnej ilości wybranych środków wiążących wprowadzanych do suspensji płuczki w odpowiedniej kolejności, pod kątem ich wpływu na czas początku i końca wiązania, wytrzymałość na ściskanie zestalonej próbki płuczki oraz wymywalność z niej związków szkodliwych. W wyniku tych badań wytypowano zestaw środków stanowiących kompozycję na bazie cementu portlandzkiego CEM I 32,5 lub spoiwa hydraulicznego – Silment CQ-25 w ilości 20–35% zawierającą 4–5% szkła wodnego sodowego na m3 płuczki. O wyborze tych środków zdecydowały ich właściwości chemiczne i wpływ na właściwości mechaniczne ciała stałego powstałego po zestaleniu płuczki otworowej. Zastosowanie wybranych środków wymagało opracowania technologii zestalania, która polegała na wprowadzeniu do płuczki w pierwszej kolejności zadanej ilości szkła wodnego, a następnie, po ok. 30 min mieszania, wytypowanych materiałów wiążących, na przeniesieniu zżelowanej jednorodnej masy mieszaniny do pojemników, gdzie przez okres od 7 do 14 dni, a nawet 28 dni, przechowywano ją w temperaturze otoczenia, prowadząc pomiary czasu wiązania, wytrzymałości na ściskanie i obserwacje próbki w czasie twardnienia. Przeprowadzone badania wykazały, że płuczki bentonitowe łatwiej ulegają zestalaniu niż płuczki polimerowe. Wiązanie próbki płuczki bentonitowej max. zachodziło po ok. dwóch dniach, natomiast proces wiązania płuczek polimerowych trwał do ok. 6–8 dni. Początek czasu wiązania płuczki bentonitowej zestalonej przy zastosowaniu od 4% do 5% szkła wodnego i od 20% do 35% materiału wiążącego oznaczano po ok. 28 h, a koniec po max. ok. 55 h. Podczas zestalania płuczek polimerowych przy zastosowaniu tych samych ilości i rodzajów środków zestalających zaobserwowano, że ich twardnienie zachodziło najszybciej w warstwie powierzchniowej, natomiast środek próbki pozostawał niejednokrotnie w postaci wilgotnej ziemi. Wymagało to dłuższego czasu ich wiązania w celu właściwego określenia parametrów wytrzymałościowych pozyskiwanego półproduktu. Optymalne parametry wiązania próbki płuczki bentonitowej z otworu A – BB uzyskano przy użyciu kompozycji na bazie cementu portlandzkiego CEM I 32,5 w ilości 20–30% oraz spoiwa hydraulicznego – Silment CQ-25 w ilości 20–35% z dodatkiem 5% szkła sodowego. Wytrzymałości na ściskanie tych próbek zawierających cement portlandzki CEM I 32,5 po 14 dniach wynosiły od ok. 0,5 MPa do 1,17 MPa, natomiast zawierających Silment CQ-25 od ok. 0,7 MPa do 1,0 MPa. Proces zestalenia płuczki bentonitowej z otworu B – BP przeprowadzono przy użyciu 4% i 5% szkła sodowego oraz 5% do max. 20% materiału wiążącego. Znaczne zmniejszenie ilości materiału wiążącego w kompozycji środka zestalającego było spowodowane skażeniem tej płuczki związkami chemicznymi w postaci jonów Ca2+ – 240 mg/dm3 oraz Mg2+ – 73 mg/dm3, które pochodziły z przewiercanych warstw. Ich reakcja z materiałami wiążącymi zastosowanymi w ilości 5% i 10% spowodowała prawie 10-krotny wzrost wytrzymałości na ściskanie otrzymywanych półproduktów (1,6–3,2 MPa) w porównaniu z wytrzymałością próbek zestalonych przy użyciu tych samych materiałów w ilości 15% i 20% (0,2–0,35 MPa).W trakcie twardnienia próbek obserwowano, że bez względu na ilość zastosowanego szkła wodnego oraz ilość i rodzaj materiału wiążącego (cement CEM I 32,5 lub Silment CQ-25) objętości otrzymywanych półproduktów z płuczki bentonitowej ulegały zmniejszeniu. Płuczki potasowo-polimerowe z analizowanych otworów o wysokim stopniu zasolenia zawierały w składach głównie środki celulozowe typu PAC o różnej lepkości w połączeniu z CMC LV, żywicę ksantanową oraz PHPA i poliglikol. Otrzymane w wyniku ich zestalenia próbki półproduktu posiadały zbliżone właściwości mechaniczne. Wartości wytrzymałości półproduktu z płuczki zastosowanej w otworze A – BB, zawierającego 4% i 5% szkła sodowego oraz 20–35% materiału wiążącego mieściły się w zakresie 0,65 MPa do 1,2 MPa, natomiast z otworu B – BP wynosiły od 0,45 MPa do 1,37 MPa. Ze względu na prawie pełne zasolenie tych płuczek podczas ich twardnienia na powierzchni próbek półproduktu zachodziła krystalizacja soli, która w większym stopniu występowała w próbkach zestalonych cementem. W ramach oceny ekologicznej półproduktów otrzymanych z zestalonych zużytych płuczek wiertniczych przeprowadzono analizy ich odcieków otrzymanych z półproduktów zestalanych pod kątem określenia dopuszczalnych granicznych wartości wymywania takich składników jak: stałe związki rozpuszczone (TDS), rozpuszczony węgiel organiczny (DOC), zawartość metali ciężkich (arsen, bar, kadm, chrom, miedź, rtęć, molibden, nikiel, ołów, antymon, selen, cynk) oraz jonów, takich jak: chlorki, siarczany oraz fluorki, zgodnie z rozporządzeniem Ministra Gospodarki (Dz.U. z 2015, poz. 1277). Wyniki analiz odcieku z zestalonych płuczek bentonitowych zarówno z otworu A – BP, jak i B – BP wskazywały, że zawartość poszczególnych oznaczanych składników kształtowała się na niskim poziomie i nie przekraczała dopuszczalnych granicznych wartości wymywania. Natomiast analiza fizykochemiczna odcieku wodnego z półproduktów zestalonych poszczególnymi spoiwami zasolonych zużytych płuczek potasowo-polimerowych zarówno z otworu A – BB, jak i B – BP wykazywała trzykrotne przekroczenie granicznych wartości wymywania stałych związków rozpuszczonych (TDS) oraz wysoką zawartość ogólnego węgla organicznego i jonów chlorkowych. Natomiast zawartość siarczanów, fluorków oraz metali ciężkich nie przekraczała dopuszczalnych granicznych wartości wymywania. Odciek wodny z półproduktu zestalonych płuczek polimerowych do dowiercania zarówno z otworu A – BB, jak i B – BP cechował się niższymi wartościami wymywanych składników w porównaniu z odciekami z półproduktów zestalonych zasolonych płuczek potasowo-polimerowych. W celu rozszerzenia oceny ekologicznej otrzymane odcieki z wymywalności szkodliwych substancji z wytypowanych półproduktów zestalonych płuczek wiertniczych pochodzących z otworu wiertniczego A – BB oraz z otworu B – BP poddano badaniom toksykologicznym z wykorzystaniem testów nowej generacji (Microtox, Ostracodtoxit, Daphtoxikit, Spirodela, Phytotoxkit), należących do różnych poziomów troficznych: konsumentów, reducentów i producentów. Odcieki z półproduktów zestalonych bentonitowych płuczek wiertniczych zarówno z otworu A – BB, jak i z otworu B – BP cechowały się niską toksycznością i zostały zaliczone do niskotoksycznych (I–II klasa toksyczności). Natomiast odcieki z półproduktów zestalonych zasolonych płuczek potasowo-polimerowych zarówno z otworu A – BB, jak i z otworu B – BP wykazywały istotny efekt toksyczny ze względu na wysoką zawartość chlorków, substancji organicznych mierzonych wskaźnikiem DOC oraz odczyn itp., w związku z czym zostały zaliczone do III klasy toksyczności. Odcieki z półproduktów zestalonych płuczek polimerowych do dowiercania otworów, które charakteryzowały się niższą toksycznością w porównaniu z odciekami z półproduktów zestalonych zasolonych płuczek potasowo-polimerowych, zostały zaliczone do niskotoksycznych (klasa II–III toksyczności). Jak wykazały badania, skład płuczek wiertniczych ma wpływ nie tylko na przebieg ich zestalania, ale również na toksyczność odcieków otrzymanych z półproduktów po zestaleniu tych płuczek wiertniczych. Odcieki z półproduktów otrzymane po zestaleniu kompozycją środków zestalających (szkło wodne + Silment CQ-25) płuczek wiertniczych zarówno z otworu A – BB, jak i z otworu B – BP cechowały się niższą toksycznością w przeliczeniu na jednostki toksyczności (TU) w porównaniu z odciekami z półproduktów otrzymanych po zestaleniu płuczek wiertniczych przy użyciu szkła wodnego i cementu CEM I 32,5. Przeprowadzone badania pod kątem określenia zawartości pierwiastków promieniotwórczych (K, U, Th) wykazały, że półprodukty zestalonych zużytych bentonitowych płuczek wiertniczych zarówno z otworu A – BB, jak i z otworu B – BP posiadały najniższą zawartość pierwiastków. Natomiast najwyższe wartości tych pierwiastków promieniotwórczych (potasu, uranu, toru) odnotowano dla półproduktów zestalonych zużytych płuczek polimerowych do dowiercania. Na zbliżonym poziomie kształtowała się zawartość pierwiastków promieniotwórczych w półproduktach zestalonych zużytych zasolonych płuczek polimerowo-potasowych. Ze względu na niskie stężenie pierwiastków promieniotwórczych w zestalonych półproduktach, zgodnie z rozporządzeniem Rady Ministrów z dnia 2 stycznia 2007 r. w sprawie wymagań dotyczących zawartości naturalnych izotopów promieniotwórczych potasu 40K, radu 226Ra i toru 228Th w surowcach i materiałach stosowanych w budynkach przeznaczonych na pobyt ludzi i inwentarza żywego, a także w odpadach przemysłowych stosowanych w budownictwie, oraz kontroli zawartości tych izotopów (Dz.U. Nr 4, poz. 29), mogą być one wykorzystane jako materiały budowlane. W celu weryfikacji skuteczności opracowanej technologii zestalania zużytych płuczek, przeprowadzono w warunkach półprzemysłowych próbę zestalania zużytych płuczek (0,75 m3). Przed przystąpieniem do wykonania próby półprzemysłowej mieszaninę płuczek otworowych poddano zestaleniu w warunkach laboratoryjnych, zgodnie z zaleceniami zawartymi w opracowanej technologii, przy użyciu kompozycji na osnowie 30% i 35% cementu CEM I 32,5 z dodatkiem 4% i 5% szkła sodowego. Na podstawie przeprowadzonych badań określono początek wiązania mieszaniny płuczek po ok. 30 h, koniec wiązania po ok. 80 h oraz wytrzymałość na ściskanie otrzymanego półproduktu, która po 7 dniach wynosiła 0,9 MPa, a po 14 dniach 1,9 MPa. Przeprowadzone badania wymywalności substancji szkodliwych w odcieku z półproduktu wykazały następujące wartości oznaczeń: stałe związki rozpuszczone (TDS) – 58 424 mg/kg s.m., chlorki Cl− – 21 300 mg/kg s.m., siarczany – 1984 mg/kg s.m., ogólny węgiel organiczny (DOC) – 3200 mg O2/kg s.m., zawartość metali ciężkich, która kształtowała się na niskim poziomie. Spośród wykonanych oznaczeń jedynie zawartość węgla organicznego (DOC) przekroczyła graniczne wartości wymywania (Dz.U. z 2015 r. poz. 1277, załącznik nr 5), co mogło być spowodowane obecnością polimerów organicznych zawartych w składach zestalonych płuczek oraz substancji ropopochodnych je zanieczyszczających. Ponadto wykonano badania toksykologiczne odcieku z zestalonego półproduktu z wykorzystaniem wytypowanych testów toksykologicznych. Toksyczność wyrażona w jednostkach toksyczności (TU) wytypowanych do badań testów wynosiła: Microtox – 4,3; Daphtoxkit (48 h) – 9,9; Spirodela – 9,5. Odciek z półproduktu można zaliczyć do niskotoksycznych (II klasa toksyczności TU < 10). Prezentowana technologia została objęta ochroną patentową nr P.418959 pt. „Sposób zestalania zużytych wodnodyspersyjnych płuczek wiertniczych typu bentonitowego i polimerowego”, która została nagrodzona złotym medalem na międzynarodowej wystawie wynalazczości w Genewie.

EN

During work, large amounts of waste are generated, which occurs in the form of used drilling fluid and the excavated spoil. However, its basic part (about 60–80%) consists of used drilling fluids in the form of liquid waste, while the remaining amount is solid waste in the form of cuttings contaminated with the drilling fluid and hydrated sludges removed from the hole wall during its casing. The generated waste might be harmful to the environment due to the high content of chloride ions (in the case of highly salinated fluids) and sulphate, heavy metals, organic substances measured with the DOC index, undissolved substances, dissolved solids (TDS), surfactants and others. On the basis of a series of laboratory tests carried out in INiG – PIB using waste drilling fluids differing in composition, rheological properties, density and chemical contamination content, a composition of a solidifying agent for such fluids and the technology for their solidification together with the methodology for the assessment of mechanical, chemical and toxicological properties of the obtained semi-finished product were developed. The drilling fluid solidification process is technologically more difficult than the solidification of the spoil due to its liquid form, concentrated with dispersed polymers and clay particles derived from the drilled layers and containing dissolved chemical compounds, which are used for the regulation and processing of its technological parameters. When solidifying the fluid, it is important to select binding agents, the task of which is to convert the suspension of the drilling fluid into a solid body with sufficient mechanical strength in order to minimize the leaching of hazardous substances in the form of soluble compounds. Solidification of different types of used, waste fluids coming from the holes: A – BB (Baltic Basin) and B – BP (Podlaski Basin) were conducted in two stages in order to identify the possibility of binding the liquid phase of the fluid together with selected binding and stabilizing agents such as: cement, a hydraulic-pozzolans binder containing a large amount of active silica – CQ-25 Silment, Gruntar, sodium water glass. The aim of the first stage of testing was to initially select the type of binding agents determined on the basis of changes in the consistency of the borehole fluid at successive doses of a given agent and increase in rheological parameters until the moment of obtaining their immeasurable values and observation of the symptoms of the presence of water loss during binding. In turn, the primary objective of stage two of the tests was to select the optimal amount of selected binding agents introduced into the fluid suspension in the appropriate order, in terms of their influence on the time of the beginning and end of binding, compressive strength of the solidified sample of the fluid and its leachability of harmful compounds. As a result of these tests, a set of agents constituting a composition based on Portland cement CEM I 32.5 or hydraulic binder – CQ-25 Silment in the amount of 20–35% containing 4–5% sodium water glass per m3 of fluid was selected. The choice of these agents was determined by their chemical properties and their effect on the mechanical properties of the solid formedafter solidification of the borehole fluid. Application of the chosen measures required the development of a solidification technology, which consisted of the introduction of the required quantity of water glass into the fluid in the first place, and then, after about 30 minutes, mixing the selected binding materials. The gelled homogeneous mass of the mixture was transferred to containers, where it was stored at ambient temperature for a period of 7 to 14 days or even 28 days, while measurements of binding time, compressive strength were taken and observation of the sample during hardening was performed. The conducted research has shown that bentonite fluids are easier to solidify than polymer fluids. Binding of a bentonite fluid sample took a maximum of about two days, while the process of binding polymeric fluids lasted for about 6 – 8 days. The beginning of the bentonite fluid binding time, which was solidified with the use of 4 to 5% water glass and 20 to 35% of the binding material, was determined after approx. 28 hours and the end after max. approx. 55h. During the solidification of polymeric fluids with the same amounts and types of solidifying agents, it was observed that their hardening took place most rapidly in the surface layer, while the center of the sample often remained in the form of moist soil. A longer time of binding was required in order to properly determine the strength parameters of the obtained semi-finished product. Optimal parameters of the bentonite fluid sample binding from borehole A – BB were obtained using the composition based on Portland CEM I 32.5 cement in the amount of 20–30% and a hydraulic binder – CQ-25 Silment in the amount of 20–35% with the addition of 5% sodium glass. The compressive strength of these samples containing Portland cement CEM I 32.5 after 14 days ranged from approximately 0.5 to 1.17 MPa, while that of CQ-25 Silment – from around 0.7 to 1.0 MPa. The process of solidification of bentonite liquid was carried out from bore B – BP using 4 and 5% sodium glass and 5 to max 20% of the binding material. Significant reduction of the binding material in the solidifying agent composition was caused by the contamination of this fluid with chemical compounds in the form of Ca2+–240 mg/dm3 and Mg2+–73 mg/dm3 ions, which were obtained from the drilled layers. Their reaction with binding materials applied in the amounts of 5 and 10% resulted in an almost 10-fold increase in compressive strength of the obtained semi-finished products (1.6 – 3.2 MPa) as compared to the strength of the samples solidified using the same materials in the amounts of 15 and 20% (0.2 – 0.35 MPa). During the hardening process, it was observed that, regardless of the quantity of water glass used and the amount and type of binding material (CEM I 32.5 cement or CQ-25 Silment), the volumes of semi-finished products obtained from bentonite fluid were reduced. Polymer potassium fluids from the analyzed holes had a high degree of salinity and contained mainly PAC cellulose agents of different viscosity in combination with CMC LV, xanthan resin, PHPA and polyglycol. The semi-finished product samples obtained as a result of their solidification had similar mechanical properties. The strength values of the semi-finished product of the fluid used in bore A-BB containing 4 and 5% sodium glass and 20–35% of the binding material ranged from 0.65 to 1.2 MPa, while those in bore B – BP ranged from 0.45 to 1.37 MPa. Due to the almost complete salinity of these fluids, during their hardening on the surface of the samples of semi-finished products there was crystallization of salt, which was more common in cement solidified samples. As part of the environmental assessment of semi-finished products obtained from solidified used drilling fluids, leachates from solidified semi-finished products were analyzed to determine the limit values for leaching of such components as: dissolved solid compounds (TDS), dissolved organic carbon (DOC), heavy metals (arsenic, bar, cadmium, cadmium, chromium, copper, mercury, molybdenum, nickel, lead, antimony, selenium, zinc) and ions such as chlorides, sulphates and fluorides according to the Regulation of the Minister of Economy (Journal of Laws from 2015, item 1277). The results of the leachate analysis from solidified bentonite from both the A – BP and the B – BP hole was found to contain low levels of the determined ingredients and did not exceed the limit leaching values. On the other hand, the physicochemical analysis of water leachate from the semi-finished products solidified with individual binders of used salinated potassium-polymer fluids from both boreholes A – BB and B – BP showed three times higher leaching values of solid dissolved compounds (TDS) and a high content of total organic carbon and chloride ions. In contrast, the content of sulphates, fluorides and heavy metals did not exceed the leaching limit values. The water effluent from the semi-finished product of solidified polymer fluids used for drilling from boreholes A – BB and B BP was characterized by lower values of leached components in comparison with leachate from solidified semi-finished products of salinated potassium-polymer fluids. In order to extend the ecological assessment, leachate from the leaching of harmful substances from selected semi-finished solidified drilling fluid products from borehole A – BB and from borehole B – BP, was subjected to toxicological examinations using new generation tests (Microtox, Ostracodtoxit, Daphtoxikit, Spirodela, Phytotoxkit) belonging to various trophic levels: consumers, reducers and producers. The effluents from semi-finished solidified bentonite drilling fluids from both borehole A – BB and borehole B – BP were of low toxicity and were classified as low toxic (I – II toxicity class). On the other hand, leachate from semi-finished solidified products of salinated potassium-polymer fluids was found to have a significant toxic effect due to high content of chlorides, organic substances measured by DOC and reaction, etc. and in connection with this they were given the III toxicity class. Leachate from semi-finished products of solidified polymer fluids for drilling holes, which were of a lower toxicity compared to leachate from semi-finished products of solidified salinated potassium-polymer fluids and were classified as low toxic (toxicity class II – III). Research has shown that the composition of drilling fluids not only influences their solidification process, but also the toxicity of leachate from semi-finished products after solidification of these drilling fluids. Leachate from the semi-finished products obtained after solidification with a composition of solidifying agents (water glass + CQ-25 Silment) of drilling fluids from both borehole A – BB and borehole B – BP were characterized by lower toxicity in TU (toxicity units) compared to leachate from semi-finished products obtained after solidification of drilling fluids with water glass and CEM I 32.5 cement. Studies carried out to determine radioactive element content (K, U, Th) have shown that semi-finished products of solidified bentonite drilling fluids from both borehole A – BB and borehole B – BP had the lowest radioactive element content (potassium, uranium, thorium). In contrast, the highest values of radioactive elements (potassium, uranium, thorium) were recorded for semi-finished products of solidified used polymer drilling. The content of radioactive elements in semi-finished products of solidified used salinated polymer and potassium fluids was at a similar level. Due to the low concentration of radioactive elements in solidified semi-finished products according to the Regulation of the Council of Ministers of 2 January 2007 concerning requirements for the content of natural radioactive isotopes of potassium K-40, radium Ra- 226 and thorium Th-228 in raw materials and materials used in buildings for intended humans and livestock and industrial waste used in construction, and the control of the content of these isotopes (Journal of Laws of Laws No. 4, item 29), they may be used as building materials. In order to verify the effectiveness of the developed technology of solidifying used drilling fluids, an attempt was made to solidify used drilling fluids (0.75 m3) in semi-industrial conditions. Prior to the semi-industrial test, the borehole fluid mixture was solidified under laboratory conditions, in accordance with the recommendations of the developed technology, using a composition on a 30 and 35% CEM I 32.5 cement carcass with the addition of 4 and 5% sodium glass. On the basis of the conducted tests, the beginning of binding of the mixture of fluids was determined after approx. 30 h, the end of binding after approx. 80 h, and compression strength of the obtained semi-finished product was determined, which after 7 days was 0.9 MPa, and after 14 days – 1.9 MPa. The test of leaching of harmful substances in the leachate from the semi-finished product showed the following values of determinations: solid dissolved compounds (TDS) –58 424 mg/kg d. m., Cl-chlorides – 21 300 mg/kg d. m., sulphates – 1 984 mg/kg d. m., total organic carbon (DOC) – 3 200 mg O2/kg d. m., heavy metal content, which was at a low level. Of the performed determinations, only organic carbon content (DOC) exceeded the leaching limit values (Journal of Laws of 2015, item 1277, Appendix no. 5), which may have been caused by the presence of organic polymers contained in solidified fluids and petroleum substances contaminating them. In addition, toxicological studies of leachate from the solidified semi-finished product were performed using selected toxicological tests. The toxicity expressed in TU units of the tests selected for the research was as follows: Microtox – 4.3; Daphtoxkit (48 h) – 9.9; Spirodela – 9.5. Leachate from the semi-finished product may be classified as low toxic (toxicity class II TU < 10). The presented technology has been granted patent protection No. P. 418959 under the title “The method of solidification of used water dispersion bentonite and polymeric drilling fluids”, which was awarded with a gold medal at the international exhibition of inventions in Geneva.

5

Zestalanie zużytych płuczek wiertniczych – próba półprzemysłowa

Steliga T., Uliasz M., Jakubowicz P., Szajna A.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 11

821--827

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych zestalania płuczek bentonitowych i beziłowych polimerowych pod kątem dobru rodzaju i optymalnej ilości środka wiążącego oraz badania otrzymanego zestalonego półproduktu. Przy zestalaniu płuczki ważny jest dobór środków wiążących, których zadaniem jest takie przekształcenie suspensji płuczki wiertniczej w ciało stałe o odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej, aby w jak największym stopniu ograniczyć wymywanie się z niego substancji niebezpiecznych występujących w postaci związków rozpuszczalnych. W wyniku tych badań wytypowano zestaw środków stanowiących kompozycję na bazie cementu portlandzkiego CEM I 32,5 lub spoiwa hydraulicznego – Silment CQ-25 w ilości 20÷35% zawierającą 4÷5% szkła wodnego sodowego. O wyborze tych środków zdecydowały ich właściwości chemiczne i wpływ na właściwości mechaniczne ciała stałego powstałego po zestaleniu płuczki otworowej. W celu weryfikacji opracowanej technologii zestalania zużytych płuczek wiertniczych przeprowadzono próbę w skali półprzemysłowej. Zestalony półprodukt poddano badaniom pod kątem wytrzymałości na ściskanie – po 7 dniach wytrzymałość wynosiła 0,9 MPa, a po 14 dniach – 1,9 MPa. Przeprowadzone badania wymywalności substancji szkodliwych w odcieku z półproduktu wykazały następujące wartości oznaczeń: stałe związki rozpuszczone (TDS) – 58 424 mg/kg s.m., chlorki Cl− – 21 300 mg/kg s.m., siarczany – 1984 mg/kg s.m., ogólny węgiel organiczny (DOC) – 3200 mg O2/kg s.m., zawartość metali ciężkich – na niskim poziomie. Spośród wykonanych oznaczeń jedynie zawartość węgla organicznego (DOC) przekroczyła graniczne wartości wymywania (Dz.U. z 2015 r., poz. 1277, załącznik nr 5), co mogło być spowodowane obecnością polimerów organicznych zawartych w składach zestalonych płuczek oraz zanieczyszczających je substancji ropopochodnych. Ponadto wykonano badania toksykologiczne odcieku z zestalonego półproduktu z wykorzystaniem wytypowanych testów toksykologicznych. Toksyczność wyrażona w jednostkach toksyczności (TU) w wytypowanych do badań testach wynosiła: Microtox – 4,3; Daphtoxkit (48 h) – 9,9; Spirodela – 9,5. Odciek z półproduktu można zaliczyć do niskotoksycz- nych (II klasa toksyczności, TU < 10). Prezentowana technologia została objęta ochroną patentową nr P.418959 pt.: Sposób zestalania zużytych wodnodyspersyjnych płuczek wiertniczych typu bentonitowego i polimerowego.

EN

The article presents results of laboratory tests of solidification of bentonite and non-clay polymeric muds to select a type and an optimum amount of a bonding agent and to examine the obtained solidified semi-finished product. When solidifying the fluid, it is important to select binding agents, the task of which is to convert the suspension of the drilling fluid into a solid body of sufficient mechanical strength in order to minimize the leaching of hazardous substances in the form of soluble compounds. As a result of these tests, a set of agents constituting a composition based on Portland cement CEM I 32.5 or hydraulic binder – CQ-25 Silment in the amount of 20÷35% containing 4÷5% sodium water glass was selected. The choice of these agents was determined by their chemical properties and their effect on the mechanical properties of the solid produced after the solidification of the borehole fluid. In order to verify the developed technology of solidification of used drilling fluids, a semi-industrial test was carried out. The semiproduct of solidification was tested for compressive strength – after 7 days it was 0.9 MPa, whereas after 14 days – 1.9 MPa. The test of leaching of harmful substances in the leachate from the semi-finished product, showed the following values of determinations: solid dissolved compounds (TDS) – 58 424 mg/kg d. m., Cl-chlorides – 21 300 mg/kg d. m., sulphates – 1984 mg/kg d. m., total organic carbon (DOC) – 3200 mg O2/kg d. m., heavy metal content, which was at a low level. Of the performed determinations, only organic carbon content (DOC) exceeded the leaching limit values (Journal of Laws of 2015, item 1277, Appendix no. 5), which may have been caused by the presence of organic polymers contained in solidified fluids and petroleum substances contaminating them. In addition, toxicological studies of leachate from the solidified semi-finished product were performed using selected toxicological tests. The toxicity expressed in TU units of the tests selected for the research was as follows: Microtox – 4.3; Daphtoxkit (48 h) – 9.9; Spirodela – 9.5. Leachate from the semi-finished product may be classified as low toxic (toxicity class II TU < 10). The presented technology has been granted patent protection No. P. 418959 under the title The method of solidification of used water dispersion bentonite and polymeric drilling fluids, which was awarded with a gold medal at the international exhibition of inventions in Geneva.

6

Solidification of Sludge from Waste Water Treatment

Korotenko E., Hendrych J., Masin P.

Inżynieria Mineralna

|

2018

|

R. 19, nr 1

103--110

EN

This paper is aimed to the stabilization/solidification of sludge from wastewater treatment. Wastewater arised from illegal handling with waste galvanic sludge contacted by the silage waters. Treated sludge contained high amount of heavy metals and dissolved organic substances and inorganic salts. Solidificates were leached according to standardized method ČSN EN 12457-4 and assessed in accordance with Decree no. 294/2005 Coll. High content of dissolved organic carbon content (DOC) and total dissolved solids (TDS), which is expected with regard to the character and origin of analyzed/processed sludge, were critical indicators. Required legislative limits were met only if the ratio of the binder to the sludge was sufficiently large, namely for the series of untreated sludge (K0) and pre-treated sludge (K1, K2) this ratio was 80/20, for the sludge pre-treated by sludge filter press (N) 60/40. Heavy metals were stabilized with high efficiency were not critical in relation to the legislative limits. For the considered mixtures the costs were estimated.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad stabilizacją (zestaleniem) osadów z oczyszczania ścieków. Ścieki pochodziły z nielegalnego zrzutu z galwanizerni. Poddany obróbce szlam zawierał duże ilości metali ciężkich i rozpuszczone substancje organiczne oraz sole nieorganiczne. Fazę stałą ługowano zgodnie ze znormalizowaną metodą ČSN EN 12457-4 i ocenione zgodnie z rozporządzeniem nr 294/2005 Coll. Wysoka zawartość rozpuszczonego węgla organicznego (DOC) i całkowitą ilością rozpuszczonej fazy stałej (TDS), które decydują o jakości osadu (szlamu). Limity określone w stosownym rozporządzeniu były spełnione tylko wtedy, gdy stosunek osadu do całkowitej objętości ścieków był wystarczająco duży, a mianowicie dla nieoczyszczonego szlamu (K0) i szlamu poddanego wstępnej obróbce (K1, K2) ten stosunek wynosił 80/20, dla szlamu poddanego wstępnej obróbce na prasie filtracyjnej (N) 60/40. Zawartość metali ciężkich ustabilizowała się na wysokim poziomie, wydajność nie przekraczała wartości krytycznych określonych w ustawie. Dla badanych osadów oszacowano koszty odwadniania i przeróbki.

7

Ocena możliwości zastosowania procesu zestalania chemicznego do unieszkodliwiania gleby zanieczyszczonej toluenem

Banaszkiewicz K. P., Pasiecznik I.

Ochrona Środowiska

|

2017

|

Vol. 39, nr 3

41--46

EN

Chemical solidification is an established technology used in treatment of inorganic wastes contaminated mainly with trace metals (Cd, Cu, Zn, Ni, Pb). During this process, metal ions are chemically bound to hydration products of cement. In case of organic compounds, particularly volatile organic compounds (VOCs), the solidification technology has some limitations. Volatilization of VOCs during mechanical mixing of individual components of the binding mixture is a major problem. With this in mind, applicability of the technology for treatment of sandy soil contaminated with toluene was assessed in laboratory tests. Three binding (solidifying) Portland cementbased (CEM I 42.5 R) formulations, additionally supplemented with diatomaceous earth and textile fibers of high waste-rubber content were tested for soil solidification. These additional components acted as adsorbents to reduce the toluene evaporation. In the course of treatment, emission of all the gaseous contaminants was monitored. Influence of the binding (solidifying) mixture composition on toluene emission was evaluated based on the momentary toluene concentrations monitored above the surface of the reactive mixture using flame-ionization detector. The research results confirmed beneficial effect of hermetization of the contaminated soil using Portland cement. Introduction of cement equivalent to 50% of the soil weight resulted in the reduction of total toluene emission by over 26%. The cement-based mixtures containing diatomaceous earth or textile fibers gave higher results (27–45%).

PL

Stabilizacja/zestalanie jest powszechnie stosowanym procesem do unieszkodliwiania odpadów mineralnych, głównie zanieczyszczonych metalami śladowymi. W procesie tym jony metali są chemicznie wiązane z produktami hydratacji cementu. W przypadku zanieczyszczeń organicznych, w szczególności lotnych związków organicznych, technologia stabilizacji/zestalania ma pewne ograniczenia. Największy problem stanowi uwalnianie lotnych związków organicznych w trakcie mechanicznego mieszania poszczególnych składników mieszaniny wiążącej. Mając to na uwadze, w testach laboratoryjnych oceniono możliwość zastosowania tej technologii do unieszkodliwiania gleby piaszczystej zanieczyszczonej toluenem. Do stabilizacji/zestalania takiej gleby zastosowano trzy mieszaniny wiążące (zestalające) na bazie cementu portlandzkiego (CEM I 42,5 R), zawierające ponadto ziemię okrzemkową lub kord tekstylny z dużą ilości odpadowej gumy z opon. Te dodatkowe składniki pełniły rolę adsorbentów ograniczających emisję toluenu. W trakcie procesu prowadzono monitoring emitowanych zanieczyszczeń gazowych. Ocenę wpływu składu mieszaniny wiążącej (zestalającej) na emisję toluenu przeprowadzono na podstawie analizy stężeń chwilowych C7H8 zarejestrowanych detektorem płomieniowo-jonizacyjnym nad powierzchnią mieszaniny reakcyjnej. Wyniki badań potwierdziły korzystny wpływ hermetyzacji zanieczyszczonej gleby z użyciem cementu portlandzkiego. Zastosowanie cementu w ilości 50% masy gleby zmniejszyło całkowitą emisję toluenu o ponad 26%. Podobne efekty uzyskano stosując cement z dodatkiem ziemi okrzemkowej lub kordu tekstylnego.

8

Wpływ zmiennych warunków ekspozycji na cechy matryc mineralnych stabilizujących odpad niebezpieczny

Król A.

Inżynieria Ekologiczna

|

2016

|

Nr 47

143--150

PL

Spoiwa mineralne coraz powszechniej stosowane są w trudnym procesie unieszkodliwiania nieorganicznych odpadów niebezpiecznych, zawierających metale ciężkie. Kompozyty zestalające odpady niebezpieczne deponowane są w środowisku naturalnym, co naraża je na oddziaływanie wielu zmiennych czynników. W pracy przedstawiono wpływ różnych warunków ekspozycji na właściwości fizyko-mechaniczne betonów stabilizujących pogalwaniczny osad ściekowy (GO). Oceniono wpływ na cechy takich matryc cyklicznego zamrażania i rozmrażania kompozytów, działania dwutlenku węgla (karbonatyzacja) oraz wysokich temperatur (200 °C, 400 °C, 600 °C). Otrzymane wyniki w większości przypadków wskazują na utratę trwałości kompozytów zestalających pogalwaniczny osad ściekowy (GO) narażanych na działanie trudnych warunków zewnętrznych.

EN

Mineral binders are more and more often used in the difficult process of disposal of inorganic hazardous waste containing heavy metals. Composites solidifying hazardous waste are deposited in the environment, which exposes them to the interaction of many variable factors. The paper presents the effect of different exposure conditions on physical and mechanical properties of concrete stabilizing galvanic sewage sludge (GO). The effect of the cyclic freezing and thawing, carbon dioxide (carbonation) and high temperatures (200 °C, 400 °C, 600 °C) on the properties of stabilizing matrices has been described. The results, in most cases, show a loss of durability of composites solidifying sewage sludge (GO) by the influence of external conditions.

9

Commercially Produced Silicone Polymers as a Possible Binder of Hazardous Wastes

Vinter S., Bednarik V.

Inżynieria Mineralna

|

2014

|

R. 15, nr 2

79--82

EN

Stabilization/solidification is an advanced, environmentally acceptable and commonly used treatment process for hazardous waste before its disposal into a landfill. However, common methods of stabilization/solidification are not sufficient in some cases and therefore some new binders for this purpose are studied. One of the options can be silicone polymers that could replace conventional binders such as cement, fly ash etc. The silicone polymers are hydrophobic, resistant to UV radiation and stable in the environment in a wide range of weather conditions. They are capable to form a hydrophobic barrier on the surface of waste particles and thus prevent leakage of harmful substances into the environment. As a source of the silicone polymer is used commercial product Lukofob ELX (water emulsion of methyl silicone resin). This study is focused on utilizing these properties and verifying the efficiency of the mentioned stabilization/solidification method on chromium contaminated synthetic waste. The properties are verified by three measured parameters: conductivity, pH and concentration of chromium. After that, these parameters are compared with limits set by regulatory decree No. 294/2005 Coll. Two different methods for leaching of stabilized/solidificated waste monoliths are also assessed in this study. One of the methods is carried out by the CSN EN 12457 with solid to liquid ratio 1:10 and the second method is performed by upgraded procedure, where the tested solid is hung on a hook in PVC-coated cage with same ratio solid to liquid. Some ideas are implied at the end of this article, but further analysis will be needed to prove or disprove the capability of commercially produced silicone polymers to stabilize and solidify hazardous wastes with successful results, which are demanded by waste producers.

PL

Stabilizacja/zestalanie są zaawansowanymi, przyjaznymi dla środowiska i powszechnie stosowanymi sposobami obróbki odpadów niebezpiecznych poprzedzającymi ich składowanie. Jednakże popularne metody stabilizacji/zestalania nie są wystarczające w niektórych przypadkach, a zatem badane są nowe spoiwa do tego celu. Jedną z możliwości mogą być polimery silikonowe, które mogą zastąpić konwencjonalne środki wiążące, takie jak cement, popioły lotne itp. Silikonowe polimery są hydrofobowe, odporne na działanie promieni UV i stabilne w środowisku, w szerokim zakresie warunków pogodowych. Są one zdolne do wytworzenia hydrofobowej bariery na powierzchni cząstek odpadów, a tym samym mogą zapobiec wyciekowi szkodliwych substancji do środowiska. Jako źródło polimeru silikonowego stosuje się produkt komercyjny Lukofob ELX (emulsja wodna metylowej żywicy silikonowej). Praca ta koncentruje się na wykorzystaniu tych właściwości i weryfikacji skuteczności wymienionego sposobu stabilizacji/zestalania z zanieczyszczonych chromem odpadów syntetycznych. Właściwości są weryfikowane przez zmierzenie trzech parametrów: przewodności, pH i stężenia chromu. Następnie parametry te są porównywane z limitami określonych przez dekret wykonawczy nr 294/2005 Coll. Dwa różne sposoby ługowania stabilizowanych/zestalanych odpadów monolitów są również oceniane w tym badaniu. Jedna z metod jest przeprowadzana przez CSN EN 12457 w stosunku 1:10 stanu stałego do ciekłego, zaś druga metoda jest przeprowadzana z użyciem ulepszonej procedury, w której badana substancja stała jest zawieszona na haku, w klatce pokrytej PVC w tym samym stosunku stanu stałego do ciekłego. Pewne idee zostały zasugerowane na końcu tego artykułu, ale konieczne będą dalsze analizy, aby udowodnić lub obalić możliwości produkowania komercyjnie polimerów silikonowych dla potrzeb stabilizacji i zestalania odpadów niebezpiecznych z uzyskaniem wyników, które są wymagane przez producentów odpadów.

10

Zagospodarowanie zużytych płuczek otworowych poprzez ich zestalanie

Uliasz M., Błaż S., Zima G.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2010

|

nr 170 wyd. konferencyjne

745--749

PL

Podczas wiercenia otworów powstają tzw. odpady wiertnicze w postaci zużytej płuczki i wynoszonego przez nią urobku, charakteryzujące się zróżnicowaną szkodliwością, zależną od rodzaju środków użytych do sporządzania płuczki i odzwierciedlające przewiercony profil litologiczny. Przepisy ustawy o odpadach wydobywczych nakładają na zakłady prowadzące prace poszukiwawcze i wydobywcze obowiązek przestrzegania zasad gospodarki odpadami pod kątem ograniczania ich szkodliwego oddziaływania na środowisko. W związku z tym, że podstawową część powstających odpadów stanowią zużyte płuczki wiertnicze w INiG podjęte zostały próby ich zestalania (jedna z metod odzysku odpadów wiertniczych). W artykule przedstawiono wyniki badań zestalania otworowej płuczki bentonitowej, polimerowej oraz glikolowo-potasowej przy zastosowaniu odpowiednich środków wiążących.

EN

During wells' drilling, drilling wastes are produced as a spent mud containing drilled solids, characterized by different toxicity depending on the type of chemicals used to mix the mud, and reflecting drilled lithologic profile. Mining Waste Act imposes on the exploration and mining companies an obligation to observe rules of waste maintenance in order to minimize their detrimental effect on environment. Because most of wastes are spent drilling muds, IGNiG started to make solidification trials as one of methods of drilling waste retrieval. This article presents drilling mud solidification results performed on well samples from bentonite, polymer and glycol-potassium muds with use of suitable binding reagents.

11

Badania skuteczności wiązania jonów chromu, miedzi, cynku i niklu podczas stabilizacji/zestalania osadów galwanicznych

Marcinkowski T., Banaszkiewicz K.

Ochrona Środowiska

|

2008

|

Vol. 30, nr 4

53-56

PL

W badaniach laboratoryjnych oceniono przebieg i skuteczność wiązania jonów metali ciężkich (Cr, Cu, Zn i Ni) w procesie stabilizacji/zestalania osadów galwanicznych przy użyciu chemicznie aktywnych mieszanin otrzymanych na bazie cementu portlandzkiego. Skuteczność procesu stabilizacji/zestalania osadów galwanicznych oceniono na podstawie pomiaru wytrzymałości mechanicznej na ściskanie w jednoosiowym stanie naprężenia oraz analizy chemicznej ekstraktów z testu TCLP (U.S. EPA) oraz testu zgodnego z normą PN-EN 12457-4:2006. Badania przeprowadzono na osadach z oczyszczalni ścieków galwanicznych pochodzących z jednej z dolnośląskich galwanizerni, która specjalizuje się w procesach cynkowania, cynowania, niklowania, miedziowania i pasywacji niebieskim chromem trójwartościowym. Uwodnienie osadów wynosiło średnio 66,3%. Zestalone mieszaniny dojrzewały przez 28 d w temperaturze 7 oC lub 20 oC. Stwierdzono, że w niższej temperaturze należy wydłużyć czas maturacji lub zwiększyć udział cementu w mieszaninie zestalającej. Analizowane jony metali ciężkich zawarte w osadach galwanicznych w niektórych przypadkach zostały trwale wbudowane w strukturę produktów procesu hydratacji cementu. W niekorzystnych warunkach atmosferycznych odpady po zestaleniu w proponowanym procesie mogą być bezpiecznie składowane po dodatkowym zastosowaniu kapsułacji, np. asfaltem lub polietylenem.

EN

Laboratory tests were conducted to assess the course and efficiency of immobilizing heavy metal (Cr, Cu, Zn and Ni) ions during stabilization/solidification of electroplating wastewater sludge with chemically active mixtures prepared on the basis of Portland cement. The efficiency of the stabilization/solidification process was established by testing the mechanical strength of the solidified product in a uniaxial compression apparatus, as well as by chemical analyses of the extracts from the TCLP (U.S. EPA) test and the PN-EN 12457-4:2006 Standard test. The sludge came from a wastewater treatment plant receiving effluents from a Lower-Silesian electroplating plant which specializes in the following processes: bethanizing, electrotinning, nickelizing, copperizing and passivation with trivalent blue chromium. Water content in the sludge averaged 66.3%. Maturation of the solidified mixtures was carried out at 7 oC or 20 oC for 28 days. At the temperature of 7 oC it was necessary either to extend the time of maturation or to increase the proportion of cement in the solidifying mixture. It was found that in some instances the heavy metal ions in the sludge had been incorporated into the structure of the products obtained from the hydration of cement. Under unfavorable weather conditions the waste generated during solidification conducted via the route proposed can be safely disposed of after additional encapsulation, e.g. with bitumen or polyethylene.

12

Application of hydrated lime and fly ashes in the process of neutralization of wastes from electrocoating with Portland cement

Banaszkiewicz K., Marcinkowski T.

Czasopismo Techniczne. Chemia

|

2008

|

R. 105, z. 2-Ch

175-183

EN

Results of neutralizing galvanic sludges (GS) using the technology of stabilization/solidification are presented. Two solidifying/binding mixtures (B) were applied: B1 (a compilation of fly ashes, mortar sand, hydrated lime and Portland cement) and B2 (hydrated lime was eliminated, instead an equivalent dose of sand was applied). To solidifying mixtures sludges were being dosed in proportion B/GS of 1:3 and 1:5. The monolithic structures obtained were subjected to the pollutants leaching test (TCLP) and the test of axial compressive strength. The results were used as a base for evaluation of the effect of hydrated lime and fly ashes on the course and effectivity of the stabilization/solidification of electrocoating waste.

PL

Przedstawiono wyniki badań unieszkodliwiania osadów galwanicznych (GS) w technologii stabilizacji/ zestalania. Zastosowano dwie mieszaniny zestalająco-wiążące (B): B1 (będącą mieszaniną popiołów lotnych, piasku do zapraw budowlanych, wapna hydratyzowanego i cementu portlandzkiego) oraz B2 (w której wyeliminowano wapno hydratyzowane, zwiększając jednocześnie o adekwatną ilość dawkę piasku). Do mieszanin zestalających dozowano osady w stosunku B/GS = 1/3 i 1/5. Uzyskane monolity poddano testowi na wymywanie zanieczyszczeń (TCLP) oraz badaniu wytrzymałości mechanicznej na ściskanie jednoosiowe. Na podstawie uzyskanych wyników badań określono wpływ wapna hydratyzowanego oraz popiołów lotnych na przebieg i skuteczność procesu stabilizacji/zestalania odpadów galwanicznych.

13

Structure formation of AlMg2-AlN composite cast in electromagnetic field

Cholewa M., Formanek B., Sozańska M., Staszewski M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 25, nr 1

59-62

EN

Purpose: Basic material concept, technology and some results of studies on aluminum matrix composite with dispersive aluminum nitride reinforcement was shown. Studied composites were manufactured with use f ex-situ technique and powder metallurgy. Design/methodology/approach: Aluminum nitride powder was manufactured in process of self-evolving high-temperature synthesis SHS. Composite powder Al-AlN was obtained using mechanical alloying. Composite castings were manufactured in stir casting process and poured into graphite moulds under external electromagnetic field. For powder and composite structure characterization some methods were used, including: light microscopy, scanning microscopy, X-ray analysis, characteristic X-radiation analysis and quantitative analysis of selected composite regions. Composite structure and reinforcement distribution was compared with use of quantitative analysis. Findings: Morphology and diffraction pattern of aluminum nitride powder was shown. Typical structure of studied composites with microanalysis results was indicated. Influence of electromagnetic field on structure and aluminum nitride dispersion change was represented. Practical implications: Application of joint casting technique, powder metallurgy and electromagnetic field enabled control of reinforcement dispersion as well as the metal matrix structure. Originality/value: Studies results confirmed the concept proposed for composite manufacturing.

14

Model of heat flow during crystallization of cast composites

Cholewa M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 25, nr 2

51-56

EN

Purpose: The aim of this work was to show possibilities of numerical simulation software, based on heat transfer model, commonly used in foundry industry in cast composite properties engineering. Design/methodology/approach: The main restriction in most of used software systems is lack of heat transfer, which may occur at composite creation. In this work the reinforcing particle morphology an size were expressed by one quantity - morphological modulus Mm and were examined for influence on heat transfer and conductivity up to the Newton's and Fourier's laws. Findings: The main restrictions for using Fourier's model based software for composite engineering are shown. The way for crystallization control was presented including influence of morphology, transition zone and thermo-physical properties of components. Research limitations/implications: Proposed methodology can be used for cast composite properties engineering in cases, where relative motion of components is negligible. In other cases heat transfer coefficient is justified only if the software used is based on Fourier's model and the source code is accessible. Originality/value: Proposed assumptions create possibility for components selection verification in terms of technological and operating properties of cast composite. An example of such approach was shown in work.

15

Derivative-gradient thermal analysis in casting properties forecasting

Cholewa M., Kondracki M., Dziuba M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 20, nr 1-2

339-342

EN

Purpose: The aim of this work was to show possibilities and conception of more accurate structure and mechanical properties forecasting with use of modified derivative -gradient thermal method. Design/methodology/approach: The main restriction in standard thermal and derivative analysis is one point measurement of temperature in casting with assumed geometry. In this work a modified method is described in which restrictions present in TDA method are overcame and more accurate diagnostic of the liquid material can be conducted. Findings: Structural relations have been shown for local conditions of solidification defined by two derivatives dT/dt and dT/dl. Presented method incorporates up-to-date knowledge about structure influence on operating properties of metallic materials. Research limitations/implications: Proposed methodology can be used for cast matrix composite and alloys properties diagnosis and forecasting. However accurate forecasting requires more detailed mathematical description. Originality/value: Proposed conception enables possibility of structure and operating properties forecasting basing upon one physical measurement - temperature measurement.

16

Ograniczenie szkodliwości metali ciężkich z pyłów z pieców łukowych

Malinowska A., Holtzer M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2005

|

Vol. 72, nr 7-8

416-420

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wymywalności metali ciężkich (Cr, Cr + 6, Zn, Cu, Pb, Fe) z pyłów pochodzących z odpylania pieca łukowego. Zbadano wymywalności pyłów w stanie surowym oraz pyłu zestalonego za pomocą cementu portlandzkiego. Z przeprowadzonych badań wynika, że po zestaleniu pyłu wymywalność metali ciężkich istotnie się zmiejsza. Dotyczy to głównie takich pierwiastków, jak chrom i ołów.

EN

The article presents the results of investigations aiming the leaching of heavy metals (Cr, Cr+6, Zn, Cu, Pb, Fejfrom electric arc furnace dust in raw state as well as solidified with Portland cement. After solidification the leaching of heavy metals is many tims lower then from raw dust. This concerns mainly such elements as chrome and lead.

17

Growth and structure of Al-Cu-Co single quasi-crystals.

Bogdanowicz W.

Archives of Materials Science

|

2005

|

Vol. 26, nr 3

149-194

EN

One- and two-subgrain single quasi-crystals of Al-Cu-Co alloy were obtained by the modification of inclined front crystallization (IFC) method. A model of transition layer has been suggested, which enabled the determination of the quantitative relation between parameters of single quasi-crystals subgrains and components of the inclined front crystallisation angle and the growth rate. On the basis of a transition layer model of two-subgrain single quasicrystals a method was prepared to determine thermal supercooling on the front of decagonal phase growing from the molten phase and its dependence on the growth rate. The mechanism of single quasi-crystals of Al-Cu-Co alloy has been found to change at the growth rate of around 0.25 mm/min. It has been determined that low-angle boundaries generate phasonic defects, which may propagate along a tenfold symmetry axis. The presence of subgrain boundaries in single quai-crystals increases the phasons concetration in them.

18

Zastosowanie kompaktowania odpadów włóknistych jako metody ich bezpiecznego składowania

Robak J., Wasielewski R., Kubica K., Sobolewski A., Tramer A.

Problemy Ekologii

|

2004

|

R. 8, nr 1

22--26

PL

Przedstawiono problem ekologiczny związany ze składowaniem odpadów nieorganicznych włókien sztucznych. Omówiono wyniki badań kompaktowania tych odpadów. Opracowano optymalną recepturę (na bazie odpadowych spoiw mineralnych i cementu portlandzkiego) oraz sposób postępowania. Proces zestalania odpadów z mineralnych włókien sztucznych z powodzeniem może być wykorzystywany jako jedna z metod przekształcenia fizycznego tych odpadów, umożliwiającą ich bezpieczne składowanie. Metoda ta zapewnia kilkakrotne zagęszczenie odpadów, a uzyskane tą drogą kształtki można składować w stosach. Zestalanie eliminuje zjawisko wtórnego pylenia odpadów i minimalizuje do wartości normowych wymywanie substancji niebezpiecznych.

EN

Ecological problem connected with storage of the waste materials, which are containing artificial inorganic fibres, has been shown. Results of investigations the compacting process of these waste materials have been presented. The optimum recipe (on base of waste - mineral binders and cement) and the manner of procedure have been worked out. The solidifying process of waste material (which are containing artificial mineral fibres) can be used with success as one from methods of physical transformation these waste, for the possibility their safe storage. This method assures the several concentration of waste material, and the bricks obtained by this way can be store in heaps. The solidifying process eliminates occurrence of the secondary dusting and the washing of dangerous substances from waste material.

19

Zestalanie jako sposób unieszkodliwiania odpadów niebezpiecznych

Wasiak W., Różalska S.

Przegląd Komunalny

|

2003

|

nr 6

94-96

PL

Celem unieszkodliwiania odpadów niebezpiecznych jest likwidacja lub ograniczenie ich uciążliwości dla środowiska, poprzez zmianę cech fizycznych, chemicznych lub biologicznych. Unieszkodliwianie odpadów można prowadzić różnymi sposobami. Wybór metody zależy od właściwości odpadu, jego składu i ilości. Najczęściej stosowaną metodą unieszkodliwiania odpadów zawierających związki organiczne jest spalanie. Natomiast dla odpadów nieorganicznych istnieje szereg metod unieszkodliwiania fizykochemicznego.

20

Badanie zestalania odpadów poflotacyjnych rud miedzi.

Więckowska J., Sobczyk D., Cygan J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2002

|

R. 47, nr 2

62-66

PL

Przedstawiono zestalanie odpadów poflotacyjnych różnymi środkami wiążącymi. Opisano sporządzanie próbek i oznaczanie ich własności fizyko-chemicznych. Do badań użyto odpady flotacyjne z kopalń LGOM (LUBIN, POLKOWICE, RUDNA). Jako materiały wiążące organiczne stosowano: asfalt, poliamid (rokryzol WF-1 i rokryzol WF-2), jako nieorganiczne: wapno hydratyzowane, cement portlandzki 350, gips, wapno + kwas siarkowy, szkło wodne i zaprawę cementową. Stwierdzono, że odpady flotacyjne można zestalać za pomocą rykrozolu WF-1, wapna i zaprawy cementowej. Jednak próbki z cementem portlandzkim miały najlepszą charakterystykę wytrzymałościową.

EN

The solidification of flotation tailings by means of various binding agents is presented. The preparation of samples as well as the determination of their physico-chemical properties is described. The material, used for the research, were flotation tailings from LGOM mines (LUBIN, POLKOWICE, RUDNA). Both organic materials: asphalt, polyamide (rocrisol WF-1 and rocrisol WF-2) and inorganic ones (hydrated lime, Portland cement 350, gypsum, lime + sulphuric acid, liquid glass and cement mortar) were used as binders. It was determined that flotation tailings can be solidified by means of rocrisol WF-1, lime and cement mortar. However, samples with Portland cement manifested the best resistance characteristics.