Thermal Transformation of Combustion Wastes from Coal-Fired Boilers

• Autorzy: Kasprzyk, K. , Zboromirska-Wnukiewicz, B. , Dyjakon, A. , Kogut, K. , Kasprzyk, Z.

Warianty tytułu

PL

Termiczne przekształcanie odpadów powstałych ze spalania węgla w kotłach pyłowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of the lab-scale investigations concerning vitrification process of the fly ashes formed during the coal combustion in the boiler are presented in the paper. The fly ashes used at the laboratory studies were collected from thermal power plants fired by lignite and bituminous coal, respectively. The tests were carried out in the fixed bed reactor applying electrical method of the vitrification. The properties of the ash glasses obtained after the vitrification by means of their leachability and durability were examined and discussed. The minerals crystallisation in the vitrification glass was investigated using the XRD method. The effect of the heat treatment on the glass and glass-ceramic durability performing the hardness measurement was examined, as well. The results revealed high effectiveness of the vitrification method. The glasses from coal fly ashes had amorphous texture and were characterized by high physical durability as well as very low leachability caused by successful immobilization of the heavy metals into the glass structure.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych nad możliwością wykorzystania procesu witryfikacji do zeszklenia popiołów lotnych pochodzących ze spalania węgla w kotłach pyłowych. Do badań użyto popioły lotne z polskich elektrowni pochodzące ze spalania węgli kamiennych i brunatnych. Badania doświadczalne przeprowadzono w reaktorze typu złoże stałe stosując elektryczną metodę witryfikacji. Przedstawiono i omówiono wyniki badań wymywalności i twardości uzyskanych szkieł w procesie witryfikacji. Zbadano także strukturę krystaliczną otrzymanych witryfikatów metoda XRD. Wykonano również badania wpływu dodatkowego wygrzewania witryfikatów na poprawe ich własności mechanicznych. Otrzymane wyniki pokazały, że witryfikacja jest skuteczną metodą umożliwiającą modyfikację właściwości lotnych popiołów. Wykazano, że powstałe z popiołów lotnych szkła posiadają amorficzna strukturę i charakteryzują się wysoką twardością oraz niską wymywalnością metali ciężkich, które zostały wbudowane w sieć krystaliczną szkła.

Słowa kluczowe

PL

popiół lotny; witryfikacja; metale ciężkie; szkło

EN

fly ash; glass-ceramic; heavy metals; vitrification

• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 54, iss. 4
• Strony: 1021-1027
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kasprzyk, K.

autor

Zboromirska-Wnukiewicz, B.

autor

Dyjakon, A.

autor

Kogut, K.

autor

Kasprzyk, Z.

• Electrotechnical Institute Division of Electrotechnology and Materials Science Wrocław, 50-369 Wrocław, 55/61 Skłodowskiej-Curie Str., Poland

Bibliografia

• [1] J. Kucowski, D. Laudyn, M. Przekwas, Energetyka a ochrona srodowiska WNT Warszawa, (1997).
• [2] S. Bastian, Betony konstrukcyjne z popiołem lotnym, Arkady, Warszawa, (1980).
• [3] D. N. Singh, P. K. Kolay, Simulation of ash-water interaction and its influence on ash characteristics, Prog. Energy Combust. Sci 28, 267-299, (2002).
• [4] J. Paya, J. Monzo, M. V. Borachero, E. E. Peris-Mora, E. Gonzales-Lopez, Mechanical Treatment of Fly Ash. Part III: Studies on Strength Development of Ground Fly Ash (GFA) - cement mortars, Cement and Concrete Research 27, 9, 1365-1377 (1997).
• [5] S.-K. Choi, S. Lee, Y.-K. Song, H.-S. Moon, Leaching characteristics of selected Korean fly ashes and its implications for the groundwater composition nar. the ash disposal mound, Fuel 81, 1083-1990 (2002).
• [6] Rozporządzenie Ministra Środowiska Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dn. 05.19.1991 r. w sprawie klasyfikacji wód oraz warunków jakim powinny odpowiadać ścieki wprowadzane do wód lub ziemi, Dz. U., nr 116, poz. 503.
• [7] M. V. Scotto et al., Quench-induced nucleation of ash constituents during combustion of pulverized coal in laboratory furnace, 22nd Symposium (Int.) on Combustion, The Combustion Institute, 239-247 (1988).
• [8] P. Appendino, M. Ferraris, I. Matekovits, M. Salvo, Production of glass-ceramic bodies from the bottom ashes of municipal solid waste incinerators, Journal of the European Ceramic Society 20, 2485-2490 (2000).
• [9] J. Y. Park, J. Heo, Vitryfication of fly ash from municipal solid waste incinerator, Juornal of Hazardous Materials B91, 83-93 (2002).
• [10] G. Scarinci, G. Brusatin, L. Barbieri, A. Corradi, I. Lancellotti, P. Colombo, S. Hreglich, R. Dall’ Igna, Vitrification of industrial and natural wastes with production of glass fibres, Journal of the European Ceramic Society 20, 2485-2490 (2000).
• [11] Y.-M. Kuo, Y. Song, C. Zhang, Y. Xia, H. Zhang, P. Chui, Diopside-based glass-ceramics from MSW fly ash and bottom ash, Waste Management 26, 1462-1467 (2006).
• [12] Y.-M. Kuo, T.-Ch. Lin, P.-J. Tsai, Immobilization and encapsulation during vitrification of incineration ashes in a coke bed furnace, Journal of Hazardous Materials B133, 75-78 (2006).
• [13] Vitrification Technologies for Treatment of Hazardous and Radioactive Waste, Handbook, U.S. Environmental Protection Agency Cincinnati, OH 45268, EPA/525/R-92/002, (1992).
• [14] W. Kordylewski, Ł. Robak, Nitryfikacja odpadów i popiołów, Gospodarka Paliwami i Energia, 7, 18-21, (2002).
• [15] Dz. U. Nr 162, poz. 1116, (1997).
• [16] European Standard: EN 450: 1994 E, Fly ash for concrete.
• [17] K. Kasprzyk, Retention of heavy metals by fly ash with use the vitrification, Doctoral thesis, Wroclaw, (2007).
• [18] S. Błazewski, J. Mikoszewski, Pomiary twardosci metali, WNT, Warszawa, 1981.
• [19] E. Liber-Madziarz, B. Teisseyre, Mineralogia i petrografia, Oficyna Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, (2002).
• [20] K. E. Haugsten, B. Gustavson, Environmental properties of vitrified fly ash from hazardous and municipal waste incineration, Waste Management 20, 167-176 (2000).
• [21] T. Piecuch, Termiczna utylizacja odpadów, Politechnika Koszalinska, Koszalin, (1998).
• [22] Procedura sporządzania wyciagów wodnych z odpadów zawarta w Dz. U. 120-1284 w Rozporzadzeniu Rady Ministrów z 27.12.2000 w sprawie opłat za składowanie odpadów.