CZ2005189A3 - Zpusob výroby stavebních hmot a výrobku z popílkuzískaného fluidním spalováním tuhých fosilních paliv - Google Patents
Zpusob výroby stavebních hmot a výrobku z popílkuzískaného fluidním spalováním tuhých fosilních paliv Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2005189A3 CZ2005189A3 CZ20050189A CZ2005189A CZ2005189A3 CZ 2005189 A3 CZ2005189 A3 CZ 2005189A3 CZ 20050189 A CZ20050189 A CZ 20050189A CZ 2005189 A CZ2005189 A CZ 2005189A CZ 2005189 A3 CZ2005189 A3 CZ 2005189A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- fly ash
- optionally
- fluidized
- building materials
- weight
- Prior art date
Links
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 239000004566 building material Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 title claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 17
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 13
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 9
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 10
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 16
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 14
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 13
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 11
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 11
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 11
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 11
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 6
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 6
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 6
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 6
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052925 anhydrite Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 5
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 4
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 4
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 2
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229910001653 ettringite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000009436 residential construction Methods 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical class [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000537371 Fraxinus caroliniana Species 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001341 alkaline earth metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910001420 alkaline earth metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 leaves the chimneys Substances 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000010812 mixed waste Substances 0.000 description 1
- 229940072033 potash Drugs 0.000 description 1
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 229910000500 β-quartz Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/021—Ash cements, e.g. fly ash cements ; Cements based on incineration residues, e.g. alkali-activated slags from waste incineration ; Kiln dust cements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Zpusob výroby stavebních hmot a výrobku z popílkuzískaného fluidním spalováním tuhých fosilních paliv, prípadne v prítomnosti vápence, jehoz podstata spocívá v tom, ze se popílek desintegruje, výhodne mechanickou aktivací, k dosazení otevrení jeho zrn, prípadne v prítomnosti vody, na prumernou hrubost zrna pod 100 mikrometru k získání suché stavební hmoty nebo tvarovatelné vlhké stavební hmoty, která se prípadne tvaruje do pozadovaného tvaru stavebního výrobku.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby stavebních hmot a stavebních výrobků z popílků získaných fluidním spalováním tuhých fosilních paliv.
Dosavadní stav techniky
Popílky fluidního spalování tuhých fosilních paliv vznikají tepelnou přeměnou popelovin, které jsou obsažené v uhlí a lignitech, a CaCO3, přidávaného k uhlí před spalováním, a jejich vzájemnými reakcemi, probíhajícími při fluidním spalování. Za teploty 800 °C^850 °C dochází k dehydrataci a dehydroxylaci jílových minerálů a k jejich částečné přeměně na skelnou - amorfní fázi. Křemen při teplotě 573 °C přechází na fázi tzv. vyššího beta křemene. Živce se částečně přemění na sklovitou fázi, částečně zůstanou nedotčené. Sulfidy železa se rozkládají za vzniku oxidů Fein za uvolňování ^plynného SO3. Uvolněný SO3 reaguje s vápencem (CaCCb), přidávaným do spalování na anhydrit (CaSCL), který hydrataci může přecházet na sádrovec (CaSO4.2H2O). Přebytek CaCO3, který nereaguje s SO3 se rozkládá na CaO + CO2, tedy nehašené, tzv. měkce pálené reaktivní vápno a oxid uhličitý. Zatím, co plynná fáze, tvořená především CO2 odchází komíny, pevné látky jsou jako ložový a úletový popílek zachycovány a skladovány v silech.
Nejčastěji pak bývají míchány v poměru 1:2,5 se zhruba 30 - 40 % vody a jako stábilizát ukládány na skládku, kde jsou pěchovány vibračním válcem a v průběhu několika týdnů utuhnou na porézní šedou struskovitou hmotu o nevelké pevnosti v tlaku. Mezi částicemi pevných látek v popílku probíhají za přítomnosti vody výměnné chemické reakce, při kterých na kontaktech jednotlivých zm vznikají nové minerály. Například CaO nebo Ca(OH)2 reaguje se vzdušným CO2 na CaCC>3, a hydrataci z anhydritu vzniká sádrovec.
Těmito procesy dochází k tuhnutí směsi. Zhruba po 28 dnech zrání směsí probíhá ještě reakce podobná pucolánové reakci, při které vzniká minerál ettringit CaóALÍSO^OHjn.óHsO . Ten spolu s kalcitem a anhydritem dodává směsi mechanickou pevnost a chemickou odolnost. Ale protože popílky samy bez úpravy tuhnou jen velmi pomalu a výsledný produkt dosahuje pouze nízkých hodnot pevnosti, nejsou v neupraveném stavu průmyslově použitelné jako samostatné plnohodnotné stavební hmoty.
Proto se fluidní popílky v současnosti používají pouze jako materiál ke stavbě náspů nebo jako zásypový materiál, kterým se vyplňují zejména vydobyté důlní prostory. V malé míře jsou využívány jako příměs do cementu. Z celkové produkce fluidní ch popílků je využito necelých 10 % a veškerý další objem je ukládán ve formě stabilizátu na skládky.
Širší použití mají klasické popílky jako základní plnivo pro výrobu pórobetonových tvárnic, nebo vápnopopílkových tvárnic. Jako pojivo se používá portlandský cement nebo vápno. Dále se popílků z klasického spalování tuhých fosilních paliv používá jako aktivní složky směsných, popílkových nebo pucolánových cementů, kde se silikátová fáze popílků váže s vápennou složkou portlandského slínku při pucolánové reakci. Betony z cementů s příměsí popílků jsou pak odolnější ve vlhkém a kyselém prostředí. Jediným komplikujícím faktorem pro využití těchto stavebních prvků v bytové výstavbě je zvýšená radioaktivita některých popílků.
V poslední době byla vyvinuta nová pojivá na bázi jílů dopovaných alkalickými kovy, která jsou vhodná i k solidifikaci popílků a strusek. Rovněž byla vyvinuta tzv. bezslínková a máloslínková pojivá na základě směsí popílků a jílů. Dalším způsobem zpracování popílků je jejich alkalická aktivace, spočívající v dopování alkalickými kovy a přesrážení v zásaditém prostředí, a ve vytvoření tzv. geopolymerů.
Všechny tyto technologie se však neobejdou bez použití pojiv, ať už klasických jako cement a vápno nebo netradičních, jako jsou aktivované jíly a popílky dále slouží v podstatě pouze jako plnivo, nebo bez relativně drahých chemických aktivačních přísad.
Tyto technologie mají tu nevýhodu, že klasická pojivá jako portlandský cement nebo vápno jsou drahá a netradiční pojivá, jako aktivované jíly se musí k místu zpracování spolu s popílky dovážet, a doprava je dnes velmi drahá. Před dalším zpracováním se musí jíly sušit, pražit, rozmělnit a chemicky aktivovat, což ještě dále zvyšuje náročnost celé výroby.
Podstata vynálezu
Předmětem vynálezu je způsob výroby stavebních hmot a výrobků z popílku získaného fluidním spalováním tuhých fosilních paliv, případně v přítomnosti vápence, jehož podstata spočívá v tom, že se popílek de|integruje, výhodně mechanickou aktivací, k dosažení otevření jeho zrn, případně v přítomnosti vody, na průměrnou hrubost zrna pod 100 mikrometrů k získání suché stavení hmoty nebo tvarovatelné vlhké stavební hmoty, která se případně tvaruje do požadovaného tvaru stavebního výrobku.
Výhodně se k popílku před, v průběhu, nebo po jeho dezintegraci přidá chemická aktivační přísada, schopná dodat ionty alkalických kovů případně kovů alkalických zemin nebo/a zvýšit pH, v množství 0,10 až 15,00 % hmotnosti, vztaženo na hmotnost popílku.
Výhodně se k popílku, případně kjeho směsi s chemickou aktivační přísadou a případně vodou přidá plnivo v množství nejvýše rovném 500 % hmotnosti, vztaženo na hmotnost popílku.
Popílky ze spalování tuhých fosilních paliv obsahují latentně hydraulické složky, které za přítomnosti vody a Ca, jsou schopny vstupovat do reakce a vytvářet spolu mechanismem pucolánové reakce nové krystalické struktury na bázi alumosilikátů, nebo v případě popílků z fluidního spalování, kde se kromě pucolánové reakce a dalších reakcí podobných těm, jaké probíhají v klasických betonech nebo vápenato-křemičitých systémech, mohou díky vysokému obsahu CaO a CaSO4 probíhat netypické reakce mezi alumosilikáty a CaSO4 za vzniku minerálu ettringitu Ca6Al2(SO4)3(OH)i2.6H2O případně thaumasitu Ca3Si(CO3)(SO4)(OH6).12H2O. Dále mohou u popílků fluidního spalování probíhat i reakce CaO nebo Ca(OH) 2 se vzdušným CO2 na CaCO3 a hydratace anhydritu CaSO4 na sádrovec CaSO4.2H2O.
Tyto reakce ale probíhají velmi pomalu a pouze v nedostatečné míře a ne příliš dokonale, protože částice fluidních popílků mají většinou neaktivní, tj. uzavřený povrch a plocha, kterou se vzájemně dotýkají jednotlivé částice, je relativně malá. Tyto částice, označované jako zrna bývají také často velmi porézní a voda, která by mezi nimi mohla zprostředkovat reakci je nasáknutá ze značné části do pórů v jednotlivých zrnech. Pak se vody nedostává v prostorách mezi zrny a tak nemůže být v dostatečné míře zprostředkován přenos a výměna iontů, která je pro vytváření nových minerálů zásadní. Voda nasáklá do pórů pak zpomaluje vysychání a litifíkaci fluidních popílků.
Uvedené fluidní popílky lze způsobem podle vynálezu zpracovat na stavební hmoty a výrobky typu tvárnic a příčkovek bez přidání jakéhokoliv dosud používaného pojivá nebo chemické aktivační přísady, a většinu z nich lze i přímo zpracovat na pojivá podobných vlastností jako malta nebo cement. Tato pojivá pak lze používat nejen ve stavebnictví, ale například i pro jiné účely, jako je solidifikace odpadů, včetně odpadů nebezpečných. V technologickém postupu, jak z fluidního popílku vyrobit bez přidání jakýchkoliv dosud běžně používaných pojiv stavební hmoty a pojivá samotná, spočívá podstata vynálezu.
Podstatou vynálezu je technologie, která umožňuje využít přirozených vlastností fluidních popílků a zvýšit reaktivitu fluidních popílků tak, aby se jednotlivé částice fluidních popílků vzájemně spojovaly pouze za přítomnosti samotné vody, bez použití jakéhokoliv doposud běžně používaného pojivá na bázi portlandského cementu, vápna nebo jílu a bez použití chemických aktivačních přísad na bázi sloučenin alkalických kovů. V rámci vynálezu lze přidávat k fluidním popílkům chemické aktivační přísady pouze tehdy, jsou - li zvláštní požadavky na vysokou pevnost, nebo extrémně rychlé tvrdnutí stavební hmoty.
z
V rámci vynálezu mohou být fluidní popílky de|integrovány k dosažení otevření jejich zrn postupy, které jsou obvyklé k dosažení tohoto cíle, například mechanickým mletím. Nicméně dezintegraci popílku k dosažení otevření zrna je výhodné provádět mechanickou aktivací ve vysokorychlostních mlýnech s kontinuálním mletím, například v protisměrných odrazových vysokorychlostních mlýnech - dejintegrátorech.
Část částic, zejména těch o rozměrech menších než 3 mikrč^sedostanou do sféry vlivu molekulárních sil celým svým povrchem a nejen vmiste a okolí kontaktu s jiným zrnem. V těchto vysokorychlostních mlýnech, zejména v defintegrátorech, které jsou pro mechanickou aktivaci nej vhodnější, dochází ke srážkám mlecích těles s mletými částicemi a ke srážkám částic mezi sebou při tak velkých rychlostech a tedy s velmi vysokou energií, že dochází nejen k běžnému mletí, ale i ke vzniku aktivních povrchů a k částečnému narušování původní struktury některých fází. Takto upravené částice jsou pak daleko reaktivnější a schopnější krystalizace a vytváření nových minerálních fází
Dezintegraci fluidních popílků k dosažení otevření jejich zrna je možné provádět buď za sucha tehdy, jestli má být výstupním produktem suchá stavební směs, kterou je možné dlouhodobě skladovat, nebo za mokra, pokud má být získaná směs po její dezintegraci k dosažení otevření zrna bezprostředně použita.
Chemické aktivační přísady se výhodně k fluidnímu popílku přidávají pouze tehdy, jsou - li zvláštní požadavky na vysokou pevnost, nebo rychlé tvrdnutí získané stavební hmoty. Kfluidním popílkům je v závislosti na jejich výchozím složení možné přidávat chemické aktivační přísady, které po přidání vody urychlí tvrdnutí - litifikaci fluidních popílků a zlepší mechanické parametry utuhlé směsi, zejména tehdy, pokud jsou kladeny nároky na vysokou pevnost v tlaku a na její rychlé dosažení. Jako tyto chemické aktivační přísady lze použít zejména sloučeniny alkalických kovů případně kovů alkalických zemin, jako jsou soda, potaše, louh sodný nebo draselný, nebo jejich směsi, případně i další látky obsahující alkalické kovy nebo kovy alkalických zemin. Tyto přísady lze buď přimíchat do popílku před, v průběhu, nebo po jeho dezintegraci k dosažení otevření zrna, nebo je lze rozpustit ve vodě před jejím smísením se suchou směsí připravenou uvedenou dezintegrací fluidních popílků. Tyto chemické aktivační přísady jednak přináší do systému alkalické kovy, případně kovy alkalických zemin, které urychlují rekystalizaci alumosilkátových mineralogických fází především ze skelné fáze fluidních popílků, nebo z fáze dehydratovaných a dehydroxylovaných filosilikátů.
-X
Zároveň zvyšují pH systému/ve kterém je pak částečně rozpustný SiO2, který je pak schopen snadněji reagovat s alkalickými kovy, resp. kovy alkalických zemin, nebo sám rekrystalizovat a tím urychlovat litifikaci systému. K fluidním popílkům lze přidávat křemenný písek/ který nemusí být praný, v odpovídajícím množství ještě před dezintegrací fluidního popílku, a to zejména tehdy, je-li v popílku přebytek Ca, což umožní obnovení rovnováhy mezi množstvím Ca, Si a Al tak, aby mohly po smísení s vodou vznikat žádoucí mineralogické fáze. Písek, neupravený ložový popel, strusku, štěrk, drcené kamenivo, drcené umělé hmoty a gumu atp.jlze přidat jako plnivo upravující vhodnou strukturu a poréznost materiálu, ale to až po dezintegraci fluidního popílku.
Fluidní popílky upravené dezintegrací k dosažení otevření jejich zrn lze použít po smíchání s vodou jako malty nebo z nich lze vyrábět prefabrikované výrobky. Chemická aktivace se použije pouze tehdy, pokud existují zvláštní požadavky na urychlení tuhnutí směsi nebo na zvýšení pevnosti výsledného výrobku. Pro většinu aplikací ale stačí pouhé přidání vody. Pevnost těchto výrobků lze dále zvýšit jejich vyzráváním za zvýšené teploty a tlaku.
Velmi často je žádoucí, smíchat spolu fluidní popílek úletový a fluidní popílek ložový z jedné a téže elektrárny. Možné jsou pro různé aplikace jejich směsi v různých poměrech, ale velmi často se optimální poměr jejich míchání blíží poměru, ve kterém v elektrárně vznikají. To si lze vysvětlit tím, že poměr jednotlivých prvků, zastoupený v původních minerálech popeloviny, byl rozdělen při spalování na dvě neekvivalentní frakce. Ktomu, aby mohly z popílků vznikat mineralogické fáze, podobné alespoň částečně těm, obsaženým v původních popelových, je zapotřebí tyto dvě frakce opět spoíu v odpovídajíce, poměru smísit. Jestli se tak stane před dezintegrací k dosažení otevření zrna, nebo jestli jsou obě frakce defintegrovány zvlášť, a smíchány až potom, není důležité. Někdy, a to zejména při použití chemické aktivace, lze využít samostatně pouze úletový nebo ložový popílek.
Způsob podle vynálezu má oproti doposud běžně používaným způsobům zpracování fluidních popílků několik výhod.
První výhodou je, že lze beze zbytku zpracovat fluidní popílky ze spalování tuhých fosilních paliv, které byly doposud vyváženy na skládky, na kvalitní stavební hmoty a výrobky a to bez použití jakýchkoliv pojiv na bázi cementů nebo vápna, případně jílů.
Druhou výhodou je nenáročnost této technologie na dopravu, protože fluidní popílky se dají zpracovat na jednom místě blízko zdroje na suché směsi a není zapotřebí dovážet žádný cement, vápno, nebo jíly.
Další výhodou je nízká spotřeba energie a tím i nízká cena stavebních hmot vyrobených z fluidních popílků způsobem podle vynálezu ve srovnání s klasickými stavebními hmotami na bázi cementů a vápna.
Z fluidních popílků lze za použití způsobu podle vynálezu vyrábět celou řadu stavebních hmot od pojiv, nahrazujících cement, vápno nebo sádru, přes suché směsi s různými plnivy až po prefabrikované výrobky typu tvárnic a příčkovek vhodných i pro bytovou výstavbu.
A protože neupravené, zejména fluidní ložové popílky mohou nahrazovat úspěšně jako plniva drobné kamenivo v suchých směsích a prefabrikovaných výrobcích, nadále se tím zvyšuje možnost využití popílků přímo na místě jejich vzniku a tím další snížení nákladů na výrobu stavebních výrobků.
Další výhodou oproti klasickým stavebním hmotám na bázi cementů a vápna je nižší specifická hmotnost hmot na bázi fluidních popílků při srovnatelných mechanických vlastnostech.
V neposlední řadě se tato technologie, vzhledem ke svým vlastnostem a nízké ceně může používat k solidifikaci některých odpadů a jejich využití ke stavebním účelům. Toho lze dosáhnout dvěma způsoby. Prvním je použití pojiv vyrobených touto technologií z fluidních popílků, například ke tmelení drcených odpadních umělých hmot, gum, strusek a jiných i směsných odpadů. Druhým způsobem je smísení odpadů po jejich vysušení s popílky ještě před jejich deíintegrací k dosažení otevření zrna.
-sTímto způsobem je možné například solidifíkovat odpady jako jsou přístavní, rybniční a říční kaly, naplaveniny a kontaminované zeminy. Solidifikované odpady pak lze využít k z hygienického hlediska méně náročným stavebním pracím, jako například k vnějším terénním úpravám, stavbě a zpevnění těles silničních nebo železničních náspů.
Jediným rizikem pro výrobu stavebních hmot z fluidních popílků pro bytovou výstavbu může být zvýšená radioaktivita popílků vznikajících spalováním tuhých fosilních paliv z některých konkrétních lokalit či oblastí. Toto riziko je možné eliminovat pouze tak, že se buď fluidních popílků z takových lokalit a oblastí nebude využívat vůbec, a pokud ano, tak ne pro výrobu stavebních hmot a výrobků určených pro bytovou výstavbu. A zároveň se bude kontrolovat úroveň radioaktivity popílků ještě před zpracováním, aby nebyla přesazena hranice stanovená pro stavební hmoty používané k terénním úpravám a v silničním , železničním případně z\ vodním stavitelství obecně. Toto riziko však existuje u jakémkoliv metody zpracování veškerých popílků, a to i u metod klasických s použitím cementových, vápenných nebo jílových pojiv.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Výroba výplňových tvárnic a příčkovek:
Fluidní úletový popílek se smíchá s fluidním ložovým popílkem v poměru 2:1 a pomele se za sucha v prstencovém mlýně na hrubost zrna pod 15 mikrometrů. Pak se takto upravený popílek promíchaný spolu 5oJ% plniva - neupraveného fluidního ložového popílku, smíchá přibližně se 34 % vody, vztaženo na hmotnost směsi Z de/integrovaného popílku s plnivem, a vzniklá směs se odlije do forem. Po nejméně 48 hodinách se může utuhlá směs z forem vyjmout a nechat dále dozrát za teploty místnosti po dobu alespoň 28^dnů. Tím se získají výplňové tvárnice a příčkov^ky s dostatečnou odolností proti vodě a pevností v tlaku do 10 MPa.
Příklad 2
Výroba nosných perfabrikátů:
Fluidní úletový popílek se smíchá s fluidním ložovým popílkem v poměru 1:1 a podrobí se mechanické aktivaci za sucha v defintegrátorovém mlýně na hrubost zrna pod 10 mikrometrů. Takto upravený popílek se pečlivě smíchá přibližně s36 % hmotnosti vody, vztaženo na hmotnost popílku. Tato směs je potom lisována do tvaru nosných prefabrikátu, které se poté nechají zrát v autoklávu za teploty přibližně 210 ’C a tlaku přibližně 1,60 MPa po dobu šesti hodin. Po pomalém ochlazení se nechají nosné prefabrikáty dozrávat za teploty místnosti a běžného atmosférického tlaku po dobu alespoň 6 dnů, aby se předešlo praskání vnitřním pnutím. Tímto způsobem lze získávat nosné prefabrikáty s pevností v tlaku až do 70 MPa.
Příklad 3
Výroba stavebního pojivá
Fluidní úletový popílek se smíchá s fluidním ložovým v poměru 2:1 a podrobí se z mechanické aktivaci na hrubost zrna pod 10 mikrometrů v dejintegrátorovém mlýně.
Tím vznikne suchá směs, vhodná po smíchání s 38^% hmotnosti vody, vztaženo na hmotnost popílku, jako stavební pojivo^Jderé může nahradit maltu nebo cement. Do této suché směsi, se může přidat až 65% hmotnosti plniva tvořeného neupraveným Λ ložovým popílkem, struskou nebo pískem, čímž se získá suchá stavební směs, která po smíchání se zhruba 2^% hmotnosti vody, vztaženo na hmotnost směsi včetně plniva, nahrazuje pomaleji tuhnoucí druhy betonů s pevností v tlaku v rozmezí 17 až 35 MPa.
Claims (3)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob výroby stavebních hmot a výrobků z popílku získaného fluidním spalováním tuhých fosilních paliv, případně v přítomnosti vápence, vyznačený tím, že se popílek defintegruje, výhodně mechanickou aktivací, k dosažení otevření jeho zrn, případně v přítomnosti voděna průměrnou hrubost zma pod 100 mikrometrů k získání suché stavební hmoty nebo tvarovatelné vlhké stavební hmoty, která se případně tvaruje do požadovaného tvaru stavebního výrobku .
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se k popílku před, v průběhu, nebo po jeho dezintegraci přidá chemická aktivační přísada, schopná dodat ionty alkalických kovů nebo/a zvýšit pH, v množství 0,1 až 20 % hmotnosti, vztaženo na hmotnost popílku.
- 3. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se k popílku, případně k jeho směsi s chemickou aktivační přísadou a případně vodou přidá plnivo v množství nejvýše rovném 500 % hmotnosti, vztaženo na hmotnost popílku.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20050189A CZ296655B6 (cs) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | Zpusob výroby stavebních hmot a výrobku z popílkuzískaného fluidním spalováním tuhých fosilních paliv |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20050189A CZ296655B6 (cs) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | Zpusob výroby stavebních hmot a výrobku z popílkuzískaného fluidním spalováním tuhých fosilních paliv |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2005189A3 true CZ2005189A3 (cs) | 2006-05-17 |
| CZ296655B6 CZ296655B6 (cs) | 2006-05-17 |
Family
ID=36973069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20050189A CZ296655B6 (cs) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | Zpusob výroby stavebních hmot a výrobku z popílkuzískaného fluidním spalováním tuhých fosilních paliv |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ296655B6 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305295B6 (cs) * | 2011-12-23 | 2015-07-22 | Svoboda A Syn, S.R.O. | Způsob úpravy a využití struskopopílkových směsí těžených ze složiště |
-
2005
- 2005-03-24 CZ CZ20050189A patent/CZ296655B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ296655B6 (cs) | 2006-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Madani et al. | Geopolymer bricks made from less active waste materials | |
| US8709150B2 (en) | Composition for building material and a process for the preparation thereof | |
| KR100464666B1 (ko) | 굴패각을 이용한 지반개량형 고화재 제조방법 | |
| KR101002547B1 (ko) | 준설사토 및 슬러지를 재활용한 친환경 점토 벽돌 및 이의 제조방법 | |
| CZ292875B6 (cs) | Geopolymerní pojivo na bázi popílků | |
| CN110467368B (zh) | 一种用于无机固体废弃物建材化的活性激发剂及其制备方法 | |
| CN1884183A (zh) | 高强耐水石膏砖及其制备方法 | |
| CN1887764A (zh) | 预处理的尾矿、以该预处理的尾矿为主要原料制备的凝石胶凝材料及其制备方法 | |
| US20110175258A1 (en) | Method of producing inorganic hydraulic binders | |
| Sithole et al. | Effect of binary combination of waste gypsum and fly ash to produce building bricks | |
| US20250296879A1 (en) | Systems and methods for self-sustaining reactive cementitious systems | |
| CN116119990B (zh) | 碳化养护高强煤矸石基低碳免烧植草砖及其制备方法 | |
| Sun et al. | Study on preparation of inorganic binder stabilized material with large dosage of phosphogypsum | |
| KR100902281B1 (ko) | 도시쓰레기 소각재를 이용한 무기바인더 조성물 및 그제조방법 | |
| KR100795936B1 (ko) | 폐기 점토를 활용한 점토투수블록 및 그 제조방법 | |
| KR100375407B1 (ko) | 폐기물의 중금속 용출방지를 위한 고형체 제조방법 및이에 의해 제조된 고형체 | |
| CN113387669A (zh) | 一种赤泥-磷石膏基重金属固化剂、其制备方法及应用 | |
| KR20040020494A (ko) | 폐콘크리트를 이용한 유해 폐기물 고화용 시멘트 제조방법및 이로부터 제조된 시멘트 | |
| CZ2005189A3 (cs) | Zpusob výroby stavebních hmot a výrobku z popílkuzískaného fluidním spalováním tuhých fosilních paliv | |
| CZ20041198A3 (cs) | Zpusob výroby stavebních hmot a výrobku z popílkuzískaných spalováním tuhých fosilních paliv | |
| KR101170908B1 (ko) | 하수슬러지용 분말 고화제 및 그 제조방법 | |
| CZ61898A3 (cs) | Výrobní směs pro výrobu malt a kompaktovaných stavebních hmot a způsob jejího zpracování | |
| Jiang et al. | Innovative reuse of concrete slurry waste from ready-mixed concrete plants | |
| JP2006088051A (ja) | 管工事布設用埋戻材の製造方法及び管工事布設用埋戻材 | |
| KR20220111502A (ko) | 하수슬러지 중의 유기물 함유 파우더를 이용한 모르타르용 조성물 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK4A | Patent expired |
Effective date: 20250324 |