CZ2010393A3 - Použití cementu se zvýšeným obsahem fosforu k omezení vyluhovatelnosti toxických prvku - Google Patents

Použití cementu se zvýšeným obsahem fosforu k omezení vyluhovatelnosti toxických prvku Download PDF

Info

Publication number
CZ2010393A3
CZ2010393A3 CZ20100393A CZ2010393A CZ2010393A3 CZ 2010393 A3 CZ2010393 A3 CZ 2010393A3 CZ 20100393 A CZ20100393 A CZ 20100393A CZ 2010393 A CZ2010393 A CZ 2010393A CZ 2010393 A3 CZ2010393 A3 CZ 2010393A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
cement
leachability
toxic elements
content
elements
Prior art date
Application number
CZ20100393A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ303328B6 (cs
Inventor
Sulovský@Petr
Stanek@Theodor
Original Assignee
Výzkumný ústav stavebních hmot, a.s.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Výzkumný ústav stavebních hmot, a.s. filed Critical Výzkumný ústav stavebních hmot, a.s.
Priority to CZ20100393A priority Critical patent/CZ303328B6/cs
Publication of CZ2010393A3 publication Critical patent/CZ2010393A3/cs
Publication of CZ303328B6 publication Critical patent/CZ303328B6/cs

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Použití cementu s obsahem P.sub.2.n.O.sub.5.n. presahujícím 1 % hmotn., jakožto pojiva pri zhotovování stavebních materiálu nebo solidifikátu k omezení vyluhovatelnosti toxických prvku z techto stavebních materiálu nebo solidifikátu.

Description

Použití cementu se zvýšeným obsahem fosforu k omezení vyluhovatelnosti toxických prvků
Oblast techniky
Vynález se týká použití speciálních cementů k omezení vyluhovatelnosti toxických prvků ze stavebních materiálů a ze solidifikátů určených ke skládkování, které obsahují odpadni hmoty se zvýšeným obsahem těchto prvků.
Dosavadní stav techniky
Při výrobě stavebních hmot na bázi cementu se často používají různé druhotné suroviny a odpady z jiných výrob. Mnohé z těchto materiálů se vyznačují zvýšeným obsahem toxických prvků, jako jsou Pb, Cd, Zn, As, Cr, V, Co, Ni, Se, Sb, Hg aj. Jedná se především o pevné zbytky po spalování fosilních paliv, spalitelných odpadních materiálů a biomasy a dále se jedná o odpadní hmoty z různých průmyslových výrobních procesů, mj. kaly z povrchové úpravy kovů, výroby Al aj. Koncentrace zmíněných prvků v nich mohou dosahovat takové výše, že jejich uvolňováním může být kontaminováno životní prostředí. Pokud uvolnitelnost toxických prvků ze stavební hmoty obsahující průmyslový odpad přesáhne legislativou určené limity, není možno využívat takový odpad jako sekundární surovinu pro výrobu stavebních materiálů, nebo se jeho podíl na složení směsi pro výrobu stavební hmoty musí výrazně snížit. To ovšem negativně ovlivní ekonomiku výroby stavební hmoty zvýšením surovinových nákladů a rovněž se to projeví negativním dopadem na životní prostředí (vyšší těžba primárních surovin, problémy s likvidací takových odpadů, dodatečné náklady na jejich ukládání).
Průmyslové odpadní materiály, které není možno v důsledku příliš vysokých obsahů toxických komponent použít jako sekundární suroviny, jsou zařazeny mezi nebezpečné či zvláště nebezpečné odpady. U odpadů těchto kategorií se provádí jejich likvidace solidifikací / stabilizací smísením s pojivém, které má zaručit vznik pevné hmoty, formovatelné tak, aby ji bylo možno ukládat na úložištích k tomu určených, a nedocházelo při tom k většímu úniku toxických prvků do životního prostředí. Jako pojivo bývá ph solidifikací využíván portlandský cement a/nebo vápno. Použiti těchto běžných pojiv však nezaručuje u materiálů s vyššími obsahy toxických prvků takové snížení vychovatelnosti, aby bylo možno stavební hmotu využít v souladu s platnými hygienickými předpisy, resp. solidifikát ukládat na skládky • · · «
- 2 ostatního odpadu, což zvyšuje náklady na jeho skládkování.
Vynález si klade za úkol umožnit výrobu stavebních hmot s využitím odpadních produktů se zvýšeným obsahem toxických prvků a zvýšit účinnost jejich imobilizace v solidifikátech / stabilizátech.
Podstata vynálezu
Uvedený úkol se řeší použitím cementu s obsahem P2O5 přesahujícím 1 % hmotn. jakožto pojivá při zhotovování stavebních materiálů nebo solidifikátů k omezení vyluhovatelnosti toxických prvků z těchto stavebních materiálů nebo solidifikátů.
Pojivém může být cement obsahující dikalcium silikát, do jehož struktury byl zabudován P2O5 při výpalu slínku v koncentraci 2 až 7 % hmotn.
Pojivém může být cement obsahující trikalcium silikát, do jehož struktury byl zabudován P2O5 při výpalu slínku v koncentraci 0,5 až 2,5 % hmotn.
Pojivém může být též cement, k vypálení jehož slínku byla užita masokostní moučka a který obsahuje 1 až 10 % P2O5.
Dále může být pojivém cement připravený semletím slínku a popela z masokostní moučky, přičemž obsah popela v cementu tvoří až 50 % hmotn.
Vynález využívá skutečnosti, že analogy apatitu, v nichž byla část iontů vápníku a/nebo fosforečných iontů nahrazena jinými ionty, jsou v rozsahu hodnot pH, které připadají v úvahu v materiálech na bázi portlandského cementu i v jejich bezprostředním okolí, nerozpustné. Experimentálně bylo prokázáno, že ve vodném prostředí (např. půdní roztok) dochází v přítomnosti apatitu k iontové výměně, při níž ionty kovů jako Pb, Zn či Cd nahrazuji ionty Ca2+ ve struktuře apatitu. Podobným způsobem může docházet i k výměně aniontů - fosfátové ionty mohou být nahrazeny arzeničnanovými, seleničnanovými či vanadičnanovými. Navrhovaný způsob imobilizace toxických prvků jednak umožňuje významně snížit vyluhovatelnost prvků tvořících oxyanionty, které ani v alkalickém prostředí betonu nevytvářejí nerozpustné sloučeniny, a navíc využívá zvýšenou účinnost fixace těchto prvků i toxických prvků vytvářejících kationty, k níž dochází v důsledku rovnoměrného rozložení fixující substance (fosforečnanových iontů) v celé hmotě výrobku (stavebního prvku, solidifikátů) a také v důsledku malých rozměrů vysrážených fosfátů, které zvětšují
- 3 reakční povrch pro pozdější sorpci toxických prvků.
Pokusy původců ukázaly, že shodně fungují i nerozpustné fosfáty vzniklé precipitací z fosforečnanových iontů uvolněných hydratací di- a trikalcium silikátů, do jejichž struktury byl P2O5 zabudován při výpalu slínku - viz příklad 1.
Nabízí se námitka, že obsah P2O5 ve slínku překračující 0,5 % hmotn. negativně ovlivňuje fázové složení slínku a tím i kvalitu cementu a při obsahu 4,5 % hmotn. již zcela blokuje tvorbu alitu. Nicméně ve spisu SK 5092-2008 se navrhuje způsob výroby slínku s obsahem P2O5 až 3,5 % hmotn a ve spisu CZ 2010-83 s obsahem P2O5 výrazně překračujícím uvedené hodnoty, aniž by to podstatněji ovlivnilo kvalitu cementu.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Ze vzorku bílého slínku s obsahem 3,07 hmotn. % P2O5 byl připraven namletím cement (CEM A-3P) se stejným obsahem regulátoru tuhnutí a s přibližně stejným měrným povrchem, jako referenční CEM I 52,5N. Tyto cementy byly smíchány v poměru 1 : 1 s elektrárenským popílkem vyznačujícím se zvýšenými obsahy toxických prvků. Po přidání záměsové vody v množství nutném k dosažení potřebné plasticity byla z takto vzniklých malt vytvořena zkušební tělesa, po odformování umístěná do vlhkého prostředí (teplota 20° C, relativní vlhkost 90%). Po 78 denním zráni byla tělesa podrcena na zrnitost 1-10 mm a z tohoto materiálu byly připraveny vodné výluhy podle ČSN EN 12457-4 (83 8005). Analýza výluhů ukázala, že vyluhovatelnost většiny sledovaných toxických prvků výrazně poklesla oproti vyluhovatelnosti malty z referenčního cementu CEM I 52,5N, a to jak u prvků tvořících kationty (u Pb a Zn dvacetkrát), tak u oxyanionty tvořících prvků (As, Cr, Sb, V - v průměru třikrát) - viz Tab. 1:
Prvek Obsah prvku ve výluhu Vyluhovatelnost malty z cementu se 3 % P2Os v % vyluhovatelnosti malty z CEM I 52,5N
CEMI 52,5N + popílek CEM A3P+ popílek
(mg/l) (mg/l) (%)
• « · ·
As 20,4 5,8 28
Co 0,11 0,07 64
Cr 210,6 88,4 42
Cu 3,4 1.8 53
Hg 0,7 0,3 43
Pb 39,2 2,3 6
Sb 2,02 0,92 46
Se 79,5 56,6 71
V 603,1 200,6 33
Zn 62,9 2,3 4
Příklad 2
Ze vzorku portlandského slínku s relikty popela z masokostní moučky, která byla použita jako palivo při jeho výpalu, s celkovým obsahem 7,09 % hmotn P2O5 byl připraven namletím s přídavkem regulátoru tuhnutí cement (CEM 7P-MKM). Tento cement byl smíchán v poměru 1 : 1 s elektrárenským popílkem vyznačujícím se zvýšeným obsahem toxických prvků. Po přidání záměsové vody v množství nutném k dosažení potřebné plasticity byla z takto vzniklých malt vytvořena zkušební tělesa, po odformování umístěná do vlhkého prostředí (teplota 20° C, relativní vlhkost 90%). ro 28 denním zrání byla tělesa podrcena na zrnitost 1-10 mm a z tohoto materiálu byl připraven vodný výluh podle ČSN EN 12457-4 (83 8005). Analýza výluhů také ukázala výrazné snížení vyluhovatelnosti u některých sledovaných toxických prvků oproti vyluhovatelnosti malty z referenčního cementu CEM I 52,5N - viz Tab. 2:
Prvek Obsah prvku ve výluhu Vyluhovatelnost malty z cementu se 7 % P2O5 v % vyluhovatelnosti malty z CEM I 52,5N
CEM I 52.5N + popílek CEM 7PMKM+ popílek
(pg/i) (pg/l) (%)
As 7,59 0,97 13
Cr 262,8 97,2 37
Cu 1,27 0,37 29
Sb 1.30 0,28 22
V 1,50 0,51 34

Claims (5)

PATENTOVÉ NÁROKY
1. Použití cementu s obsahem P2O5 přesahujícím 1 % hmotn. jakožto pojivá při zhotovování stavebních materiálů nebo solid ifikátú k omezení vyluhovatelnosti toxických prvků z těchto stavebních prvků nebo solidifikátú.
2. Použití cementu podle nároku 1 obsahujícího dikalcium silikát, do jehož struktury byl zabudován P2O5 při výpalu slínku v koncentraci 2 až 7 % hmotn.
o.
Použiti cementu podle nároku 1 obsahujícího trikalcium silikát, do jehož struktury byl zabudován P2O5 při výpalu slínku v koncentraci 0,5 až 2,5 % hmotn.
4. Použití cementu podle nároku 1, k vypálení jehož slínku byla užita masokostní moučka a který obsahuje 1 až 10 % P2O5.
5. Použiti cementu podle nároku 1 připraveného semletím slínku a popela z masokostní moučky, přičemž obsah popela v cementu tvoří až 50 % hmotn.
CZ20100393A 2010-05-21 2010-05-21 Použití cementu se zvýšeným obsahem fosforu k omezení vyluhovatelnosti toxických prvku CZ303328B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20100393A CZ303328B6 (cs) 2010-05-21 2010-05-21 Použití cementu se zvýšeným obsahem fosforu k omezení vyluhovatelnosti toxických prvku

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20100393A CZ303328B6 (cs) 2010-05-21 2010-05-21 Použití cementu se zvýšeným obsahem fosforu k omezení vyluhovatelnosti toxických prvku

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2010393A3 true CZ2010393A3 (cs) 2011-11-30
CZ303328B6 CZ303328B6 (cs) 2012-08-01

Family

ID=45002307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20100393A CZ303328B6 (cs) 2010-05-21 2010-05-21 Použití cementu se zvýšeným obsahem fosforu k omezení vyluhovatelnosti toxických prvku

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ303328B6 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ305634B6 (cs) * 2014-12-23 2016-01-13 Výzkumný ústav stavebních hmot, a.s. Pojivo pro imobilizaci toxických prvků

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3235330A (en) * 1962-06-20 1966-02-15 Fmc Corp Recovery of phosphorus values and cement clinker from a phosphatic ore
JPH07136615A (ja) * 1993-11-22 1995-05-30 Entetsuku:Kk 有害金属含有飛散灰を無害安定化するための処理剤、及び処理方法
RU2137229C1 (ru) * 1997-11-20 1999-09-10 Научно-производственное объединение "Радиевый институт им.В.Г.Хлопина" Способ иммобилизации зольных остатков от сжигания радиоактивных и токсичных отходов
DE60019801D1 (de) * 1999-08-20 2005-06-02 Stramproy Dev & Licensing B V Verfahren zum immobilisieren von giftigen metallen in festen industriellen abfällen
SK282498B6 (sk) * 2001-02-19 2002-08-06 Pova�Sk� Cement�Re�, A. S. Spôsob likvidácie upravených organických odpadov spaľovaním v cementárskych rotačných peciach

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ305634B6 (cs) * 2014-12-23 2016-01-13 Výzkumný ústav stavebních hmot, a.s. Pojivo pro imobilizaci toxických prvků

Also Published As

Publication number Publication date
CZ303328B6 (cs) 2012-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111620575B (zh) 垃圾焚烧飞灰全固废固化稳定化材料及其固化方法
Minocha et al. Effect of inorganic materials on the solidification of heavy metal sludge
Xu et al. The utilization of lime-dried sludge as resource for producing cement
Piasta et al. The effect of sewage sludge ash on properties of cement composites
KR100860017B1 (ko) 공정오니 및 슬러지를 이용한 토목 및 건축자재용 흙골재조성물 및 이의 제조방법
JP5599061B2 (ja) 中性固化材用の添加材、中性固化材および重金属類の溶出抑制方法
JP2012076009A (ja) バイオマス焼却灰から造粒固化体を製造する方法
KR101120058B1 (ko) 하?폐수오니를 이용한 매립시설용 고화토 조성물의 제조방법
Koseoglu et al. Encapsulating fly ash and acidic process waste water in brick structure
Hamood et al. Sustainability of sewage sludge in construction
CZ2010393A3 (cs) Použití cementu se zvýšeným obsahem fosforu k omezení vyluhovatelnosti toxických prvku
CN112608044A (zh) 水泥窑协同处置污染土壤混合材及其制备方法和应用
WO2018120051A1 (zh) 一种垃圾焚烧飞灰稳定化药剂及其制备方法
PL192267B1 (pl) Kompozycja do obróbki materiałów odpadowych, jej zastosowanie oraz sposób obróbki materiałów odpadowych
JP4694434B2 (ja) 副生物の処理方法
JP5171350B2 (ja) 廃棄物の固形化処理法
DE10160163C2 (de) Verfahren zur Konditionierung von Schlämmen und/oder Suspensionen
Ibrahim et al. Effect of pre-treated incineration bottom ash as sand replacement material to compressive strength of foamed concrete
Piyapanuwat et al. Performance of lime-BHA solidified plating sludge in the presence of Na2SiO3 and Na2CO3
JP4061253B2 (ja) 重金属処理剤の製造方法
Street Encapsulation of municipal solid waste incineration residues into coal fly ash rock matrix
Grabowski et al. Chapter-10 Upcycling Wastewater Treatment Plant Sludge into Eco-Friendly Cement Mortar
Yi et al. Solidification of Industrial Waste Sludge with Incineration Fly Ash and Ordinary Portland Cement
Banaszkiewicz et al. Evaluation of usefulness of hydrated lime in process of stabilization of sludges from electrocoating
JP2018043888A (ja) けい酸質肥料、およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20240521