LT6689B - Keraminių gaminių su šlako (dugno pelenų) priedu gavimo būdas - Google Patents
Keraminių gaminių su šlako (dugno pelenų) priedu gavimo būdas Download PDFInfo
- Publication number
- LT6689B LT6689B LT2019026A LT2019026A LT6689B LT 6689 B LT6689 B LT 6689B LT 2019026 A LT2019026 A LT 2019026A LT 2019026 A LT2019026 A LT 2019026A LT 6689 B LT6689 B LT 6689B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- slag
- clay
- ceramic products
- masonry units
- additive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Išradimas priklauso pramoninės ekologijos ir statybinių medžiagų sričiai ir gali būti pritaikytas keraminių mūro gaminių gamybai. Išradime siūlomas būdas gaminti keraminius gaminius su komunalinių atliekų deginimo metu susidarančių šlako (dugno pelenų), kurio sudėtyje yra apie 50 % SiO2 bei sunkiųjų metalų, priedu. Keraminių gaminių formavimo masė ruošiama iš tokių komponentų: molio ir komunalinių atliekų šlako. Nauja yra tai, kad varijuojant šlako formavimo masėje kiekį ir išdegant atitinkamu režimu, gautos keraminės šukės, kurių tariamasis (bruto) sausasis tankis 1770-1840 kg/m³, gniuždymo stipris 35-45 N/mm², vandens įmirkis 12,5-14,5 %, atsparumas šalčiui > 100 ciklų.
Description
Išradimas priklauso pramoninės ekologijos sričiai ir statybinių medžiagų pramonei, tiksliau statybinės keramikos sričiai ir gali būti pritaikytas gaminant keraminius gaminius su kogeneracinėse jėgainėse susidarančiu komunalinių deginimo atliekų (KDA) šlako (dugno pelenų) priedu, pakeičiant keraminių gaminių gamyboje naudojama natūralų liesinantį priedą - smėlį.
Šiuo metu Lietuvoje jau pastatyta viena ir planuojama pastatyti dar dvi kogeneracines jėgaines komunalinių atliekų deginimui. Deginant komunalines atliekas daugiausiai susidaro šlako - apie 95-97 %, likusi dalis (nuo 3 % iki 5 %) lakieji pelenai (Van Herck et al, Application of computer modelling to predict the leaching behaviour of heavy metals from MSWI fly ash and comparison with a sequential extraction method, Waste Management 203-210, 2000; Wunsch et al, Investigation of the binding of heavy metals in thermally treated residues from waste incineration, Chemosphere 32: 2211-2218, 1996). Nors Europos atliekų kataloge šlakas priskiriamas nepavojingų atliekų grupei (kodas 19 01 12) (Europos atliekų katalogas (European Waste Catalogue (EWC), 2015), tačiau jo sudėtyje yra sunkiųjų metalų, chloridų bei sulfatų, kurie gali turėti neigiamą įtaką gamtai bei žmonių sveikatai. Šlako panaudojimas/utilizavimas yra aktuali problema.
Yra žinomi būdai gaminti įvairios paskirties keraminius gaminius panaudojant komunalinių deginimo atliekų šlaką. Patente KR20130096855A aprašomi bandiniai pagaminti iš 20-60% šlako, 10-40% vandens valymo dumblo ir 40-60% molio. Bandinius išdegus, priklausomai nuo paskirties (plytos, blokai, lengvieji užpildai), 1000-1300 °C temperatūroje, nustatyta, kad iš gaminių neišsiplauna sunkieji metalai, taip pat jie pasižymi geromis mechaninėmis savybėmis.
Patente EP 2511251A1 aprašomi įvairios paskirties keraminiai gaminiai (plytelės, plytos, čerpės) pagaminti panaudojant 25-100% šlako, išdegant 8501200 °C temperatūroje, išlaikant aukščiausioje degimo temperatūroje 2 vai. Gaminių iš 100% šlako, išdegant 1100 °C temperatūroje, išlaikant aukščiausioje degimo temperatūroje 2 vai., tankis 2,4 g/cm3, jmirkis 15 %, stipris lenkiant 25 MPa. Gaminių iš 80% šlako ir 20% lauko špatų, išdegant 1100 °C temperatūroje, išlaikant aukščiausioje degimo temperatūroje 2 vai., tankis 2,5 g/cm3, įmirkis 0,5 %, stipris lenkiant 44 MPa.
Žinomi bandymai naudoti įvairių sudėčių komunalinių deginimo atliekų šlako antrines žaliavas lengvųjų užpildų (keramzito) gamyboje. Patento WO2016133463A1 autoriai siūlo naudoti 50 % šlako, 30 % stiklo atliekų ir 20 % molio ir tokia sudėti išdegti 1000-1150 °C temperatūroje. Gautų gaminių tankis siekia 0,25-0,9 g/cm3, gniuždymo stipris 0,8-18 MPa. Patento W02006074944A1 autoriai nurodo, kad norint gauti iš 100% šlako lengvuosius užpildus, kurių tankis siektų 1,5-1,8 g/cm3, juos reikia išdegti 1070-1080 °C temperatūroje. Patente SU 1534028A1 nurodyta, kad panaudojus 47,62% komunalinių atliekų šlako, 25-35% anglies šlako, 8-10% molio, 3-5 % galvaninių-cheminių atliekų, 2-3 % anodo gamybos atliekų, gaunamų lengvųjų užpildų, išdegtų 930-940 °C temperatūroje, tankis siekia 150kg/m3, stipris gniuždant 1,5 MPa, vandens įmirkis 16-17 %.
Išvardintuose patentuose aprašyti įvairių keraminių gaminių, panaudojant komunalinių atliekų šlako priedą, gavimo būdai, kuriuose pagrindinis dėmesys skirtas gaminių fizikinėms-mechaninėms savybėms. Tačiau tokie dirbiniai yra degami gana aukštose temperatūrose, nenagrinėjamas gaminių ilgaamžiškumas, vertinat atsparumo šalčiui aspektu bei kai kuriuose patentuose neįvertinamas toksiškumas aplinkai (sunkiųjų metalų, chloridų bei sulfatų išsiplovimas).
Siūlomo išradimo tikslas yra varijuojant KDA šlako, kurio sudėtyje yra apie 50 % SiO2, taip pat pavojingų sunkiųjų metalų, formavimo masėje, iš lengvai lydaus vietinio molio priedo kiekį, gauti keraminius gaminius, užtikrinant jų eksploatacines savybes tam tikrose ribose (tankis ne mažesnis nei 1700 kg/m3, gniuždymo stipris ne mažesnis nei 30 MPa, vandens įmirkis ne didesnis nei 15%, atsparumas šalčiui daugiau nei 100 ciklų) ir toksiškumo aplinkai reikalavimus.
Siūlomi keraminiai gaminiai yra nauji savo formavimo mišinio sudėties komponentais, jų kiekiais ir degimo sąlygomis. Formavimo mišiniui buvo naudota (procentais pagal masę): 90-95% molio ir 5-10% KAD šlako. Gaminant tokius gaminius degimas buvo vykdomas 1000 °C temperatūroje, išlaikant aukščiausioje degimo temperatūroje 1 valandą.
Naudoto molio cheminė sudėtis (%) yra tokia: 51,43 - SiO2, 20,54 - AI2O3, 7,44 - Fe2O3, 4,26 - CaO, 3,07 - MgO, 3,3 - K2O, 0,42 - Na2O, 9,54 - kaitmenys. Nustatyti molio mineralai yra H - hidrožėrutis, Q - kvarcas, K - kaolinitas, Ls - lauko špatas (Pav.1).
Cheminė šlako sudėtis (%) yra tokia: 47,6 - S1O2, 8,4 - AI2O3, 9,7 - Fe2Os, 20,8 - CaO, 2,7 - MgO, 2,9 - SO3, 1,2 - K2O, 3,0 - Na2O, 0,4 - Cl, 3,2 - kaitmenys. Sunkiųjų metalų kiekiai šlake pateikti 1 lentelėje. Nustatyti šlako mineralai yra Q kvarcas, C - kalcitas (Pav. 2).
lentelė. Šlake esančių sunkiųjų metalų (eliuato) tyrimo rezultatai
| Pavadinimas | Tyrimo rezultatai ir matavimo vnt. |
| Arsenas | < 0,01mg/kg |
| Švinas | < 24,63mg/kg |
| Kadmis | < 0,005mg/kg |
| Chromas | 0,158 mg/kg |
| Varis | 3,65 mg/kg |
| Nikelis | < 0,1 mg/kg |
| Gyvsidabris | < 0,002 mg/kg |
| Cinkas | 11,89 mg/kg |
| Baris | 1,88 mg/kg |
| Molibdenas | 0,269 mg/kg |
| Stibis | 0,0405mg/kg |
| Selenas | <0,03 mg/kg |
Pastaba: Sunkiųjų metalų kiekis nustatytas pagal EN ISO 11885-E22
Šlako mikrostruktūroje yra įvairių formų poringų, stambesnių, grublėtų paviršiumi dalelių, kurios susideda iš smulkesnių dalelių (Pav. 3). Šių dalelių pagrindiniai elementai yra Ca (19,03%), Al (6,65%), O (57,60%), Si (9,50%), Mg (2,20 %), K (1,40 %), Zn (2,71 %), Cl (0,91 %) (3 pav. 1). Taip pat yra (3 pav. 2) nuo 5 pm iki 10 pm pailgos lygiu paviršiumi, pakankamai tankios struktūros dalelės. Kai kur ant jų paviršiaus matome smulkesnių apvalios formos dalelių. Šių dalelių pagrindiniai elementai yra Ca (24,20 %), Al (5,73 %), O (65,41 %), Si (2,63 %), Mg (0,40 %), K (0,28 %), Zn (0,90 %), Cl (0,46 %).
Keraminių gaminių su šlako priedu gavimo būdas:
žaliavų paruošimas (trupinimas, sijojimas per 1,25 mm sietą) -> komponentų maišymas -> mišinio drėkinimas iki tinkamos formuoti drėgmės (20-22 %) -> pusgaminių formavimas (plastinių formavimo būdu) -> džiovinimas ir degimas optimaliu laiko ir temperatūros režimu (džiovinimas 105±5 °C temperatūroje, degimas 1000 °C temperatūroje, išlaikant aukščiausioje degimo temperatūroje 1 vai.)
Keraminiai gaminiai gauti naudojant lengvai lydų hidrožėrutinį molį ir komunalinių deginimo atliekų šlako priedą, kuris šiuo metu Lietuvoje praktiškai neutilizuojamas, bei lyginant su analogais neaukšta degimo temperatūrą. Optimalūs komponentų, įeinančių į formavimo masių sudėtis, kiekiai bei technologiniai parametrai nustatyti atliekant eksperimentus. Taikant šį gamybos būdą natūralus liesinantis priedas - smėlis, kuris dažniausiai naudojamas keraminių dirbinių gamyboje, gali būti pakeistas šlako priedu, išlaikant aukštas eksploatacines gaminių savybes, tinkamą ilgaamžiškumą, vertinant pagal atsparumą šalčiui bei užtikinant sunkiųjų metalų, chloridų bei sulfatų neišsiplovimo iš keraminių šukių galimybes. Pagrindiniai išradimo esmę apibūdinantys požymiai ir privalumai pateikti 2 ir 3 lentelėje.
lentelė. Pagrindiniai išradimo esmę apibūdinantys požymiai ir privalumai
| Formavimo mišinio sudėtis (%, pagal masę) | Degimo temperatūra, °C | Tariamasis (bruto) sausasis tankis, kg/m3 | Gniuždymo stipris, N/mm2 | Vandens įmirkis, % | Atsparu ma s šalčiui, ciklai | ||
| Molio kiekis | Liesinančio priedo (smėlio) kiekis | KAD šlako kiekis | |||||
| 90-95 | 5-10 | 0 | 1000 | 1920-1950 | 35—40 | 9-10,0 | > 100 |
| 90-95 | 0 | 5-10 | 1000 | 1770-1840 | 35-45 | 12,5-14,5 | > 100 |
Pastaba: Tariamasis (bruto) sausasis tankis nustatytas pagal LST EN 77213:2003, gniuždymo stipris LST EN 772-1:2011+A1:2015, vandens jmirkis pagal LST EN 772-21:2011, atsparumas šalčiui pagal LST EN 1985:2006 lentelė. Keraminių gaminių su KAD šlako priedu toksiškumo aplinkai įvertinimas (sunkiųjų metalų, chloridų, sulfatų išplovimo tyrimai)
| Nustatytos iš keraminių gaminių išplaunamu sunkiųjų metalų, chloridų bei sulfatų vertės | Keraminiai gaminiai | Ribinės vertės pagal 2003/33/EC | |
| Molis 90 % + smėlis 10% | Molis 90 % + šlako 10 % | Inertinių atliekų | |
| pH | 6,93 | 7,86 | - |
| Sel, pS/cm | 120 | 233 | - |
| Cu, mg/kg | 0,01 | 1,2 | 2,0 |
| Cd, mg/kg | 0,003 | 0,012 | 0,04 |
| C r, mg/kg | 0,011 | 0,12 | 0,5 |
| Pb, mg/kg | 0,009 | 0,086 | 0,5 |
| Zn, mg/kg | 0.42 | 0.79 | 4,0 |
| Ni, mg/kg | 0.08 | 0.18 | 0,4 |
| Chloridai, mg/kg | 170 | 340 | 800 |
| Sulfatai, mg/kg | 450 | 762 | 1000 |
Pastaba: Sunkiųjų metalų išsiplovimo tyrimai atlikti pagal LST EN 124572:2003 bandymo metodiką
Techninis-ekonominis tokių keraminių dirbinių gamybos būdo pagrindimas sekantis - efektyviai panaudojama/utilizuojama kogeneracinėse jėgainėse susidaranti komunalinių deginimo atliekų šlako, savo sudėtyje turintį apie 50 % SiO2 atlieka. Varijuojant komunalinių deginimo atliekų šlako priedo kiekį ir parenkant optimalų laiko ir temperatūros režimą, gaunami pagerintų eksploatacinių savybių keraminiai gaminiai. Gauti keraminiai gaminiai galėtų būti panaudojami gyvenamųjų, pramoninių pastatų statybai, įvairių architektūrinių paminklų restauracijai, nes sunkieji metalai, chloridai bei sulfatai, esantys šlako sudėtyje saugiai surišti keraminėje šukėje į termodinamiškai stabilius junginius, o jų išsiplovimo vertės neviršija inertinių atliekų išsiplovimo ribinių verčių pagal 2003/33/EC dokumento reikalavimus.
Claims (2)
- Išradimo apibrėžtis1. Keraminiai gaminiai, j kurių sudėtį įeina molis ir smėlis, besiskirian t y s tuo, kad smėlis pakeičiamas komunalinių deginimo atliekų šlako priedu, esant tokiam komponentų formavimo masėse santykiui, masės %:molis 90-95, šlakas 5-10.
- 2. Keraminių gaminių gavimo būdas apima molio ir šlako priedo trupinimą, sijojimą per 1,25 mm sietą, formavimo mišinio drėkinimą iki 20-22 % drėgmės, pusgaminių formavimą plastiniu formavimo būdu, pusgaminių džiovinimą 105±5°C temperatūroje ir degimą 1000 °C temperatūroje, išlaikant aukščiausioje degimo temperatūroje 1 vai.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2019026A LT6689B (lt) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | Keraminių gaminių su šlako (dugno pelenų) priedu gavimo būdas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2019026A LT6689B (lt) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | Keraminių gaminių su šlako (dugno pelenų) priedu gavimo būdas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2019026A LT2019026A (lt) | 2019-11-25 |
| LT6689B true LT6689B (lt) | 2020-01-10 |
Family
ID=68609807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2019026A LT6689B (lt) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | Keraminių gaminių su šlako (dugno pelenų) priedu gavimo būdas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| LT (1) | LT6689B (lt) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006074944A1 (en) | 2005-01-14 | 2006-07-20 | Alkemy Ltd. | Pyroprocessed aggregates comprising iba and pfa and methods for producing such aggregates |
| EP2511251A1 (en) | 2009-12-07 | 2012-10-17 | Universidade de Aveiro | Ceramics produced from solid waste incineration bottom ash |
| KR20130096855A (ko) | 2012-02-23 | 2013-09-02 | 명지대학교 산학협력단 | 생활폐기물 소각 바닥재와 정수 슬러지를 이용한 세라믹 제품의 제조방법 및 이를 이용한 제조된 세라믹 제품 |
| WO2016133463A1 (en) | 2015-02-17 | 2016-08-25 | Nanyang Technological University | Method of manufacturing a lightweight material |
-
2019
- 2019-05-13 LT LT2019026A patent/LT6689B/lt unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006074944A1 (en) | 2005-01-14 | 2006-07-20 | Alkemy Ltd. | Pyroprocessed aggregates comprising iba and pfa and methods for producing such aggregates |
| EP2511251A1 (en) | 2009-12-07 | 2012-10-17 | Universidade de Aveiro | Ceramics produced from solid waste incineration bottom ash |
| KR20130096855A (ko) | 2012-02-23 | 2013-09-02 | 명지대학교 산학협력단 | 생활폐기물 소각 바닥재와 정수 슬러지를 이용한 세라믹 제품의 제조방법 및 이를 이용한 제조된 세라믹 제품 |
| WO2016133463A1 (en) | 2015-02-17 | 2016-08-25 | Nanyang Technological University | Method of manufacturing a lightweight material |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| VAN HERCK ET AL: "Application of computer modelling to predict the leaching behaviour of heavy metals from MSWI fly ash and comparison with a sequential extraction method", WASTE MANAGEMENT, 2000 |
| WUNSCH ET AL: "Investigation of the binding of heavy metals in thermally treated residues from waste incineration", CHEMOSPHERE, 1996 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LT2019026A (lt) | 2019-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sutcu et al. | Recycling of bottom ash and fly ash wastes in eco-friendly clay brick production | |
| Eliche-Quesada et al. | Use of bottom ash from olive pomace combustion in the production of eco-friendly fired clay bricks | |
| Martínez-García et al. | Performance of mussel shell as aggregate in plain concrete | |
| Eliche-Quesada et al. | Characterization and evaluation of rice husk ash and wood ash in sustainable clay matrix bricks | |
| Carrasco et al. | An evaluation of bottom ash from plant biomass as a replacement for cement in building blocks | |
| Lin | Feasibility study of using brick made from municipal solid waste incinerator fly ash slag | |
| Kazmi et al. | Development of lighter and eco-friendly burnt clay bricks incorporating sugarcane bagasse ash | |
| Eliche-Quesada et al. | Investigation of using bottom or fly pine-olive pruning ash to produce environmental friendly ceramic materials | |
| EP3241812A1 (en) | Mortar or concrete produced with a hydraulic binder | |
| Sutcu et al. | Low cost and eco-friendly building materials derived from wastes: Combined effects of bottom ash and water treatment sludge | |
| Akinyele et al. | The effect of partial replacement of cement with bone ash and wood ash in concrete | |
| Sarmeen Akhtar et al. | Effect of different types of glasses as fluxing agent on the sintering temperature of bricks | |
| Ghanem et al. | Effect of partial replacement of sand by mswi-ba on the properties of mortar | |
| Awaad et al. | Effect of replacing weathered feldspar for potash feldspar in the production of stoneware tiles containing fish bone ash | |
| LT6689B (lt) | Keraminių gaminių su šlako (dugno pelenų) priedu gavimo būdas | |
| Mittri et al. | Utilisation of heat-treated ornamental stone processing waste as an addition to concretes to improve compressive strength and reduce chloride ion penetration | |
| Abdel Salam et al. | Preparation of geo-polymer bricks from alum waste | |
| Voišnienė et al. | Production of fired clay brick from municipal solid waste incinerator fly ash | |
| Voišnienė et al. | Recycling Municipal Solid Waste Incineration (MSWI) fly ash as addition for clay brick | |
| Shirgire et al. | Experimental study on brick performance using quartz material and woods ash | |
| CN114618868A (zh) | 一种高氯灰渣中含氯组分的固定方法 | |
| Supakata et al. | Characteristics and environmental assessment of facing bricks produced from dredged sediments and waste glasses | |
| Lamidi et al. | Evaluation of rice husk ash and bone ash mixed as partial replacement of cement in concrete | |
| Igba et al. | The effect of partial replacement of Nigerian Portland limestone cement with rice husk ash agricultural waste in concrete | |
| Rahman et al. | Thermal effect on mechanical characteristics of drinking water sludge brick incorporated with Rice Husk Ash |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Patent application published |
Effective date: 20191125 |
|
| FG9A | Patent granted |
Effective date: 20200110 |