PL243323B1 - Geopolimer oraz sposób wytwarzania tego geopolimeru - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest geopolimer, który zawiera od 60% wag. do 70% wag. popiołu lotnego, od 25% wag. do 39% wag. stłuczki szklanej oraz od 1% wag. do 5% wag. pyłu żelazowego. Zgłoszenie obejmuje też sposób wytwarzania geopolimeru, który prowadzi się tak, że popiół lotny rozdrabnia się i przesiewa się go. Następnie stłuczkę szklaną rozdrabnia się i przesiewa się ją i kolejno odpady żelaza rozdrabnia się i uzyskany pył żelazowy przesiewa się. Od 60% wag. do 70% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 µm, od 25% wag. do 39% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 µm oraz od 1% wag. do 5% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 µm miesza się wstępnie ze sobą. Do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór zasady w stosunku wagowym tego roztworu zasady do mieszaniny suchych składników 1:3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1:3. Składniki miesza się w warunkach dynamicznych. Uzyskaną mieszaninę formuje się, zagęszcza, a następnie utwardza się ją.

Description

Przedmiotem wynalazku jest geopolimer oraz sposób jego wytwarzania.

Strategicznym celem polityki energetycznej Polski jest zwiększenie wykorzystania zasobów odnawialnych źródeł energii - OZE, jako alternatywy dla tradycyjnych nośników energii. W „Polityce energetycznej Polski do 2040 roku”, zatwierdzonej przez Radę Ministrów, zapisano, że osiągnięcie zeroemisyjnej gospodarki energetycznej przez Polskę jest możliwe poprzez odejście od węgla do 2030 roku oraz rezygnację ze stosowania innych paliw kopalnych do 2050 roku. Propagowane wykorzystanie OZE zakłada promocję źródeł najbardziej korzystnych pod względem ekologicznym i ekonomicznym. Spośród wszystkich odnawialnych źródeł, energia zawarta w biomasie jest najmniej kapitałochłonnym rozwiązaniem. Z drugiej jednak strony spalanie biomasy generuje powstawanie odpadów takich jak popioły, których właściwości fizyczne, chemiczne i mechaniczne zależą od właściwości spalanego materiału, jak również zastosowanej technologii spalania. Szacuje się, że corocznie sektor energetyczny produkuje około 10 milionów ton popiołów ze spalania biomasy. Z uwagi na rosnącą produkcję odpadów ze spalania biomasy, ich recykling stanowi wyzwanie zarówno z punktu widzenia gospodarki odpadami, jak i ekonomii. Obecnie, zaledwie 40% popiołów ze spalania biomasy jest zagospodarowanych, głównie do zastosowań rolniczych.

Kolejnym odpadem, który stwarza problem z utylizacją jest stłuczka szklana. Szacuje się, że corocznie na świecie wytwarzanych jest 130 Mt odpadów stłuczki szklanej, z czego najwięcej, około 33 Mt, w krajach Unii Europejskiej. Pomimo opracowywania nowych metod recyklingu, nadal blisko 70% stłuczki szklanej jest składowane.

Obróbka skrawaniem metali jest natomiast podstawową techniką wytwarzania elementów i części maszyn, urządzeń oraz przedmiotów użytkowych. Wiąże się ona z produkcją dużej, pod względem objętościowym, ilości różnych odpadków, takich jak zwłaszcza wióry, resztki po cięciu, marginesy po wycinaniu. Pomimo opracowywania nowych technik i urządzeń do obróbki skrawaniem, takich jak urządzenia CNC, które gwarantują lepsze wykorzystanie obrabianego materiału, nadal poszukiwane są nowe sposoby recyklingu odpadów.

Produkcja betonu wymaga użycia dużej ilości zasobów naturalnych, takich jak kruszywo oraz piasek, co znacząco zwiększa koszty jego wytwarzania. Dodatkowo, wysokie zapotrzebowanie na beton, skutkuje również zmniejszeniem bazy surowców. Zarówno popioły powstałe ze spalania biomasy, jak również stłuczka szklana i odpady obróbki skrawaniem charakteryzują się powszechnością występowania oraz niskimi kosztami pozyskiwania.

Znane są geopolimery, które wytworzone są głównie z produktów odpadowych.

Z opisu zgłoszeniowego JP2017186186A znany jest geopolimer, który zawiera sól krzemianu alkalicznego oraz włókna masy celulozowej. Natomiast z opisu zgłoszeniowego JP2014125375A znany jest geopolimer oraz sposób jego wytwarzania. Ten znany geopolimer zawiera tlenek glinokorzemianu oraz rudę boru, której średnica cząstek jest co najwyżej 20 mm. Z opisu zgłoszeniowego CN104803630A znany jest materiał geopolimerowy zawierający dodatek popiołu lotnego o średniej średnicy cząstek d50 o wielkości poniżej 30 μm. Ten znany geopolimer charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na ściskanie oraz wykazuje przydatność zastosowania go w budownictwie. W opisie zgłoszeniowym wynalazku JP2008239446A została natomiast ujawniona kompozycja geopolimerowa i sposób jej wytwarzania. Ta znana kompozycja składa się z wypełniacza zawierającego popiół lotny, aktywatora alkalicznego oraz z kruszywa, zaś otrzymany geopolimer znajduje zastosowanie w budownictwie oraz inżynierii lądowej. Również z opisu zgłoszeniowego JP2018087139A znana jest kompozycja polimerowa, która zawiera popiół lotny, roztwór zasadowy oraz kruszywo. Wykazuje ona zdolność do szybkiego utwardzania w temperaturze pokojowej. W opisie zgłoszeniowym JP2014040332A ujawniono natomiast kompozycję geopolimerową, która jako wypełniacz zawiera popiół lotny oraz proszek żużlowy, które zmieszane są ze sobą w stosunku wagowym zawierającym się w przedziale od 19 : 1 do 6 : 4. Z opisu zgłoszeniowego wynalazku JP2012188329A znana jest kompozycja geopolimerową oraz sposób jej wytwarzania. Ten znany geopolimer otrzymywany jest w reakcji amorficznego proszku glinokrzemianu, w tym popiołu lotnego z alkalicznym roztworem o wysokim stężeniu. W opisie zgłoszeniowym wynalazku WO2016023073A1 został ujawniony geopolimer, który otrzymywany jest z mieszaniny popiołu lotnego lub jego substytutu, krzemianu glinu, składnika alkalicznego oraz wody w ilości od 6% wag. do 10% wag. Mieszanina ta poddawana jest zagęszczaniu pod ciśnieniem oraz utwardzaniu.

Z opisu patentowego US10315954B2 znany jest geopolimer, który otrzymywany jest z mieszaniny szkła pochodzącego z recyklingu, roztworu alkalicznego oraz wody. Ten znany geopolimer stanowi alternatywę dla geopolimerów wyprodukowanych na bazie metakaolinu, żużlu lub skały wulkanicznej i wykazuje przydatność do produkcji płyt cementowych, betonu, kompozytów włóknistych oraz materiałów powłokowych. W opisie zgłoszeniowym wynalazku CN111718159A został ujawniony geopolimer, który został wytworzony z wykorzystaniem produktów odpadowych. Do produkcji tego znanego geopolimeru wykorzystywany jest prekursor zawierający kompozyt zbrojony włóknami szklanymi - GRFP lub kompozyt z włóknem bazaltowym - BFRP, które pochodzą z recyklingu. Wykorzystywany jest również popiół lotny, pył krzemionkowy, żużel, żużel stalowniczy i metakaolin. Z opisu zgłoszeniowego wynalazku CN103449744A znany jest geopolimer, który otrzymywany jest z popiołu lotnego, pyłu krzemionkowego, stałego krzemianu sodu, przemysłowo czystego wodorotlenku sodu, tripolifosforanu sodu oraz wody. Stosunek fazy suchej do wody wynosi 20 : 3. Ten znany geopolimer jest wykorzystywany jako substytut cementu, zwłaszcza do produkcji betonu. Z opisu zgłoszeniowego CN110922111A natomiast znany jest geopolimer zawierający żużel miedziowy i popiół lotny oraz sposób jego wytwarzania. Zaletami tego znanego sposobu jest recykling żużlu miedziowego, jak również niskie koszty produkcji geopolimeru i możliwość stosowania sposobu w skali przemysłowej. Ten znany geopolimer charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na ściskanie oraz, z uwagi na zdolność do zestalania jonów metali ciężkich w żużlu miedziowym, może przyczyniać się do zmniejszenia zanieczyszczenia środowiska. W opisie zgłoszeniowym CN103570259A został ujawniony materiał geopolimerowy, w którym suchy proszek zawierający żużel wielkopiecowy, popiół węglowy oraz proszek krzemianu sodu po odpowiednim przygotowaniu, obejmującym między innymi płukanie oraz równomierne mieszanie, jest łączony z wodą w stosunku wagowym wody do składników suchych równym 0,20-0,25. Zaletą tego znanego geopolimeru jest powszechność występowania i łatwość uzyskania składników do produkcji geopolimeru, jak również energooszczędność i ekologiczność wytworzenia materiału. Ten znany geopolimer może znaleźć zastosowanie w inżynierii lądowej, portowej i wojskowej, jak również w budownictwie. Z opisu zgłoszeniowego wynalazku CN108046669A znany jest natomiast geopolimer wytworzony z popiołu lotnego, szlamu uszczelniającego oraz alkalicznego aktywatora, jak również sposób jego otrzymywania. W opisie zgłoszeniowym CN104803619A została ujawniona kompozycja geopolimerową oraz materiał geopolimerowy wytworzony na bazie alkalicznego aktywatora oraz trzech rodzajów popiołów lotnych o równiej wielkości cząstek. Średni rozmiar cząstek pierwszego popiołu jest mniejszy niż 5 μm, zaś średnica cząstek drugiego popiołu jest większa od 5 μm, a ponadto trzeci popiół charakteryzuje się średnią wielkością cząstek poniżej 40 μm. Ten znany geopolimer charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na ściskanie i może znaleźć zastosowanie w sektorze budownictwa.

Możliwość zastosowania odpadów w procesie geopolimeryzjacji została ujawniona w opisie zgłoszeniowym wynalazku CN109987892A, w którym został przedstawiony sposób wytwarzania materiałów geopolimerowych wzmocnionych odpadami z hut żelaza oraz popiołem lotnym. Ten znany materiał charakteryzuje się dużą odpornością na ściskanie i wytrzymałością na zginanie oraz dużą odpornością na korozję i działanie wysokich temperatur. Z opisu zgłoszeniowego wynalazku CN105776910A znany jest geopolimer, który wytworzony jest z żużlu żelazowo-niklowego, alkalicznego aktywatora oraz wody w ilościach: 100 części żużlu, od 5 do 20 części aktywatora oraz od 20 do 40 części wody. Ten znany geopolimer odznacza się dużą szybkością utwardzania, wysoką wytrzymałością oraz niskim kosztem wytworzenia. W opisie zgłoszeniowym CN108640547A został ujawniony geopolimer, który jest wytworzony z odpadów poflotacyjnych żelaza, metakaolinu oraz pozostałości alkalicznych. Znany jest również sposób wytwarzania tego geopolimeru.

Z opisu zgłoszeniowego wynalazku PL428365A1 znany jest sposób wytwarzania geopolimeru, w którym surowiec glinokrzemianu rozdrabnia się i poddaje kalcynacji w temperaturze w zakresie od 600°C do 900°C, a następnie łączy się surowiec glinokrzemianowy z aktywatorem glinokrzemianów z wytworzeniem zaczynu polimerowego, który poddaje się wiązaniu w podwyższonej temperaturze uzyskując geopolimer. Ten znany geopolimer, charakteryzuje się tym, że jako surowiec glinokrzemianowy stosuje się odpad poprocesowy kopalni złoża wapieni zawierający CaO w ilości od 51% do 56%, SO2 w ilości od 25% do 30% oraz AI2O3 w ilości od 10% do 13%, który rozdrabnia się i kalcynuje. Przez wymieszanie składników stałych i ciekłych sporządza się zaczyn geopolimerowy zawierający odpad poprocesowy kopalni złoża wapieni jako składnik stały, aktywator glinokrzemianów jako składnik ciekły, stanowiący wodny roztwór zawierający co najmniej jeden krzemian metalu alkalicznego wybrany z grupy składającej się z krzemianu sodu oraz krzemianu potasu o łącznym stężeniu w zakresie od 25% do 75%, co najmniej jeden wodorotlenek metalu alkalicznego wybrany z grupy składającej się z wodorotlenku sodu oraz wodorotlenku potasu o łącznym stężeniu w zakresie od 10% do 40%. Następnie prowadzi się wiązanie zaczynu polimerowego poprzez jego ogrzewanie w temperaturze w zakresie od 60°C do 80°C przez czas niezbędny do wytworzenia geopolimeru. Wytworzony geopolimer poddaje się sezonowaniu i wypala się geopolimer w temperaturze od 900°C do 1200°C.

W opisie zgłoszeniowym PL428247A1 został ujawniony sposób wytwarzania geopolimeru ze składników aktywnych w procesie mieszania wysokoenergetycznego oraz instalacja do wytwarzania geopolimeru tym sposobem. Ten znany sposób charakteryzuje się tym, że obejmuje etapy, w których: w układzie dozowania aktywnego surowca materiałów budowlanych dozuje się aktywny surowiec do układu tworzenia spoiwa i układu głównego mieszania składników, w układzie dozowania piasku dozuje się piasek do układu tworzenia spoiwa i układu głównego mieszania składników, w układzie mielenia żużlu mieli się i suszy żużel, a następnie dozuje się do układu tworzenia spoiwa i układu głównego mieszania składników. W układzie dodatków wytwarza się dyspersję dodatków, a następnie dozuje się do układu tworzenia spoiwa. W układzie tworzenia spoiwa wytwarza się spoiwo z piasku, aktywnego surowca materiałów budowlanych, dyspersji dodatków i metakrzemianu sodu, a następnie dozuje się do układu głównego mieszania składników. W układzie głównego mieszania składników ze spoiwa, makrozbrojenia, żużlu, piasku i aktywnego surowca materiałów budowlanych wytwarza się geopolimer.

Celem wynalazku jest opracowanie nowego, prostego sposobu wytwarzania nowego geopolimeru z łatwo dostępnych i tanich substratów, który będzie możliwy do zastosowania w sektorze budownictwa, zwłaszcza w budownictwie drogowym lub w inżynierii lądowej.

Geopolimer zawierający popiół lotny, według wynalazku charakteryzuje się tym, że popiołu lotnego zawiera od 60% wag. do 70% wag., a ponadto zawiera od 25% wag. do 39% wag. stłuczki szklanej oraz od 1% wag. do 5% wag. pyłu żelazowego z odpadów żelaza, przy czym popiół lotny jest ze spalania biomasy w elektrociepłowni, a ponadto zawiera on co najwyżej 20% wag. wapnia.

Sposób wytwarzania geopolimeru określonego powyżej, w którym stosowany jest popiół lotny o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, według wynalazku charakteryzuje się tym, że popiół lotny ze spalania biomasy, o zawartości wapnia co najwyżej 20% wag. rozdrabnia się i przesiewa się go, następnie stłuczkę szklaną rozdrabnia się i przesiewa się ją i kolejno odpady żelaza z obróbki skrawaniem rozdrabnia się i uzyskany pył żelazowy przesiewa się, następnie od 60% wag. do 70% wag. popiołu lotnego, od 25% wag. do 39% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz od 1 % wag. do 5% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm miesza się wstępnie ze sobą, po czym do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku sodu albo wodorotlenku potasu o stężeniu molowym od 4 do 6 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu zasady do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3 i składniki miesza się w warunkach dynamicznych w czasie od 5 do 10 minut, po czym uzyskaną mieszaninę formuje się, zagęszcza, a następnie utwardza się ją w temperaturze pokojowej.

Korzystnie popiół lotny rozdrabnia się w młynie kulowym, stłuczkę szklaną rozdrabnia się w młynie kulowym oraz odpady żelazowe rozdrabnia się w młynie kulowym, przy czym rozdrobniony popiół lotny przesiewa się na sicie o wielkości oczek co najwyżej 100 μm, rozdrobnioną stłuczkę szklaną przesiewa się na sicie o wielkości oczek co najwyżej 50 μm, zaś pył żelazowy przesiewa się na sicie o wielkości oczek co najwyżej 50 μm.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeżeli mieszanie składników w warunkach dynamicznych prowadzi się w mieszalniku, a ponadto utwardzanie mieszaniny prowadzi się przez 28 dni.

Nowy geopolimer wytworzony nowym sposobem według wynalazku stanowi alternatywę dla betonu w zastosowaniach w sektorze budownictwa oraz inżynierii lądowej. Z uwagi na to, że ten nowy geopolimer wytwarzany jest z odpadów takich jak popiół lotny, stłuczka szklana oraz pył żelazowy, jego wytwarzanie przyczynia się do ich recyklingu zgodnie z wymogami ekologicznymi, ekonomicznymi, prawnymi oraz społecznymi. Ten nowy geopolimer stanowi ekologiczną alternatywę dla konwencjonalnego betonu. Zaletą nowego sposobu jest również powszechność występowania substratów do produkcji geopolimeru oraz niskie koszty ich pozyskiwania, jak również możliwość wytworzenia nowego geopolimeru z wykorzystaniem ciągu technologicznego do produkcji konwencjonalnego betonu.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania.

Geopolimer, według wynalazku, w pierwszym przykładzie wykonania, zawiera 70% wag. popiołu lotnego wytworzonego ze spalania biomasy w elektrociepłowni, 29% wag. stłuczki szklanej oraz 1% wag. pyłu żelazowego. Popiół lotny zawiera poniżej 20% wag. wapnia. Geopolimer charakteryzuje się wytrzymałością na ściskanie równą 25,2 MPa.

Geopolimer, według wynalazku, w drugim przykładzie wykonania, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że zawiera 28% wag. stłuczki szklanej oraz 2% wag. pyłu żelazowego i charakteryzuje się wytrzymałością na ściskanie równą 28,5 MPa.

Geopolimer, według wynalazku, w trzecim przykładzie wykonania, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że zawiera 27% wag. stłuczki szklanej oraz 3% wag. pyłu żelazowego i charakteryzuje się wytrzymałością na ściskanie równą 29,8 MPa.

Geopolimer, według wynalazku, w czwartym przykładzie wykonania, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że zawiera 26% wag. stłuczki szklanej oraz 4% wag. pyłu żelazowego i charakteryzuje się wytrzymałością na ściskanie równą 32,5 MPa.

Geopolimer, według wynalazku, w piątym przykładzie wykonania, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że zawiera 25% wag. stłuczki szklanej oraz 5% wag. pyłu żelazowego i charakteryzuje się wytrzymałością na ściskanie równą 38,4 MPa.

Geopolimer, według wynalazku, w szóstym przykładzie wykonania, zawiera 65% wag. popiołu lotnego wytworzonego ze spalania biomasy w elektrociepłowni, 34% wag. stłuczki szklanej oraz 1% wag. pyłu żelazowego. Popiół lotny zawiera poniżej 20% wag. wapnia. Geopolimer charakteryzuje się wytrzymałością na ściskanie równą 25,7 MPa.

Geopolimer, według wynalazku, w siódmym przykładzie wykonania, taki jak w przykładzie szóstym, z tym, że zawiera 33% wag. stłuczki szklanej oraz 2% wag. pyłu żelazowego i charakteryzuje się wytrzymałością na ściskanie równą 29,1 MPa.

Geopolimer, według wynalazku, w ósmym przykładzie wykonania, taki jak w przykładzie szóstym, z tym, że zawiera 32% wag. stłuczki szklanej oraz 3% wag. pyłu żelazowego i charakteryzuje się wytrzymałością na ściskanie równą 30,4 MPa.

Geopolimer, według wynalazku, w dziewiątym przykładzie wykonania, taki jak w przykładzie szóstym, z tym, że zawiera 31% wag. stłuczki szklanej oraz 4% wag. pyłu żelazowego i charakteryzuje się wytrzymałością na ściskanie równą 32,7 MPa.

Geopolimer, według wynalazku, w dziesiątym przykładzie wykonania, taki jak w przykładzie szóstym, z tym, że zawiera 30% wag. stłuczki szklanej oraz 5% wag. pyłu żelazowego i charakteryzuje się wytrzymałością na ściskanie równą 38,7 MPa.

Geopolimer, według wynalazku, w jedenastym przykładzie wykonania, zawiera 60% wag. popiołu lotnego wytworzonego ze spalania biomasy w elektrociepłowni, 39% wag. stłuczki szklanej oraz 1% wag. pyłu żelazowego. Popiół lotny zawiera poniżej 20% wag. wapnia. Geopolimer charakteryzuje się wytrzymałością na ściskanie równą 27,2 MPa.

Geopolimer, według wynalazku, w dwunastym przykładzie wykonania, taki jak w przykładzie jedenastym, z tym, że zawiera 38% wag. stłuczki szklanej oraz 2% wag. pyłu żelazowego i charakteryzuje się wytrzymałością na ściskanie równą 29,5 MPa.

Geopolimer, według wynalazku, w trzynastym przykładzie wykonania, taki jak w przykładzie jedenastym, z tym, że zawiera 37% wag. stłuczki szklanej oraz 3% wag. pyłu żelazowego i charakteryzuje się wytrzymałością na ściskanie równą 30,6 MPa.

Geopolimer, według wynalazku, w czternastym przykładzie wykonania, taki jak w przykładzie jedenastym, z tym, że zawiera 36% wag. stłuczki szklanej oraz 4% wag. pyłu żelazowego i charakteryzuje się wytrzymałością na ściskanie równą 33,0 MPa.

Geopolimer, według wynalazku, w piętnastym przykładzie wykonania, taki jak w przykładzie jedenastym, z tym, że zawiera 35% wag. stłuczki szklanej oraz 5% wag. pyłu żelazowego i charakteryzuje się wytrzymałością na ściskanie równą 41,4 MPa.

Sposób wytwarzania geopolimeru, według wynalazku, w pierwszym przykładzie realizacji, prowadzi się tak, że uzyskany ze spalania biomasy w elektrociepłowni popiół lotny o zawartości wapnia poniżej 20% wag. rozdrabnia się w młynie kulowym i przesiewa się go na sicie o wielkości oczek co najwyżej 100 μm. Następnie stłuczkę szklaną rozdrabnia się w młynie kulowym i przesiewa się ją na sicie o wielkości oczek co najwyżej 50 μm. Kolejno odpady żelaza z obróbki skrawaniem rozdrabnia się w młynie kulowym i uzyskany pył żelazowy przesiewa się na sicie o wielkości oczek co najwyżej 50 μm. Następnie 70% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, 29% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz 1% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm miesza się wstępnie ze sobą. Do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu molowym 4 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu zasady do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3. Składniki miesza się ze sobą w warunkach dynamicznych z prędkością 150 ±5 obr./min w mieszalniku w czasie 5-10 minut. Uzyskaną mieszaninę formuje się metodą mokrą w sposób ręczny, zagęszcza w sposób mechaniczny metodą wibracyjną, a następnie tę mieszaninę utwardza się w czasie 28 dni w temperaturze pokojowej.

Sposób wytwarzania geopolimeru, według wynalazku, w drugim przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że miesza się wstępnie ze sobą 70% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, 28% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz 2% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm, zaś do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku potasu o stężeniu molowym 5 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3.

Sposób wytwarzania geopolimeru, według wynalazku, w trzecim przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że miesza się wstępnie ze sobą 70% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, 27% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz 3% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm, zaś do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu molowym 5 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3.

Sposób wytwarzania geopolimeru, według wynalazku, w czwartym przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że miesza się wstępnie ze sobą 70% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, 26% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz 4% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm, zaś do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku potasu o stężeniu molowym 6 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3.

Sposób wytwarzania geopolimeru, według wynalazku, w piątym przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że miesza się wstępnie ze sobą 70% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, 25% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz 5% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm, zaś do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu molowym 6 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3.

Sposób wytwarzania geopolimeru, według wynalazku, w szóstym przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że miesza się wstępnie ze sobą 65% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, 34% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz 1% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm, zaś do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu molowym 6 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3.

Sposób wytwarzania geopolimeru, według wynalazku, w siódmym przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że miesza się wstępnie ze sobą 65% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, 33% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz 2% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm, zaś do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu molowym 6 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3.

Sposób wytwarzania geopolimeru, według wynalazku, w ósmym przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że miesza się wstępnie ze sobą 65% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, 32% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz 3% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm, zaś do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu molowym 6 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3.

Sposób wytwarzania geopolimeru, według wynalazku, w dziewiątym przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że miesza się wstępnie ze sobą 65% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, 31% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz 4% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm, zaś do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu molowym 6 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3.

Sposób wytwarzania geopolimeru, według wynalazku, w dziesiątym przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że miesza się wstępnie ze sobą 65% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, 30% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz 5% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm, zaś do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu molowym 6 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3.

Sposób wytwarzania geopolimeru, według wynalazku, w jedenastym przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że miesza się wstępnie ze sobą 60% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, 39% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz 1% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm, zaś do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu molowym 6 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3.

Sposób wytwarzania geopolimeru, według wynalazku, w dwunastym przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że miesza się wstępnie ze sobą 60% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, 38% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz 2% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm, zaś do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu molowym 6 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3.

Sposób wytwarzania geopolimeru, według wynalazku, w trzynastym przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że miesza się wstępnie ze sobą 60% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, 37% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz 3% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm, zaś do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu molowym 6 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3.

Sposób wytwarzania geopolimeru, według wynalazku, w czternastym przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że miesza się wstępnie ze sobą 60% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, 36% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz 4% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm, zaś do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu molowym 6 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3.

Sposób wytwarzania geopolimeru, według wynalazku, w piętnastym przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie pierwszym, z tym, że miesza się wstępnie ze sobą 60% wag. popiołu lotnego o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm. 35% wag, stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz 5% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm, zaś do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu molowym 6 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3.

Claims (10)

1. Geopolimer zawierający popiół lotny, znamienny tym, że popiołu lotnego zawiera od 60% wag. do 70% wag., a ponadto zawiera od 25% wag. do 39% wag. stłuczki szklanej oraz od 1% wag. do 5% wag. pyłu żelazowego z odpadów żelaza, przy czym popiół lotny jest ze spalania biomasy w elektrociepłowni, a ponadto zawiera on co najwyżej 20% wag. wapnia.

2. Sposób wytwarzania geopolimeru określonego w zastrz. 1, w którym stosowany jest popiół lotny o wielkości cząstek co najwyżej 100 μm, znamienny tym, że popiół lotny ze spalania biomasy, o zawartości wapnia co najwyżej 20% wag. rozdrabnia się i przesiewa się go, następnie stłuczkę szklaną rozdrabnia się i przesiewa się ją i kolejno odpady żelaza z obróbki skrawaniem rozdrabnia się i uzyskany pył żelazowy przesiewa się, następnie od 60% wag. do 70% wag. popiołu lotnego, od 25% wag. do 39% wag. stłuczki szklanej o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm oraz od 1% wag. do 5% wag. pyłu żelazowego o wielkości cząstek co najwyżej 50 μm miesza się wstępnie ze sobą, po czym do tej mieszaniny suchych składników dodaje się roztwór wodorotlenku sodu albo wodorotlenku potasu o stężeniu molowym od 4 do 6 mol/dm³ w stosunku wagowym tego roztworu zasady do mieszaniny suchych składników 1 : 3 oraz dodaje się wodę w stosunku wagowym wody do mieszaniny suchych składników 1 : 3 i składniki miesza się w warunkach dynamicznych w czasie od 5 do 10 minut, po czym uzyskaną mieszaninę formuje się, zagęszcza, a następnie utwardza się ją w temperaturze pokojowej.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że popiół lotny rozdrabnia się w młynie kulowym.

4. Sposób według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że stłuczkę szklaną rozdrabnia się w młynie kulowym.

5. Sposób według jednego z zastrz. od 2 do 4, znamienny tym, że odpady żelazowe rozdrabnia się w młynie kulowym.

6. Sposób według jednego z zastrz. od 2 do 5, znamienny tym, że rozdrobniony popiół lotny przesiewa się na sicie o wielkości oczek co najwyżej 100 μm.

7. Sposób według jednego z zastrz. od 2 do 6, znamienny tym, że rozdrobnioną stłuczkę szklaną przesiewa się na sicie o wielkości oczek co najwyżej 50 μm.

8. Sposób według jednego z zastrz. od 2 do 7, znamienny tym, że pył żelazowy przesiewa się na sicie o wielkości oczek co najwyżej 50 μm.

9. Sposób według jednego z zastrz. od 2 do 8, znamienny tym, że mieszanie składników w warunkach dynamicznych prowadzi się w mieszalniku.

10. Sposób według jednego z zastrz. od 2 do 9, znamienny tym, że utwardzanie mieszaniny prowadzi się przez 28 dni.