PL247352B1

PL247352B1 - Application of fine-grained waste copper slag for the production of autoclaved silicate products and method for producing autoclaved silicate products with the addition of waste copper slag

Info

Publication number: PL247352B1
Application number: PL439791A
Authority: PL
Inventors: Roman Jaskulski
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2025-06-16
Also published as: PL439791A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest zastosowanie drobnoziarnistego odpadowego żużlu pomiedziowego jako dodatku do masy surowcowej do wytwarzania autoklawizowanych wyrobów silikatowych, sposób wytwarzania wyrobów silikatowych z dodatkiem odpadowego żużlu pomiedziowego oraz wyrób silikatowy o poprawionej wytrzymałości i mniejszym przewodnictwie cieplnym, względem wyrobu silikatowego bez zastosowania drobnoziarnistego odpadowego żużlu pomiedziowego.The subject of the application is the use of fine-grained waste copper slag as an additive to the raw material mass for the production of autoclaved silicate products, a method for producing silicate products with the addition of waste copper slag, and a silicate product with improved strength and lower thermal conductivity, compared to a silicate product without the use of fine-grained waste copper slag.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie drobnoziarnistego odpadowego żużlu pomiedziowego jako dodatku do masy surowcowej do wytwarzania autoklawizowanych wyrobów silikatowych oraz sposób wytwarzania autoklawizowanych wyrobów silikatowych z dodatkiem odpadowego żużlu pomiedziowego o poprawionej wytrzymałości i mniejszym przewodnictwie cieplnym, względem wyrobu silikatowego bez zastosowania drobnoziarnistego odpadowego żużlu pomiedziowego.The subject of the invention is the use of fine-grained waste copper slag as an additive to the raw material mass for the production of autoclaved silicate products and a method for producing autoclaved silicate products with the addition of waste copper slag of improved strength and lower thermal conductivity compared to the silicate product without the use of fine-grained waste copper slag.

Żużel pomiedziowy powstaje w procesie wytopu miedzi z koncentratu rudy miedzi w piecach szybowych. W zależności od sposobu studzenia gorącego żużlu może on zawierać więcej lub mniej fazy amorficznej (szklistej). Żużel pomiedziowy jest materiałem odpadowym, który jednak jest w większości zagospodarowywany jako materiał ścierny w procesie piaskowania. Prowadzone są również badania nad zastosowaniem go jako składnika betonu, zarówno pasywnego (kruszywo) jak też aktywnego, mającego swój udział w budowaniu wytrzymałości. Dodatkowo, prowadzono również badania nad zastosowaniem żużlu pomiedziowego w produkcji cementu, jednak takie rozwiązanie na skalę przemysłową nie zostało dotąd wprowadzone. Wynika to głównie z podwyższonego poziomu radioaktywności tego odpadu, który limituje ilość żużlu, jaki można wprowadzić do materiału budowlanego wykorzystywanego do wznoszenia budynków przeznaczonych na stały pobyt ludzi.Copper slag is created in the process of smelting copper from copper ore concentrate in shaft furnaces. Depending on the method of cooling the hot slag, it may contain more or less of the amorphous (glassy) phase. Copper slag is a waste material, which is mostly used as an abrasive material in the sandblasting process. Research is also being conducted on its use as a component of concrete, both passive (aggregate) and active, contributing to building strength. Additionally, research has also been conducted on the use of copper slag in cement production, but such a solution has not been implemented on an industrial scale so far. This is mainly due to the increased level of radioactivity of this waste, which limits the amount of slag that can be introduced into the building material used to erect buildings intended for permanent residence.

Wydaje się, że składowanie żużlu pomiedziowego nie stanowi obecnie problemu, bowiem jest on w bardzo dużym stopniu przedmiotem obrotu i znajduje niemal w całości zastosowanie w procesach czyszczenia (piaskowania). Jednak użyteczność żużlu odpadowego po procesie piaskowania, nawet oczyszczonego z pozostałości produktów korozji, farb, etc. jest mniejsza, niż tego pozyskanego bezpośrednio z huty. Dlatego po określonej liczbie cykli piaskowania materiał ten staje się odpadem nie nadającym się do tego procesu. Taki materiał można zastosować np. jako podbudowę drogową, jednak ze względu na jego cechy korzystniej byłoby zastosować go w procesie produkcji autoklawizowanych elementów silikatowych. Takie jego zastosowanie wpisuje się w nowe trendy w budownictwie nakierowane na poszukiwanie technologii wytwarzania wyrobów budowlanych, które mają korzystne cechy wytrzymałościowe i cieplne, a jednocześnie są przyjazne wobec środowiska dzięki wykorzystaniu w ich produkcji materiałów odpadowych częściowo zastępujących surowce naturalne.It seems that the storage of copper slag is not a problem at present, because it is very much traded and is almost entirely used in cleaning processes (sandblasting). However, the usefulness of waste slag after the sandblasting process, even when cleaned of corrosion product residues, paints, etc., is lower than that obtained directly from the steelworks. Therefore, after a certain number of sandblasting cycles, this material becomes waste unsuitable for this process. Such material can be used, for example, as a road base, but due to its properties it would be more beneficial to use it in the production process of autoclaved silicate elements. Such use is in line with new trends in construction aimed at searching for technologies for manufacturing construction products that have favorable strength and thermal properties, and at the same time are environmentally friendly thanks to the use of waste materials in their production, partially replacing natural raw materials.

W stanie techniki znana jest masa surowcowa do produkcji autoklawizowanych wyrobów silikatowych, która tradycyjnie składa się z piasku, wapna palonego i wody zwykle w przybliżonych proporcjach wagowych 90:7:3. Tak przygotowaną mieszankę surowcową poddaje się najpierw prasowaniu w formach, a następnie poddaje działaniu podwyższonego ciśnienia i temperatury w atmosferze nasyconej pary wodnej. Wyroby otrzymane w ten sposób nazywane są wyrobami silikatowymi lub wyrobami wapienno-piaskowymi.In the prior art, a raw material mass for the production of autoclaved silicate products is known, which traditionally consists of sand, quicklime and water, usually in approximate weight proportions of 90:7:3. The raw material mixture prepared in this way is first subjected to pressing in molds and then subjected to the action of increased pressure and temperature in an atmosphere of saturated water vapor. The products obtained in this way are called silicate products or lime-sand products.

Znane są również sposoby wytwarzania wyrobów (elementów murowych) z autoklawizowanej mieszanki piasku i wapna oraz wody, w których zastosowano dodatkowe składniki (PL 235782 B1 lub PL 418402 A1). W opisie patentowym PL 235782 B1 do produkcji masy surowcowej zastosowano mączkę bazaltową powstającą przy kruszeniu skał bazaltowych w ilości 5-20% wagowych. Dodatek ten korzystnie wpływa na strukturę materiału. Natomiast w zgłoszeniu PL 418402 A1 jako dodatek zastosowano przemysłowo wytwarzane spiekane kruszywo lekkie frakcji 0-4 mm w ilości do 50% wagowo w celu obniżenia gęstości wyrobów produkowanych z takiej masy.There are also known methods of manufacturing products (wall elements) from an autoclaved mixture of sand and lime and water, in which additional components were used (PL 235782 B1 or PL 418402 A1). In the patent description PL 235782 B1, basalt flour created during the crushing of basalt rocks was used for the production of the raw material mass in the amount of 5-20% by weight. This additive has a beneficial effect on the structure of the material. In the application PL 418402 A1, industrially produced sintered lightweight aggregate of fraction 0-4 mm was used as an additive in the amount of up to 50% by weight in order to reduce the density of products manufactured from such mass.

Z publikacji A. Kosir i in. „Applications of copper slag in the construction sector” (Geologica Macedonica, 2021,35(1), 59-66) znane jest zastosowanie żużlu pomiedziowego w materiałach budowlanych. Wymieniono w nim zastosowania żużlu jako: surowca do produkcji klinkieru cementu portlandzkiego, zamiennika części spoiwa w kompozytach cementowych, zamiennika kruszywa drobnego i grubego w kompozytach cementowych, składnika betonu asfaltowego, składnika masy do przygotowywania cegieł (elementów wypalanych w wysokiej temperaturze) oraz jako składnika betonu osłabiającego promieniowanie elektromagnetyczne. We wszystkich tych zastosowaniach użycie żużlu pomiedziowego prowadziło do uzyskania korzystnych cech końcowych materiałów.The use of copper slag in building materials is known from the publication by A. Kosir et al. "Applications of copper slag in the construction sector" (Geologica Macedonica, 2021,35(1), 59-66). It lists the uses of slag as: a raw material for the production of Portland cement clinker, a substitute for part of the binder in cement composites, a substitute for fine and coarse aggregate in cement composites, a component of asphalt concrete, a component of the mass for preparing bricks (elements fired at high temperature) and as a component of concrete that weakens electromagnetic radiation. In all these applications, the use of copper slag led to obtaining favorable final properties of the materials.

Z publikacji N. Suresh i in. „Post-thermal properties of Portland cement concrete made with copper slag as fine aggregates”, Journal of Structural Fire Engineering, 12(2), 173-192 znany jest cement portlandzki, w którym piasek rzeczny zastąpiono żużlem pomiedziowym w proporcjach 25%, 50%, 75% i 100% wagowych. Uzyskane wyniki badań wskazują, że wytrzymałość mechaniczna i termiczna próbek betonu z zawartością żużlu pomiedziowego jest wyższa niż w przypadku betonu referencyjnego.From the publication of N. Suresh et al. "Post-thermal properties of Portland cement concrete made with copper slag as fine aggregates", Journal of Structural Fire Engineering, 12(2), 173-192, we know of Portland cement in which river sand was replaced with copper slag in proportions of 25%, 50%, 75% and 100% by weight. The obtained test results indicate that the mechanical and thermal strength of concrete samples with copper slag content is higher than in the case of the reference concrete.

Autorzy publikacji Wang R. i in. „A critical review on the use of copper slag (CS) as a substitute constituent in concreto”, Construction and Building Materials, 2021, 292,123371 na podstawie badań trwałości i wytrzymałości cementu z żużlem pomiedziowym stwierdzili, że uziarnienie żużlu powinno wynosić poniżej 10 mm, natomiast najkorzystniejszy współczynnik wymiany żużlu pomiedziowego w betonie powinien wynosić maksymalnie 40% wagowych.The authors of the publication Wang R. et al. "A critical review on the use of copper slag (CS) as a substitute constituent in concreto", Construction and Building Materials, 2021, 292,123371 based on the durability and strength tests of cement with copper slag found that the slag grain size should be below 10 mm, while the most favorable copper slag exchange ratio in concrete should be a maximum of 40% by weight.

Zgłoszenie patentowe CN111635218A natomiast ujawnia zastosowanie żużlu pomiedziowego i kobaltowego w przygotowaniu i wytworzeniu spiekanej cegły, w której odpad żużlowy stanowi 100% wagowych surowców, co jest korzystne ekonomicznie i stanowi dobry przykład recyklingu.Patent application CN111635218A, on the other hand, discloses the use of copper and cobalt slag in the preparation and production of sintered brick, in which the slag waste constitutes 100% of the weight of raw materials, which is economically advantageous and is a good example of recycling.

Celem wynalazku jest zagospodarowanie odpadowego żużlu pomiedziowego i jego zastosowanie jako zamiennika surowca krzemionkowego w procesie wytwarzania masy surowcowej do wytwarzania autoklawizowanych wyrobów silikatowych.The aim of the invention is to manage waste copper slag and use it as a substitute for silica raw material in the process of producing raw material for the production of autoclaved silicate products.

W toku prac badawczych okazało się, że już zastąpienie w masie surowcowej do produkcji materiałów silikatowych części piasku kwarcowego drobnoziarnistym żużlem pomiedziowym powoduje, że otrzymany wyrób ma podwyższoną wytrzymałość i niższy współczynnik przenikalności cieplnej w porównaniu do wyrobów o takim samym składzie, ale wykonanych wg tradycyjnej receptury, w której wykorzystano mielony piasek zamiast drobnoziarnistego żużlu pomiedziowego. Dodatkową cechą wyrobów z takiej masy jest ich beżowy kolor, który pozwala je odróżnić od tradycyjnych wyrobów.In the course of research work, it turned out that replacing part of the quartz sand in the raw material mass for the production of silicate materials with fine-grained copper slag causes the resulting product to have increased strength and a lower thermal transmittance coefficient compared to products of the same composition, but manufactured according to a traditional recipe, in which ground sand was used instead of fine-grained copper slag. An additional feature of products made of such a mass is their beige color, which allows them to be distinguished from traditional products.

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie odpadu żużlu pomiedziowego mielonego do wytwarzania autoklawizowanych wyrobów silikatowych oraz sposób wytwarzania autoklawizowanych wyrobów silikatowych o zwiększonej wytrzymałości i niższym przewodnictwie cieplnym, względem wyrobu silikatowego bez zastosowania drobnoziarnistego żużlu pomiedziowego.The subject of the invention is the use of ground copper slag waste for the production of autoclaved silicate products and a method for producing autoclaved silicate products with increased strength and lower thermal conductivity compared to the silicate product without the use of fine-grained copper slag.

Istotą wynalazku jest zastosowanie drobnoziarnistego odpadowego żużlu pomiedziowego jako dodatku do masy surowcowej do wytwarzania autoklawizowanych wyrobów silikatowych charakteryzujące się tym, że stosuje się drobnoziarnisty, mielony żużel pomiedziowy, który stanowi 15-20% wag. masy w odniesieniu do wszystkich stałych składników masy surowcowej.The essence of the invention is the use of fine-grained waste copper slag as an additive to the raw material mass for the production of autoclaved silicate products, characterized in that fine-grained, ground copper slag is used, which constitutes 15-20% by weight of the mass in relation to all solid components of the raw material mass.

Zgodnie z wynalazkiem sposób wytwarzania autoklawizowanych wyrobów silikatowych polega na tym, że miesza się suche składniki obejmujące tlenek wapnia (wapno palone), dwuwodny siarczan wapnia (gips dwuwodny) oraz surowiec krzemionkowy obejmujący drobnoziarnisty żużel pomiedziowy i piasek, następnie dodaje się wodę w ilości pozwalającej na obróbkę tak przygotowanej masy i po zmieszaniu prowadzi się dojrzewanie masy surowcowej w podwyższonej temperaturze, po czym masę umieszcza się w formach, prasuje się pod ciśnieniem i poddaje procesowi autoklawizacji charakteryzuje się tym, że stosuje się 15-20% wag. drobnoziarnistego żużlu pomiedziowego w odniesieniu do stałych składników masy surowcowej, a dojrzewanie masy surowcowej w podwyższonej temperaturze prowadzi się w temp. ok. 35-65°C przez 6-24 h, po czym masę umieszcza się w formach i prasuje się pod ciśnieniem 20 MPa przez około 60-120 s.According to the invention, a method for manufacturing autoclaved silicate products consists in mixing dry ingredients including calcium oxide (quicklime), calcium sulphate dihydrate (gypsum dihydrate) and silica raw material including fine-grained copper slag and sand, then adding water in an amount allowing processing of the mass thus prepared and after mixing, maturing of the raw material mass at an elevated temperature, after which the mass is placed in moulds, pressed under pressure and subjected to the autoclaving process, characterized in that 15-20% by weight of fine-grained copper slag is used in relation to the solid components of the raw material mass, and maturing of the raw material mass at an elevated temperature is carried out at a temperature of approx. 35-65°C for 6-24 h, after which the mass is placed in moulds and pressed under a pressure of 20 MPa for approx. 60-120 s.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest ekologiczne zagospodarowanie materiału odpadowego oraz zapewnienie produktów do zastosowania w budownictwie, a docelowo do tworzenia budynków, które będą cechowały się mniejszym zużyciem energii cieplnej potrzebnej na ich ogrzanie przy zastosowaniu tej samej grubości i konstrukcji ścian, co dla stosowanych obecnie wyrobów silikatowych bez dodatku żużlu pomiedziowego.The advantage of the solution according to the invention is the ecological management of waste material and the provision of products for use in construction, and ultimately for the creation of buildings that will be characterized by lower consumption of thermal energy needed for their heating while using the same thickness and structure of walls as the currently used silicate products without the addition of copper slag.

Zaletą sposobu według wynalazku jest to, że dodatek żużlu pomiedziowego nie powoduje potrzeby zmian stosowanych obecnie procedur produkcyjnych dla przemysłowej produkcji wyrobów silikatowych, gdzie surowcem krzemionkowym jest piasek. Również nie ma potrzeby modyfikacji konstrukcyjnych związanych z zastosowanie w budownictwie wyrobu silikatowego wg wynalazku.The advantage of the method according to the invention is that the addition of copper slag does not cause the need to change the currently used production procedures for the industrial production of silicate products, where the silica raw material is sand. There is also no need for structural modifications related to the use of the silicate product according to the invention in construction.

Rozwiązanie według wynalazku zilustrowano w przykładzie wykonania, który nie ogranicza jego zakresu.The solution according to the invention is illustrated in an example embodiment which does not limit its scope.

Przykład 1Example 1

Masa do wyrobu autoklawizowanych elementów silikatowych składa się tradycyjnie z piasku, tlenku wapnia, czyli tzw. wapna palonego oraz wody w proporcjach wagowych 90:7: 3. W mieszankach przygotowywanych na potrzeby wynalazku zastosowano nieco inny sposób ustalania składu, dlatego proporcje surowców są zmienne, choć zbliżone do tradycyjnych. Masę surowcową na potrzeby opracowania receptury podzielono na: spoiwo, kruszywo i domieszkę. Spoiwem jest tlenek wapnia oraz część piasku, który został zmielony (w seriach referencyjnych) albo tlenek wapnia oraz drobnoziarnisty (w tym mielony) żużel pomiedziowy (w seriach badanych jako wynalazek). Jako kruszywo posłużyła pozostała część piasku (niemielonego), a domieszką był dwuwodny siarczan wapnia (gips).The mass for the production of autoclaved silicate elements traditionally consists of sand, calcium oxide, i.e. so-called quicklime, and water in the proportions of 90:7:3 by weight. In the mixtures prepared for the needs of the invention, a slightly different method of determining the composition was used, therefore the proportions of raw materials are variable, although similar to traditional ones. The raw material mass for the purposes of developing the recipe was divided into: binder, aggregate and admixture. The binder is calcium oxide and part of the sand that was ground (in reference series) or calcium oxide and fine-grained (including ground) copper slag (in series tested as an invention). The remaining part of the sand (unground) was used as aggregate, and the admixture was calcium sulphate dihydrate (gypsum).

Składy poszczególnych serii ustalono tak, że przy ustalonej stałej proporcji spoiwa do kru szywa równej 1:3 ustalano udział wagowy tlenku wapnia w samym spoiwie w zakresie od 20% do 35%. Ilość domieszki przyjęto stałą i równą 4,2% spoiwa. Ze względów technologicznych do mieszanki na etapieThe compositions of the individual series were established in such a way that, with a fixed proportion of binder to aggregate equal to 1:3, the weight share of calcium oxide in the binder itself was established in the range from 20% to 35%. The amount of the admixture was assumed constant and equal to 4.2% of the binder. For technological reasons, the mixture at the stage

PL 247352 BI jej przygotowywania dodawano dużo większą ilość wody. Stanowiła wagowo ok. 12% całej masy surowcowej .PL 247352 BI its preparation was added a much larger amount of water. It constituted about 12% of the total mass of the raw material.

Uzyskano w ten sposób udział tlenku wapnia w masie surowcowej w zakresie od 4,2% do 7,4%, co odpowiada jego zawartości w zakresie od 4,7% do 8,1% przy założeniu, że woda stanowi wagowo 3% masy surowcowej. Udział drobnoziarnistego żużlu pomiedziowego kształtował się w zakresie od 15,6% do 19,2% wagowo w odniesieniu do składników stałych oraz od 13,8% do 16,9% wagowo w całej masie surowcowej (łącznie z wodą).In this way, the share of calcium oxide in the raw material mass was obtained in the range of 4.2% to 7.4%, which corresponds to its content in the range of 4.7% to 8.1%, assuming that water constitutes 3% by weight of the raw material mass. The share of fine-grained copper slag ranged from 15.6% to 19.2% by weight in relation to solid components and from 13.8% to 16.9% by weight in the entire raw material mass (including water).

W tabeli 1 zestawiono składy przygotowywanych mieszanek wraz z oznaczeniem poszczególnych serii. Literą „W” w nazwie serii wyróżniono serie przygotowane z udziałem drobnoziarnistego żużlu pomiedziowego (czyli wynalazek), a literą „R” serie porównawcze o tradycyjnym składzie (bez zastosowania drobnoziarnistego żużlu pomiedziowego).Table 1 lists the compositions of the prepared mixtures along with the designation of the individual series. The letter "W" in the series name distinguishes series prepared with the use of fine-grained copper slag (i.e. the invention), and the letter "R" refers to comparative series with a traditional composition (without the use of fine-grained copper slag).

Tabela 1. Skład badanych mieszanek (wszystkie ilości podane w gramach na 1 zarób)Table 1. Composition of the tested mixtures (all quantities given in grams per 1 batch)

Składnik Ingredient Oznaczenie serii Series designation 35W 35W 35R 35R 30W 30W 30R 30R 25W 25W 25R 25R 20W 20W 20R 20R Drobnoziarnisty żużel pomiedziowy Fine-grained copper slag 345 345 - - 370 370 - - 396 396 — — 424 424 Piasek mielony Milled sand - - 345 345 — — 370 370 — — 396 396 — — 424 424 Tlenek wapnia Calcium oxide 185 185 185 185 160 160 160 160 132 132 132 132 106 106 106 106 Dwuwodny siarczan wapnia* Calcium sulfate dihydrate* 22,3 22.3 22,3 22.3 22,3 22.3 22,3 22.3 22,2 22.2 22,2 22.2 22,2 22.2 22,2 22.2 Piasek Sand 1657 1657 1657 1657 1657 1657 1657 1657 1651 1651 1651 1651 1657 1657 1657 1657 Woda Water 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300

*) CaSOi*2H>0 (w przygotowywanych mieszankach zastosowano tzw. reagips, czyli gips syntetyczny z instalacji odsiarczania spalin)*) CaSOi*2H>0 (so-called reagypsum, i.e. synthetic gypsum from flue gas desulphurisation installations, was used in the prepared mixtures)

Masę surowcową przygotowywano dwuetapowo. Najpierw mieszano ze sobą wszystkie składniki suche, do których dodawano wodę i tak przygotowaną masę pozostawiano w cieplarce w celu dojrzewania. Następnie w zależności od stanu, w jakiej masę wyjęto z cieplarki była ona ewentualnie rozdrabniana i dowilżana, jeśli była taka konieczność i następnie umieszczana w formach. Masę w formach poddawano prasowaniu pod ciśnieniem około 20 MPa. Próbki po prasowaniu wyjmowano z form pozwalając im obeschnąć z nadmiaru wody i następnie autoklawizowano w temperaturze ok. 180°C pod ciśnieniem 1,4-1,6 MPa przez około 12 godzin.The raw material mass was prepared in two stages. First, all the dry ingredients were mixed together, to which water was added, and the mass prepared in this way was left in an incubator to mature. Then, depending on the condition in which the mass was removed from the incubator, it was possibly crushed and moistened, if necessary, and then placed in molds. The mass in the molds was subjected to pressing at a pressure of about 20 MPa. After pressing, the samples were removed from the molds, allowed to dry out excess water, and then autoclaved at a temperature of about 180°C at a pressure of 1.4-1.6 MPa for about 12 hours.

Otrzymane w powyższy sposób próbki materiałów silikatowych poddano badaniu wytrzymałości na rozciąganie w próbie zginania, wytrzymałości na ściskanie oraz badaniu przewodności cieplnej metodą „hot piąte”. Próbki do czasu badania właściwości cieplnych były przechowywane w laboratorium bez zachowania szczególnego reżimu cieplno-wilgotnościowego.The samples of silicate materials obtained in the above manner were subjected to a tensile strength test in a bending test, compressive strength test and a thermal conductivity test using the "hot fifth" method. Until the thermal properties were tested, the samples were stored in the laboratory without maintaining a special thermal and humidity regime.

Wyniki badania wytrzymałości na ściskanie przedstawiono w tabeli 2. Wyniki są średnią z 6 badań w przypadku każdej z serii. Natomiast w tabeli 3 przedstawiono wyniki badania wytrzymałości na zginanie, które są średnią z trzech badań każdej serii.The compressive strength test results are presented in Table 2. The results are the average of 6 tests for each series. Table 3 presents the bending strength test results, which are the average of three tests for each series.

Tabela 2. Wartości wytrzymałości na ściskanieTable 2. Compressive strength values

Wytrzymałość serii [MPa] Strength of series [MPa] 35 35 30 30 25 25 20 20 Z piaskiem (R)With sand (R) 11,58 11.58 7,36 7.36 10,66 10.66 6,09 6.09 Z drobnoziarnistym żużlem pomiedziowym (W) With fine-grained copper slag (W) 13,18 13,18 10,74 10.74 12,02 12.02 9,82 9.82 Różnica (W/R) [%] Difference (W/R) [%] 114% 114% 146% 146% 113% 113% 161% 161%

PL 247352 BIPL 247352BI

Tabela 3. Wartości wytrzymałości na zginanieTable 3. Bending strength values

Wytrzymałość serii [MPa] Strength of series [MPa] 35 35 30 30 25 25 20 20 Z piaskiem (R)With sand (R) 4,11 4.11 2,90 2.90 3,25 3.25 2,39 2.39 Z drobnoziarnistym żużlem pomiedziowym (W) With fine-grained copper slag (W) 4,96 4.96 3,87 3.87 3,70 3.70 3,08 3.08 Różnica (W/R) [%] Difference (W/R) [%] 121% 121% 133% 133% 114% 114% 129% 129%

Wyniki badań wytrzymałości wskazują, że we wszystkich przypadkach wytrzymałość autoklawizowanych mas surowcowych z drobnoziarnistym żużlem pomiedziowym jest wyższa niż wytrzymałość mas o tym samym składzie wykonanych z wykorzystaniem wyłącznie piasku, w tym piasku mielonego.The strength test results indicate that in all cases the strength of autoclaved raw material masses with fine-grained copper slag is higher than the strength of masses of the same composition made using only sand, including ground sand.

Miarą izolacyjności cieplnej materiałów jest współczynnik przewodności cieplnej, którego wartości zamieszczono w tabeli 4. Są one średnią z 6 pomiarów w przypadku każdej serii.The measure of thermal insulation of materials is the thermal conductivity coefficient, the values of which are given in Table 4. They are the average of 6 measurements for each series.

Tabela 4. Wartości współczynnika przewodności cieplnejTable 4. Thermal conductivity coefficient values

Przewodność cieplna serii [W/m-K] Thermal conductivity of the series [W/m-K] 35 35 30 30 25 25 20 20 Z piaskiem (R)With sand (R) 1,59 1.59 1,60 1.60 1,25 1.25 1,51 1.51 Z drobnoziarnistym żużlem pomiedziowym (W) With fine-grained copper slag (W) 1,40 1.40 1,26 1.26 1,03 1.03 1,47 1.47 Różnica [%] Difference [%] 88% 88% 79% 79% 82% 82% 97% 97%

Wyniki badania współczynnika przewodności cieplnej wskazują, że masy surowcowe przygotowane z zastosowaniem drobnoziarnistego żużlu pomiedziowego po autoklawizacji charakteryzują się niższą przewodnością cieplną, a więc zwiększoną izolacyjnością.The results of the thermal conductivity coefficient test indicate that the raw material masses prepared with the use of fine-grained copper slag after autoclaving are characterized by lower thermal conductivity, and therefore increased insulation.

Podsumowując, należy stwierdzić, że będąca przedmiotem wynalazku masa surowcowa do wykonywania autoklawizowanych elementów silikatowych zawierająca drobnoziarnisty żużel pomiedziowy w ilości od 15% do 20% masy wszystkich suchych składników ma po autoklawizacji korzystniejsze właściwości mechaniczne i cieplne od mas wykonanych z tradycyjnych składników.To sum up, it should be stated that the raw material mass for manufacturing autoclaved silicate elements, which is the subject of the invention and contains fine-grained copper slag in an amount of 15% to 20% of the mass of all dry ingredients, has more advantageous mechanical and thermal properties after autoclaving than masses made of traditional ingredients.

Claims

Patent Claims

1. The use of fine-grained waste copper slag as an additive to the raw material mass for the production of autoclaved silicate products, characterized in that fine-grained, ground copper slag is used, which constitutes 15-20% by weight of the mass in relation to all solid components of the raw material mass.

2. A method for manufacturing autoclaved silicate products comprising mixing dry ingredients including calcium oxide, gypsum dihydrate and fine-grained copper slag and sand, then adding water and after mixing maturing the raw material mass at an elevated temperature, then placing the mass in moulds, pressing it under pressure and subjecting it to autoclaving, characterised in that 15-20% by weight of fine-grained copper slag is used in relation to the solid components of the raw material mass, and maturing the raw material mass at an elevated temperature is carried out at a temperature of approx. 35-65°C for 6-24 h, then placing the mass in moulds and pressing it under a pressure of 20 MPa for approx. 60-120 s.