PL247680B1 - Ekologiczne kruszywo sztuczne - Google Patents

Ekologiczne kruszywo sztuczne

Info

Publication number
PL247680B1
PL247680B1 PL444734A PL44473423A PL247680B1 PL 247680 B1 PL247680 B1 PL 247680B1 PL 444734 A PL444734 A PL 444734A PL 44473423 A PL44473423 A PL 44473423A PL 247680 B1 PL247680 B1 PL 247680B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
sewage sludge
aggregate
amount
mass
lightweight
Prior art date
Application number
PL444734A
Other languages
English (en)
Other versions
PL444734A1 (pl
Inventor
Wojciech Andrzejuk
Danuta Barnat-Hunek
Original Assignee
Akademia Bialska Nauk Stosowanych Im Jana Pawla Ii
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 Akademia Bialska Nauk Stosowanych Im Jana Pawla Ii filed Critical Akademia Bialska Nauk Stosowanych Im Jana Pawla Ii
Priority to PL444734A priority Critical patent/PL247680B1/pl
Publication of PL444734A1 publication Critical patent/PL444734A1/pl
Publication of PL247680B1 publication Critical patent/PL247680B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09BDISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/30Mixed waste; Waste of undefined composition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest ekologiczne kruszywo lekkie o średnicy granul od 8 mm do 22 mm, zawierające lessy gliniaste, osady ściekowe, które charakteryzuje się tym, że składa się z lessów gliniastych w ilości od 60% do 90% masowych suchej mieszaniny, osadów ściekowych w ilości od 5% do 10% masowych suchej mieszaniny oraz ceramiki sanitarnej w ilości od 5% do 30% masowych suchej mieszaniny oraz wody wodociągowej w ilości potrzebnej do uzyskania plastycznej konsystencji, uzyskane poprzez suszenie na wolnym powietrzu oraz wypalaniu w piecu.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest ekologiczne kruszywo lekkie uzyskane z wykorzystaniem ceramiki sanitarnej, osadów ściekowych, lessów gliniastych oraz wody wodociągowej wypalane w piecu, cechujące się wysoką wytrzymałością na miażdżenie, odpornością na mróz i siarczany.
Pod pojęciem kruszyw lekkich rozumiane są kruszywa, których gęstość ziaren jest mniejsza niż 2,00 Mg/m3.
Z dokumentu patentowego KR20160147371A znany jest sposób na produkcji porowatych, lekkich kruszyw o wysokiej wytrzymałości. W rozwiązaniu tym mieszanka używana do produkcji kruszyw składa się z: 30-50 części wagowych wody i osadu ściekowego, 10-20 części wagowych szlamu, 20-30 części wagowych czerwonej gliny, 20-30 części wagowych skal enia, 10-15 części wagowych miki, 5-10 części wagowych stłuczki, 1-2 części wagowych środka powierzchniowo czynnego i 1-2 części wagowych dodatku spieniającego. Produkowane według tej receptury kruszywa są lekkie, ale jednocześnie charakteryzują się dużą wytrzymałością.
Z dokumentu patentowego CN108218272A znany jest sposób na produkcję syntetycznego kruszywa lekkiego, który wykorzystuje granulowany żużel wielkopiecowy, proszek z recyklingu betonu oraz popioły z osadów ściekowych. Powstałe kruszywo charakteryzuje się jednak niską wytrzymałością na miażdżenie równą 0,5 MPa.
Z dokumentu patentowego EP1841708A2 znany jest sposób wytwarzania kruszywa z użyciem osadów ściekowych oraz materiałów odpadowych występujących w postaci popiołów glinokrzemianowych, nie zawierających węgla, o zmiennej zawartości wapnia. Ponadto w ramach materiałów odpadowych występują popioły ze spalania odpadów komunalnych, pyły pochodzące z pieców cementowych, odpady szklane, żużel wielkopiecowy oraz odpady pochodzące z wydobycia granitu. Przemielony oraz wymieszany materiał podlegał procesowi termicznemu co skutkowało otrzymaniem kruszywa lekkiego, zwykłego z zeszkliwioną powierzchnią.
Z dokumentu patentowego PL234122B1 znany jest sposób otrzymywania kruszywa lekkiego z osadów ściekowych oraz gliny, który polega na tym, że do mieszaniny powstałej z gliny w ilości od 75% do 95% masowych suchej mieszaniny i osadów ściekowych w ilości od 5% do 25% masowych suchej mieszaniny dodaje się roztwór poreakcyjny po syntezie zeolitów w postaci wodnego roztworu NaOH, w ilości od 80 do 110% masowych suchej mieszaniny. Następnie całość miesza się do uzyskania plastycznej konsystencji i tworzy granule o średnicy od 8 do 16 mm, które suszy się w temperaturze pokojowej przez okres od 1 h do 1,5 h. W dalszej kolejności granule poddaje się działaniu mikrofal o minimalnej mocy 1000 W przez okres od 3 do 5 min, co prowadzi do wytworzenia granul z gliny, osadów ściekowych i mieszaniny w postaci glinokrzemianu o strukturze nefelinu. Ponadto przedmiot dokumentu patentowego dotyczył także kruszywa lekkiego, które składa się z gliny w ilości od 45,37 do 49,95% masowych suchej mieszaniny, osadów ściekowych w ilości od 2,63 do 15,24% masowych suchej mieszaniny oraz mieszaniny w postaci glinokrzemianu o strukturze nefelinu w ilości od 39,03 do 47,42% masowych suchej mieszaniny powstałego po odparowaniu przez suszenie i działanie mikrofal poreakcyjnego roztworu wodnego NaOH po syntezie zeolitów.
Z dokumentu patentowego PL210921B1 znany jest sposób otrzymywania kruszywa lekkiego z odpadów komunalnych oraz przemysłowych i odbywa się on w trzech etapach. Najpierw osady ściekowe z oczyszczalni ścieków i/lub muły po flotacji węgla w ilości od 40% do 60%, o zawartości od 15% do 25% składników palnych, miesza się z pyłem krzemionkowym o frakcji od 0 do 0,063 mm stanowiącym odpad z produkcji kruszyw krzemionkowych i zawierającym co najmniej 95% krzemionki, w ilości od 40% do 60% oraz z rozdrobnionym odpadem szklanym w postaci pyłu o frakcji od 0 do 0,2 mm w ilości od 5% do 15%. W pierwszej kolejności mieszane są odpady stałe w postaci pyłu krzemionkowego i szkła o zawartości do 3% wody, a następnie dodaje się osady ściekowe i/lub muły po flotacji węgla o zawartości wody od 55% do 85% i całość miesza się aż do uzyskania produktu w postaci gęstej pasty. W dalszej kolejności otrzymaną mieszaninę w postaci gęstej pasty granuluje się do postaci granulek o wielkości 15 ± 5 mm. Trzeci etap obejmuje suszenie, a następnie spiekanie granulek w temperaturze od 1000° do 1200°C w czasie od 0,5 do 2 godzin. Trzeci etap odbywa się w piecu, wyposażonym w system oczyszczania gazów poreakcyjnych, a palne osadów ściekowych i/lub mułów po flotacji węgla spalają się podczas fazy spiekania, wytwarzając gazy, które powodują powstawanie porów w granulkach.
Z dokumentu patentowego o numerze KR20030011756A wynika, że znane jest wytwarzanie kruszywa lekkiego o wysokiej wytrzymałości mechanicznej, niskiej absorpcji wody i niskich kosztach produkcji, przy użyciu jednego lub więcej odpadów, takich jak popiół węglowy, pył z elektrycznego pieca łukowego, żużel stalowniczy itp. Skład kruszywa lekkiego zawiera 3-62 punktów wagowych gliny oraz dwa lub więcej odpadów wybranych spośród 3-2 punktów wagowych pyłu z elektrycznego pieca łukowego, 5-35 punktów wagowych popiołu węglowego, 15-55 punktów wagowych mączki kamiennej, 5-45 punktów wagowych popiołu z osadów ściekowych i opcjonalnie 5-35 punktów wagowych czerwonego błota lub 3-17 punktów wagowych zgarów aluminiowych powstających przy produkcji AI(OH)3. Odpady takie jak pył z elektrycznego pieca łukowego, żużel stalowniczy i szlam czerwony tworzą fazę ciekłą w temperaturze spiekania i wytwarzają gazowy O2, a inne odpady, takie jak popiół węglowy, popiół z osadów ściekowych i zgary aluminiowe sprzyjają tworzeniu się gazowego O2, w wyniku czego powstają lekkie kruszywa.
Z dokumentu patentowego o numerze KR20040091230A wynika, że znany jest sposób wytwarzania lekkich kruszyw o zwartej strukturze i kulistym kształcie z wykorzystaniem placka osadu ściekowego powstającego z oczyszczalni ścieków bez wstępnego oczyszczania. Kruszywa lekkie z osadów ściekowych wytwarzane są w następujących etapach: zbieranie osadów ściekowych typu placek o wilgotności powyżej 80% z oczyszczalni ścieków; mieszanie 10-30% wagowo osadu ściekowego, nieobrobionego wstępnie, 60-85% wagowo gliny i 0-5% wagowo tlenku żelaza za pomocą wytłaczarki; wprowadzanie mieszaniny do aparatury wirówkowej w celu wytworzenia granul kulistych; suszenie agregatów w temperaturze 20-40°C przez 10 godzin; spiekanie w temperaturze 900-1100°C przez 12 godzin i przetrzymywanie przez 3 godziny, w wyniku czego wilgoć i substancje organiczne są usuwane tworząc pory, a składniki metalowe (Si, Na, K, Mg, Fe itp.) w glinie i metalach ciężkich (Hg, Cd, Cu itp.) w osadach są silnie związane, aby zapobiec wymywaniu metali ciężkich.
Z publikacji Król M., Wons W., Brylska E., Wróbel B., Mozgawa W. „Wypalane kruszywo lekkie z dodatkiem zeolitów po sorpcji substancji ropopochodnych”, MATERIAŁY CERAMICZNE 68, ISSN 1505-1269, 3 2016, s. 259-265 wynika, że znany jest sposób otrzymywania kruszywa lekkiego poprzez wypalanie w temperaturze 1170°C z zastosowaniem zużytego sorbentu zeolitowego jako s czynnika modyfikującego skład mieszanki surowcowej.
Z publikacji Bui Le Anh Tuan, Chao-Lung Hwang, Kae-Long Lin, Yuan-Yuan Chen, Mung-Pei Young „Development of lightweight aggregate from sewage sludge and waste glass powder for concrete”, Construction and Building Materials 47 (2013) 334-339 wynika, że znany jest sposoób produkcji kruszywa lekkiego, w którym jako materiał podstawowy zastosowano mokre osady ściekowe, a odpady szklane jako dodatek. Zbadano wpływ różnych stosunków masowych odpadów szklanych do osadów ściekowych oraz temperatur spiekania na właściwości kruszywa. Wyniki wykazały, że zastosowane szkło odpadowe poprawiło temperaturę spiekania, zmniejszyło nasiąkliwość oraz zwiększyło obciążenie w punkcie zniszczenia oraz gęstość nasypową kruszywa. Dodatek 30-50% odpadów szklanych dał wysokiej jakości kruszywo lekkie o gęstości nasypowej poniżej 2 g/cm3, nasiąkliwości poniżej 10% oraz obciążeniu w punkcie zniszczenia do 892 N.
Z artykułu Gonzalez-Corrochano B., Alonso-Azcarate J., Rodriguez L., Perez Lorenzo A., Fernandez Torio M., Jose Tejado Ramos J., Dolores Corvinos M., Muro C. „Valorization of washing aggregate sludge and sewage sludge for lightweight aggregates production”, Construction and Building Materials 116 (2016) 252-262 znany jest sposób wytwarzania kruszywa lekkiego z zastosowaniem osadów kruszyw popłucznych ze żwirowni oraz osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków. Oba materiały odpadowe zmieszano, zmielono i uformowano w granulki, podgrzano wstępnie przez 2 i 5 minut i spiekano w piecu obrotowym w temperaturach pomiędzy 1175°C a 1275°C przez różne czasy przebywania w zakresie od 1 do 30 minut. Ich nasiąkliwość wynosiła od 23,54% do 38,36%, a wytrzymałość na ściskanie od 1,23 MPa do 3,03 MPa. Na właściwości te miała wpływ temperatura ogrzewania, czas wypalania wstępnego i czas wypalania.
Z publikacji Xiangguo Li, Chenhao He, Yang Lv, Shouwei Jian, Gang Liu, Wenguang Jiang, Dongbing Jiang „Utilization of municipal sewage sludge and waste glass powder in production of lightweight aggregates”, Construction and Building Materials 256 (2020) 119413 znany jest sposób produkcji kruszyw lekkich z wykorzystaniem komunalnych osadów ściekowych i mączki odpadowej ze szkła. Mieszaniny o różnej zawartości mączki odpadowej ze szkła (0%, 5%, 10%, 15% i 20%) spiekano w temperaturze 1180°C z szybkością ogrzewania 10°C/min i czasem przebywania 20 minut w celu uzyskania próbek kruszywa lekkiego. Wyniki badań prowadzonych na wytworzonych próbkach wykazały, że dodanie odpowiedniej ilości mączki odpadowej ze szkła przyczyniło się do pęcznienia osadów ściekowych oraz do produkcji kruszywa o wysokiej porowatości i odpowiednich właściwościach mechanicznych. Kruszywo lekkie zawierające 10% mączki odpadowej ze szkła i spiekane w temperaturze 1180°C przez 20 minut wykazywały gęstość cząstek 0,76 g/cm3, nasiąkliwość 0,87% i wytrzymałość na ściskanie 6,48 MPa.
Z publikacji Souza M. M., Anjos M. A. S., S a M. V. V. A., Souza N. S. L. „Developing and classifying lightweight aggregates from sewage sludge and rice husk ash”, Case Studies in Construction Materials 12 (2020) e00340 znany jest sposób produkcji kruszywa lekkiego, w którym zamiast gliny zostały użyte surowce w postaci osadów ściekowych oraz popiół z łusek ryżowych. Powstałe mieszaniny suszono, a następnie spiekano w temperaturach od 1100 do 1250°C. Zastąpienie iłu pozostałościami osadów ściekowych i popiołu z łusek ryżowych wahało się od 41 do 100%. Wytworzone kruszywa lekkie wykazywały wskaźnik pęcznienia od -71,65 do 40,83%, straty podczas prażenia od 5,2 do 43,6%, gęstość cząstek od 0,63 do 2,01 g/cm3, nasiąkliwość od 0,7 do 105,9%, i wytrzymałość na zgniatanie do 17,3 MPa.
Z publikacji Ing-Jia Chiou, Kuen-Sheng Wang, Ching-Ho Chen, Ya-Ting Lin „Lightweight aggregate made from sewage sludge and incinerated ash”, Waste Management 26 (2006) 1453-1461 znany jest sposób wytworzenia spiekanego kruszywa lekkiego z popiołu z osadów ściekowych o podobnych właściwościach do gliny ekspansywnej (materiał główny) oraz osadów ściekowych (jako domieszka). Dodanie osadów ściekowych wzmocniło reakcję utleniania-redukcji i obniżyło gęstość nasypową i temperaturę spiekania kruszyw w celu zaoszczędzenia energii.
Z artykułu Cheeseman C.R., Virdi G.S. „Properties and microstructure of lightweight aggregate produced from sintered sewage sludge ash”, Resources, Conservation and Recycling 45 (2005) 18-30 znany jest sposób wytwarzania kruszywa lekkiego z wykorzystaniem popiołu powstającego w procesie fluidalnego spalania osadów ściekowych. Popiół zmieszano z glinianym spoiwem, uformowano w przybliżeniu sferyczne granule i szybko spiekano w obrotowym piecu rurowym w temperaturach pomiędzy 1020 a 1080°C. Głównymi fazami krystalicznymi występującymi zarówno w otrzymanym, jak i spiekanym popiele z osadów ściekowych były kwarc (SiO2), mineralny fosforan wapniowo-magnezowy (Ca7Mg2P6O24) i hematyt (Fe2O3).
W artykule Suchorab Z. i inni: Mechanical and Physical Properties of Hydrophobized Lightweight Aggregate Concrete with Sewage Sludge, Materials 2016, 9(5), 317 wykazano, że kruszywa lekkie z osadami ściekowymi charakteryzują się wysoką porowatością, nasiąkliwością, niską wytrzymałością na miażdżenie, niską mrozoodpornością i odpornością na działanie krystalizacyjne siarczanu sodu, co może powodować słabsze parametry wytrzymałościowe i nadmierną destrukcję betonu wykonanego z tym kruszywem. W artykule tym przedstawiono, że wytrzymałość betonu z kruszywem z osadami ściekowymi w ilości 10% spadła aż o 30%, a porowatość wzrosła o 13% w porównaniu do betonu z kruszywem lekkim bez osadów ściekowych. Wysoka nasiąkliwość i porowatość kruszyw lekkich stanowi istotny problem przy komponowaniu składu mieszanek betonów, a w gotowym wyrobie powoduje niższą wytrzymałość, nadmierny transport wody podciąganej kapilarnie, tym samym zmniejszając odporność na korozję spowodowaną siarczanami i mrozem, czego następstwem może być zniszczenie betonu.
W artykule Montaev Sarsenbek Aliakbaruly et al. „Modification of ceramic mass on the basis of loess-loams with application of conglomerate oil-slow mixture for establishment of energy efficient technology of obtaining lightweight aggregate” Austrian Journal of Technical and Natural Sciences No 5-6, 2017 May-June, DOI: http://dx.doi.Org/10.20534/AJT-17-5.6-29-32 przedstawiono wyniki badań dotyczących otrzymywania kruszywa lekkiego. W badaniach eksperymentalnych wykorzystano lessy gliniaste, piasek oraz szlam olejowy pochodzący z różnych złóż. Wprowadzenie szlamu olejowego do składu mas ceramicznych pozwala na zmniejszenie zużycia energii o 20-25%.
W artykule Beata Klimek et al. „The effect of replacing sand with aggregate from sanitary ceramic waste on the durability of stucco mortars” Clean Technologies and Environmental Policy (2020) 22:1929-1941, https://doi.Org/10.1007/s10098-02001932-w celem badań była analiza wpływu recyklingowanego kruszywa ceramicznego na odporność zaprawy tynkarskiej stosowanej w budownictwie na działanie mrozu oraz solanki. Receptury zapraw zawierały również domieszki modyfikujące właściwości mieszanki oraz stwardniałego produktu, takie jak kopolimer octanu winylu i metyloceluloza z domieszką hydrofobową. Przeprowadzono podstawowe badania parametrów mechanicznych i fizycznych zapraw. Wśród przeprowadzonych testów znalazły się m.in. badania wytrzymałości na ściskanie i zginanie, określenie gęstości, porowatości otwartej i całkowitej, nasiąkliwości, odporności na korozję wywołaną działaniem soli oraz odporności na mróz po 25 cyklach zamrażania i rozmrażania próbek. Zastąpienie piasku recyklingowanym kruszywem ceramicznym powoduje zmianę parametrów fizycznych zapraw. Ma to pozytywny wpływ na parametry wytrzymałościowe zapraw przy jednoczesnym zmniejszeniu nasiąkliwości i działania kapilarnego. Badania zaprawy z dodatkiem kruszywa ceramicznego wykazały lepszą odporność na mróz oraz krystalizację soli w porównaniu do zaprawy, do której dodano piasek.
Problemem technicznym do rozwiązania jest poprawa porowatości, nasiąkliwości, zmniejszenia współczynnika przewodności cieplnej λ, zwiększenia wytrzymałości na miażdżenie, zwiększenia współczynnika przepuszczalności pary wodnej δ, mrozoodpornością i odpornością na siarczany w kruszywie lekkim z osadami ściekowymi.
Przedmiotem wynalazku jest ekologiczne kruszywo lekkie o średnicy granul od 8 do 22 mm, zawierające lessy gliniaste. Jego istotą jest to, że składa się z:
- lessów gliniastych w ilości od 60 do 90% masowych suchej mieszaniny,
- osadów ściekowych w ilości od 5 do 10% masowych suchej mieszaniny,
- ceramiki sanitarnej w ilości od 5 do 30% masowych suchej mieszaniny oraz wody wodociągowej w ilości potrzebnej do uzyskania plastycznej konsystencji.
Kruszywo uzyskiwane jest poprzez suszenie na wolnym powietrzu oraz wypalanie w piecu.
Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że charakteryzuje się ono większą porowatością, nasiąkliwością, niższym współczynnikiem przewodności cieplnej λ, wyższą wytrzymałością na miażdżenie, wyższym współczynnikiem przepuszczalności pary wodnej δ, wyższą mrozoodpornością i odpornością na siarczany w stosunku do tradycyjnego kruszywa z osadami ściekowymi.
Właściwości osiągnięto mimo zastosowania odpadu ceramiki sanitarnej i osadów ściekowych w sumarycznej ilości do 40% w stosunku do lessów gliniastych. Jest to niezwykle istotne ze względu na aspekt ekologiczny związany z utylizacją odpadów, gdyż dodatek samych osadów ściekowych w ilości tylko od 5 do 10% powodował znaczny spadek parametrów wytrzymałościowych kruszyw lekkich i betonów lekkich. Możliwość zastosowania tak dużej ilości odpadów w produkcji kruszywa lekkiego powodowana jest m.in. tym, że w skład ceramiki sanitarnej wchodzi aż 61,8% wagowych SiO2, natomiast w skład osadów ściekowych jedynie 9,98% wagowych SiO2. Wysoka zawartość krzemionki powoduje wzrost parametrów wytrzymałościowych kruszywa lekkiego.
Zatem wynalazek daje możliwość wytworzenia paroprzepuszczalnego, wytrzymałego na miażdżenie, odpornego na mróz i siarczany ekologicznego kruszywa lekkiego z osadami ściekowymi i z ceramiką sanitarną pochodzącą z recyklingu.
Przykłady
Składniki ilościowe potrzebne do wykonania kruszywa lekkiego, przeznaczonego m.in. do produkcji betonu lekkiego, przygotowywano w laboratorium według składu przedstawionego w Tabeli 1.
Lessy pobrano ze złoża „Złoże Konopnica” w okolicach Lublina, są to lessy gliniaste, w których zawartość gliny w lessach ze „Złoża Konopnica” wynosi od 30 do 40%. Materiał rozdrobniono w kruszarce szczękowej w laboratorium, wysuszono w temperaturze pokojowej do stałej masy i zmielono w młynku kulowym do frakcji < 0,1 mm.
Osady ściekowe pochodzą z „Oczyszczalni Ścieków w Parczewie”, która jest oczyszczalnią mechaniczno-biologiczną z podwyższonym usuwaniem ze ścieków związków biogennych. Osady pobrano ze stacji mechanicznego odwadniania.
Ceramikę sanitarną pozyskano z hałdy odpadów przy zakładzie przemysłowym zajmującym się produkcją wyrobów sanitarnych. Był to przede wszystkim asortyment sanitarny z pęknięciami, uszkodzonym szkliwem lub nierówną powierzchnią. Takie odpady poddano procesowi kruszenia w kruszarkach szczękowych, a następnie rozdrobniono w młynku kulowym w laboratorium w celu uzyskania frakcji 0,063/2 mm.
Wszystkie składniki osobno wysuszono w suszarce laboratoryjnej w temperaturze 105°C do stałej masy. Następnie mieszano przez 1,5 min. w mieszadle. Proces uzyskania jednorodnej substancji polegał na mieszaniu składników przez 3 min. i dodawaniu wody, aż do uzyskania plastycznej konsystencji. Z dokładnie zhomogenizowanej mieszanki ręcznie wyrobiono granule o średnicach od 8 do 22 mm i suszono w temperaturze 22°C przez 24 godziny.
W dalszej kolejności granule wysuszono do stałej masy w temperaturze 105°C przez czas 24 godziny. Tak przygotowane próbki poddano obróbce cieplnej polegającej na stałym zwiększaniu temperatury od 22°C do 1150°C w czasie 4 godzin, a następnie utrzymaniu temperatury 1150°C przez 30 minut. Zawartości w procentach masowych poszczególnych związków dla poszczególnych składników mieszaniny przedstawiono w tabeli 2, przy czym w osadach ściekowych znalazły się inne związki w ilości 0,3%, którymi jest zbiór wielu pozostałych związków w ilościach śladowych. Skład chemiczny materiałów określono metodą XRF, przy użyciu spektrometru Philips PW 1404. Źródło wzbudzenia stanowiła lampa rentgenowska z podwójną anodą (Cr-Au) z maksymalną mocą 3 kW. Oznaczono cechy fizyczne i mechaniczne wytworzonych kruszyw lekkich. Wyniki przedstawiono w Tabeli 3.
PL 247680 Β1
T abela 1
Udział procentowy składników masowych suchej mieszaniny w pierwszym przykładzie wykonania
Nr przykładu 1 2 3
Składnik mieszaniny Udział masowy składników w mieszaninie [%]
Lessy gliniaste 0,063-0,1 mm 90 75 60
Osad ściekowy o gęstości 0,80 g/cm3 5 10 10
Ceramika sanitarna 0,063-2 mm 5 15 30
Tabela 2
Zawartości w procentach masowych poszczególnych związków dla poszczególnych 5 składników mieszaniny
lessy gliniaste osady ściekowe ceramika sanitarna
Związek chemiczny [%wag] Związek chemiczny [%wag] Związek chemiczny [%wag]
SiO2 62,7 SiO2 9,98 SiO2 61,8
AI2O3 16,55 CaO 9,23 AI2O3 31,92
FezOs P2O5 8,2 K2O 2,64
MgO 2,36 Fe2Oa 5,37 Na2O 1,6
CaO 1,67 AI2O3 3,64 Fe2O3 0,62
K2O 1,14 SOs 3,62 T1O2 0,63
Na2O 0,85 MgO 0,6 CaO 0,45
T1O2 0,27 KsO 0,52 MgO 0,33
SO3 0,03 TiO2 0,4 SOs 0,01
P2O5 0,03 inne 0,3 straty prażenia -
straty prażenia 8,0 straty prażenia 58,14
SUMA 100 SUMA 100 SUMA 100
Tabela 3
Cechy fizyczne i mechaniczne kruszyw lekkich
Cecha Jednostka Przykład 1 Przykład 2 Przykład 3
Gęstość właściwa wg PN-EN-1097-3 [kg/m3] 2539 2472 2558
Gęstość pozorna wg PN-EN-1097-3 [kg/m3] 1582 1463 1454
Nasiąkliwość wg PN-EN-1097-3 [%] 9,30 16,86 20,12
Porowatość całkowita wg PN-EN-1097-3 [%] 37,7 40,8 43,1
Współczynnik przewodności cieplnej λ w stanie usypanym [W/mK] 0,065 0,087 0,110
Współczynnik przepuszczalności pary wodnej δ wg PN- EN ISO 12572 [kg/(msPa)j 0,304 10-10 O,21O-1O'10 0,19510-10
Wytrzymałość na miażdżenie wg PN-EN 13055 [MPa] 3,4 10,5 13,1
Odporność na krystalizację siarczanu średni ubytek masy po 15 cyklach sodu wg PN- EN 12370 [%] 0,1 0,04 0,01
Mrozoodporność - średni ubytek masy po 10 cyklach wg PN-EN 1367-1 [%] 0,25 0,16 0,09
Chropowatość - Ra wg ISO 4287 [pm] 2,66 2,98 3,32

Claims (1)

  1. Zastrzeżenie patentowe
    1. Ekologiczne kruszywo lekkie o średnicy granul od 8 do 22 mm, zawierające lessy gliniaste znamienne tym, że składa się z:
    - lessów gliniastych w ilości od 60 do 90% masowych suchej mieszaniny,
    - osadów ściekowych w ilości od 5 do 10% masowych suchej mieszaniny,
    - ceramiki sanitarnej w ilości od 5 do 30% masowych suchej mieszaniny,
    - wody wodociągowej w ilości potrzebnej do uzyskania plastycznej konsystencji, przy czym kruszywo jest wysuszone na wolnym powietrzu oraz wypalone w piecu.
PL444734A 2023-05-04 2023-05-04 Ekologiczne kruszywo sztuczne PL247680B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL444734A PL247680B1 (pl) 2023-05-04 2023-05-04 Ekologiczne kruszywo sztuczne

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL444734A PL247680B1 (pl) 2023-05-04 2023-05-04 Ekologiczne kruszywo sztuczne

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL444734A1 PL444734A1 (pl) 2023-11-13
PL247680B1 true PL247680B1 (pl) 2025-08-18

Family

ID=88789825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL444734A PL247680B1 (pl) 2023-05-04 2023-05-04 Ekologiczne kruszywo sztuczne

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL247680B1 (pl)

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANNA HALICKA, BARTOSZ ZEGARDŁO: "Przegląd budowlany, Konstrukcje-elementy-materiały, 7/8 2011, p. 50-55", „ODPADY CERAMIKI SANITARNEJ JAKO POTENCJALNE KRUSZYWO DO BETONÓW SPECJALNYCH" *
BARTOSZ ZEGARDŁO, ANNA HALICKA: "Przegląd budowlany, Konstrukcje-elementy-materiały, 11/2012 p. 24-28", „ODPADY CERAMIKI SANITARNEJ JAKO POTENCJALN KRUSZYWO DO BETONÓW SPECJALNYCH" *
BEATA KLIMEK ET AL.: "Clean Technologies and Environmental Policy (2020) 22:1929–1941, https://doi.org/10.1007/s10098-020-01932-w", „THE EFFECT OF REPLACING SAND WITH AGGREGATE FROM SANITARY CERAMIC WASTE ON THE DURABILITY OF STUCCO MORTARS" *
MAŁGORZATA FRANUS ET AL.: "Environ Monit Assess (2016) 188: 10, DOI 10.1007/s10661-015-5010-8", „UTILIZATION OF SEWAGE SLUDGE IN THE MANUFACTURE OF LIGHTWEIGHT AGGREGATE" *
MONTAEV SARSENBEK ALIAKBARULY ET AL.: "Austrian Journal of Technical and Natural Sciences No 5–6, 2017 May–June, DOI: http://dx.doi.org/10.20534/AJT-17-5.6-29-32", „MODIFICATION OF CERAMIC MASS ON THE BASIS OF LOESS-LOAMS WITH APPLICATION OF CONGLOMERATE OIL-SLOW MIXTURE FOR ESTABLISHMENT OF ENERGY EFFICIENT TECHNOLOGY OF OBTAINING LIGHTWEIGHT AGGREGATE" *

Also Published As

Publication number Publication date
PL444734A1 (pl) 2023-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nehdi et al. Performance of rice husk ash produced using a new technology as a mineral admixture in concrete
Lin Feasibility study of using brick made from municipal solid waste incinerator fly ash slag
RU2333176C1 (ru) Способ получения строительного материала
CN102249584B (zh) 一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒
NO20074171L (no) Syntetiske aggregater omfattende kloakkslam og andre avfallsmaterialer, samt fremgangsmater for a produsere samme
Loutou et al. Clayey wastes-based lightweight aggregates: Heating transformations and physical/mechanical properties
Liao et al. Lightweight aggregates from water reservoir sediment with added sodium hydroxide
CN116675452B (zh) 一种磷石膏基建筑材料及其制备和应用
Baspinar et al. Utilization potential of silica fume in fired clay bricks
CN112805260B (zh) 一种生产合成轻质陶瓷砂的方法及其用途
CN111747696A (zh) 一种基于生活垃圾焚烧炉渣和赤泥的地聚合物混凝土及其制备方法
CN103864404A (zh) 一种利用石英砂尾矿和污泥制作的陶粒及其制备方法
Paunescu et al. Lightweight aggregate from recycled masonry rubble achieved in microwave field
CN104891834B (zh) 一种抗菌防腐粉煤灰的接枝改性方法
CN110041051A (zh) 一种河道底泥和建筑泥浆陶粒及其制备方法
Shanmugapriya A comprehensive analysis on optimization of Sewage sludge ash as a binding material for a sustainable construction practice: A state of the art review
CN104861406B (zh) 一种粉煤灰的接枝改性方法
PL210921B1 (pl) Sposób otrzymywania kruszywa lekkiego z odpadów komunalnych i przemysłowych
PL247680B1 (pl) Ekologiczne kruszywo sztuczne
KR100392933B1 (ko) 경량 골재용 조성물
JP3626029B2 (ja) 高強度コンクリート用軽量骨材の製造方法
KR20000072111A (ko) 경량 골재용 조성물 및 그 제조방법
JP2025035534A (ja) 焼成体用組成物及びこれを用いた焼成体の製造方法
Zdeb et al. Characterisation of basic properties of mineral binders with calcined water treatment sludge
KR20020044899A (ko) 경량 골재용 조성물 및 그 제조방법