Metody przetwarzania odpadów

ww
G. Borowski
Gabriel Borowski
Metody przetwarzania odpadów drobnoziarnistych na produkty użyteczne
Metody przetwarzania
odpadów drobnoziarnistych
na produkty użyteczne
Lublin 2013
Gabriel Borowski
Metody przetwarzania
odpadów drobnoziarnistych
na produkty użyteczne
Politechnika Lubelska
Lublin 2013
Recenzenci:
prof. dr hab. inż. Jan Siuta, Instytut Ochrony Środowiska - Państwowy Instytut Badawczy w Warszawie
dr hab. inż. Zdzisław Małecki, prof. nadzw., Instytut Badawczo-Rozwojowy
Inżynierii Lądowej i Wodnej „Euroexbud”
w Kaliszu
Publikacja wydana za zgodą Rektora Politechniki Lubelskiej
© Copyright by Politechnika Lubelska 2013 ISBN: 978-83-63569-43-3
Wydawca: Politechnika Lubelska
ul. Nadbystrzycka 38D, 20-618 Lublin
Realizacja:Biblioteka Politechniki Lubelskiej
Ośrodek ds. Wydawnictw i Biblioteki Cyfrowej
ul. Nadbystrzycka 36A, 20-618 Lublin
tel. (81) 538-46-59, email: [email protected]
www.biblioteka.pollub.pl
Druk:
Textoprint
www.textoprint.pl
Elektroniczna wersja książki dostępna w Bibliotece Cyfrowej PL www.bc.pollub.pl
Nakład: 100 egz.
SPIS TREŚCI
Streszczenie....................................................................................................... 7
Summary........................................................................................................... 8
Wykaz ważniejszych oznaczeń......................................................................... 9
Wprowadzenie.................................................................................................. 11
CZĘŚĆ I.Przegląd metod przetwarzania odpadów drobnoziarnistych na
produkty użyteczne.......................................................................... 13
1.1. Rodzaje odpadów.................................................................................. 13
1.2. Zagęszczanie odpadów.......................................................................... 15
1.2.1. Odpady w postaci ciekłej............................................................ 15
1.2.2. Odpady sypkie............................................................................ 16
1.3. Aglomeracja odpadów........................................................................... 17
1.4.Brykietowanie odpadów ......................................................................... 19
1.4.1. Brykietowanie odpadów hutniczych........................................... 19
1.4.2. Brykietowanie odpadów łożyskowych....................................... 21
1.4.3. Brykietowanie odpadów węgla i biomasy.................................. 21
1.4.4. Popioły i żużle energetyczne...................................................... 24
1.4.5. Brykietowanie popiołów ze spalania osadów ściekowych......... 27
1.5. Zeszkliwienie odpadów......................................................................... 28
CZĘŚĆ II. Badania własne............................................................................... 32
2.1.Cel i problematyka badań...................................................................... 32
2.2. Zakres badań......................................................................................... 33
2.3. Metodyka badań.................................................................................... 35
2.3.1. Określenie cech fizycznych odpadów......................................... 35
2.3.2. Dobór brykieciarki i parametrów pracy...................................... 37
2.3.3. Określenie stopnia zagęszczenia materiału................................. 38
2.3.4. Ocena wytrzymałości brykietów................................................ 38
2.3.5. Ocena odporności brykietów na czynniki atmosferyczne.......... 39
2.3.6. Analiza struktury brykietów........................................................ 40
2.3.7. Ocena wpływu brykietów na środowisko................................... 41
2.4.Brykietowanie odpadów energetycznych ............................................. 42
2.4.1. Charakterystyka odpadów ......................................................... 42
2.4.2. Badania symulacyjne zagęszczania odpadów węgla
kamiennego................................................................................. 47
2.4.3. Badania jakości brykietów węglowych...................................... 55
2.4.4. Wdrożenie brykietowania węgla....................................................66
2.5. Brykietowanie popiołów ze spalania brykietów................................... 71
2.5.1. Skład i właściwości popiołów..................................................... 71
5
2.5.2. Przygotowanie mieszanki........................................................... 72
2.5.3. Parametry brykietowania............................................................ 73
2.5.4. Wytrzymałość brykietów............................................................ 74
2.5.5. Wpływ czynników atmosferycznych na właściwości
brykietów.................................................................................... 75
2.5.6. Wymywalność składników z brykietów..................................... 75
2.6.Brykietowanie i zeszkliwienie popiołów ze spalania osadów
ściekowych............................................................................................ 76
2.6.1. Charakterystyka osadów i popiołów........................................... 76
2.6.2. Przygotowanie mieszanki........................................................... 78
2.6.3. Parametry brykietowania............................................................ 80
2.6.4. Parametry zeszkliwienia ............................................................ 80
2.6.5. Struktura zeszklonych brykietów................................................ 81
2.6.6. Wytrzymałość mechaniczna brykietów...................................... 81
2.6.7. Wpływ czynników atmosferycznych na właściwości
brykietów.................................................................................... 83
2.6.8. Wymywalność składników z brykietów..................................... 84
2.7. Dyskusja wyników badań...................................................................... 84
CZĘŚĆ III. Podsumowanie i wnioski............................................................... 91
3.1. Podsumowanie...................................................................................... 91
3.2. Wnioski................................................................................................. 94
Bibliografia....................................................................................................... 96
Wykaz ilustracji.............................................................................................. 109
Wykaz tabel..................................................................................................... 111
6
STRESZCZENIE
Metody przetwarzania odpadów drobnoziarnistych na produkty użyteczne
W książce przedstawiono zagadnienia przetwarzania odpadów drobnoziarnistych dla otrzymania wyrobów o określonych właściwościach użytkowych.
Przetwarzanie obejmowało, m.in. przygotowanie mieszanki odpadów oraz jej
zagęszczenie w jednolite i trwałe brykiety.
Celem pracy było opracowanie metod przetwarzania drobnoziarnistych
odpadów dla odzysku surowca oraz wytworzenia produktów użytecznych.
Wytypowano następujące rodzaje odpadów:
lmuły i miały węgla kamiennego,
lpopioły ze spalania brykietów weglowo-biomasowych,
lpopioły lotne ze spalania osadów ściekowych.
Wyniki badań symulacyjnych, laboratoryjnych oraz wdrożeniowych wskazały na możliwość doboru korzystnych parametrów zagęszczania odpadów dla
uzyskania odpornych na czynniki atmosferyczne i środowiska brykietów.
Zaprezentowano uniwersalny schemat badań nad przetworzeniem wielu
rodzajów odpadów obejmujący:
lprzygotowanie surowca, w szczególności rozdrabnianie i przesiewanie, dodanie lepiszcza, mieszanie wraz z korektą zawartości wody;
lbrykietowanie, w tym dobór prasy oraz urządzeń do formowania brykietów,
dobór układu podawania materiału, określenie nacisku jednostkowego oraz
oporów tarcia zewnętrznego, ustalenie czasu sezonowania brykietów;
locenę jakości brykietów z uwzględnieniem wymogów ochrony środowiska.
Opracowane metody umożliwiły wytworzenie brykietów paliwowych do spalania w kotłach energetycznych, a także brykietów przydatnych na podbudowy
drogowe, w produkcji elementów budowlanych oraz w geotechnice. Przedstawiono ponadto możliwość zastosowania zeszkliwienia brykietów popiołowych
dla efektywnego unieszkodliwienia substancji niebezpiecznych dla środowiska.
7
SUMMARY
Methods of fine-grained waste processing into useful
products
The problem of processing to obtain fine-grained waste products with appropriate, desirable properties has been presented in the book. In processing it
is important to prepare the mixture of waste and to condense it into a form of
uniform and durable briquette.
The research aimed at working out elaborated methods of fine-grained waste
processing for recovery of raw materials and manufacturing useful products.
The following types of waste have been processed:
lcoal fines,
lashes from the combustion of carbon-biomass briquettes,
lfly ashes from the incineration of sewage sludge.
The research results of simulation, laboratory and implementation studies
indicated the possibility of selecting favorable waste compressing parameters
for obtained briquettes were resistable to weather and environmental factors.
The universal research scheme of fine-grained processing of different waste
types has been developed. It includes:
lpreparation of the material, in particular crushing and screening, adding binder
and mixing, together with humidity correction;
lbriquetting, including selection of press and briquetting equipment, material
handling system selection, determining unit pressure and external friction, as
well as specifying briquette seasoning period;
lassessing quality of briquettes, in terms of the environmental requirements.
The methods were developed for producing fuel-briguettes to combustion
in power boilers, as well briquettes for road sub-base construction and used as
a component of building materials or geotechnics. The book also presents the
possibility of ash-briquettes vitrification as a method of disposal of waste containing hazardous substances to the environment.
8