PL - PTCer

MATERIA£Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 63, 2, (2011), 294-300
www.ptcer.pl/mccm
Moliwoci wykorzystania eternitu w przemyle
ceramicznym
TERESA ZAREMBA, ROBERT KUSIOROWSKI
Politechnika lska, Wydzia Chemiczny, Katedra Chemii, Technologii Nieorganicznej i Paliw, ul. B. Krzywoustego 6,
44-100 Gliwice
e-mail: [email protected]
Streszczenie
Praca opisuje wyniki bada nad uyciem surowego azbestocementu pochodzcego z pokry dachowych jako dodatku do mas ceramicznych. Masy te zawieray i kamionkowy, skale i piasek kwarcowy zastpowany pó
niej surow, mielon pyt azbestowo-cementow. Dla ksztatek wypalanych w zakresie temperatury 1150-1250oC oznaczono skurczliwo liniow, nasikliwo wodn, porowato
otwart, gsto pozorn oraz wytrzymao na ciskanie. Mikrostruktur badano za pomoc skaningowej mikroskopii elektronowej, natomiast skad fazowy wyznaczono metod dyfrakcji promieniowania X (XRD). Wstpne wyniki tych bada wskazuj, e materiay zawierajce azbest mog by uyte jako jeden z surowców dla przemysu tradycyjnej ceramiki.
Sowa kluczowe: azbestocement, utylizacja, dodatek schudzajcy, ceramika
POSSIBILITIES OF USING ASBESTOS-CEMENT IN THE CERAMIC INDUSTRY
The work reports the results of study on using the raw cement-asbestos slates as an additive to ceramic masses. The masses containing stoneware clay, feldspar and quartz sand were used in which the latter was later replaced by the raw ground cement-asbestos
slates. The green compacts were sintered at temperatures of 1150-1250°C. The ceramic product properties such as linear shrinkage,
water absorbability, open porosity, apparent density and compressive strength were determined. The microstructure was examined by
scanning electron microscopy and the mineral composition by X-ray diffraction. The preliminary results of this investigations show that the
asbestos-containing materials can be used as one of the raw materials for the traditional ceramic industry.
Keywords: Cement-asbestos, Utilization, Leaning agent, Ceramics
1. Wstp
Azbest to handlowa nazwa krzemianowych mineraów
wóknistych, charakteryzujcych si unikalnymi waciwociami chemicznymi i zycznymi. Do wanych zalet wókien azbestowych mona zaliczy m.in. du wytrzymao
na rozciganie, odporno na cieranie, odporno na dziaanie kwasów i zasad, a take izolacyjno ciepln, niepalno, d
wikochonno oraz odporno mikrobiologiczn.
Wan cech mineraów azbestowych jest równie ich do
powszechne wystpowanie w przyrodzie co, w poczeniu
z ich wieloma cechami uytkowymi oraz niskimi kosztami
wydobycia, spowodowao szerokie eksploatowanie i zastosowanie azbestów na skal przemysow [1-4].
W latach 60-tych XX wieku azbest by jednym z najpopularniejszych i najtaszych surowców wykorzystywanych do
produkcji materiaów budowlanych. Najwiksze jego iloci
(okoo 85 %) wykorzystano do produkcji pyt azbestowo-cementowych zwanych eternitem, a take do wytworzenia rur
wodocigowych i kanalizacyjnych. Stosowano go równie
do produkcji sznurów, okadzin hamulcowych czy ltrów.
W mniejszych ilociach azbesty wykorzystano ponadto do
takich produktów jak pytki podogowe, kleje i lepiki, papy,
kity, izolacje [2, 4, 5].
294
Pod wzgldem mineralogicznym azbesty dzieli si na
dwie grupy: serpentyny i ambole. Do pierwszej z nich naley jedna odmiana azbestu – chryzotyl. Do grupy amboli z kolei nale aktynolit, tremolit, antofyllit, krokidolit oraz
amozyt [1-3, 6]. Poszczególne odmiany azbestów róni si
skadem chemicznym, budow zyczn i waciwociami, co
decydowao o ich zastosowaniu przemysowym. Jednake
tylko trzy mineray z wyej wymienionych znalazy szerokie
zastosowanie w gospodarce, szczególnie w budownictwie,
a mianowicie: chryzotyl (azbest biay), w mniejszym stopniu
krokidolit (azbest niebieski) oraz amozyt (azbest brzowy).
W krajach zachodnich od lat 60-tych ubiegego wieku,
a w Polsce od lat 80-tych produkcja wyrobów zawierajcych
azbest znacznie zmalaa. Spowodowane to byo wykryciem
jego szkodliwego wpywu na zdrowie czowieka. Udowodniono, e azbesty maj waciwoci kancerogenne [1-3, 6-8].
Rakotwórcze dziaanie azbestu zwizane jest z przedostawaniem si jego wókien do ukadu oddechowego, szczególnie wókien respirabilnych, które z racji swoich wymiarów mog wnika gboko do ukadu oddechowego. Za takie wókna uznaje si te o dugoci powyej 5 mm, rednicy
poniej 3 mm i stosunku dugoci do rednicy powyej 3:1.
Wókna te mog oddziaywa na komórki puc i podrania
MOLIWOCI WYKORZYSTANIA ETERNITU W PRZEMYLE CERAMICZNYM
je, co w konsekwencji prowadzi do rozwoju chorób, w tym
nowotworowych [7].
W Polsce regulacje prawne dotyczce ograniczania uytkowania wyrobów azbestowych pojawiy si w latach 90-tych
XX wieku. Podstawowe akty prawne o kluczowym znaczeniu to rozporzdzenie uznajce azbest za czynnik rakotwórczy oraz wprowadzajce cakowity zakaz stosowania azbestu [9]. W maju 2002 roku Rada Ministrów przyja „Program
usuwania azbestu i wyrobów zawierajcych azbest”, którego celem jest oczyszczenie terytorium Polski do 2032 roku
z odpadów azbestowych [10]. Zgodnie z nim kady wycofywany z uycia wyrób azbestowy staje si odpadem niebezpiecznym i naley go w odpowiedni sposób zabezpieczy oraz skadowa na specjalnych skadowiskach. Rozwizanie to jednak jest tylko czciowe, gdy nie utylizuje
cakowicie azbestu. Stanowi to wtórne zagroenie dla otaczajcego go rodowiska. Naley wic szuka metod opartych na recyklingu.
W przypadku odpadów zawierajcych azbest naley rozpatrywa metody, które s w stanie zmieni szkodliwe waciwoci azbestu poprzez zniszczenie jego wóknistej struktury i przeksztacenie w materia nie wykazujcy jego cech
[11]. Obecnie w wielu orodkach badawczych prowadzi si
badania nad moliwymi sposobami utylizacji materiaów zawierajcych wókna azbestowe. Do takich sposobów nale:
– rozpuszczanie wókien w rodowisku kwanym np.
w kwasie siarkowym(VI) [12], uorosiarkowym(VI) [13],
fosforowym(V) [14] oraz w sabych kwasach organicznych [15],
– dziaanie freonów w atmosferze przegrzanej pary wodnej [16],
– obróbka mechanochemiczna przy zastosowaniu mynów
wysokoenergetycznych [17],
– stapianie i witrykacja (zestalanie) przy wykorzystaniu
topników bd
te technologii plazmowych [18-23],
– obróbka termiczna realizowana konwencjonalnie w piecach [24-31], bd
z wykorzystaniem promieniowania
mikrofalowego [32, 33], czy te z wykorzystaniem termitu [34].
W prezentowanej pracy zaproponowano metod utylizacji zuytej pyty azbestowo-cementowej, poprzez zastosowanie jej – po zmieleniu – jako dodatku schudzajcego do
mas ceramicznych. Wykorzystano metod termicznej utylizacji azbestu, tj. jego rozkadu podczas wypalania ksztatek formowanych z mas ceramicznych. Badania nad rozkadem termicznym czystych azbestów najczciej wykorzystywanych w przemyle (chryzotyl, krokidolit, amozyt) s do
dobrze poznane i opisane w literaturze [6, 35-37]. Gównymi produktami rozkadu najpopularniejszego z nich – chryzotylu – s forsteryt, krzemionka i enstatyt, mineray nie posiadajce waciwoci rakotwórczych. Przemiany zachodzce podczas ogrzewania chryzotylu mona przedstawi
schematycznie [24]:
Mg3(OH)4Si2O5 Mg3Si2O7 + 2H2O Mg2SiO4 + MgSiO3 (1)
chryzotyl metachryzotyl
forsteryt enstatyt
Wedug Dellisanti i wsp. [31] reakcje zachodzce podczas rozkadu chryzotylu s nastpujce:
2Mg3(OH)4Si2O5 3Mg2SiO4 + SiO2 + 4H2O
(2)
Mg2SiO4 + SiO2 2MgSiO3
(3)
Temperatura przemiany chryzotylu uzaleniona jest od
warunków prowadzenia badania i waha si w zakresie od
600°C [30] do nawet 1100°C [24]. Uzyskane materiay wykazuj cechy materiaów schudzajcych pozwalajcych zastpowa piasek kwarcowy w masach ceramicznych przy jednoczesnym obnieniu temperatury spiekania lub te mog by
zastosowane jako surowiec do produkcji materiaów ogniotrwaych [24, 29, 32, 33, 38, 39].
Wedug Jeyaratnam i wsp. [37] rozkad krokidolitu i amozytu przebiega podobnie jak w przypadku chryzotylu. Nastpuj 3 etapy: utrata wody zycznie zwizanej, utrata wody
chemicznie zwizanej (z grup hydroksylowych) z równoczesnym powstaniem fazy przejciowej oraz jej rozpad do prostszych faz. Z krokidolitu w temperaturach powyej 850°C powstaje ostatecznie akmit (NaFeSi2O6), hematyt oraz krystobalit. Amozyt rozkada si w nieco wyszej temperaturze
(900°C) z utworzeniem spineli, hematytu oraz krystobalitu.
Sprawa komplikuje si w przypadku pyt azbestowo-cementowych (eternitowych), gdzie samego azbestu jest 1015 % mas.; pozosta cz stanowi matryca cementowa.
Tak wic poza samym azbestem wystpuj równie fazy pochodzce od zwizanego zaczynu cementowego. I tak Dias
i wsp. [40] identykuj w takiej pycie poza chryzotylem równie kalcyt, faz CSH, ettringit i portlandyt. Z kolei Gualtieri
i wsp. [26, 41] identykuj dodatkowo w pycie azbestowo-cementowej take kwarc, gips, -larnit, dolomit oraz niewielkie
iloci illitu i kaolinitu. W wyniku obróbki termicznej azbestocementu moe tworzy si szereg nowych zwizków. Prób
ich zidentykowania podj Gualtieri i wsp. [26] badajc zmiany zachodzce w skadzie fazowym pyty eternitowej w trakcie ogrzewania od 25 do 1200°C, stosujc metod wysokotemperaturowej dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego.
Uzyskany po wypaleniu w 1200°C materia proszkowy zosta
wykorzystany do produkcji pytek kamionkowych, w których
dodatek rzdu 3-5 % mas. tego proszku do mas ceramicznych tylko nieznacznie negatywnie wpywa na podstawowe
parametry uytkowe produktu nalnego [26].
Z kolei Dellisanti i wsp. [31] badali termiczne zachowanie si pyty azbestowo-cementowej bogatej w amozyt,
ogrzewajc próbki w zakresie temperatury 400–1100°C,
z przetrzymaniem ich przez 2 godz. w piecu co kolejne 100°C. Cakowity zanik amozytu – podobnie jak kalcytu – nastpi w wyniku przemian fazowych w 900°C.
Zdaniem autorów uzyskany materia moe by wykorzystany jako surowiec w przemyle ceramicznym
i metalurgicznym.
Celem zaprezentowanej pracy byo zbadanie moliwoci wykorzystania odpadowego azbestocementu (eternitu) jako surowca schudzajcego do otrzymywania ceramiki o czerepie spieczonym, formowanej z mas sypkich nawilanych wod.
2. Opis eksperymentu
2.1. Surowce
Jako surowiec plastyczny zastosowano i kamionkowy
pochodzcy ze zoa Kryzmanówka-Zapniów. W roli topnika
uyto grys skaleniowo-kwarcowy, pochodzcy ze Strzeblowskich Kopal Surowców Mineralnych. Surowcem schudzajcym w masach ceramicznych by natomiast piasek kwar-
MATERIA£Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 63, 2, (2011)
295
T. ZAREMBA, R. KUSIOROWSKI
cowy bd
zmielony eternit lub oba skadniki cznie. Stosowano zmielon, surow pyt azbestowo-cementow tzn.
bez wczeniejszej obróbki termicznej. Pyta pochodzia z demontau dachu, miaa przynajmniej 15 lat. Aby zminimalizowa ryzyko zwizane z emisj niebezpiecznego pyu azbestowego zostaa ona wstpnie nawilona i rozkruszona, a nastpnie zmielona na mokro w laboratoryjnym mynie kulowym. Zachowano przy tym podstawowe rodki ochrony osobistej (maseczki, odzie ochronna, dziaajcy wycig, komora
z pleksi). Skad fazowy tej pyty okrelono metod dyfrakcji
promieniowania rentgenowskiego (XRD), a morfologi zbadano metod skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM).
a)
2.2. Otrzymywanie próbek ceramicznych
Masy ceramiczne zawieray 60 % mas. surowca ilastego, 10 % mas. topnika oraz 30 % mas. dodatku schudzajcego (piasek kwarcowy i eternit w rónych proporcjach).
Uziarnienie surowców wynosio poniej 0,2 mm. Po dokadnej homogenizacji zestawu surowcowego dodawano 8–10 %
mas. wody, przecierano dwukrotnie przez sito o boku oczka
1 mm i przechowywano w szczelnie zamknitych woreczkach foliowych przez 24 h.
Formowanie ksztatek w postaci walców o rednicy
30 mm i wysokoci ok. 25 mm przeprowadzono metod
prasowania jednoosiowego przy cinieniu 40 MPa. Uformowane ksztatki poddano suszeniu a nastpnie wypalaniu
w laboratoryjnym piecu sylitowym w zakresie temperatury
1150–1250°C, w czasie 10–60 min.
Po wypaleniu zbadano podstawowe waciwoci ceramiczne próbek tworzywa takie jak skurczliwo liniowa SL,
nasikliwo wodna N (metod gotowania) oraz wytrzymao na ciskanie Rc, zgodnie z przyjtymi metodami [42].
Dodatkowo okrelono porowato otwart Po i gsto pozorn Dp metod waenia hydrostatycznego. Wybrane próbki poddano badaniom kwasoodpornoci Kw, stosujc metod dla badania rur i ksztatek kamionkowych [43].
Skad fazowy uzyskanych próbek tworzywa zbadano
przy pomocy dyfraktometru rentgenowskiego XRD 3003
TT rmy Seifert z lamp Cu. Mikrostruktur otrzymanych
spieków badano przy uyciu mikroskopu skaningowego BS
340 rmy Tesla.
b)
Rys. 1. Obrazy SEM pyty azbestowo-cementowej: a) powierzchnia, b) przeam.
Fig. 1. SEM images of raw cement-asbestos slate: a) surface, b)
fracture.
Najnisz nasikliwo (5,5-3,4 %) wykazyway ksztatki z 5
i 10 % zawartoci eternitu, wypalone w 1250°C, odpowiednio przez 10 i 30 minut. Zwraca uwag wysoka wytrzymao na ciskanie próbek ceramicznych z 5 % eternitu, która jest wysza od wytrzymaoci próbek zawierajcych wycznie piasek kwarcowy jako dodatek schudzajcy i wypalanych w porównywalnych warunkach.
3. Wyniki i dyskusja
Badania morfologiczne powierzchni surowej pyty wykazay, e jest ona rónorodna. Miejscami uwidaczniaj si nieszczelnoci i pustki spowodowane wymyciem, przez co wyra
nie wida siatk wókien azbestowych. Z kolei w innych
powierzchnia jest gadka, zwarta, a skupiska wókien s dobrze wtopione w mas cementow (Rys. 1). Na dyfraktogramie rentgenowskim pyty azbestowo-cementowej dominuj
pasma dyfrakcyjne CaCO3 (Rys. 2). Zidentykowano ponadto portlandyt. Obecno w pycie azbestu (chryzotylu i krokidolitu) potwierdziy odrbne dyfraktogramy wókienek wyodrbnionych z pyty.
Wyniki bada przedstawia Tabela 1. Z analizy cech zycznych uzyskanych tworzyw ceramicznych z udziaem eternitu
wynika, e nasikliwo próbek uformowanych z mas zawierajcych 0-15 % eternitu, po wypaleniu w zakresie temperatury 1200-1250°C jest zasadniczo nisza od 8 % (Tabela 1).
296
MATERIA£Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 63, 2, (2011)
Rys. 2. Dyfraktogram rentgenowski surowej pyty azbestowo-cementowej.
Fig. 2. X-ray diffraction pattern of raw cement-asbestos slate.
Wzrost udziau eternitu w masie ceramicznej do 20 %
spowodowa pogorszenie wska
ników spiekalnoci ksztatek, tj. ich nasikliwo miecia si w zakresie 8,8-12,9 %.
Ksztatki z udziaem 30 % eternitu, bez dodatku piasku jako
skadnika schudzajcego (ȕ-kwarc by wprowadzany do masy
tylko z surowcem ilastym i grysem skaleniowym), po wypaleniu w 1200°C przez 10 minut cechoway si wysok porowa-
MOLIWOCI WYKORZYSTANIA ETERNITU W PRZEMYLE CERAMICZNYM
a)
Rys. 3. Dyfraktogram rentgenowski tworzywa ceramicznego z 30 %
eternitu, wypalanego w 1200°C przez 1 h.
Fig. 3. X-ray diffraction pattern of ceramic material containing 30 %
cement-asbestos after ring at 1200°C for 1 h.
toci otwart (34 %) i wysok nasikliwoci (19,5 %) oraz
nisk wytrzymaoci na ciskanie (29 MPa). Wyduenie
czasu przetrzymywania ksztatek w temperaturze 1200°C do
60 min spowodowao bardzo du ich skurczliwo (7,4 %)
oraz obnienie nasikliwoci poniej 0,5 % przy wysokiej
wytrzymaoci na ciskanie rzdu 100 MPa. Wzrost temperatury z 1200 do 1250°C spowodowa ju bardzo wyra
ne
spcznienie i deformacj próbek, poczone wrcz z rozlaniem si ich na podstawce w piecu. Wskazuje to na wski
interwa spiekania omawianego tworzywa.
Ubytki masy tworzywa w roztworze H2SO4, bdce miar kwasoodpornoci, dla próbek formowanych z mas o rónej zawartoci eternitu mieszcz si w zakresie typowym dla
kamionki, tj. 0,1-0,25 % [43].
b)
Rys. 4. Obrazy SEM tworzywa ceramicznego z 0 % eternitu, wypalonego w 1200°C przez 60 min.: a) powierzchnia, b) przeam.
Fig. 4. SEM images of ceramic material with 0 % asbestos-cement
red for 60 min. at 1200°C: a) surface, b) fracture.
Tabela 1. Waciwoci uzyskanych tworzyw ceramicznych.
Table 1. Properties of red ceramic bodies.
Udzia eternitu
[% mas.]
Temperatura
wypalania[oC]
Czas wypalania w zadanej
temp. [min]
SL
[%]
N
[%]
Po
[%]
Dp [g/cm3]
Rc [MPa]
Kw [%]
1200
60
2,38
7,87
17,03
2,17
78
n.o.
1250
60
3,50
5,78
12,91
2,23
76
n.o.
1200
60
3,47
6,95
14,99
2,16
108
0,01
1250
10
4,14
5,50
12,10
2,20
103
n.o.
1250
30
3,96
4,50
9,87
2,19
121
0,01
1200
60
2,42
7,71
16,07
2,09
78
n.o.
1250
10
3,56
5,31
11,32
2,13
66
n.o.
1250
30
2,31
3,43
7,21
2,10
88
0,10
1200
60
3,04
11,13
22,09
1,98
60
n.o.
1250
10
3,23
6,15
12,58
2,05
66
n.o.
1250
30
2,51
5,17
10,55
2,04
73
0,17
1200
60
2,07
12,85
25,00
1,95
63
n.o.
1250
10
3,71
8,81
17,62
2,00
54
0,23
1250
30
3,56
9,89
19,64
1,94
68
0,19
1150
60
1,65
21,26
36,59
1,72
n.o.
n.o.
1200
10
2,82
19,54
34,38
1,76
29
n.o.
1200
60
7,40
0,38
0,85
2,20
108
0,03
1250
60
0
5
10
15
20
30
n.o.; próbka rozlana
n.o. – nie oznaczano
MATERIA£Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 63, 2, (2011)
297
T. ZAREMBA, R. KUSIOROWSKI
a)
b)
298
a)
b)
Rys. 5. Obrazy SEM tworzywa ceramicznego z 5 % eternitu, wypalonego w 1200°C przez 60 min.: a) powierzchnia, b) przeam.
Fig. 5. SEM images of ceramic materials with 5 % asbestos-cement
red for 60 min. at 1200°C: a) surface, b) fracture.
Rys. 6. Obrazy SEM tworzywa ceramicznego z 15 % eternitu, wypalonego w 1200°C przez 60 min.: a) powierzchnia, b) przeam.
Fig. 6. SEM images of ceramic material with 15 % asbestos-cement
red for 60 min. at 1200°C: a) surface, b) fracture.
Badania skadu fazowego wypalonych próbek ceramicznych wykazay, e w przypadku masy bez dodatku eternitu na dyfraktogramach rentgenowskich rejestrowane s piki
ȕ-kwarcu i sabe piki mullitu. Na dyfraktogramach próbek
przygotowanych z mas zawierajcych eternit nie zaobserwowano pasm dyfrakcyjnych chryzotylu i krokidolitu, jak równie nie stwierdzono wystpowania pasm charakterystycznych dla produktów ich rozkadu termicznego; dominoway natomiast piki ȕ-kwarcu oraz anortytu Al2Ca(SiO4)2 – minerau nalecego do grupy plagioklazów (Rys. 3). Anortyt
powsta podczas wypalania próbek w wyniku reakcji midzy produktami dehydroksylacji mineraów ilastych i tlenkiem wapnia powstaym z rozkadu kalcytu, aragonitu, faterytu i portlandytu, które wystpuj w eternicie. Anortyt
identykowany jest zwykle w tworzywach fajansowych, gdy
jako dodatek schudzajcy do mas produkcyjnych stosowane s wapienie bd
dolomity. Anortyt topi si w temperaturze 1553°C dajc faz ciek o bardzo maej lepkoci. Wiadomo jednak, e anortyt tworzy z produktami rozkadu substancji ilastych eutektyk w temperaturze 1340°C, a ze skaleniem potasowym i kwarcem ju w temperaturze 950°C. Powstaa za faza cieka jest niskiej lepkoci, co uatwia przebieg reakcji syntezy mullitu i jego krystalizacj wtórn [44].
Wedug Raka [45] anortyt wykazuje podane cechy przy
wypalaniu szybkociowym tworzyw ceramicznych, gdy obnia lepko fazy ciekej, a przez to wpywa korzystnie na
mullityzacj i zagszczenie tworzywa.
Najbardziej charakterystyczne obrazy mikrostruktury otrzymanych tworzyw ceramicznych pokazano na Rys.
4-9. Nie stwierdzono wystpowania wókien w próbkach,
co w poczeniu z wynikami analizy XRD potwierdza rozkad wókien azbestowych, obecnych w eternicie. Niewielka
ilo eternitu w masie ceramicznej nie wpyna znaczco na
mikrostruktur uzyskanego tworzywa ceramicznego w porównaniu z próbk bez azbestocementu. Obrazy SEM powierzchni i przeamów tych tworzyw otrzymanych w wyniku
spiekania w temperaturze 1200°C s podobne (Rys. 4, 5).
W przeamach wida wyra
nie ziarna kwarcu. Zwikszenie
zawartoci eternitu w masie ceramicznej do 15 % powoduje
ju wyra
ne rónice w mikrostrukturze uzyskanego tworzywa, które staje si bardziej porowate (Rys. 6). Przeam tworzywa ceramicznego zawierajcego 30 % eternitu posiada
liczne pory zamknite, natomiast na powierzchni obserwowano nieliczne tylko pory (Rys. 7), co potwierdza nisk nasikliwo i porowato otwart tego tworzywa (Tabela 1).
Pory zamknite widoczne s równie w próbkach wypalonych w temperaturze 1250°C (Rys. 8, 9).
Zastosowanie dodatku zmielonego eternitu do mas ceramicznych powoduje powstawanie porów zamknitych w tworzywie, w przeamach próbek obserwuje si charakterystyczne pory o ksztacie zblionym do kulistego. Szczególnie jest
to widoczne przy wikszym udziale eternitu. Przeprowadzone w pracy badania s badaniami rozpoznawczymi, trudno
jest wic jednoznacznie wnioskowa, jaki jest mechanizm
powstawania porów zamknitych. Przypuszczalnie pory te
s pseudomorfozami po ziarnach mineraów, które pod wpywem temperatury ulegy stopieniu. Powstay stop móg wypeni pory otwarte, tworzc jednoczenie pory zamknite.
MATERIA£Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 63, 2, (2011)
MOLIWOCI WYKORZYSTANIA ETERNITU W PRZEMYLE CERAMICZNYM
a)
a)
b)
b)
Rys. 7. Obrazy SEM tworzywa ceramicznego z 30 % eternitu, wypalonego w 1200°C przez 60 min.: a) powierzchnia, b) przeam.
Fig. 7. SEM images of ceramic material with 30 % asbestos-cement
red for 60 min. at 1200°C: a) surface, b) fracture.
Rys. 8. Obrazy SEM tworzywa ceramicznego z 5 % eternitu, wypalonego w 1250°C przez 10 min.: a) powierzchnia, b) przeam.
Fig. 8. SEM images of ceramic material with 5 % asbestos-cement
red for 10 min. at 1250°C: a) surface, b) fracture.
4. Podsumowanie
a)
Na podstawie przeprowadzonych bada rozpoznawczych mona stwierdzi, e istnieje moliwo zastosowania zmielonej pyty azbestowo-cementowej do otrzymywania
materiaów ceramicznych. Rozkad termiczny szkodliwych,
wóknistych skadników azbestocementu, tj. chryzotylu i krokidolitu, nastpuje w warunkach wypalania próbek ceramicznych. Dziki temu nie jest konieczne praenie pyty azbestowo-cementowej przed wprowadzeniem jej jako dodatku
schudzajcego do mas ceramicznych. Ponadto wprowadzenie azbestocementu do mas ceramicznych eliminuje tradycyjny mineralny surowiec schudzajcy, czyli piasek kwarcowy.
Literatura
[1]
[2]
[3]
[4]
b)
Rys. 9. Obrazy SEM tworzywa ceramicznego z 20 % eternitu, wypalonego w 1250°C przez 10 min.: a) powierzchnia, b) przeam.
Fig. 9. SEM images of ceramic material with 20 % asbestos-cement
red for 10 min. at 1250°C: a) surface, b) fracture.
[5]
[6]
Masiuk S., Masiuk M.: „Azbest – dobre i ze oblicze”, Ekoplast,
13, (1998), 5.
Korona L., Zamorska H.: „Zagroenia zwizane z obecnoci
azbestu w wyrobach budowlanych”, Ekologia i Technika, 10,
(2002), 178.
Szeszenia-Dbrowska N.: „Azbest – ekspozycja zawodowa i
rodowiskowa – skutki, prolaktyka”, Wyd. Instytut Medycyny
Pracy im. prof. J. Nofera, ód
, (2004).
Harris L.V., Kahwa I.A.: „Asbestos – old foe in 21st century
developing countries”, Sci. Total Environ., 307, (2003), 1.
Pyssa J., Rokita G. M.: „Azbest – wystpowanie, wykorzystanie i sposób postpowania z odpadami azbestowymi”, Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 23, (2007), 49.
Virta R.L.: „Asbestos – Geology, Mineralogy, Mining and Uses”,
U.S. Geological Survey open-le report; 02-149, (2002).
MATERIA£Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 63, 2, (2011)
299
T. ZAREMBA, R. KUSIOROWSKI
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
300
Wicek E.: „Azbest – naraenie i skutki zdrowotne”, Bezpieczestwo Pracy, 2, (2004), 2.
Czekaj A., Dyczek J.: „Korozja wyrobów azbestowo-cementowych i wynikajce z niej ryzyko emisji azbestu”, Cement Wapno Beton, 6, (2002), 270.
Ustawa z 19 czerwca 1997 r. o zakazie stosowania wyrobów
zawierajcych azbest (Dz. U. Nr 101, poz. 628, z pó
n. zm.).
Rada Ministrów Rzeczypospolitej Polskiej, „Program usuwania azbestu i wyrobów zawierajcych azbest stosowanych na
terytorium Polski”, Warszawa, maj 2002 r. (z pó
n. zm.).
Piat J., Zieliska A.: „Metody utylizacji wyrobów zawierajcych azbest”, Materiay Budowlane, 11, (2006), 49.
Habaue S., Hirasa T., Akagi Y., Yamashita K., Kajiwara M.:
„Synthesis and property of silicone polymer from chrysotile
asbestos by acid-leaching and silylation”, J. Inorg. Organomet.
Polym. Mat., 16, (2006), 155.
Sugama T., Sabatini R., Petrakis L.: „Decomposition of chrysotile asbestos by uorosulfonic acid”, Ind. Eng. Chem. Res., 37,
(1998), 79.
Treer B., Paweczyk A., Nowak A.: „The waste free method
of utilizing asbestos and the products containing asbestos”,
Pol. J. Chem. Tech., 6, (2004), 60.
Turci F., Tomatis M., Mantegna S., Cravotto G., Fubini B.: „The
combination of oxalic acid with power ultrasound fully degrades
chrysotile asbestos bres”, J. Environ. Monit., 9, (2007), 1064.
Yanagisawa K., Kozawa T., Onda A., Kanazawa M., Shinohara
J., Takanami T., Shiraishi M.: „A novel decomposition technique
of friable asbestos by CHClF2-decomposed acidic gas”, J.
Hazard. Mater., 163, (2009), 593.
Plescia P., Gizzi D., Benedetti S., Camilucci L., Fanizza C.,
De Simone P., Paglietti F.: „Mechanochemical treatment to
recycling asbestos-containing waste”, Waste Manage., 23,
(2003), 209.
Domka L., Domka L., Kozak M.: „Utilisation of asbestos waste”,
Fizykochemiczne Problemy Mineralurgii, 35, (2001), 83.
MacKenzie K.J.D., Meinhold R.H.: „A glass-bonded ceramic
material from chrysotile (white asbestos)”, J. Mater. Sci., 29,
(1994), 2775.
Dellisanti F., Rossi P.L., Valdre G.: „Remediation of asbestos
containing materials by Joule heating vitrication performed in
a pre-pilot apparatus”, Int. J. Miner. Process., 91, (2009), 61.
Makoudi S.: „Unieszkodliwienie materiaów zawierajcych
azbest na przykadzie rozwiza francuskich”, Technika Poszukiwa Geologicznych, Geotermia, Zrównowaony Rozwój,
1, (2007), 93.
Klimas K.: „Plazmowa likwidacja odpadów azbestowych”, Przegld Geologiczny, 46, (1998), 1235.
Cedzyska K., Koaciski Z., Sroczyski W.: „Przeksztacanie
materiaów azbestowych w materia przyjazny rodowisku”,
Zeszyty Naukowe Politechniki lskiej Seria Chemia, z. 142,
(2001), 9.
Gualtieri A.F., Tartaglia A.: „Thermal decomposition of asbestos
and recycling in traditional ceramics”, J. Eur. Ceram. Soc., 20,
(2000), 1409.
Gualtieri A.F., Gualtieri M.L., Tonelli M.: „In situ ESEM study
of the thermal decomposition of chrysotile asbestos in view
of safe recycling of the transformation product”, J. Hazard.
Mater., 156, (2008), 260.
Gualtieri A.F., Cavenati C., Zanatto I., Meloni M., Elmi G., Gualtieri M.L.: „The transformation sequence of cement-asbestos
slates up to 1200°C and safe recycling of the reaction product
in stoneware tile mixtures”, J. Hazard. Mater., 152, (2008), 563.
Cattaneo A., Gualtieri A.F., Artioli G.: „Kinetic study of the
dehydroxylation of chrysotile asbestos with temperature by in
situ XRPD”, Phys. Chem. Miner., 30, (2003), 177.
Buczek T., Dukowicz A.: „Kierunki utylizacji azbestu i wyrobów
azbestowo-cementowych”, Chemik, 12, (2004), 497.
Zaremba T., Peszko M.: „Investigation of the thermal modication of asbestos wastes for potential use in ceramic formulation”, J. Therm. Anal. Cal., 92, (2008), 873.
Hashimoto S., Takeda H., Okuda A., Kambayashi A., Honda S.,
Iwamoto Y., Fukada K.: „Detoxication of industrial asbestos
waste by low-temperature heating in a vacuum”, J. Ceram.
Soc. Jap., 116, (2008), 242.
MATERIA£Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 63, 2, (2011)
[31] Dellisanti F., Minguzzi V., Morandi N.: „Experimental results
from thermal treatment of asbestos containing materials”,
GeoActa, 1, (2001-2002), 61.
[32] Leonelli C., Veronesi P., Boccaccini D.N., Rivasi M.R., Barbieri
L., Andreola F., Lancellotti I., Rabitti D., Pellacani G.C., „Microwave thermal inertisation of asbestos containing waste and
its recycling in traditional ceramics”, J. Hazard. Mater., B135,
(2006), 149.
[33] Boccaccini D.N., Leonelli C., Rivasi M.R., Romagnoli M.,
Veronesi P., Pellacani G.C., Boccaccini A.R.,: „Recycling of
microwave inertised asbestos containing waste in refractory
materials”, J. Eur. Ceram. Soc., 27, (2007), 1855.
[34] Porcu M., Orru R., Cincotti A., Cao G.: „Self-propagating reactions for environmental protection treatment of wastes containing asbestos”, Ind. Eng. Chem. Res., 44, (2005), 85.
[35] Brindley G.W., Zussman J.: „A structural study of the thermal
transformation of serpentine minerals to forsterite”, Am. Miner., 42, (1957), 461.
[36] MacKenzie K.J.D., Meinhold R.H.: „Thermal reactions of chrysotile revisited: A 29Si and 25Mg MAS NMR study”, Am. Miner.,
79, (1994), 43.
[37] Jeyaratnam M., West N.G.: „A study of heat-degraded chrysotile, amosite and crocidolite by X-ray diffraction”, Ann. Occup. Hyg., 38, (1994), 137.
[38] Zaremba T., Krzkaa A., Piotrowski J., Garczorz D.: „Investigations of chrysotile asbestos application for sintered ceramics obtaining”, Proc. 11th ECerS Conf., Kraków, ISBN
978-83-60958-54-4, PTCer, (2009), 954.
[39] Zaremba T., Krzkaa A., Piotrowski J., Garczorz D.: „Zastosowanie azbestu chryzotylowego jako surowca do produkcji
wyrobów ceramicznych o spieczonym czerepie”, Mat. Ceram.,
62(2), (2010), 149.
[40] Dias C.M.R., Cincotto M.A., Savastano Jr. H., John V.M.: „Longterm aging of ber-cement corrugated sheets – the effect of
carbonation, leaching and acid rain”, Cem. Concr. Comps.,
30, (2008), 255.
[41] Gualtieri A.F., Gualtieri M.L., Meneghini C.: „In situ synchrotron powder diffraction study of the thermal decomposition of
cement-asbestos: preliminary results”, Z. Kristallogr. Suppl.,
20, (2009), 353.
[42] Maolepszy J.: „Materiay budowlane. Podstawy technologii
i metody bada”, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków, (2008).
[43] PN-EN 295-3: 1999 – „Rury i ksztatki kamionkowe i ich poczenia w sieci drenaowej i kanalizacyjnej. Metody bada.”
[44] Heik W., Kara J., Polesiski Z., Szymaski A.: „Rola skaleni w procesie spiekania tworzyw ceramicznych”, Szko i Ceramika, 31, (1980), 114.
[45] Rak Z.: „Wasnoci zykochemiczne i technologia tworzyw fajansowych i porcelanowych uzyskanych z zestawu surowcowego z dodatkiem syntetycznego wollastonitu”, Zeszyty Naukowe Akademii Górniczo-Hutniczej, nr 1474, Ceramika zeszyt 63, Kraków, (1992).
i
Otrzymano 3 wrzenia 2010; zaakceptowano 26 padziernika 2010