222-OC plakat cebet A0.indd

JEDNOSTKA NOTYFIKOWANA UNII EUROPEJSKIEJ NR 1487
Oddział Betonów – CEBET w Warszawie
03-042 Warszawa, ul. Marywilska 42 b
tel.: (+48 22) 811 02 81
www.icimb.pl
WYKORZYSTANIE POPIOŁÓW LOTNYCH NOWEJ GENERACJI
DO PRODUKCJI AUTOKLAWIZOWANEGO
BETONU KOMÓRKOWEGO (ABK)
doc. dr inż. Genowefa Zapotoczna-Sytek, mgr inż. Katarzyna Łaskawiec, inż. Tadeusz Latuszek, dr inż. Piotr Gębarowski,
prof. dr hab. inż. Jan Małolepszy (AGH), dr inż. Zdzisław Pytel (AGH), dr inż. Wojciech Roszczynialski (AGH)
Dotychczasowe technologie wykorzystywania popiołów lotnych w przemyśle materiałów
budowlanych i innych, zarówno w Polsce jak i w szeregu krajach były opracowywane w zasadzie
dla popiołów krzemionkowych powstających przy tradycyjnych metodach spalania w kotłach
pyłowych samego węgla kamiennego lub brunatnego.
Z uwagi na odmienną, w stosunku do popiołów krzemionkowych, charakterystykę popiołów
nowej generacji powstał problem ich zagospodarowania.
JEDNĄ Z NIELICZNYCH TECHNOLOGII, POZWALAJĄCYCH MAKSYMALNIE ZAGOSPODAROWAĆ POPIOŁY
LOTNE JEST PROCES WYTWARZANIA AUTOKLAWIZOWANEGO BETONU KOMÓRKOWEGO (ABK).
W procesie uzyskiwania tradycyjnych popiołów lotnych krzemionkowych w elektrociepłowniach
i elektrowniach emitowane są do atmosfery znaczne ilości SO2 i NOx.
Doskonały, energooszczę
energooszczędny,
Doskonały
ędny przyjazny dla środowiska naturalnego materiał budowlany do
zastosowań we wszystkich rodzajach budownictwa.
Dla ochrony naturalnego środowiska elektrownie i elektrociepłownie wprowadzają odsiarczanie
spalin kotłowych oraz pozyskiwanie energii ze źródeł odnawialnych. Skutkuje to powstawaniem
popiołów lotnych nowej generacji, do których należą m. in. popioły lotne powstające ze współspalania węgla i biomasy (Fig. 2, Fig. 3) oraz popioły ze spalania węgla w kotłach fluidalnych.
Fig. 1.
Fig. 2.
Fig. 3.
W recepturze ABK popiół stanowić może nawet do 75% wszystkich składników. Stąd w Polsce
podjęto prace nad zastosowaniem popiołów nowej generacji do wytwarzania ABK.
Fig. 4.
Fig. 5.
Fig. 6.
WYNIKI KOMPLEKSOWYCH BADAŃ POPIOŁÓW
LOTNYCH NOWEJ GENERACJI
Stosując różne zabiegi technologiczne, przeprowadzono próby
wytwarzania ABK z zastosowaniem popiołów lotnych nowej
generacji w skali laboratoryjnej (Fig. 4)) i półtechnicznej (Fig. 5))
POPIOŁY ZE WSPÓŁSPALANIA WĘGLA I BIOMASY
• popioły ze współspalania węgla i 20% zawartości biomasy
mogą być wykorzystywane do wytwarzania ABK;
• w składzie chemicznym tych popiołów, w stosunku do popiołów krzemionkowych, wzrasta
zawartość CaO wolnego w miarę zwiększania udziału biomasy w paliwie i korzystnie maleje
zawartość naturalnych pierwiastków promieniotwórczych, nie stwierdzono zwiększonych
ilości P2O5;
• popioły fluidalne mogą być stosowane do wytwarzania
ABK w ilości do 40% w stosunku do ogólnej ilości popiołów
w recepturze; skład popiołów fluidalnych (w zależności od
ich charakterystyki) umożliwia zmniejszenie w recepturach
ABK ilości wapna o 10-20%,, a surowca siarczanowego od
60% do nawet 100%.
• skład fazowy popiołów ze współspalania węgli i biomasy oraz popiołów krzemionkowych
jest zbliżony (Fig. 9, Fig. 10);
• znaczne różnice wystąpiły we właściwościach fizycznych popiołów ze współspalania,
(głównie obniżona miałkość).
POPIOŁY ZE SPALANIA WĘGLA W KOTŁACH FLUIDALNYCH
WŁAŚCIWOŚCI ABK
• parametry wytrzymałościowe betonu są na poziomie ABK
z zastosowaniem popiołów krzemionkowych (lub wyższym);
• skurcz na poziomie ABK z popiołów krzemionkowych
a nawet niższy;
• pełna odporność na działanie mrozu;
• korzystnie niski współczynnik przewodzenia ciepła λ;
• klasyfikacja A1
A w zakresie reakcji na ogień (klasa
obejmująca najbezpieczniejsze, niepalne wyroby nie biorące
udziału w pożarze).
• odmienny skład chemiczny w stosunku
stosunku do popiołów krzem
krzemionkowych
mionkowych (tabela 1);
Tabela 1. Skład chemiczny popiołów fluidalnych.
JEDNOSTKA
RODZAJ POPIOŁÓW
POPIÓŁ FLUIDALNY Z ELEKTROFILTRA
Z WĘGLA BRUNATNEGO
POPIÓŁ FLUIDALNY ZE ZŁOŻA
Z WĘGLA BRUNATNEGO
POPIÓŁ
KRZEMIONKOWY
Z WĘGLA KAMIENNEGO
Straty prażenia
%
1,91
7,07
2,9
1,5
4,4
SiO2
%
37,48
33,64
19,07
5,57
13,08
2,73
6,49
0,98
2,07
4,2
41,97
24,86
6,42
11,81
0,69
1,98
0,98
1,17
nie określono
55,96
17,15
5,61
7,53
2,58
4,4
0,75
2,08
1,72
51,82
Al2O3
%
28,66
Fe2O3
%
CaOc
%
K 2O
%
4,7
14,56
1,92
3,5
1,81
0,62
CaO w
%
4,8
MgO
%
SO3
%
Na2O
%
• w składzie fazowym znajdują się bardzo aktywne
chemicznie składniki, jakimi są zdehydratyzowane
minerały ilaste (głównie metakaolinit), aktywne
wolne wapno, anhydryt II i nieprzereagowany
sorbent (CaCO3); występuje również w małej
ilości kwarc (SiO2), natomiast nie występuje szkło
glinokrzemianowe jak to ma miejsce w tradycyjnym
popiele krzemionkowym (Rys. 12);
27,48
5,79
2,96
2,04
0,65
1,6
3,01
KORZYŚCI
Z TYTUŁU OPRACOWANEJ TECHNOLOGII
• Obniżenie kosztów wytwarzania ABK (zmniejszenie ilości
spoiw i gipsu).
0,25
• Ochrona środowiska naturalnego (ograniczenie składowania
popiołów oraz zmniejszenie emisji do atmosfery SO2 i NOx,
a także zmniejszenie zużycia surowców naturalnych).
Rys. 12. XRD popiołu fluidalnego.
700
Q - kwarc
A - anhydryt
K - kalcyt
C - CaO
C
600
A
500
Poprzez dobór składu recepturowego ABK z zastosowaniem
popiołów nowej generacji i odpowiednie zabiegi technologiczne
opracowano bezodpadową, przyjazną dla środowiska
naturalnego technologię wytwarzania ABK dającą możliwość
uzyskania szerokiego asortymentu wyrobów (Fig. 7).
).
C
400
Intensywność, -
Fig. 10. Popiół ze współspalania węgla i biomasy
Z WĘGLA KAMIENNEGO
Fig. 8.
TECHNOLOGIA WYTWARZANIA ABK
Fig. 9. Popiół krzemionkowy
SKŁADNIK
Fig. 7.
Q
300
K
200
Q
100
C
K
Q
K
AQ
A
K
Q
Q
Q
Q
0
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
-100
2 theta
• aktywność pucolanowa popiołu fluidalnego jest ok.
50% większa w porównaniu z aktywnością pucolanową tradycyjnego
popiołu
d
ł kkrzemionkowego;
k
• właściwości fizyczne popiołów fluidalnych różnią się od popiołów krzemionkowych
większym udziałem ziarn grubych o dużej porowatości otwartej (Fig. 11), co skutkuje
wzrostem wodożądności tych popiołów w stosunku do popiołów krzemionkowych.
Aktualnie w niektórych wytwórniach do wytwarzania ABK:
• stosuje się popioły z różną ilością współspalanej biomasy;
• kontynuowane jest wdrożenie popiołów ze spalania węgla
w kotłach fluidalnych.
Fig.
i 11. Popiół
iółł fluidalny
id
d l
222-OC