A bányászatban keletkező meddőanyagok hasznosításának lehetőségei. Prof.Dr.CSŐKE Barnabás, Dr.MUCSI Gábor

Hulladékvagyon gazdálkodás Magyarországon, Budapest, október 14.

A bányászatban keletkező meddőanyagok hasznosításának lehetőségei Prof.Dr.CSŐKE Barnabás, Dr.MUCSI Gábor Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet

D SZŰCS István Dr.SZŰCS I t á Mecsekérc Zrt.

Tartalom

Meddők keletkezése

Meddőmennyiségek

Meddőfajták

Hasznosítás fizikaimechanikai átalakítással és anélkül élkül

Hasznosítás, Hasznosítás

termikus kémiai átalakítás révén

Következtetések Holcim Hungária University of MiskolcRt.

és 2 2oo2.03.19./B.T.

Institute of Raw Materials Preparation and Environmental Processing Holcim Hejőcsaba

A bányameddő

A bányameddők olyan bányászati technológiai maradékanyagok melyek nem vagy csak csekély maradékanyagok, mértékben tartalmazzák azt az anyagot, amelyért a bányában bá yába a te termelés e és folyik, o y , pé például: dáu - csökkent érctartalmú kőzet; - nem megfelelő minőségű építőkő; - széntelepbe ékelődött köztes nem éghető agyagos, agyagos-márgás kő t ét kőzetréteg; - a hasznos telep kísérő kőzetei stb. 3

Holcim Hungária Rt.

Miskolci Egyetem

Nyersanyagelőkészítési és Környezeti

2oo2.03.19./B.T. Holcim Hejőcsaba Eljárástechnikai Tanszék

Bányameddő keletkezési helye A bányameddő tehát a technológiai folyamatban megmaradó anyagok felhalmozott tömege, alapvetően két helyen keletkezik: 1) a bányaművelés során a külfejtéses vagy mélyművelésű bányászati tevékenység melléktermékeként; 2) a nyers bányakőzetek előkészítésekor a felhasználható kőzetek, kőzetek ásványok, ásványok kémiai alkotók kinyerése maradékanyagaként. 4 Miskolci HolcimEgyetem Hungária Rt.

2oo2.03.19./B.T. Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Tanszék Holcim Hejőcsaba

Szilárd ásványi nyersanyag termelés melléktermékei maradékanyagai: melléktermékei, Bányameddők 1 milliárd m3 Mi a teendő ?

1t hasznos bányászati végtermék kitermelése-előkészítése 0,05-0,3t melléktermék keletkezésével jár, azaz a mai évi 75…80 millió tonna kitermelt nemfémes á á i nyersanyagokhoz ásványi kh évi é i 10…20 10 20 millió illió t meddő társul 5


2oo2.03.19./B.T. Holcim Hejőcsaba

Szilárd ásványi nyersanyag termelés melléktermékei maradékanyagai: melléktermékei, 3 Bányameddők 1 milliárd m Primer ásványvagyon védelme Termőföld védelme Mi a

teendő ?

Vízvédelem, vízminőség megóvása Környezetvédelem y ((környezeti y beavatkozás,, CO2

kibocsátás csökkentése)

1t hasznos bányászati végtermék Energiatakarékosság kitermelése-előkészítése 0,05-0,3t Rekultivációs kötelezettségek csökkentése melléktermék keletkezésével jár, azaz a mai Életvédelem, É egészségvédelem évi 75…80 millió tonna kitermelt nemfémes á á i nyersanyagokhoz ásványi kh évi é i 10…20 10 20 millió illió t meddő társul 6



Bányameddő vagyon Borsod-Abaúj-Zemplén Heves Baranya Komárom Esztergom Komárom-Esztergom Veszprém F jé Fejér Nógrád Összesen:

250 Mt 150 Mt 120 Mt 120 Mt 110 Mt 45 Mt 40 Mt 835 Mt 7


Miskolci Egyetem

2oo2.03.19./B.T.

Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Tanszék Holcim Hejőcsaba

Meddők ásványásvány- és kőzettani jellemzői Ásványi

Kísérő kőzetek, ásványok

nyersanyag

(meddőanyagok)

Feketeszén

márga, agyagmárga, homokkő, mészkő, tufásmárga, andezit

Barnaszén

mészkő, homok, agyag, dolomit, homokkő, agyagos homok, andezit, kavics, riolittufa

Lignit

agyag, tengeri t i üledék, ül dék homok, h k márga, á mészkő, é kő ddolomit l it Vasérc

limonit, agyag, homok, homokkő, barit, mészkő, gipsz, kvarc, szulfidos, lfid oxidos id érces é ásványok á á k (azurit, ( i pirit, i i malachit, l hi kuprit, szfalerit, kalkopirit, galenit)

Mangánérc

homok homokkő, homok, homokkő agyagmárga, agyagmárga agyagpala, agyagpala kalcit kalcit, kvarc

Bauxit

dolomit, mészkő, agyag, kavics, homok, sziderit

Szulfidos ércek

andezit, tufa, andezit tufa kvarc, kvarc dolomit, dolomit opál, opál jáspis, jáspis hegyikristály, hegyikristály kalcit, gipsz, agyag, dácit, sziderit, szulfidos és oxidos érces 8 2oo2.03.19./B.T. Holcim Hungária Rt. Prof.Dr.Csőke Barnabás Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Tanszék Holcim Hejőcsaba ásványok

Meddők ásványásvány y- és kőzettani jellemzői Á á i Ásványi

Kí é ő kőzetek, Kísérő kő t k ásványok á á k

nyersanyag Agyagásványok Üveghomok

(meddőanyagok) kvarc, kaolinit, illit, sziderit, dolomit, kalcit, gipsz Kvarc, kaolinit, nehézfém-ásványok (titanomagnetit, magnetit, ilmenit, rutil, cirkon, monacit) P li Perlit andezit, d i tufa f Gipsz, anhidrit dolomit, agyagpala Dolomit mészkő, homok Kőbányászat törmelékes andezit, bazalt, tufa, agyag, mállott kőanyag, humusz 9 Miskolci Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Tanszék HolcimEgyetem Hungária Rt. humusz, Nyersanyagelőkészítési Kavicsbányászat kavics, kavicsos homok Miskolci Egyetem és Környezeti Eljárástechnikai Tanszék


Hasznosítás területei Vaskohászat Salakképző

1.

Szinesfém-

Vegyipar

Fe

Ércbányászat

Mezőgazdaság

kohászat ritkafémek

H2SO4

Szén Szénbányászat 2.

Építőipar

Cu, Pb, Zn

H2SO4, S

Mo

Zúzottkő,

Műtrágya,

Töltő Töltőanyagok

Talajrekultiválás

Mész, kaolin, homok

Mikroműtrágya, Talajrekultiválás

3 3.

M Magnetit tit és é

ritkafémek, itk fé k

cement, t

Zú ttkő Zúzottkő,

Műt á Műtrágya,

Ásványy bányászat

Titanog magnetit

fluorit

szóda

cement,

Talajrekultiválás

4.

Magnetit

Ti, ritkafémek

p y g Építőanyagbányászata Miskolci HolcimEgyetem Hungária Rt. Miskolci Egyetem

gipsz Zúzottkő

Talajjavító mész, Talajrekultiválás j 10

2oo2.03.19./B.T. Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Tanszék Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Tanszék Holcim Hejőcsaba

Szilárd ásványi nyersanyag termelés melléktermékeinek hasznosítása meddőt hányából y történő közvetlenül kitermelést követően eredeti állapotban vagy csekély mechanikai átalakítással (előkészítéssel) használjuk fel; vagy a meddőanyag kisebb-nagyobb mérvű (főként termikus, pl. szénmeddők esetén) átalakítását átalakítását, előkészítését előkészítését, termikus és/vagy kémiai nemesítését kö tő hasznosíthajuk. követően h íth j k 11

Miskolci HolcimEgyetem Hungária Rt.


Bányameddő hasznosítása az útépítőiparban o töltések, földművek építése o mechanikai stabilizáció szemcsés

adalékanyaga

o kötőanyagos stabilizáció

szemcsés adalékanyaga

12



A kőbányák művelése és a zúzottkő előállítása különböző fázisaiban

Lefedési meddő Bá Bányaüzemi ü i meddő ddő Ü Üzemtelepi t l i meddő ddő keletkezik k l tk ik

13



A kavicsbányák művelése és a kavics előkészítése különböző fázisaiban A kavicsbányák művelése és kavics előkészítése különböző fázisaiban Lefedési meddő Előleválasztási meddő Osztályozási (nedves ) meddő 14



Szilárd ásványi nyersanyag termelés melléktermékei Szénbányászat Fekete meddő Vörös meddő A vörössalak finom zúzalékának puccolános tulajdonságai vannak. Salaknak minősülő vörös meddő sok /30-50 %/ SiO2-t és Al2O3-at, k kevesebb bb /7 % körüli/ kö üli/ Fe2O3-at F 2O3 t és é kevés k é /1,5 /1 5 % 15 körüli/ Holcim CaO-t ésRt. MgO-t tartalmaz. Hungária


Vörös meddő Az osztályozatlan y vörös //kiégett/ g / meddőkből építhető: - töltés és védőréteg - kapilláris víz hatásának kitett g g 1,8-2,0 földművön is - a tömör száraz térfogatsűrűség: t/m3; - megerősített g ő ít tt föld-támfal, föld tá f l a szemcsés é anyagának á k jellemzői: Dmax = 50 mm, a 0,08 mm alatti frakció max 5 %; max. - ipartelepi, p p , mezőgazdasági g g stb. tárolóterületek burkolása, - kisforgalmú utak, autópályaHolcim Hungária Rt. leállósávok burkolatalapja..

16 2oo2.03.19./B.T. Holcim Hejőcsaba

Vörös meddő Az osztályozott y vörös //kiégett/ g / meddőkből építhető: (Feltétel Los Angeles-i aprózódási vesztesége legfeljebb 30 %, a nedves mikro-Deval értéke 25 % körüli és 0/6 / és 6/20 mm) - fém-/pl. fé / l ARMCO-/ ARMCO / át átereszek k mögötti ögötti feltöltés, f ltölté - kötőanyag nélküli burkolatalap /mechanikai stabilizáció/, - kötőanyagos burkolatalapok szemcsés anyaga; Holcim Hungária Rt.

17


ENERGIA FELHASZNÁLÁS TÖLTÉS, ALSÓ ALAPRÉTEGEKBE VALÓ BEÉPÍTÉS ESETÉN

• Pernye

(Gáspár L-Karoliny M)

:

8 kW/m3

•Primer ásványi nyersanyag (meddős kőzúzalék)

•Bányameddő Holcim Hungária Rt.

(CsőkeB)

(C ők B) (CsőkeB)

:

:

40 kWh/ kWh/m3 12 kWh/m3

18


Hazai példa p Sóskúti nemeshomok-bányászat nemeshomok bányászat meddőjének hasznosítása Kvarchomok Kft., Sóskút 300 000 t/év bányameddőt termel ki az autópálya é íté kh építésekhez, M6, M6 M0 feltöltések, f ltölté k és é stabilizációs rétegek készítéséhez 19 Miskolci HolcimEgyetem Hungária Rt.


Primer ásványi nyersanyagok termelése alapanyag gyártásra • 1 t cement előállításához 1,8 t primer ásványi anyagot (1,3 t értékes mészkövet és 0,35 t agyagot) termelünk ki, 4500 MJ/ cement energiát MJ/t iá használunk h ál k fel, f l és 0,57 t CO2 távozik a légkörbe. 20


Prof.Dr.Csőke Barnabás

Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Tanszék


Cementipari felhasználás: primer nyersanyagok kiváltása Nyersanyagbányászat Nyersanyagok őrlése

Szekunder nyersanyagok

Alternatív Alt tí tüzelőanyagok

(Ca, Si, (Ca Si Al, Al Fe hordozó anyagok, pl: salakkő)

Klinker-égetés

Alternatív l í cementkiegészítő adalékanyagok

Klinker (cement)őrlés

(jó hidraulikus tulajdonságú anyagok, kötésszabályozók pl: pernye, pernye REA gipsz stb.) stb )

Cement

(pl: papíriszap, műanyagok műanyagok, gumihulladékok, olajok, stb.)

21 Miskolci HolcimEgyetem Hungária Rt.


Szénbánya-meddők termikus nemesítése: könnyű homok-kavics előállítása építőipari célra SUREX ELJÁRÁS

SUREX-eljárás

Technológia: - 4…10 % széntartalom - Őrlés: < 500 µm - Nedvesítés: 12 % - Extrudálás Kiégetés, duzzasztás: 1250 oC Termék: Szemcseméret: 5…20 mm Sűrűség: 350…800 kg/m3



Rudabányai y ércbánya y meddőhányó y anyagának hasznosítása A bánya és előkészítési meddő meg jelentős mennyiségben vasásványokat (hematit (hematit, limonit), baritot, szulfidos, oxidos érces y ((azurit,, p pirit,, markazit,, színesfém-ásványokat malachit, kuprit, kalkopirit, szfalerit, galenit), cinnabarit Jelenleg meddő feldolgozás célja: különösen a barit valamint szulfidos ásványok külön-külön barit, külön külön termékekbe való kinyerése és hasznosítása. 23

Holcim Hungária Rt. Miskolci Egyetem


Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Tanszék

Rudabányai y ércbánya y meddőhányó y anyagának hasznosítása Meddő kitermelése

A bánya és előkészítési meddő meg jelentős Zagyállapotba hozása mennyiségben vasásványokat (hematit (hematit, szerves szennyezők leválasztása limonit), Durva baritot, szulfidos, oxidos érces y ((azurit,, p pirit,, markazit,, színesfém-ásványokat Szitálás és malachit, kuprit, iszaptalanítás kalkopirit, szfalerit, galenit), cinnabarit növényzet darabok

> 2 mm

<0,01 mm

95 % 0,01-0,1 mm

Kétlépcsős flotálás: kollektív szulfidflotálás, majd barit flotálás

Jelenleg meddő feldolgozás célja: különösen a barit valamint szulfidos ásványok külön-külön barit, külön külön termékekbe való kinyerése és hasznosítása. Tisztított barikoncentrátum: BaSO4 : 92 %

Fémes ásványok koncentrátuma: Cu: 11-13 %; Pb: 2.3 %; Zn: 3-4 % Fe 18-20 %

24

Holcim Hungária Rt. Miskolci Egyetem


Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Tanszék

Üveghomok-bányászat meddőjének h hasznosítása ítá Üveghomok-ásvány Üveghomok ásvány Kft. Kft Fehérvércsurgó 200 000 t/év bányameddő újra feldolgozása A bánya y és előkészítési meddő meg g jjelentős mennyiségben tartalmaz tiszta kvarchomokot, valamint ritkafém-ásványokat titanomagnetitet, magnetitet ilmenitet, magnetitet, ilmenitet rutilt, rutilt cirkont, cirkont monacitot Jelenleg meddő feldolgozás célja: a tiszta kvarchomok ki kinyerése é ü üvegipari i ih hasznosításra. ítá Miskolci HolcimEgyetem Hungária Rt.

25


Üveghomok-bányászat meddőjének h hasznosítása ítá Meddő kitermelése Üveghomok-ásvány Üveghomok ásvány Kft. Kft Fehérvércsurgó Zagyállapotba hozása

200 000 t/év bányameddő újra Durva szerves szennyezők leválasztása feldolgozása növényzet darabok

Kavics,

Kavics kiszitálása meddő A bánya y és előkészítési g jjelentős > 4 mm meg mennyiségben tartalmaz tiszta kvarchomokot, valamint ritkafém-ásványokat titanomagnetitet, Sűrűség szerinti elválasztás csatornával: csatornamosás magnetitet ilmenitet, magnetitet, ilmenitet rutilt rutilt, cirkont monacitot cirkont, Nehézfém Jelenleg meddőTisztított feldolgozás célja: a tiszta kvarchomok -ásványok kvarchomok ásványok ki kinyerése é ü üvegipari i ih hasznosításra. ítá Miskolci HolcimEgyetem Hungária Rt.

26


Üveghomok-bányászat meddőjének h hasznosítása ítá Meddő kitermelése Üveghomok-ásvány Üveghomok ásvány Kft. Kft Csatorna Fehérvércsurgó

a nehézfémhé fé 200 000 t/év bányameddő ásványokújra leválasztására feldolgozása Zagyállapotba hozása

Durva szerves szennyezők leválasztása

növényzet darabok

Kavics,


27


Üveghomok-bányászat meddőjének h hasznosítása ítá Meddő kitermelése Üveghomok-ásvány Üveghomok ásvány Kft. Kft Csatorna Fehérvércsurgó

a nehézfémhé fé 200 000 t/év bányameddő Kvarchomok ásványokújra kih feldolgozása kihozatal t l leválasztására : 60 % Zagyállapotba hozása

Durva szerves szennyezők leválasztása

növényzet darabok

Kavics,


28


A geopolimer g p A geopolimereket (poliszialátok) az aluminoszilikátokNaOH vagy KOH kezelésével állíthatók elő. Empirikus képlete: Mn{–(Si–O2)z–Al–O}n·wH2O

Geopolimer szerkezete

Portland cement szerkezete

A geopolimer CO2missziója 10…20 %-a portland cementének Source: J. Davidovits (www.geopolymer.org) 29 Miskolci HolcimEgyetem Hungária Rt.


A geopolimer g p Specialis geopolimer sajátságok: - kiváló tartósság, g, - nagy nyomószilárdság, - kismértékű zsugorodás, - gyors szilárdulás (keményedés (keményedés, - sav-,hő- és tűzálló, - csekély üvegházhatású emisszió, …. Alkalmazási terület: - geopolimer cement, - geopolimer tégla és keramiák, - hab-geopolimer, hab geopolimer - magasabb megmunkálás igénylő egyéb termékek, - radioaktív és toxikus hulladékok beágyazása, … Miskolci HolcimEgyetem Hungária Rt.

30


Eszközök és vizsgálati g módszer Nyersanyagelőkészítés: mechanikai őrléssel (10, 20, 30, 60, 120 min).

aktiválás

Geopolimer készítés alkalmazott technológiája: • NaOH: a timföldgyártási folyamatból a

visszatérő lúg • Hőkezelés 150 oC-on Vizsgálatok: • Nyomószilárdság: Ø50x50 mm henger próbatest • Analitika: SEM, XRD.



Nyomószilárdság y g – vizsgálat g eredménye y Optimális őrlési idő: 2010 min, ekkor σ = 9,19 MPa.

A nagyobb fajlagos felület nem jár együtt a szilárdság növekedésével 16000

Finom perlit (meddőként letárolt). Üveghulladék adalékkal képzett geopolimer g p

14000 12000

6

10000 8000

4 6000 4000

2

2

2000 0

0 0

20

40

60

80

100

120

Grinding time, min

Pernye alapú geopolimer nyomószilárdság és a fajlagos felület változása az őrlési idő függvényében Legkisebb érték:1.23 MPa.

11 10

Compresssive strength, M MPa

8

Specific surface are ea, cm /g

Comp pressive stren ngth, MPa

Strength of specimen Specific surface area of fly ash

9 8 7 6 5 4

Perlite Ground glass

3 2 1 0

5

10

15

20

Replacement ratio, %

Nyomószilárdság perlites meddő és üveghulladék bekeverése mellett 32



Következtetés:

1) Paradigmaváltásra van szükség a primer ásványi anyagok termelésében

• Nagytömegű kevésbé igényes á á ásványtermékek, ék k vonatkozásában k á áb az új a megközelítés a eg ö e tés megköveteli, eg ö ete , hogy kitermelésüket korlátozzuk, é és h ll dékk l hulladékkal tö té ő történő helyettesítésükről y szükséges g gondoskodunk. 33 Miskolci HolcimEgyetem Hungária Rt.


Következtetés:

2) Paradigmaváltásra van szükség a másodnyersanyag-hasznosításban • A hasznosítást drasztikusan növelni kell: ehhez ipari melléktermékek erőműi pernyék és REA-gipsz, kohászati salakok, salakok bányameddők a szükségletet messze meghaladó mennyiségben i é b áll k rendelkezésre). állnak d lk é • Többnyire rendelkezésre állnak a technológiák is, ill. kutató-fejlesztő munkával biztosíthatók. biztosíthatók

34



Következtetés:

3) Paradigmaváltásra van szükség az állami irányításban

• Számos esetben elő lehet, és elő lő i is k ll kell í i írni a másodnyersanyagok kötelező arányú felhasználását. • Ezt a fenntartható fejlődés alapvetően l ő megköveteli. kö li 35 Miskolci HolcimEgyetem Hungária Rt.


Köszönjük a figyelmet !

36

Holcim Hungária Miskolci EgyetemRt.

2oo2.03.19./B.T.

Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárásótechnikai Intézet Holcim Hejőcsaba

A bányászatban keletkező meddőanyagok hasznosításának lehetőségei. Prof.Dr.CSŐKE Barnabás, Dr.MUCSI Gábor

Recommend Documents