Centrum Výzkumu integrovaného systému využití vedlejších produktů z těžby, úpravy a zpracování energetických surovin CVVP

Centrum Výzkumu integrovaného systému využití vedlejších produktů z těžby, úpravy a zpracování energetických surovin

CVVP Dílčí zpráva I. etapa 1.1. – 26.3. 2008

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava řešitelské pracoviště - VŠB - TU Ostrava

Výzkumný ústav stavebních hmot, a.s. řešitelské pracoviště - Výzkumný ústav stavebních hmot, a.s. Brno

Výzkumný ústav pro hnědé uhlí a.s. řešitelské pracoviště-výzkumný ústav pro hnědé uhlí a.s. Most

DÍLČÍ CÍL V 001 - VYUŽITÍ DOPROVODNÝCH ENERGETICKÝCH SUROVIN PRO VÝROBU ALTERNATIVNÍHO PALIVA S CÍLEM ÚSPORY PŘÍRODNÍCH ZDROJŮ - METODIKA ZPRACOVÁNÍ

VYUŽITÍ DOSTUPNÝCH ENERGETICKÝCH SUROVIN PRO VÝROBU ALTERNATIVNÍCH PALIV S CÍLEM ÚSPORY PŘÍRODNÍCH ZDROJŮ

Josef VALEŠ, Jaroslav KUSÝ, Stanislav MAČEK, Jan SOBOTKA, Luboš CHYTKA Výzkumný ústav pro hnědé uhlí a.s.

V rámci naplňování cílů výzkumného programu plánovaných pro rok 2008 probíhaly v 1. čtvrtletí roku 2008 následující činnosti: Aktivita: – A0801: Zvýšení užitných vlastností směsných paliv I etapa: 01 – 03, 2008 V průběhu 1. čtvrtletí roku 2008 probíhaly práce na využití a ověřování odpadních papírenských kalů z papírenské výroby. Byly zajištěny dva vzorky papírenských kalů z nové a staré výroby. Vzorky byly analyzovány v rozsahu základních technologických rozborů, elementárních rozborů hořlaviny a dle vyhlášky MŽP a 357/2002 Sb., byl stanoven obsah stopových prvků. Experimentálně byly stanoveny závislosti změn výhřevnosti na obsahu vody papírenských kalů. Teoreticky byly propočteny a navrženy receptury směsných paliv pro hmotnostní podíly papírenských kalů ve směsích s méně kvalitní uhelnou hmotou ps3 v poměrech 10, 15 a 20 %. Experimentálně byla ověřována technologická výroba dvousložkových směsných paliv na laboratorním peletizačním lisu s pevnou, plochou lisovací matricí matricí Kahl 14 – 175. Bylo použito jednořadých matric s ø otvorů lisovacích kanálů 8 – 12 mm a proměnlivou délkou kanálů. Nejdříve byla ověřována peletizace vzorku papírenských kalů s menším obsahem vody (vzorek Z151/08). Vzhledem k vysokému obsahu vody ve vzorku a k dosavadním zkušenostem s peletizací různých materiálů bylo předpokládáno, že peletizace takto vlhkého vzorku bude poměrně problematická. Nejdříve byla ověřována peletizace na raznici s otvory 12 mm. Lisování probíhalo klidně, chod lisu byl tichý. Na této raznici se ale nepodařilo vyrobit dostatečně hutné a kvalitní pelety. Pelety byly mokré, křehké, málo hutné, měly tendenci k rozpadání (viz obr. č.1 a 2).

Obr.1 Pelety z PK-raznice o průměru 12 mm

Obr.2 Pelety z PK-raznice o průměru 12 mm-detail

Další zkouška lisování pelet ze stejného vzorku papírenského kalu probíhala na raznici s menším průměrem otvorů (10 mm). Ani na této raznici se nepodařilo získat pelety s potřebnou kvalitou, i když vyšší lisovací poměr přinesl mírné zlepšení kvality pelet. Dále bylo ověřováno lisování pelet na raznici s průměrem otvorů 8 mm. Tato raznice se osvědčila již dříve například při zhutňování energosádrovce. Ani použití této raznice nepřineslo dostatečné zvýšení kvality pelet. Dokonce došlo k zhoršení kvality pelet ve srovnání s lisováním na raznici o průměru 10 mm. V závěru zkoušek bylo ověřeno ještě lisování 3

papírenského kalu na raznici o průměru 10 mm a výšce 90 mm, tedy s vysokým lisovacím poměrem 1:9. Při použití této raznice byl však problém s odřezáváním pelet. Při použití takto vysoké raznice již nelze použít odřezávací nože. V důsledku toho docházelo k ulamování pelet pouze samovolně a vzhledem k charakteru materiálu, částečně lepivé mokré kaly- docházelo k rychlému ucpání prostoru pod raznicí, takže nebylo možné pokračovat v lisování a bylo nutno lis zastavit a prostor pod raznicí vyčistit. Kvalita pelet byla mírně lepší, ale vzhledem k popsaným problémům s ucpáváním prostoru pod raznicí bylo nutno zkoušku ukončit. Vzhledem k dosaženým výsledkům, kdy kvalita pelet z papírenských kalů o vlhkosti okolo 60 % s použitím různých typů raznic nebyla dostatečná, bylo rozhodnuto, že u druhého vlhčího vzorku kalu nebude v této fázi ověřována peletizace. Jako hlavní příčina nízké kvality pelet byla určena vysoká vstupní vlhkost papírenských kalů. Během lisování pelet docházelo k částečnému vytlačení určitého podílu vody z pelet do lisovacího prostoru, ale tato voda byla do pelet opět zapracována, takže vylisované pelety obsahovaly v podstatě stejné množství vody jako vstupní surovina. Během lisování nedocházelo ani k přílišnému zahřívání materiálu v lisovacím prostoru, takže pelety vystupovaly jen mírně ohřáté nebo studené. Vzhledem k získaným poznatkům z uvedených zkoušek bylo rozhodnuto nechat papírenský kal volnoprostorově schnout, aby došlo k snížení obsahu vlhkosti. Oba vzorky papírenských kalů byly uloženy do plastových přepravek rozprostřeny ve vrstvě cca 5 cm po dobu cca 70 hodin při pokojové teplotě. Po této době bylo ověřováno lisování pelet. U vzorku Z 151/08 bylo informativně zjištěno snížení vlhkosti o cca 9%. Vlhkost lisovací směsi byla cca 51 %. Kvalita lisovaných pelet se proti předchozím zkouškám mírně zlepšila (viz obr.č.3 a 4), vzorek pelet byl předán k dalším zkouškám a posouzení zpracovatelnosti. Pro dosažení poměrně hutných pelet by bylo nutno ještě snížit vlhkost, dle odhadu až pod 40% vlhkosti. Poté byla ověřována peletizace vzorku Z152/08, u kterého volnoprostorovým sušením došlo k snížení vlhkosti na úroveň okolo 61%. Kvalita pelet z tohoto vzorku byla nižší než při lisování z přesušeného vzorku Z151/08, což odpovídalo vyšší vlhkosti směsi.

Obr.3 Pelety z odsušeného PK-průměr 10 mm

Obr. 4 Detailní pohled na pelety z PK

V dalším kroku byla ověřována peletizace směsi hnědého uhlí ps3 a papírenských kalů v původním dodaném stavu. Pro tyto zkoušky bylo použito hnědé uhlí PS3 s upravenou zrnitostí tak, aby maximální zrno bylo do 5 mm. Pro zkoušky byl použit vzorek kalu Z151/08 v původním dodaném stavu, tj. o vlhkosti cca 60%. Nejdříve byla peletizována směs z 90% uhlí PS3 a 10 % papírenského kalu. Vzhledem k poměrně vysoké vlhkosti kalu nebylo nutné do směsi přidávat žádnou další vodu. Peletizace byla prováděna na raznici o průměru otvorů 10 mm (raznice STOZA). Chod lisu byl klidný, z lisu vystupovaly velmi pěkné kvalitně prolisované pelety. Vzhled pelet je patrný z obrázku č. 5. Dále bylo prováděno lisování pelet ze směsi složené z 85% hnědého uhlí PS3 a 15% papírenského kalu. Lisování opět probíhalo bez problémů, chod lisu byl klidný a poměrně tichý. Z lisu vystupovaly poměrně kvalitní pelety. Jejich kvalita byla mírně horší než při použití předchozí směsi. Vzhled pelet je patrný z obrázku č.6.

4


V poslední části této zkoušky byla k peletizaci použita směs tvořená 80% hnědého uhlí PS3 a 20 % papírenských kalů. Ani k této směsi nebylo nutno přidávat žádnou vlhkost, naopak u této směsi již byla pozorována mírně zvýšená vlhkost. To se projevilo na snížené kvalitě pelet. I tak byla dosažená kvalita pelet poměrně vysoká, podstatně vyšší než při peletizaci samotného vlhkého papírenského kalu (viz obr.č.7).

Obr. 5 Pelety ze směsi ps3-90%+PK-10%



Zhodnocení provedených zkoušek: Výše uvedené zkoušky prokázaly, že papírenský kal v dodaném původním stavu lze peletizovat jen obtížně. Je to způsobeno jeho vysokou vstupní vlhkostí okolo 60%. Vznikající pelety jsou křehké, rozpadavé, mokré. Snížením vlhkosti o cca 10 % volnoprostorovým sušením papírenského kalu se kvalita pelet mírně zlepšila. V rámci dalších výše popsaných zkoušek bylo ověřeno, že pokud je papírenský kal smíchán ve vhodném poměru s uhlím ps3 o zrnitosti do 5 mm a se sníženým obsahem vody, je možno peletizací směsi o obsahu 80 až 90 % hnědého uhlí ps3 a papírenského kalu o obsahu 10 až 20 % a získat poměrně kvalitní hutné pelety.

5

-1

Výhřevnost Qtr (MJ . kg )

Změny výhřevnosti a spalného tepla papírenského kalu na obsahu vody 14 y = -0,1078x + 12,466

12

Lineární (Qir (MJ/kg))

2

R = 0,9228

10

Lineární (Qsr (MJ/kg))

y = -0,1326x + 12,212

8

2

R = 0,949

6 4 2 0 0

10

20

30

40

50

60

r t

Obsah vody W (%)

Graf. č.1: Změny výhřevnosti a spalného tepla papírenského kalu na obsahu vody

Navržené a ověřované receptury směsných paliv: Tabulka č. 1: Receptury směsných paliv hnědé uhlí – papírenský kal Hmotnostní složení lisovacích směsí Složky Receptura č. 1 Hnědé uhlí – ps3 90 Papírenský kal o původní vlhkosti 50 % 10 Přídavná voda 0

[% hm.] 2 85 15 0

3 80 20 0

Tabulka č. 2: Hmotnostní poměry tří složkové peletizační směsi Hmotnostní složení lisovacích směsí Složky Receptura č. 1 Hnědé uhlí – ps3 60 Papírenský kal o původní vlhkosti 50 % 20 Černouhelný kal FK1 20 Přídavná voda 0

[% hm.] 2 50 20 30 0

Tabulka č. 3: Základní technologické rozbory směsných paliv a jeho složek Označení a číslo vzorku Vsázkové suroviny Papírenský kal nová výroba Papírenský kal stará výroba Hnědé uhlí – ps3 Černouhelný kal FK1 Produkty Směs HU:PK (90:10) Směs HU:PK (85:15) Směs HU:PK (80:20) Produkty Směs HU:PK:ČUK (60:20:20) Směs HU:PK:ČUK (50:20:30)

6

Wa [%]

Wtr [%]

Ar [%]

Ad [%]

Qsd [MJ/kg]

Qsdaf [MJ/kg]

Qir Qid Qidaf [MJ/kg] [MJ/kg] [MJ/kg]

Sd [%]

Cl [%]

7,30 13,1 4,17 1,28

50,76 61,30 28,20 1,77

14,09 11,16 16,00

28,62 28,84 32,71 16,29

11,44 11,72 20,45 29,60

16,03 16,48 35,36

3,95 2,68 28,18

10,60 10,88 19,52 28,73

14,85 15,28 34,32

0,15 0,16 1,30 0,75

0,0189 ± 0,0019 0,1072 ± 0,0107 0,0629 ± 0,0063 -

3,01 3,27 2,94

25,89 30,03 32,71

32,61 29,91 28,54

44,00 42,75 42,41

14,41 14,54 14,59

25,72 25,41 25,33

9,47 8,92 8,51

13,66 13,82 13,87

24,39 24,15 24,08

1,20 1,13 1,12

-

2,83 2,56

27,47 25,23

25,58 23,16

35,27 30,98

18,44 20,66

28,49 29,93

12,13 14,13

17,68 19,74

27,31 28,60

1,00 0,91

-


Tabulka č.4: Měrné sirnatosti směsných paliv a jeho složek Wtr [%]

Sd [%]

Sr [%]

Smr [g/MJ]

Ad [%]

Qsd [MJ/kg]

Qsdaf [MJ/kg ]

Qir [MJ/kg ]

Qid [MJ/kg ]

Qidaf [MJ/kg ]

50,76 61,30 28,20 1,77

0,15 0,16 1,30 0,75

0,07386 0,06190,9334 0,7367

0,1869 0,2310 0,2614

28,62 28,84 32,71 16,29

11,44 11,72 20,45 29,60

16,03 16,48 35,36

3,95 2,68 28,18

10,60 10,88 19,52 28,73

14,85 15,28 34,32

25,89 30,03 32,71

1,20 1,13 1,12

0,8893 0,7906 0,7536

0,9309 0,8864 0,8856

44,00 42,75 42,41

14,41 14,54 14,59

25,72 25,41 25,33

9,47 8,92 8,51

13,66 13,82 13,87

24,39 24,15 24,08

27,47 25,23

1,00 0,91

0,7253 0,6804

0,5979 0,4815

35,27 30,98

18,44 20,66

28,49 29,93

12,13 14,13

17,68 19,74

27,31 28,60

Označení a číslo vzorku Vsázkové suroviny Papírenský kal nová výroba Papírenský kal stará výroba Hnědé uhlí – ps3 Černouhelný kal FK1 Produkty Směs HU:PK (90:10) Směs HU:PK (85:15) Směs HU:PK (80:20) Produkty Směs HU:PK:ČUK (60:20:20) Směs HU:PK:ČUK (50:20:30)

Tabulka č.5: Přehled obsahu stopových prvků dle vyhlášky MŽP č. 357/2002 Sb. Označení a číslo vzorku Vsázkové suroviny Papírenský kal nová výroba Papírenský kal stará výroba Hnědé uhlí – ps3 Černouhelný kal FK1 Produkty Směs HU:PK (90:10) Směs HU:PK (85:15) Směs HU:PK (80:20) Produkty Směs HU:PK:ČUK (60:20:20) Směs HU:PK:ČUK (50:20:30)

As [mg/kg suš.]

Pb [mg/kg suš.]

Cd [mg/kg suš.]

Cr [mg/kg suš.]

Cu [mg/kg suš.]

Ni [mg/kg suš.]

Hg [mg/kg suš.]

Zn [mg/kg suš.]

0,65 ± 0,09 1,12 ± 0,16 7,3 ± 1,1 0,471 ± 0,068

16,6 ± 3,3 172 ± 34 27,1 ± 5,4 26,3 ± 5,2

0,091 ± 0,012 0,258 ± 0,034 0,493 ± 0,066 <0,1

36,1 ± 4,0 105 ± 12 66 ± 7 20,9 ± 2,3

40,8 ± 8,5 75 ± 15 39,9 ± 8,3 23,8 ± 4,9

33,4 ± 6,1 -

0,030 ± 0,004 0,031 ± 0,004 0,314 ± 0,023 0,072 ± 0,005

65 ± 6 35,2 ± 3,4 95 ± 9 20,3 ± 1,9

5,8 ± 08 5,5 ± 0,8 5,2 ± 0,8

30,9 ± 6,1 33,3 ± 6,6 35,6 ± 7,1

0,76 ± 0,10 0,70 ± 0,09 0,68 ± 0,09

75 ± 8 69 ± 8 68 ± 8

37,2 ± 7,7 36,3 ± 7,5 36,3 ± 7,5

30,8 ± 5,6 30,3 ± 5,5 29,3 ± 5,4

0,280 ± 0,020 0,275 ± 0,020 0,271 ± 0,020

76 ± 7 70 ± 7 70 ± 7

4,09 ± 0,59 3,54 ± 0,51

33,6 ± 6,7 35,2 ± 7,0

0,56 ± 0,08 0,467 ± 0,062

61 ± 7 53 ± 6

35,2 ± 7,3 33,3 ± 6,9

27,1 ± 5,0 24,8 ± 4,5

0,213 ± 0,016 0,181 ± 0,013

59 ± 6 51 ± 5

Závěr Byla zpracována výzkumná zpráva s názvem „Papírenské kaly a možnosti využití jejich energetického obsahu ve směsi s méně kvalitní uhelnou hmotou“, která bude předána do Rady Centra. Cílem této etapy řešení projektu bylo technologické a kvalitativní ověření výroby vícesložkového směsného paliva. Základní složku směsného paliva tvoří méně kvalitní hnědé uhlí. Byly odzkoušeny tři technologie výroby paliva. Jako nejvhodnější byla vyhodnocena technologie peletizace na prstencovém lisu s plochou matricí. Podle navržených receptur byly lisováním připraveny vzorky směsných paliv s různým hmotnostním zastoupením jednotlivých složek. Byly provedeny analýzy jednotlivých složek a vyrobených směsných paliv. Zhodnocení dosažených výsledků podle výhřevnosti a měrné sirnatosti navržených a vyrobených směsných paliv ukazuje perspektivnost jejich možného použití pro malé a střední tepelné spotřebiče. Rozbory energetického obsahu vyrobeného paliva potvrzují, že hodnoty výhřevnosti Qid se pohybují od 13,66 do 13,78 MJ . kg-1 Hodnoty měrné sirnatosti směsných paliv Smr v g.MJ-1 pak v rozmezí 0,9309 až 0,8856 a ukazují reálnou perspektivu pro využití při spalování v kotlích malých a středních výkonů, které spalují tříděné druhy. Definitivní a rozhodující posouzení kvalitativních znaků směsných paliv bude možno provést až po schválení a nabytí právní moci novelizované vyhlášky MŽP a 357/2002 Sb., včetně jejího výkladu, která vymezí kritéria vztahující se ke kvalitě tuhých paliv a přípustným limitním obsahům stopových prvků (znečišťujících látek) v nich.

7

Aktivita – A0802: Aktualizace legislativních předpisů v součinnosti s dalším řešením V 001 V prvním čtvrtletí roku 2008 byl pozorně sledován vývoj legislativních změn a připomínkových řízení k novelizaci vyhlášky MŽP ČR č. 357/2002 Sb., kterou se stanoví požadavky na kvalitu paliv z hlediska ochrany ovzduší. Vývoj v této oblasti stagnoval. Je avizována celá řada změn proti původnímu návrhu vyhlášky. V nově předkládaném návrhu připomínkované vyhlášky je definováno pouze palivo a jsou limitovány minimální hodnoty kvalitativních požadavků na pevná paliva - výhřevnost v bezvodém stavu Qid [MJ . kg-1] a měrná sirnatost Smr [g . kg-1]. Je vypuštěna tabulka znečišťujících látek pro tuhá paliva (jejich obsahy v palivu). Vyhláška postihuje paliva určená pro malé a střední tepelné spotřebiče (zdroje znečišťujících látek). Pro další řešení problematiky alternativních paliv je nezbytné vyčkat konečného znění a postupovat v řešení jednoznačně podle její dikce. V průběhu 1. čtvrtletí roku 2008 nebyl návrh novelizované vyhlášky schválen a nenabyl platnosti.

8


BAKTERIÁLNÍ ODSIŘOVÁNÍ UHLÍ Z LOMU DRUŽBA Peter FEČKO, Vladimír ČABLÍK, Iva JANÁKOVÁ, Nikolas MUCHA VŠB-TU Ostrava

Úvod Odsiřování tepelných energetických zdrojů představuje stále velmi závažný a dosud ne zcela vyřešený problém. Spalování fosilních paliv pro energetické účely přináší četné ekologické, technické i ekonomické problémy. Je dobře známo, že vysoký obsah síry v uhlí má nepříznivý vliv na jeho využití a na životní prostředí. Přímé spalování uhlí s vysokým obsahem síry uvolňuje SO2 do atmosféry a to přispívá k znečišťování životního prostředí v podobě kyselých dešťů. Acidifikace životního prostředí je fenomén, který nemá v dějinách lidstva obdobu. Jednotlivé fáze jeho řešení, a to zvýšení energetické náročnosti, zavádění technologií čistého spalování, výzkum a vývoj komplexního využití tuhých paliv je nutno organizovat na mezinárodní úrovni. V rámci řešení další etapy výzkumného centra byly realizovány ke konci r. 2007 testy bakteriálního loužení na vzorcích hnědého uhlí z lomu Družba (Sokolovská hnědouhelná pánev). Konkrétně se jednalo o vzorky hnědého uhlí odebraných ze slojí Antonín a Josef. Metodika bakteriálního loužení Vlastní proces loužení probíhal v 10-ti litrovém air-lift bioreaktoru, který byl upraven podle výzkumů firmy Deutsche Montan Technologie Essen. Do bioreaktoru bylo po jeho sterilizaci vpraveno 500 g vzorku uhlí o zrnitosti 100 % pod 0,5 mm a 7 litrů média 9K bez FeSO4. Po hodinovém promíchávání a homogenizaci suspenze bylo do reaktoru přidáno 1100 ml bakteriální kultury Acidithiobacillus ferrooxidans. Byla aplikována čistá bakteriální kultura Acidithiobacillus ferrooxidans. Koncentrace baktérií byla 109 v 1 ml bakteriálního roztoku. Promíchávání suspenze a zároveň provzdušnění bylo zajištěno pomocí napojení air-lift bioreaktoru na akvarijní čerpadélko. Doba loužení byla 4 týdny a po celou dobu loužení byla teplota udržována na 25 °C a pH prostředí bylo udržováno na optimální hodnotě 1,8 – 2,2. K úpravě pH byla použita 10 N H2SO4. Vzorky byly k analýzám odebírány před a po bakteriálním loužení. Vzorky byly podrobeny mineralogicko-petrografické analýze, za účelem sledování charakteru uhlí před a po bakteriálním loužení a dále byly tyto vzorky uhlí podrobeny chemické analýze ve Výzkumném ústavu pro hnědé uhlí, a.s., Most. Mikropetrografický rozbor Mikropetrografický rozbor byl proveden za účelem stanovení macerálového složení hnědého uhlí. Toto stanovení bylo provedené v normálním světle nepolarizovaném, za použití imerzního mikroskopu nízkého zvětšení (cca 25 – 35 ×). Rozbory byly stanoveny na zrnových nábrusech. Podmínky měření Uhelné nábrusy byly vyhodnoceny na mikroskopu fy. Carl Zeiss Jena Nu 2 v olejové imerzi o indexu lomu nD = 1,515 a vlnové délce λ = 546 nm, při teplotě t = 20 °C, podle ČSN ISO 7404-3. U každého vzorku byla provedena planimetrická analýza s tím, že byly stanoveny macerálové skupiny huminitu (V), liptinitu (L) a inertinitu (I). U anorganické příměsi byl samostatně stanoven obsah sulfidů, karbonátů, jílových minerálů a ostatních. Pod „ostatní“ byla zahrnuta neurčitelná hmota anorganického původu, kterou nebylo možno blíže mikroskopicky specifikovat.

9

Výsledky bakteriálního loužení a mineralogicko-petrologických analýz Výsledky petrologických analýz hnědého uhlí ze sloje Antonín – vstupní vzorek Macerálová skupina huminitu byla zastoupena podskupinou telohuminitu, detrohuminitu a gelohuminitu. V podskupině telohuminitu se vyskytoval častěji textinit než ulminit, některá zrna tvořila přechod mezi oběma podskupinami a byla označena jako textoulminit. Velmi často byl telohuminit mineralizován jílovými minerály až do té míry, že podstatnou část tvořily jílové minerály. Procentuální zastoupení této podskupiny bylo 16,7 % včetně anorganické příměsi a 35,0 % v čisté uhelné hmotě. Detrohuminit byl zastoupen attrinitem i denzinitem přibližně ve stejném množství. Také zrna tvořena těmito macerály byla často prohnětena jílovými minerály. Ve vzorku včetně anorganické příměsi bylo jeho množství 13,0 %, v přepočtu na čistou uhelnou hmotu stouplo jeho množství na 27,4 %. Gelohuminit byl zastoupen především korpohuminitem (obr. 1), méně gelinitem. Některá zrna byla porušena desikačními trhlinami. Procentuální zastoupení této podskupiny bylo 17,90 %, ve vzorku včetně anorganické příměsi, při přepočtu na čistouuhelnou hmotu stouplo jeho množství na 37,6 %. Macerálová skupina inertinitu byla ojediněle zastoupena funginitem. Anorganická příměs byla tvořena jílovými minerály, které byly zastoupeny 50,7 % a podstatně se tak podílely na petrografickém složení. Pyrit a karbonáty byly zastoupeny kolem jednoho procenta. Pyrit tvořil euhedrální zrna, často však byl jemně vtroušený v uhelné hmotě a mineralizoval především texinit. Karbonáty byly zastoupeny především sideritem.

Obrázek 1. Sloj Antonín, vstupní vzorek, korpohuminit, pyrit

Výsledky bakteriálního loužení vzorku hnědého uhlí ze sloje Antonín Výsledky bakteriálního loužení vzorku hnědého uhlí ze sloje Antonín jsou uvedeny v tabulce 1. Z těchto výsledků vyplývá, že po měsíci loužení je možné z uhlí odstranit cca 47 % celkové síry, 64 % pyritické síry a 50 % síranové síry. Odstranění organické formy síry představuje pouze 25 %. Tabulka 1. Výsledky bakteriálního loužení Síra Scelková Spyritická Sorganická Ssíranová 10

Před loužením (%) 0,94 0,47 0,37 0,10

Po loužení (%) 0,50 0,17 0,28 0,05

Stupeň desulfurizace (%) 46,81 63,83 24,32 50,00


Výsledky petrologické analýzy hnědého uhlí ze sloje Antonín po loužení Macerálová skupina huminitu byla zastoupena macerálovými podskupinami telohuminitu, detrohuminitu a gelohuminitu. V podskupině telohuminitu převládal textinit nad ulminitem. Textinit v některých zrnech přecházel do textoulminitu. Často byly buněčně prostory vyplněny jílovými minerály do té míry, že část zrna byla tvořena pouze jílovým minerálem. Procentuální zastoupení této podskupiny bylo 19,8 % včetně anorganické příměsi a 42,0 % při přepočtu na čistou uhelnou hmotu. Attrinit a denzinit byly zastoupeny přibližně stejným podílem, v některých zrnech se však více vyskytoval denzinit. Procentuální zastoupení této podskupiny bylo 12,4 % včetně anorganické příměsi a 26,4 % při přepočtu na čistou uhelnou hmotu. Na některých zrnech macerálové podskupiny gelohuminitu byly viditelné světlé lemy (obr. 2). Častěji byl zastoupen gelohuminit než čistý gelinit. Procentuální zastoupení této podskupiny bylo 14,9 % včetně anorganické příměsi a 31,6 % v čisté uhelné hmotě. Macerálová skupina inertinitu byla zastoupena velmi vzácně funginitem (obr. 2). Anorganická příměs byla tvořena jílovými minerály – téměř 50 % a dále karbonáty, které byly zastoupeny téměř 6 % a pyritem. Pyrit byl zastoupen necelým 1 %.

Obrázek 2. Sloj Antonín, projevy bakteriálního loužení na zrnu ulminitu, v dolní části snímku funginit

Z důvodu zjištěných změn, týkajících se odraznosti huminitu, ke kterým dochází během bakteriálního loužení byla na zrnech gelinitu a ulminitu stanovena také světelná odraznost. U každého vzorku byly stanoveny tři hodnoty odraznosti: Ro, Rmin, Rmax a směrodatná odchylka s. U vstupního vzorku byla střední hodnota odraznosti Ro = 0,387 %, Rmin = 0,200 % a Rmax = 0,550 %. Směrodatná odchylka s = 0,053. Výstupní vzorek po bakteriálním loužení měl následující hodnoty: Ro = 0,402 %, Rmin = 0,150 % a Rmax = 0,700 %, s = 0,077. Podle naměřených hodnot došlo ke zvýšení střední odraznosti o 0,015 % oproti původnímu vzorku a u maximální odraznosti dokonce o 0,150 %. Je zajímavé, že minimální odraznost se u výstupního vzorku snížila o 0,050 %. Tato „disproporce“ se projevila také na hodnotě směrodatné odchylky, která je u výstupního vzorku vyšší než u vstupního.

11

Výsledky petrologické analýzy vzorky hnědého uhlí ze sloje Josef - vstup U vzorku ze sloje Josef byly stanoveny macerálové podskupiny telohuminitu, detrohuminitu a gelohuminitu. Také petrografické složení tohoto vzorku bylo ovlivněno vysokým obsahem anorganické příměsi, která dosahovala přes 30 %. Macerálová podskupina telohuminitu byla tvořena textinitem a ulminitem. Celkové množství telohuminitu bylo velmi nízké, 6 % včetně anorganické příměsi a 8,7 % v přepočtu na čistou uhelnou hmotu. Mírně převažoval textinit. Podskupina detrohuminitu byla zastoupena attrinitem, méně denzinitem. Zrna detrohuminitu byla často promísena s jílovými minerály tak, že naprosto převažila anorganická příměs. Procentuální zastoupení detrohuminitu bylo 53,8 % včetně anorganické příměsi a 78,2 % v přepočtu na čistou uhelnou hmotu. Macerálová podskupina gelohuminitu byla zastoupena korpohuminitem, některá zrna byla porušena desikačními trhlinami. Gelinit se vyskytoval poměrně málo. Celkové množství této podskupiny bylo 9,0 % včetně anorganické příměsi a 13,1 % v přepočtu na čistou uhelnou hmotu. Macerálová skupina liptinitu byla tvořena mikrosporinitem, který byl místy hojnější. Anorganická příměs byla v naprosté většině tvořena jílovými minerály, které tvořily samostatná zrna nebo byly prohněteny s uhelnou hmotou, především detrohuminitem. Procentuální zastoupení jílových minerálů bylo 30,1 %. Dále byly přítomny pyrit a karbonáty, jejich množství však nepřesáhlo 1 %. Výsledky bakteriálního loužení vzorku hnědého uhlí ze sloje Josef Výsledky bakteriálního loužení po měsíci loužení jsou uvedeny v tabulce 2, ze kterých vyplývá, že po měsíci loužení je možné ze vzorku odstranit cca 34 % celkové síry, 45 % pyritické síry a 50 % síranové síry. Odstranění organické síry představuje cca 27 %. Tabulka 2. Výsledky bakteriálního loužení Síra Scelková Spyritická Sorganická Ssíranová

Před loužením (%) 4,62 1,71 2,81 0,10

Po loužení (%) 3,05 0,95 2,05 0,05

Stupeň desulfurizace (%) 33,98 44,44 27,05 50,00

Výsledky petrologických analýz vzorku hnědého uhlí ze sloje Josef po loužení Macerálová podskupina telohuminitu byla zastoupena velmi málo. Textinit se vyskytoval v samostatných zrnech, která byla často mineralizovaná jílovými minerály do té míry, že část zrna byla tvořena jen anorganickou složkou. Některá zrna byla tvořena textoulminitem. Procentuální zastoupení této podskupiny bylo 6,0 % včetně anorganické příměsi a 9,4 % v přepočtu na čistou organickou hmotu. Procentuálně nejvíce byla zastoupena podskupina detrohuminitu, ve které attrinit značně převyšoval nad denzinitem. Také macerály této podskupiny byly často mineralizovány jílovými minerály. Jejich procentuální zastoupení bylo 48,9 % včetně anorganické příměsi a 76,5 % v přepočtu na čistou uhelnou hmotu. Korpohuminit a gelinit byly zastoupeny v tomto vzorku poměrně málo, jejich množství bylo 9,0 % včetně anorganické příměsi a 14,1 % v čisté uhelné hmotě. Macerálová skupina liptinitu byla zastoupena ojedinělým výskytem mikrosporinitu. Macerálová skupina inertinitu byla tvořena především různými formami funginitu. Jeho celkové množství však bylo nízké.

12


Anorganická příměs tvořila podstatnou část vzorku. Jílové minerály byly zastoupeny více jak 30 %, karbonáty zhruba do 2 % a pyrit byl zastoupen necelým půl procentem. Také u tohoto vzorku byla stanovena světelná odraznost huminitu. U vstupního vzorku byly naměřeny následující hodnoty: Ro = 0,421 %, Rmin = 0,200 %, Rmax = 0,950 % a směrodatná odchylka 0,124 %. Hodnota maximální odraznosti posunula část vzorku až do oblasti plynového uhlí. Tento posun se projevil také na hodnotě směrodatné odchylky. Výstupní vzorek měl následující hodnoty světelné odraznosti: Ro = 0,385 %, Rmin = 0,200 %, Rmax = 0,700 %. Směrodatná odchylka byla 0,079 %. Závěr Cílem práce bylo ověření bakteriálního loužení při použití čisté bakteriální kultury Acidithiobacillus ferrooxidans na vzorcích hnědého uhlí odebraných z lomu Družba, konkrétně ze slojí Antonín a Josef. Z dosažených výsledků vyplynulo, že je možné bakteriálním loužením odstranit u vzorku hnědého uhlí ze sloje Antonín cca 47 % celkové síry a u vzorku hnědého uhlí ze sloje Josef cca 34 % celkové síry. Další zlepšení výsledků by bylo možné dosáhnout aplikací směsných kultur Acidithiobacillus ferrooxidans a Acidithiobacillus thiooxidans nebo aplikací adaptovaných kultur Acidithiobacillus ferroxidans, dále aplikací jemnějšího mletí nebo prodloužením doby loužení. LITERATURA [1] Beyer, M. (1988) Mikrobielle Kohleentschwefelung, Forschung Bericht, Essen. [2] Fecko, P. et al.(2008) Biotechnology in Coal Processing. VSB-Technical University of Ostrava, 155 p. ISBN 978-80-248-1700-2Bacterial desulphurization of coal from Lupeni in Romania. VSB-Technical University of Ostrava, Department of Mineral Processing, Czech Republic. [3] Fecko, P.et al. (1991) Desulphurization of coal from Northern Bohemian brown coal basin by bacterial leaching, FUEL, Vol 70, pp.1187-1191. [4] Fecko, P. (2007) Bacterial Desulphurization of Brown Coal . Technical Proceedings of the 2007 Nanotechnology Conference, Vol.4, pages 632-635, Santa Clara, USA, 20.-24.5.2007, ISBN 1-42006349-9. [5] Fecko, P. (1997) Bacterial desulphurization of coal from Sokolov lignite basin, XX.IMPC, Vol.4., pp.573-584, Aachen. [6] CSN ISO 7404-2. (1995) Methods for the petrographic analysis of bituminous coal and anthracite. Part 2: Method of preparing coal samples. Cesky normalizacni institut, Praha, 16 p. [7] CSN ISO 7404-3. (1997) Methods for the petrographic analysis of bituminous coal and anthracite. Part 3: Method of determining group composition. Cesky normalizacni institut, Praha, 12 p.

13

14

DÍLČÍ CÍL V 002 - VYUŽITÍ JÍLOVÝCH SEDIMENTŮ PRO PŘÍPRAVU MATERIÁLŮ VHODNÝCH PRO EKOLOGICKÉ VYUŽITÍ

Modifikace struktur smektitů II Jiří MALIŠ VŠB-TU Ostrava

Úvod Z prací na řešení dílčího cíle V002 prováděných v průběhu prvního čtvrtletí 2008 nebyl prozatím získán publikovatelný výsledek. Probíhající experimentální práce jsou zaměřeny na ověření vhodnosti různých typů bentonitů pro úpravu a modifikace jejich chemicko – fyzikálních vlastností a modifikace struktur tuzemských smektitů a popis vlastností takto získaných materiálů. Jejich zásoby v ČR jsou dosti značné a surovina je těžena na více místech. V mnoha průmyslových aplikacích se požívají sodné bentonity, resp. Na-montmorillonit tento typ bentonitu se však v naší republice nevyskytuje a musí být připravován uměle. Hlavním producentem bentonitu je firma Keramost a.s., která dodává na trh bentonit pro různé účely a mezi jejími výrobky jsou také dva bentonity aktivované sodnými kationty. Popis průběhu prací Pro experimentální práce byly jako základ použity vzorky bentonitů ze čtyř ložisek: Černý vrch, Rokle, Velký Rybník (Hroznětín) a Stránce. Tato ložiska bentonitu jsou vázána na oblast Českého středohoří a oblast Doupovských hor. V Českém středohoří je produktivní oblast s ložisky již zčásti vytěženými (ložisko u Braňan, na Černém vrchu a u Střimic). Ložiska jsou vázána na bazaltoidní vulkanické horniny na jižním a východním okraji severočeské hnědouhelné pánve v nadloží křídových jílů a slínů. Při povrchu je zelený slévárenský bentonit, obsahující montmorillonit s příměsí kaolinitu a drobného křemene. V jeho podloží následuje šedozelený bentonit s vtroušeninami karbonátů, vhodný pro vysoušení a na bázi ložiska je modrý bentonit používaný pro výrobu bělící hlinky. Celková mocnost bentonitu je 20 – 30 m. Na východním okraji Doupovských hor jsou ložiska miocénních bentonitizovaných čedičových tufů a tufitů o mocnosti 50 – 90 m a to v prostoru mezi obcemi Blov – Krásný Dvoreček – Rokle (20 – 30 m Ca, Mg bentonitu s výměnnou kapacitou 0,45 – 0,55 mol.kg-1) a Blšany – Letov (aktivovatelný bentonit). Na západním okraji Doupovských hor je ložisko natrifikovatelného bentonitu ve vulkanogenně sedimentární výplni sokolovské pánve, Velký Rybník u Hroznětína (s výměnnou kapacitou 0,50 mol.kg-1). Vzorky bentonitů z výše uvedených ložisek jsou laboratorně převáděny na monoiontové sodné formy. Pro přípravu natrifikovaného smektitu z jeho přírodní formy je používán následující laboratorní postup. Vzorek smektitu (obvykle se používá frakce pod 2 μm) je důkladně rozmíchán s 1 mol roztokem NaCl. Tato suspenze je míchána na mechanické třepačce dva dny. Po odstředění lze přidat nový roztok NaCl a celý postup se může ještě několikrát opakovat. Po ukončení saturace je pevná fáze oddělena odstředěním. Přebytečné ionty jsou vymývány destilovanou vodou až do nulového obsahu iontů Cl- a následně odstraněny odstředěním až do negativní reakce na chloridy. Po odstředění se vzorek suší za mírné teploty nebo zmrazením sublimačně. Původní kationty uvolněné do roztokujsou stanoveny atomovou absorpční spektroskopií. Dosažené výsledky tzn. stupeň natrifikace bentonitů z jednotlivých ložisek a jejich vhodnost k modifikacím struktur, budou publikovány v následující dílčí zprávě.

15

V 002.-. Využití jílových sedimentů pro přípravu materiálů vhodných pro ekologické využití. Lukáš ŽIŽKA Výzkumný ústav pro hnědé uhlí a.s.

Aktivita: A0830 – Vytipování vhodných hornin, stanovení minerálního a chemického složení, včetně strukturních vlastností. I. – IV. etapa: 01 – 12/2008 Odběr vzorků dle dohody se spoluřešitelem (VŠB Ostrava) z vytipovaných vhodných lokalit jílových hornin s ohledem na jejich minerální složení, strukturní vlastnosti a chemické složení. Byly hodnoceny tyto lokality: předpolí dolu Bílina - spraše a sprašové hlíny ložisko Černý vrch, Rokle - bentonit lom Libouš - jílovce lom Bílina - jílovce lom ČSA - jílovce

16

DÍLČÍ CÍL V 003 – NAVRHNOUT A OVĚŘIT NOVÉ NEAPLIKOVANÉ ZPŮSOBY VYUŽITÍ VEDLEJŠÍCH ENERGETICKÝCH PRODUKTŮ PRO OSTATNÍ ODVĚTVÍ PRŮMYSLU

Dílčí cíl V 003 – Navrhnout a ověřit nové, dosud neaplikované způsoby využití vedlejších energetických produktů pro ostatní odvětví průmyslu. Pavel SCHMIDT, Petr ŠAŠEK Výzkumný ústav pro hnědé uhlí a.s.

V rámci naplňování cílů výzkumného programu plánovaných na rok 2008 probíhala v 1. čtvrtletí roku 2008 následující činnost: Aktivita – A0810: Monitoring vývoje kvalitativních parametrů stavebně-rekultivačních směsí na bázi popelovin v interakci s okolním prostředím v poloprovozním režimu I. etapa: 01. – 03.2008 Na základě náplně předchozí aktivity A0708, byla v 10/2007 realizována výstavba monitorovacích stanovišť K1 ÷ K6, které byly posléze naplněny certifikovaným výrobkem „Granulát aditivovaný do výsypek povrchových dolů“ resp. jeho směsí s výsypkovými zeminami z lokality dolu Jan Šverma (DJŠ) - lom Vršany. Monitorované receptury stavebněrekultivačních směsí jsou uvedeny v následujícím přehledu: Kazeta K1 Æ stěny a dno kazety nehutněny Æ náplň: granulát z United Energy a.s. Komořany Æ kazeta otevřena atmosférickým vlivům (nekrytá)

Kazeta K2 Æ stěny a dno kazety nehutněny Æ náplň: technologická směs G - granulát z United Energy a.s. Komořany a výsypkových zemin DJŠ (Z) v přibližném objemovém poměru G : Z 1 : 2 Æ kazeta otevřena atmosférickým vlivům (nekrytá)

Kazeta K3 Æ stěny a dno kazety hutněny Æ náplň: granulát z United Energy a.s. Pomořany Æ stanoviště překryto zhutněnou vrstvou výsypkových zemin DJŠ ve vrstvě tl. 0,3 m

Kazeta K4 Æ stěny a dno kazety nehutněny Æ náplň: granulát z elektrárny Mělník (EMĚ) Æ kazeta otevřena atmosférickým vlivům (nekrytá)

Kazeta K5 Æ stěny a dno kazety nehutněny Æ náplň: technologická směs G - granulát z elektrárny Mělník a výsypkových zemin DJŠ (Z) v přibližném objemovém poměru G : Z 1 : 2 Æ kazeta otevřena atmosférickým vlivům (nekrytá)

Kazeta K6 Æ stěny a dno kazety hutněny Æ náplň: granulát z elektrárny Mělník (EMĚ) Æ stanoviště překryto zhutněnou vrstvou výsypkových zemin DJŠ ve vrstvě tl. 0,3 m

17

V průběhu prvního čtvrtletí roku 2008 pokračoval monitoring stavebněrekultivačních směsí na bázi popelovin v poloprovozním režimu, který byl započat v 10/2007. Dle navrhnutého harmonogramu prací pokračovaly etapovité odběry vzorků, viz. tabulka 1. Tabulka 1. Termín odběru vzorků

č.odběru REF 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

datum 3.10.2007 2.11.2007 3.12.2007 3.1.2008 1.2.2008 3.3.2008 3.4.2008 1.8.2008 28.11.2008 27.3.2009 25.7.2009 2.9.2009

dny 0 30 61 92 121 152 183 303 422 541 661 700

Laboratorní testování bylo prováděno podle platných doporučujících ČSN a schválených interních metodických předpisů (IMP) akreditované laboratoře testování hornin VÚHU, a.s. Výsledky laboratorního testování jsou uvedeny v dalším textu. Prvotní seznam prováděných zkoušek je uveden v následujícím přehledu: Fyzikálně - mechanické parametry vlhkost objemová hmotnost sypná suchá zdánlivá hustota pevných částic pórovitost stupeň nasycení objemová hmotnost po zhutnění PS 100% objemová hmotnost po zhutnění PS 50% objemová hmotnost setřesená parametry smykové pevnosti efektivní propustnost pevnost v prostém tlaku Zdravotně - ekologické parametry zkoušky vyluhovatelnosti dle Vyhlášky MŽP č. 294/2005 Sb. Fyzikálně - mechanické parametry Z fyzikálních vlastností byla testována vlhkost přirozená w (teplota sušení se pro tento typ granulátu používala 50°C), zdánlivá hustota pevných částic ρs (stanovení pyknometrické), objemová hmotnost suchá sypná ρss, výpočtem byly stanoveny - pórovitost n a stupeň nasycení Sr. Jako technologické hmotnosti byly stanovovány objemová hmotnost po zhutnění Proctor standard PS 100% ρPS100 a PS 50% ρPS50 a objemová hmotnost setřesená ρsetř. Objemová hmotnost po zhutnění byla zjišťována na přirozeně vlhkých materiálech (vlhkost w) Proctorovou standardní zkouškou podle ČSN 72 1015. Vzorky byly postupně sypány do moždíře a následně hutněny energií PS 100 % resp. PS 50 %. Objemová

18


hmotnost vlhká setřesená ρsetř. byla zjišťována na přirozeně vlhkých materiálech, kdy byly vzorky vsypány do normované zkušební nádoby a uloženy na vibrační stůl (frekvence 3000 kmitů za minutu, amplituda 0,3 mm). Po dobu 15 minut byl materiál vystaven vibracím. Prezentované výsledky představují aritmetický průměr hodnot vždy ze tří samostatných stanovení. Testování smykové pevnosti bylo prováděno v torzním smykači typ Spreetal po aplikaci konsolidačních napětí σk = 1,2 MPa v délce trvání t = 1 hod. Zkušební vzorky, umístěné ve smykových 2 -1 krabicích s plochou 50 cm , byly smykány rychlostí 0,3 mm.min po dráze 40 mm. Postupně bylo testováno 6 dílčích homogenních vzorků, všechny byly zality vodou. Vyhodnocením registračních záznamů průběhů smykových zkoušek pro granuláty z těsněné i netěsněné kazety byly stanoveny : efektivní soudržnost vrcholová .............................................………cef [MPa] efekt. úhel vnitřního tření vrcholový ................................................ϕef [°] U směsného vzorku z monitorovacího stanoviště K2 a K5 byly navíc stanoveny také zbytkové (reziduální) parametry : efektivní soudržnost zbytková ..........................................................

cr [ MPa ]

efekt. úhel vnitřního tření zbytkový ..................................................ϕr [°] Propustnost - stanovení koeficientů filtrace k - byla měřena v přístroji Strassentest - DW 250 při těchto okrajových podmínkách : • konsolidační napětí ....................................................................

σ = 2,0 bar

• komorový tlak .............................................................................σmax= 0,5 bar • pórový sytící tlak .........................................................................u = 0,15 bar • hydraulický gradient ................................................................... • hutnící energie ............................................................................

i = 30

• stupeň saturace ...........................................................................

Sr = 100 %

PS 100 % = 597,1 kJ.m-3

Při každé zkoušce byly testovány hutněné vzorky ∅ 50 × 50 mm a provedena tři nezávislá měření. Výsledné koeficienty filtrace k byly stanoveny vždy jako aritmetický průměr z uvedených tří nezávislých měření. Pro stanovení pevnosti v prostém tlaku byla předepsaným technologickým postupem ze vzorků granulátů a směsí připravena 3 zkušební tělesa se štíhlostním poměrem 1 : 2, zhutněná vždy energií PS 100 % - 597,1 kJ.m-3. Hodnota pevnosti v prostém tlaku σc pak představovala aritmetický průměr hodnot ze tří testovaných těles, zatěžovaných v geotechnickém lisu při konstantní rychlosti stlačování, bezprostředně po zhutnění materiálu v normovém moždíři ∅ 50 × 100 mm. Vyhodnocení fyzikálně – mechanických parametrů monitorovacích kazet K1 ÷ K6 je shrnuto v tabulkách 2 – 7.

19

Tabulka 2. Fyzikálně – mechanické vlastnosti, kazeta K1 Parametr

Jednotka

Monitorovací stanoviště K1 REF

92 dnů

121 dnů

152 dnů

38,1

44,4

41,2

47,5

780

823

730

620

Fyzikální vlastnosti Přirozená vlhkost hmot. Sypná hmotnost

w ρss

% -3

kg.m

-3

Měrná hmotnost

ρs

kg.m

2810

2500

2390

2510

Pórovitost

n

%

72,1

69,1

69,4

75,3

Stupeň nasycení

Sr

%

40

39,9

43,4

39,1

1394

1445

1283

1324

1310

1374

1211

1201

Technologické objemové hmotnosti Objem. hm. po zhutnění PS100%

ρPS100

Objem. hm. po zhutnění PS50%

ρPS50

kg.m-3 kg.m-3

ρsetř

kg.m-3

1130

990

820

820

Soudržnost vrcholová

cef

MPa

0,010

0,013

0,021

0,014

Úhel vrcholový

Φef

°

32,64

31,13

29,49

30,36

k

m.s-1

4,94.10-7

4,51.10-7

5,13.10-7

6,40.10-7

σc

MPa

0,091

0,060

0,090

0,057

Objem. hm. setřesená Smyková pevnost

Propustnost Koeficient filtrace Pevnost V prostém tlaku

V tabulce č. 2 je přehledně uveden dosavadní vývoj monitoringu fyzikálně – mechanických parametrů pro nekrytou kazetu K1, ve které je uložen granulát United Energy a.s. S nárůstem přirozené vlhkosti hmotnostní w v K1 vykazuje granulát po 152 dnech pokles hodnoty efektivního vrcholového úhlu vnitřního tření ϕef o 2,3° a současně nárůst efektivní soudržnosti vrcholové cef o cca 4 kPa. Koeficienty filtrace k i pevnosti v prostém tlaku vykazují stále vyrovnané hodnoty, a to v přímé vazbě na hodnoty w a Sr.. V tabulce č. 3 je přehledně uveden dosavadní vývoj monitoringu fyzikálně – mechanických parametrů pro nekrytou kazetu K2, ve které je uložen granulát United Energy a.s ve směsi s výsypkovými zeminami DJŠ G : Z = 1 : 2. Hodnoty efektivních vrcholových úhlů vnitřního tření velmi přesně sledují hodnoty vlhkosti w. Při zvýšené hodnotě w = 45,0 % byla logicky zjištěna nejnižší hodnota Φef = 29,93° vč. poklesu cef na 27 kPa. Vliv příměsi sypaniny ve směsi s granulátem se také logicky projevil ve snížení hodnoty koeficientu filtrace k (oproti k samotného granulátu), stejně jako ve snížení hodnot pevnosti v prostém tlaku σc.

20



Jednotka


92 dnů

121 dnů

152 dnů

32,3

43,1

33,8

45,0

1108

1210

1100

950


w ρss

% -3

kg.m

-3

Měrná hmotnost

ρs

kg.m

2520

2600

2440

2630

Pórovitost

n

%

55,9

61

54,9

63,9

Stupeň nasycení

Sr

%

59,7

59,1

62,8

66,9


ρPS100

kg.m-3

1640

1690

1625

1699


ρPS50

kg.m-3

1570

1626

1520

1610

Objem. hm. setřesená

ρsetř

kg.m-3

1350

1397

1180

1090


cef

MPa

0,042

0,026

0,036

0,027

Úhel vrcholový

Φef

°

22,13

22,15

22,81

21,93

Soudržnost zbytková

cr

MPa

0,031

0,005

0,031

0,018

Úhel zbytkový

Φr

°

18,96

16,39

14,2

13,23

k

m.s-1

4,33.10-7

4,41.10-7

2,16.10-7

7,33.10-8

σc

MPa

0,300

0,136

0,180

0,136

Smyková pevnost


Tabulka č. 4 uvádí dosavadní vývoj monitoringu fyzikálně – mechanických parametrů pro krytou kazetu K3, ve které je uložen granulát United Energy a.s. S nárůstem přirozené vlhkosti hmotnostní w v K3 vykazuje granulát po 152 dnech nárůst hodnoty efektivního vrcholového úhlu vnitřního tření ϕef o 0,5° a současně pokles efektivní soudržnosti vrcholové cef o cca 1 kPa. Koeficienty filtrace k i pevnosti v prostém tlaku vykazují stále vyrovnané hodnoty, a to v přímé vazbě na hodnoty w a Sr..

21


Jednotka


92 dnů

121 dnů

152 dnů

38,1

41,2

44,4

42,1

Fyzikální vlastnosti Přirozená vlhkost hmot.

w

% -3

Sypná hmotnost

ρss

kg.m

780

791

790

779

Měrná hmotnost

ρs

kg.m-3

2810

2830

2450

2470

Pórovitost

n

%

72,1

72

67,7

67,1

Stupeň nasycení

Sr

%

40

39,9

51,9

48,9


ρPS100

kg.m-3

1394

1406

1545

1510


ρPS50

kg.m-3

1310

1310

1453

1397

ρsetř

kg.m-3

1130

1150

1030

1055


cef

MPa

0,010

0,013

0,013

0,009

Úhel vrcholový

Φef

°

32,64

31,13

30,5

33,14

k

m.s-1

4,94.10-7

2,00.10-7

5,75.10-6

8,04.10-6

σc

MPa

0,091

0,150

0,048

0,049



V tabulce č. 5 je přehledně uveden dosavadní vývoj monitoringu fyzikálně – mechanických parametrů pro krytou kazetu K4, ve které je uložen granulát elektrárny Mělník. S nárůstem přirozené vlhkosti hmotnostní w v K4 vykazuje granulát po 152 dnech pokles hodnoty efektivního vrcholového úhlu vnitřního tření ϕef o 1,0° a současně nárůst efektivní soudržnosti vrcholové cef o cca 12 kPa. Koeficienty filtrace k i pevnosti v prostém tlaku vykazují stále vyrovnané hodnoty, a to v přímé vazbě na hodnoty w a Sr.

22



Jednotka


92 dnů

121 dnů

152 dnů

31,8

32,4

31,6

35,6

951

970

1000

986


w ρss

% -3

kg.m

-3

Měrná hmotnost

ρs

kg.m

2420

2420

2430

2390

Pórovitost

n

%

60,7

59,9

58,8

60,4

Stupeň nasycení

Sr

%

49,7

52,5

53,8

56,7


ρPS100

kg.m-3

1439

1443

1469

1504


ρPS50

kg.m-3

1383

1405

1419

1437

ρsetř

kg.m-3

853

1030

1040

1020


cef

MPa

-0,007

0,019

0,010

0,005

Úhel vrcholový

Φef

°

31,65

29,38

29,52

30,46

k

m.s-1

1,45.10-6

8,06.10-7

1,15.10-6

3,51.10-6

σc

MPa

0,050

0,048

0,048

0,042



Tabulka č. 6 shrnuje vývoj monitoringu fyzikálně – mechanických parametrů pro nekrytou kazetu K5, ve které je uložen granulát elektrárny Mělník ve směsi s výsypkovými zeminami DJŠ G : Z = 1 : 2. Hodnoty efektivních vrcholových úhlů vnitřního tření velmi přesně sledují hodnoty vlhkosti w. Při zvýšené hodnotě w = 39,0 % byla logicky zjištěna nejnižší hodnota Φef = 13,70° vč. poklesu cef na 27 kPa. Vliv příměsi sypaniny ve směsi s granulátem se také logicky projevil ve snížení hodnoty koeficientu filtrace k (oproti k samotného granulátu), stejně jako ve snížení hodnot pevnosti v prostém tlaku σc.

23


Jednotka


92 dnů

121 dnů

152 dnů

29,1

39

30,2

33,9

1143

1260

1110

1194


w ρss

% -3

kg.m

-3

Měrná hmotnost

ρs

kg.m

2350

2480

2430

2430

Pórovitost

n

%

51,4

49,2

53,5

55,3

Stupeň nasycení

Sr

%

64,5

60,5

63,8

65,7


ρPS100

kg.m-3

1682

1714

1636

1700


ρPS50

kg.m-3

1614

1604

1620

1613

Objem. hm. setřesená

ρsetř

kg.m-3

1197

1150

1120

1203


cef

MPa

0,032

0,027

0,025

0,031

Úhel vrcholový

Φef

°

17,91

13,7

17,73

16,97

Soudržnost zbytková

cr

MPa

0,024

-0,001

0,013

0,020

Úhel zbytkový

Φr

°

11,97

10,67

10,95

11,94

k

m.s-1

7,00.10-8

1,83.10-8

1,80.10-7

5,87.10-7

σc

MPa

0,068

0,068

0,049

0,047

Smyková pevnost


V tabulce č. 7 je uveden přehled dosavadního vývoje monitoringu fyzikálně – mechanických parametrů pro krytou kazetu K6, ve které je uložen granulát elektrárny Mělník. S nárůstem přirozené vlhkosti hmotnostní w v K6 vykazuje granulát po 152 dnech pokles hodnoty efektivního vrcholového úhlu vnitřního tření ϕef o 0,6° a současně nárůst efektivní soudržnosti vrcholové cef o cca 11 kPa. Koeficienty filtrace k i pevnosti v prostém tlaku vykazují stále vyrovnané hodnoty, a to v přímé vazbě na hodnoty w a Sr..

24



Jednotka

Fyzikální vlastnosti Přirozená vlhkost hmot. w Sypná hmotnost ρss Měrná hmotnost ρs Pórovitost n Stupeň nasycení Sr Technologické objemové hmotnosti Objem. hm. po zhutnění ρPS100 PS100% Objem. hm. po zhutnění ρPS50 PS50% Objem. hm. setřesená ρsetř Smyková pevnost Soudržnost vrcholová cef Úhel vrcholový Φef Propustnost Koeficient filtrace k Pevnost V prostém tlaku σc


92 dnů

121 dnů

152 dnů

% kg.m-3 kg.m-3 % %

31,8 951 2420 60,7 49,7

31,5 960 2370 59,5 50,8

32,3 970 2310 58 54

32,4 970 2300 57,4 52,1

kg.m-3

1439

1442

1443

1394

kg.m-3

1383

1387

1405

1376

kg.m

853

940

1010

950

MPa °

-0,007 31,65

-0,008 32,82

0,022 27,65

0,004 31,06

m.s-1

1,45.10-6

7,01.10-7

1,09.10-6

8,96.10-7

MPa

0,050

0,044

0,049

0,056

-3

Zdravotně - ekologické parametry Vodné výluhy a chemické rozbory vodných výluhů byly provedeny dle vyhlášky MŽP č. 294/2005 Sb. o podmínkách ukládání odpadů na skládky a jejich využívání na povrchu terénu a změně vyhlášky č. 381/2001 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady. V tabulkách 8 – 13 jsou uvedeny chemické rozbory výluhů směsí z monitorovacích kazet K1 ÷ K6. V tabulce č. 8 jsou uvedeny hodnoty výluhů kazety K1 v časovém období 92 – 152 dnů. Tabulka 8. Zdravotně – ekologické vlastnosti, kazeta K1 parametr DOC Fenolový index Chloridy Fluoridy sírany As Ba Cd Cr celkový Cu Hg Ni Pb Sb Se Zn Mo pH

jedn. mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

REF 5,1 0,01 23 0,6 475 0,005 0,07 < 0,005 0,023 < 0,02 < 0,0005 < 0,04 < 0,05 0,002 0,05 < 0,02 < 0,05 11,2

3.1.2008 3,4 < 0,01 1,9 0,7 284 0,006 0,042 < 0,005 < 0,02 < 0,01 < 0,0005 < 0,01 < 0,05 < 0,05 < 0,01 < 0,005 < 0,05 10,65

1.2.2008 4,2 < 0,01 2,9 0,75 230 0,009 0,008 < 0,005 < 0,02 < 0,005 < 0,0005 < 0,01 < 0,05 < 0,05 < 0,01 < 0,005 < 0,05 10,7

3.3.2008 3,8 < 0,01 12 1,3 235 0,013 0,024 < 0,005 < 0,02 < 0,01 < 0,0005 < 0,01 < 0,05 < 0,05 < 0,01 < 0,005 < 0,05 10,7

25

V tabulce č. 9 jsou uvedeny hodnoty výluhů kazety K2 v časovém období 92 – 152 dnů. Tabulka 9. Zdravotně – ekologické vlastnosti, kazeta K2 parametr

jedn.

REF

DOC Fenolový index Chloridy Fluoridy sírany As Ba Cd Cr celkový Cu Hg Ni Pb Sb Se Zn Mo pH

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

7,1 0,026 14 1,6 266 0,017 0,078 < 0,005 0,01 < 0,02 < 0,0005 < 0,04 < 0,05 0,006 < 0,002 < 0,02 < 0,05 10,8

3.1.2008 5,1 < 0,01 5,3 1,1 284 0,012 0,008 < 0,005 0,005 < 0,01 < 0,0005 < 0,1 < 0,05 < 0,05 < 0,01 < 0,005 < 0,05 10,3

1.2.2008 3,4 < 0,01 6,4 1,2 250 0,008 0,02 < 0,005 < 0,005 < 0,01 < 0,0005 < 0,1 < 0,05 < 0,05 < 0,01 < 0,005 < 0,05 9,2

3.3.2008 4,9 < 0,01 14 1,9 235 0,007 0,028 < 0,005 < 0,005 < 0,01 < 0,0005 < 0,1 < 0,05 < 0,05 < 0,01 < 0,005 < 0,05 10,4

V tabulce č. 10 jsou uvedeny hodnoty výluhů kazety K3 v časovém období 92 – 152 dnů. Tabulka 10. Zdravotně – ekologické vlastnosti, kazeta K3

26

parametr

jedn.

REF



5,1 0,01 23 0,6 475 0,005 0,07 < 0,005 0,023 < 0,02 < 0,0005 < 0,04 < 0,05 0,002 0,05 < 0,02 < 0,05 11,2

3.1.2008 4,3 < 0,01 7 0,65 371 < 0,05 0,112 < 0,005 < 0,02 < 0,01 < 0,0005 < 0,01 < 0,05 < 0,05 < 0,002 < 0,04 < 0,05 11,1

1.2.2008 6,9 < 0,01 3,9 0,85 330 < 0,05 0,047 < 0,005 < 0,02 < 0,005 < 0,0005 < 0,01 < 0,05 < 0,05 < 0,002 < 0,04 < 0,05 10,6

3.3.2008 3,8 < 0,01 5,2 1,7 360 < 0,05 0,043 < 0,005 < 0,02 < 0,01 < 0,0005 < 0,01 < 0,05 < 0,05 < 0,002 < 0,04 < 0,05 11,1



jedn.

REF



4,5 < 0,01 2 1,06 390 0,018 0,096 < 0,005 < 0,001 < 0,05 < 0,0005 0,14 < 0,05 0,005 0,008 < 0,02 < 0,05 7,6

3.1.2008 3,4 < 0,01 2,1 1,06 237,1 0,009 0,094 < 0,005 < 0,001 < 0,05 < 0,0005 < 0,1 < 0,05 < 0,002 < 0,002 < 0,002 < 0,05 7,4

1.2.2008 1,6 < 0,01 2,4 0,83 210,5 0,007 1,08 < 0,005 < 0,001 < 0,05 < 0,0005 < 0,1 < 0,05 < 0,002 < 0,002 < 0,002 < 0,05 7,6

3.3.2008 3,9 < 0,01 1,6 0,68 191,6 0,006 0,14 < 0,005 < 0,001 < 0,05 < 0,0005 < 0,1 < 0,05 0,003 < 0,002 < 0,002 < 0,05 7,1


jedn.

REF



11,2 0,1 8,3 0,61 61 0,012 0,028 < 0,005 < 0,001 < 0,05 < 0,0005 0,1 < 0,05 0,003 < 0,002 < 0,02 < 0,05 8,1

3.1.2008 13,1 < 0,01 13,4 0,61 106,7 0,005 0,06 < 0,005 < 0,001 < 0,05 < 0,0005 < 0,1 < 0,05 < 0,002 < 0,002 0,039 < 0,05 7

1.2.2008 12,7 < 0,01 19,9 0,53 88,3 0,005 0,06 < 0,005 < 0,001 < 0,05 < 0,0005 < 0,1 < 0,05 < 0,002 < 0,002 0,048 < 0,05 7,4

3.3.2008 9,7 < 0,01 27,1 0,51 69,9 0,004 0,057 < 0,005 < 0,001 < 0,05 < 0,0005 < 0,1 < 0,05 0,004 < 0,002 0,056 < 0,05 7,9

27


jedn.

REF



4,5 < 0,01 2 1,06 390 0,018 0,096 < 0,005 < 0,001 < 0,05 < 0,0005 0,14 < 0,05 0,005 0,008 < 0,02 < 0,05 7,6

3.1.2008 3,1 < 0,01 1,7 0,82 194,1 0,013 0,121 < 0,005 < 0,001 < 0,05 < 0,0005 < 0,1 < 0,05 0,003 < 0,002 0,034 < 0,05 7,6

1.2.2008 3,7 < 0,01 1,8 0,75 186,7 0,01 0,127 < 0,005 < 0,01 < 0,05 < 0,0005 < 0,1 < 0,05 0,005 < 0,002 0,049 < 0,05 7,8

3.3.2008 4,1 < 0,01 1,8 0,62 180 0,008 0,13 < 0,005 < 0,01 < 0,05 < 0,0005 < 0,1 < 0,05 0,008 < 0,002 0,068 < 0,05 8

Pro granulát (UE) uložený v monitorovacím stanovišti (otevřeném) K1 jsou hodnoty vyluhovatelnosti dle vyhlášky MŽP č. 294/2005 Sb., přehledně uspořádány do tabulky č. 8. Vysledovat lze pokles většiny parametrů, pouze parametr fluoridy a As má rostoucí charakter. Pro technologickou směs G (UE): Z 1 : 2, uloženou v monitorovacím stanovišti K2, jsou hodnoty vyluhovatelnosti dle vyhlášky MŽP č. 294/2005 Sb., uvedeny v tabulce č. 9. Zde je patrný nárůst parametru chloridů, ostatní parametry mají klesající charakter. Pro granulát (UE) uložený v monitorovacím stanovišti (krytém) K3 jsou hodnoty vyluhovatelnosti dle vyhlášky MŽP č. 294/2005 Sb., přehledně uspořádány do tabulky č. 10. Vysledovat lze pokles většiny parametrů, pouze fluoridy mají rostoucí charakter. Pro granulát (EMĚ) uložený v monitorovacím stanovišti (otevřeném) K4 jsou hodnoty vyluhovatelnosti dle vyhlášky MŽP č. 294/2005 Sb., přehledně uspořádány do tabulky č. 11. Vysledovat lze pokles všech parametrů. Pro technologickou směs G (EMĚ) : Z 1 : 2, uloženou v monitorovacím stanovišti K5, jsou hodnoty vyluhovatelnosti dle vyhlášky MŽP č. 294/2005 Sb., uvedeny v tabulce č. 12. Zde je patrný nárůst parametru síranů, chloridů a Ba, Sb, Zn, ostatní parametry mají klesající charakter. Pro granulát (EMĚ) uložený v monitorovacím stanovišti (krytém) K6 jsou hodnoty vyluhovatelnosti vyhlášky MŽP č. 294/2005 Sb., přehledně uspořádány do tabulky č. 13. Vysledovat lze pokles většiny parametrů, vyjímku tvoří Ba, Zn, Sb, pH. Závěr Cílem této etapy bylo získání dalších parametrů dlouhodobého monitoringu, kdy byly odebrány 3 dílčí vzorky a to po 92, 121 a 152 dnech. Z podrobné analýzy všech sledovaných parametrů vyplývá, že granulát z hlediska zdravotně-ekologických hledisek nepřináší do přirozeného geologického prostředí povrchových uhelných lomů při jejich velkoobjemovém využití žádné další škodlivé látky, které by

28


přirozené poměry tohoto prostředí jednoznačně zhoršily. Z hlediska fyzikálně-mechanických parametrů byla dokladována dlouhodobá kvalitativní stálost materiálu, která zajišťuje s ohledem na parametry granulátu zlepšující vliv stabilitních poměrů zemních výsypkových těles povrchových dolů při směsném i separátním ukládání granulátu. Výsledky testování vyluhovatelnosti a fyzikálně - mechanických zkoušek je nutno považovat za prvotní s tím, že v této etapě bylo možné vysledovat pouze dílčí závislosti a trendy mezi sledovanými parametry. V roce 2008 bude monitorování předepsaných parametrů pokračovat podle schváleného harmonogramu.

29

30


V 003 – Navrhnout a ověřit nové a dosud neaplikované způsoby využití vedlejších energetických produktů pro ostatní odvětví průmyslu

Dílčí zpráva – I. čtvrtletí 2008 Jaroslava LEDEREROVÁ (garant okruhu V 003)

Martin VYVÁŽIL Pavel LEBER (řešitele okruhu V 003)

Jaromír VOJÁČEK, Jaroslava JANČOVÁ, Petr BIBORA, Aleš RUBEK, Andrea VANČUROVÁ, Petr DOUBEK, Věra BOJANOVSKÁ, Milan VÍTÁMVÁS, Alena GREGROVÁ, (spoluřešitelský tým)

Úvod Výstup roku 2008 (1.1. – 31.12.) zahrnuje dle metodiky CVVP následující aktivity: 1.

A0807 – Ověřování VEP pro výrobu speciálních kompozitních směsí s ochrannou funkcí – II.etapa – 1.1.2008 až 31.12.2008

2.

A0808 – Nové principy a postupy výroby ekologicky vhodných stavebních směsí na bázi VEP – II.etapa – 1.1.2008 až 31.12.2008

3.

A0809 – Laboratorní zkoušky výroby umělého kameniva z VEP - III.etapa – 1.1.2008 až 31.12.2008

4.

A0810 – Laboratorní ověřování výroby anhydritu – II.etapa

31

Název aktivity:

OVĚŘOVÁNÍ VEP PRO VÝROBU SPECIÁLNÍCH KOMPOZITNÍCH SMĚSÍ S OCHRANOU FUNKCÍ – II.ETAPA

Číslo aktivity:

A0807

Termín plnění aktivity: 1.1 – 31.12.2008 Zpracoval:

Ing. Jaromír Vojáček

1. Ověřování vhodnosti aplikace vybraných vedlejších energetických produktů Pro ověřování vhodnosti aplikace vybraných vedlejších energetických produktů (dále jen VEP) jako součást izolačních cementových výstelek byla vyrobena zkušební tělesa standardních receptur (bod 1) a receptur se zapracovanými vybranými VEP (bod 2). 1. Sada těles představovala standardní recepturu izolačních výstelek na ochranu vnějšího povrchu ocelových trubek 2. Byly připraveny sady těles s jednotlivými druhy zapracovaných VEP. Jako VEP byly vybrány z řady zástupců různé druhy popílků a popelů (z vysokoteplotního i fluidního způsobu spalování), a to na základě pozitivních výsledků z dlouhodobých zkoušek testování zkušebních těles se zapracovanými VEP (trvanlivost, sledování objemových změn). Popílky a popele byly vybrány i z hlediska fyzikálních a chemických vlastností, viz vybrané vlastnosti testovaných popílků. Zástupci z vysokoteplotního spalování: popílek Pk 43/1, popelovina Pk 36/1, popílek Pk 37/1. Zástupci z fluidního spalování: popílek fluidní - filtr Pf 291/1 a Pf 72/1 2. Vybrané vlastnosti testovaných popílků Tabulka č. 1: Granulometrie jednotlivých popílků a popelů

Síto [mm]

Popílek fluidní filtr Pf 291/1

Popílek fluidnífiltr Pf 72/1

Popílek vysokoteplotní Pk 43/1

Popelovina Pk 36/1


zbytek na sítě [%] 4

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0,2

0

0,8

1,8

2,5

3,5

0,125

4,4

4,4

4,6

6

4

0,09

9,2

11,6

3,9

7,5

6,5

0,063

12,8

12,8

7,6

9,5

8,5

0,04

16

16,8

12,4

15

14,5

57,6

53,6

69,7

59,5

63

Propad

32


Tabulka č. 2: Vybrané chemické ukazatele jednotlivých popílků a popelů Popílek fluidní - filtr Pf 291/1

Popílek fluidní- filtr Pf 72/1


Popelovina Pk 36/1


SiO2

36,55

45,84

46,64

52,05

54,07

Al2O3

18,28

25,43

31,41

22,79

28,03

CaO

16,2

11,07

2,09

3,48

2,56

volné CaO

6,4

3,46

-

<0,01

<0,01

-

12,51

-

9,46

8,24

Ukazatel (%)

pH vodného výluhu (1:10)

Předpokladem bylo nahrazení určité části cementu příslušnými popílky a popely. Proto byly vybrány takové VEP, jež se svojí granulometrií blíží použitému cementu. Dalším hlediskem byla také podobnost v chemickém složení u vybraných chemických ukazatelů. Vhodné jsou především VEP z fluidního způsobu spalování, jež mají po aplikaci do cementových výstelek podobné pucolánové vlastnosti jako cement. Zástupci z vysokoteplotního a fluidního způsobu spalování byly vybrány též z důvodu vzájemného porovnání jejich vlivu na výsledné vlastnosti připravených izolačních výstelek. Aplikace vybraných VEP (zásadité pH vodného výluhu) do směsí cementových izolačních výstelek může mít také pozitivní vliv na odolnost výstelek vůči okolnímu koroznímu prostředí 3. Aplikace VEP do cementových výstelek Aplikace probíhala ve dvou časově oddělených sérií. V první sérii laboratorních zkoušek došlo k zapracování popílků fluidních – filtrů Pf 291/1 a Pf 72/1 a popílku vysokoteplotního Pk 43/1, v druhé sérii se zapracovalo do směsí všech 5 popílků. Došlo tedy k rozšíření o dva zástupce VEP z vysokoteplotního způsobu spalování. V každé z etap, jež měly odlišnou skladbu receptur, se nahrazoval ve směsi cement určitým podílem VEP. I. série laboratorních zkoušek Vyrobená zkušební tělesa se zapracovanými popílky a popely měla stejnou skladbu receptur jako standardní sada těles (ochrana vnějšího povrchu), vyjma náhrady cementu 10 a 25 % příslušným VEP. Vyrobená zkušební tělesa standardních receptur i receptur se zapracovanými VEP byla kondicionována ve vodním uložení v souladu s podmínkami uvedených v normě ČSN EN 196-1 Metody zkoušení cementu - Část 1: Stanovení pevnosti. Na vybraných zkušebních tělesech byla po 28 dnech zrání stanovena pevnost v tlaku a tahu za ohybu. Dílčí výsledky jsou uvedeny v kapitole pevnostní charakteristiky Oproti navrženým skladbám jednotlivých komponent izolačních výstelek na ochranu vnějšího povrchu ocelových trubek., uvedených v minulé zprávě z prosince 2007, došlo k určitým úpravám: 1. Standardní receptura (bez VEP) 1961 g písek frakce 0 - 1mm 1307 g CEM 52,5 13 g skelné vlákno 13 g superplastifikátor (báze karboxylátether) 439 g H2O rozlití cca 200 mm, vodní součinitel 0,336

33

2. Receptura s 10% VEP: 1961 g písek frakce 0 - 1mm 1176 g CEM 52,5 131 g VEP 13 g skelné vlákno 13 g superplastifikátor (báze karboxylátether) x g H2O dle druhu VEP 3. Receptura s 25 % VEP: 1961 g písek frakce 0 - 1mm 980 g CEM 52,5 327 g VEP 13 g skelné vlákno 13 g superplastifikátor (báze karboxylátether) x g H2O dle druhu VEP Jednotlivé VEP mají odlišné vlastnosti, což se projevuje různým vodním součinitelem. Snahou bylo dodržet konstantní rozlití namíchané hmoty cca 200 mm. Přidávané množství vody ke směsi a vodní součinitel udávají následující tabulky: Tabulka č. 3: Množství vody přidávané ke směsi s 10 a 25% VEP VEP

H2O (g)

vodní součinitel (POM + CEM)

10% POM

25% POM

10% POM

25% POM


485

495

0,412

0,379

Popílek fluidní – filtr Pf 72/1

540

660

0,459

0,505


520

630

0,442

0,482

Standard (bez VEP)

439

439

0,336

0,336

Pevnostní charakteristiky Po 28 dnech uložení ve vodním prostředí byla na tělesech stanovena pevnost v tlaku a tahu za ohybu, viz. tabulka č. 4 graf na obrázku č. 1 až 2. Tabulka č. 4: Pevnostní charakteristiky s VEP VEP

Pevnost v tahu za ohybu (MPa)

Pevnost v tlaku (MPa)

10% POM

25% POM

10 % POM

25% POM


10,9

9,5

83

78,1

Popílek fluidní – filtr Pf 72/1

9

6,7

78,4

60,1


8,6

7,2

77,2

61,3

Standard (bez VEP)

11,9

11,9

86,3

86,3

34


Pevnosti v tahu za ohybu po 28 dnech vodního uložení

Pevnost v tahu za ohybu (MPa)

14 11,9

12 10

10,9 9,5

9

8

8,6 7,2

6,7

25 % VEP 10% VEP

6 4 2 0 Popílek Pf 291/1

Popílek Pf 72/1

Popílek Pk 43/1

St

Obrázek č. 1: Pevnosti v tahu za ohybu

Pevnosti v tlaku po 28 dnech vodního uložení 100

Pevnost v tlaku (MPa)

90 80

78,1

86,3

83

70

78,4

77,2 61,3

60,1

60

25 % VEP

50

10% VEP

40 30 20 10 0 Popílek Pf 291/1

Popílek Pf 72/1

Popílek Pk 43/1

St

Obrázek č. 2: Pevnosti v tlaku

35

Objemová hmotnost Po přidání VEP do cementových výstelek došlo k mírnému vylehčení směsí. Nejvíce se vylehčení projevilo u receptur se zapracovaným popílkem vysokoteplotním Pk 43/1 a fluidním – filtr Pf 72/1, viz. graf obrázku č.3

Objemová hmotnost po vyrobení a po 28 dnech vodního uložení

Objemová hmotnost (Kg/m 3)

2300

2204 2188

2200 2150

2258

2246

2250

2184 2142 2105

2115

2213 2175 2135 2106

po vyrobení (25%VEP)

2100 2050

2018

po vyrobení (10% VEP)

2031

po vodním uložení (25% VEP)

2000

po vodním uložení (10% VEP)

1950 1900 1850 Popílek Pf 291/1

Popílek Pf 72/1 Popílek Pk 43/1

St

Obrázek č. 3: Časový vývoj objemových hmotností s VEP

II. série laboratorních zkoušek V návaznosti na první etapu byly pro testování vybrány další dva popílky z vysokoteplotního způsobu spalování. Oproti první etapě došlo opět k upravení skladby receptur, a to snížení dávkování plastifikátoru, skelných vláken, upraven byl i poměr písku a cementu. V současnosti se zkušební tělesa kondicionují. 4. Cíl zkoušek Vybrat optimální recepturu a stanovit maximální obsah zapracovaných VEP v cementových výstelkách, z technologického i ekologického hlediska, ve vztahu k reálnému využívání takto připravených výstelek v praxi.

36


Název aktivity:

NOVÉ PRINCIPY A POSTUPY VÝROBY EKOLOGICKY VHODNÝCH STAVEBNÍCH SMĚSÍ NA BÁZI VEP – II.ETAPA

Číslo aktivity:

A0808

Termín plnění aktivity: 1.1. – 31.12.2008 Zpracoval:

Ing. Jaroslava Jančová

1. Úvod Významnou oblastí možného využívání vysokoteplotních popílků a fluidních popelů a popílků je výroba suchých maltových omítkových, zdících a jiných speciálních směsí a tmelů. Při výrobě suchých maltových směsí zastupují ve směsi vysokoteplotní popílky funkci latentně hydraulického pojiva. Dále je lze použít jako částečnou náhradu jemných podílů kameniva se současným zlepšením přilnavosti a zpracovatelnosti čerstvé malty. Popely a popílky z fluidního spalování navíc oproti popílkům z vysokoteplotního spalování mohou nahrazovat částečně i pojivo, díky přítomnosti volného CaO mají totiž výrazné pojivové vlastnosti. Současně plní funkci plniva. Ložové popele lze použít také jako hrubozrnná plniva v závislosti na jejich zrnitosti. Použití do suchých maltových směsí je však vždy limitováno z hlediska granulometrie maximální zrnitostí 4 mm. Jedním z důvodů využití těchto vedlejších energetických produktů do suchých maltových směsí je kromě úspory pojiva popř. plniva také snaha o zlepšení užitných vlastností výsledných produktů. Na základě dřívějších výzkumů lze konstatovat, že díky přídavku vhodného množství a druhu popelu, popílku nebo jejich kombinací je možné dosáhnout lepších fyzikálně-mechanických vlastností. Je však nutné dlouhodoběji sledovat trvanlivost malt, protože díky strukturálním přeměnám může po jisté době docházet ke snižování pevností. U malt na bázi fluidního popelu a popílku je možné toto snížení vysvětlit nestálostí základní pojivové fáze ettringitu, který přechází v sádrovec a další fáze. Tuto skutečnost lze prověřit rentgenograficky. Proto je nutné věnovat pozornost průběhu změn fyzikálně-mechanických vlastností malt na bázi fluidních popelů a popílků ve snaze tomuto zabránit. Popílky mohou díky svému složení a tvaru zrn přispět také ke zlepšení tepelně izolačních vlastností. Černouhelné vysokoteplotní popílky většinou obsahují skelné duté kuličky velikosti blízké zrnům cementu. Na základě této skutečnosti a také předpokladu, že popílky snižují objemovou hmotnost maltové směsi, je možné uvažovat použití směsí na bázi popelů a popílků pro výrobu tepelně izolační malty. 2. Ověřování vhodnosti popelů a popílků pro výrobu suchých maltových směsí Kritéria vhodnosti Před užitím vysokoteplotních popílků a fluidních popelů a popílků (FPP) jako příměsí do malt je nutné prokázat jejich vhodnost pro toto využití. Z toho důvodu je nutné na těchto druhotných materiálech stanovit chemické, technologické a ekologické parametry. Jejich zjištěné hodnoty pak slouží jako vstupní podklady pro celkové zhodnocení použití FPP. Kritéria pro vhodnost užití popelů a popílku jsou stanovena v normách: − ČSN 72 2072-2 Popílek pro stavební účely - Část 2: Popílek jako příměs při výrobě malt − ČSN P 72 2081-9 Fluidní popel a fluidní popílek pro stavební účely - Část 9: Fluidní popel a fluidní popílek pro výrobu suchých maltových směsí − ČSN P 72 20 81-11 Fluidní popel a fluidní popílek pro stavební účely - Část 10: Fluidní popel a fluidní popílek pro výrobu speciálních tmelů

37

Postupy jednotlivých chemických, fyzikálních, technologických i ekologických zkoušek uvádí normy: − ČSN 72 2071 Popílek pro stavební účely – Společná ustanovení, požadavky a metody zkoušení − ČSN P 72 2080 Fluidní popel a fluidní popílek pro stavební účely – Společná ustanovení, požadavky a metody zkoušení pro fluidní popele a popílky Popílky z vysokoteplotního spalování Norma ČSN 72 2072-2 stanovuje tato kritéria: Z chemického hlediska: -

ztráta sušením (max 2 % hm.)

-

ztráta žíháním (max 10 % hm.)

-

obsah celkové síry jako SO3 (max 5 % hm.)

Z hlediska fyzikálně-technologického: -

zkrácení počátku tuhnutí směsi popílku s cementem (max 20 minut)

-

prodloužení konce tuhnutí směsi popílku s cementem (max 180 minut)

-

index účinnosti – doporučená zkouška (75 % směrná hodnota, popř. 85 % limitní hodnota)

-

objemová stálost (musí vyhovět předepsaným podmínkám)

Ekologická vhodnost užití popelů a popílků jako příměsi do malt zahrnuje: -

zkoušku ekotoxicity

-

stanovení škodlivých látek ve výluhu

-

stanovení hmotnosti aktivity radionuklidů

Popely a popílky z fluidního spalování Normy ČSN 72 2081-9 a ČSN 72 2081-10 stanovují tato kritéria: Z chemického hlediska: -

ztráta sušením (do suchých malt. směsí max 2 % hm.; do speciálních tmelů max 1 % hm.)

-

ztráta žíháním při teplotě 850 °C (do suchých malt. směsí max 5 % hm.; do speciálních tmelů max 3 % hm.)

-

obsah celkové síry jako SO3 (do suchých malt. směsí max 12 % hm.; do speciálních tmelů max 10 % hm.)

-

obsah síranové síry (do suchých malt. směsí max 12 % hm.; do speciálních tmelů max 8 % hm.)

-

obsah volného CaO (do suchých malt. směsí max 10 % hm.; do speciálních tmelů max 10 % hm.)

Z hlediska fyzikálně-technologického:

38

-

sítový rozbor, zbytek na sítě 4 mm (max 0,5 % hm.)

-

počátek tuhnutí směsi FPP s cementem (min 30 minut – směrná hodnota)

-

konec tuhnutí směsi s FPP s cementem (suchá malt. směs: max 600 minut – směrná hodnota; speciální tmel: max 480 minut – směrná hodnota)

-

objemová stálost (musí vyhovět předepsaným podmínkám)


Ekologická vhodnost užití popelů a popílků jako příměsi do malt zahrnuje: - zkoušku ekotoxicity - stanovení škodlivých látek ve výluhu - stanovení hmotnosti aktivity radionuklidů 3. Hodnocení popelů a popílků pro použití do suchých maltových směsí K dispozici jsou tyto produkty vysokoteplotního a fluidního spalování: - popílek z vysokoteplotního spalování – Pk-37/1 - popílek z vysokoteplotního spalování – Pk 35/1 - popílek z fluidního spalování – filtr Pf -296/1 - popel z fluidního spalování – lože Pf -585/1 - popílek z fluidního spalování – filtr Pf 39/1 - popel z fluidního spalování – lože Pf 38/1 Chemické zhodnocení Popelů a popílků provedené podle postupů uvedených v normě ČSN 72 2071 a v normě ČSN P 72 2080 je shrnuto do následujících tabulek č. 1 a č. 2: Tabulka č. 1: Popílky z vysokoteplotního spalování Název zkoušky

Jedn.

Kritérium

Ztráta sušením

% hm.

Ztráta žíháním Obsah celkové síry (jako SO3)

Naměřené hodnoty Pk-37/1

Pk-35/1

Max 2

0,21

0,12

% hm.

Max 10

1,31

14

% hm.

Max 5

0,43

0,48

Tabulka č. 2: Popely a popílky z fluidního spalování Název zkoušky

Jedn.

Kritérium

Ztráta sušením

% hm.

Ztráta žíháním při tepl. 850 °C

Naměřené hodnoty Pf-296/1

Pf-585/1

Pf-39/1

Pf-38/1

Max 2

0,5

0,04

0,23

0,13

% hm.

Max 5

10,47

2,91

1,63

1,11

Obsah celkové síry (jako SO3)

% hm.

Max 12

6,67

5,54

5,97

16,08

Obsah síranové síry

% hm.

Max 12

6,44

5,52

5,52

16,04

Obsah volného CaO

% hm.

Max 10

6,4

3,11

2,9

7,59

Zrnitost (celk. zbytek na sítě 4 mm)

% hm.

Max 0,5

0

4

0

2,3

39

Na základě naměřených hodnot lze konstatovat, že z chemického hlediska splňují všechny normou stanovené požadavky pro popely a popílky do malt tyto produkty: − popílek z vysokoteplotního spalování Pk – 37/1 − popel z fluidního spalování – lože Pf -585/1 − popílek z fluidního spalování – filtr Pf 39/1 Normy ČSN 72 2071 pro popílky z vysokoteplotního spalování a ČSN P 72 2080 pro popely a popílky z fluidního spalování uvádějí, že pokud vzorek nevyhoví některým požadavkům chemických nebo fyzikálních zkoušek, jsou upřednostněny výsledky zkoušek na technické požadavky a ekologickou vhodnost. Tudíž je možné využít tyto popele a popílky pro další zkoušení, přičemž je ale nutné sledovat, jaký budou mít vliv na další stanovované vlastnosti a podle toho zvážit jejich další používání. V případě zvýšeného obsahu SO3 v popelu či popílku může totiž dojít při zabudování do malt k objemové nestálosti nebo dokonce i ke snížení jejich pevnosti. U ložových popelů, které mají zbytek na sítě vyšší než je doporučené je možné provést technologickou úpravu zrnitosti, a to drcením, mletím nebo tříděním a oddělením frakce větší než 4 mm. Fyzikálně technologické zhodnocení Po chemickém zhodnocení následuje ověření technologické vhodnosti podle požadavků stanovených v normě ČSN 72 2072-2 pro vysokoteplotní popílky a v normě ČSN 72 2081-9 pro FPP. Do této kategorie jsou zahrnuty tyto zkoušky: Popílky z vysokoteplotního spalování − zkrácení počátku a prodloužení konce tuhnutí popílku s cementem − stanovení objemové stálosti koláčkovou zkouškou za studena − stanovení objemové stálosti na cihle − stanovení indexu aktivity (doporučená zkouška) Popely a popílky z fluidního spalování − sítový rozbor, zbytek na sítě 4 mm − počátek a konec tuhnutí směsi FPP s cementem − stanovení objemové stálosti koláčkovou zkouškou za studena − stanovení objemové stálosti na cihle Stanovení doby tuhnutí Ke stanovení doby tuhnutí se použije kaše normální hustoty připravené podle ČSN EN 196-3 s tím, že cement je nahrazen popílkocementovou směsí v hmotnostním poměru 75 % popílku či FPP a 25 % cementu. Samotná zkouška se provádí Vicatovým přístrojem podle popisu uvedeném v ČSN EN 196-3. Zkouška zahrnuje stanovení počátku a konce tuhnutí. Stanovení objemové stálosti (pro vysokoteplotní popílky) Zkušební malta se připravuje strojním mícháním směsi 1 hmotnostního dílu pojiva složeného z 25 % hm. zkoušeného popílku a 75 % hm. srovnávacího cementu a 4 hmotnostních dílů normalizovaného písku při vodním součiniteli 0,7. Zkušební maltu připravíme podle postupu stanoveného normou ČSN 72 2071 (kap. 10.8.2.3). 40


− Koláčková metoda za studena Zkušební koláček se připraví tak, že přibližně ze 100 g zkušební malty zformujeme na skleněné podložce koláček o průměru cca 90 mm a uprostřed vysoký aspoň 10 mm. Ihned po zhotovení uložíme koláček na 7 dní do prostředí s relativní vlhkostí 90 % a s teplotou 20 °C a pak na 21 dní do vody s teplotou 20 °C. Pozorováním koláčku se posuzuje zda nedochází ke vzniku trhlin nebo k deformaci koláčku. Technické požadavky splňuje popílek, když na koláčku nenastanou žádné trhliny nebo jiné deformace. − Na cihle Po přípravě se zkušební malta nanese zednickou lžící na vodorovně položenou předem namočenou pálenou cihlu do ocelového rámečku a hlazením se vytvoří klín malty. Rámeček se poté odejme. Technické požadavky splňuje popílek, když ani do 2 hodin na klínu nanesené zkušební malty nevzniknou žádné trhliny. Stanovení objemové stálosti (pro FPP) Zkušební malta se připravuje strojním mícháním směsi 1 hmotnostního dílu pojiva složeného ze 75 % hm. zkoušeného FPP a 25 % hm. srovnávacího cementu a 4 hmotnostních dílů normalizovaného písku při vodním součiniteli 0,7. Zkušební maltu připravíme podle postupu stanoveného normou ČSN P 72 2080 (kap. 10.8.2.3). Postup stanovení objemové stálosti koláčkovou metodou za studena a objemové stálosti na cihle je shodný jako u zkoušení malt s vysokoteplotním popílkem. Stanovení indexu aktivity Index aktivity je procentuální poměr pevnosti v tlaku trámečků připravených z cementopopílkové směsi ku pevnosti v tlaku trámečků pouze ze srovnávacího cementu, zkoušených ve stejném stáří. Provádí se podle ČSN EN 450. Ekologické zhodnocení Zkoušky ekologické vhodnosti prokazují předpoklad zdravotní nezávadnosti reálného stavebního výrobku či hmoty na bázi popele a popílku. Zda materiál z ekologického hlediska vyhovuje, bude hodnoceno stanovením ekotoxicity škodlivých látek ve výluhu a stanovením hmotnostní aktivity radionuklidů na zkušebních tělesech o rozměrech 40 × 40 × 160 mm připravených postupem podle ČSN 72 2071 (kap. 10.8.2.3) pro vysokoteplotní popílky, příp. ČSN P 72 2080 (kap. 10.8.2.3) pro FPP. Stanovení ekologické vhodnosti je pro vysokoteplotní popílky a fluidní popele a popílky totožné. 4. Návrh a zkoušení maltových směsí Jedním z cílů této práce je nalézt vhodný obsah (případně kombinaci) vysokoteplotního popílku a fluidního popele a popílku, který můžeme použít do suchých maltových směsí tak, aby nedošlo ke zhoršení výsledných vlastností malt. Tento obsah je závislý na charakteru použitých popílků či fluidních popelů a popílků, popř. dalšího použitého přírodního kameniva a na množství či druhu použitých pojiv a přísad. Důležitou roli zde hraje také granulometrie jednotlivých použitých komponent.

41

Maximální obsah popílku nebo popele, který se dá využít do suchých maltových směsí, bude prakticky ověřován pomocí laboratorních zkoušek uvedených v normách pro vysokoteplotní popílky a pro fluidní popely a popílky. Na základě chemických, fyzikálních, technologických a ekologických požadavků budou vybrané popele a popílky zapracovány do experimentálně navržených receptur maltových směsí. Tyto receptury budou zaměřeny na směsi pro: − obyčejnou maltu pro vnitřní/ vnější omítky − zdící maltu − speciální maltu Požadavky na vybrané typy suchých maltových směsí Různé oblasti použití a podmínky prostředí vyžadují malty s různými vlastnostmi a užitnými hodnotami. Pro námi vybrané směry zaměření jsou definovány tyto vlastnosti: Tabulka č. 3: Vybrané požadavky na omítku typu GP (obyčejnou maltu pro vnitřní/ vnější omítky) dle normy ČSN EN 998-1: Vlastnosti

Zkušeb. normy

Deklarace rozsahu hodnot CS I až CS IV CS I 0,4 – 2,5

Pevnost v tlaku (kategorie)

ČSN EN 1015-11

CS II 1,5 – 5 CS III 3,5 – 7,5 CS IV ≥ 6N /mm2 W 0 až W2

Kapilární absorpce vody

ČSN EN 1015-18

W 0 není předepsána W 1 c ≤ 0,4 kg/m2.min0,5 W 2 c ≤ 0,2 kg/m2.min0,5

Objemová hmotnost v suchém stavu

ČSN EN 1015-10

≥ deklarace rozsahu hodnot

2

Přídržnost (N/mm )

ČSN EN 1015-12

≥ než deklarovaná hodnota a způsob odtržení

Koeficient propustnosti vodních par

ČSN EN 1015-19

≤ než deklarovaná hodnota

Tepelná vodivost

ČSN EN 1745

tabulková hodnota

Trvanlivost

42

ČSN 72 2452

(pro maltu o dané objemové hmotnosti je dána hodnota tepelné vodivosti) pevnost v tahu za ohybu nesmí po předepsaném množství cyklů klesnout o více než 25 % oproti stejnému nezatěžovanému vzorku


Tabulka č. 4: Vybrané požadavky na obyčejné a lehké malty pro zdění dle normy ČSN EN 998-2 Vlastnosti

Zkušeb. normy

Deklarace rozsahu hodnot M1 ≥ 1N/mm2 M2,5 ≥2,5N/mm2 M5 ≥ 5N/mm2

Pevnost v tlaku (kategorie)

ČSN EN 1015-11

M10 ≥ 10N/mm2 M15 ≥ 15N/mm2 M20 ≥ 20N/mm2 Md ≥25 N/mm2

Soudržnost

ČSN EN 771

0,15 N/mm2 obyč. a lehké malty

Kapilární absorpce vody

ČSN EN 1015-18

≥ deklarace rozsahu hodnot

Koeficient propustnosti vodních par

ČSN EN 1745

tabulkové hodnoty

Objemová hmotnost v suchém stavu

ČSN EN 1015-10

Tepelná vodivost

ČSN EN 1745

Trvanlivost

ČSN 72 2452

≥ deklarace rozsahu hodnot lehké malty ≤1300kg/m2 tabulková hodnota (pro maltu o dané objemové hmotnosti je dána hodnota tepelné vodivosti) pevnost v tahu za ohybu nesmí po předepsaném množství cyklů klesnout o více než 25 % oproti stejnému nezatěžovanému vzorku

Z navržených komponent budou na základě navržených receptur připraveny čerstvé malty o jednotné konzistenci požadované normou ČSN EN 1015-2. Pro určení většiny vlastností budou z těchto čerstvých malt vyrobeny zkušební trámce o rozměrech 40 x 40 x 160 mm a pro zjištění přídržnosti bude na zvolený podklad nanesena malta tloušťky 1 cm. Po promíchání suché směsi s vodou, následně zpracované v míchacím zařízení, bude prováděna zkouška konzistence podle ČSN EN 1015-3 a zároveň se také provede stanovení zpracovatelnosti malty. Čerstvé maltové směsi by měly být posuzovány také orientační praktickou zkouškou provedením nánosu čerstvé malty na povrch pórobetonu nebo pálené cihly, přičemž by měla být vyhodnocena nanášitelnost, roztíratelnost a objemové změny vrstvy nanesené malty. Vyhovující je taková malta, v jejíž nanesené vrstvě nedojde k tvorbě trhlin. Zkušební tělesa budou uložena podle podmínek předepsaných v normě ČSN EN 1015-11. Po normou stanovených intervalech doby zrání budou provedeny požadované zkoušky (pevnost v tlaku a tahu za ohybu, kapilární absorpce, přídržnost, mrazuvzdornost,…). Nutnou součástí prověřování vhodnosti vysokoteplotních popílků a fluidních popelů a popílků pro použití do suchých maltových směsí jsou ekologické vlastnosti, a to především z důvodu zdravotní nezávadnosti budoucího použití. Zkoušky maltových směsí Čerstvé malty − Stanovení konzistence čerstvé malty – ČSN EN 1015-3 − Stanovení zpracovatelnosti − Stanovení objemové hmotnosti čerstvé malty – ČSN EN 1015-6 − Stanovení objemové stálosti směsi

43

Zatvrdlé malty − Stanovení pevnosti v tahu za ohybu a tlaku - ČSN EN 1015-11 − Stanovení přídržnosti malt pro vnitřní a vnější omítky k podkladu - ČSN EN 1015-12 − Stanovení absorpce vody - ČSN EN 1015-18 − Stanovení objemové hmotnosti (suché zatvrdlé malty) - ČSN EN 1015-10 − Stanovení trvanlivosti - ČSN 72 2452 − Stanovení ekologické vhodnosti (ČSN 72 2072-2, ČSN P 72 2081-9,10) Na základě těchto zkoušek bude vyhodnocena vhodnost navržené receptury suché maltové směsi pro zvolené využití. 5. Návrh receptur k I. sérii laboratorních zkoušek Tabulka č. 5: Navržené receptury Receptury

Jednotlivé složky

[% hmotn.]

Popílek fluidní - filtr

100

-

-

6,25

-

18,75

Popel fluidní - lože

-

100

6,25

-

18,75

-

Cement

-

-

18,75

18,75

6,25

6,25

Písek

-

-

75

75

75

75

44


Název aktivity:

LABORATORNÍ ZKOUŠKY VÝROBY UMĚLÉHO KAMENIVA Z VEP – III.ETAPA

Číslo aktivity:

A0809


Martin Vyvážil

1. Ověřování technologické vhodnosti popílku pro výrobu umělého kameniva V minulém období se provádělo množství laboratorních zkoušek jednotlivých receptur, které byly podkladem pro výběr vhodných VEP, ve smyslu řešení problematiky výroby umělého kameniva KABET na bázi popílku, do betonu. Příslušné laboratorní zkoušky se hodnotily technickými požadavky na popílky, fluidní popely a popílky pro výrobu umělého kameniva za studena (viz . tabulky 1. a 2.), které uvádí normy: − ČSN 72 2072-8 Popílek pro stavební účely - Část 8: Popílek pro výrobu umělého kameniva za studena a urychleně vytvrzovaného − ČSN P 72 2081-5 Fluidní popel a fluidní popílek pro stavební účely - Část 5: Fluidní popel a fluidní popílek pro výrobu umělého zrnitého plniva za studena Tabulka č. 1: Vybrané technické požadavky – popílek pro výrobu umělého kameniva za studena Jakostní požadavky Název zkoušky

Jednotka

Minimální hodnota

Maximální hodnota

Stanovení pevnosti v tlaku po vyrobení

MPa

0,5 1)

-

Stanovení pevnosti v tlaku po 28 dnech zrání - kamenivo do betonu 2)

MPa

10 1)

-

1)

Limitní hodnoty.

2)

Zkoušky se provádějí při zpracování kameniva studenou cestou

Tabulka č. 2: Technické požadavky – zrnité plnivo do betonu (fluidní popel a fluidní popílek pro výrobu umělého zrnitého plniva za studena) Jakostní požadavky Název zkoušky Stanovení pevnosti v tlaku po vyrobení Stanovení pevnosti v tlaku po 28 dnech Stanovení objemové hmotnosti

3)

Stanovení nasákavosti 1)

Limitní hodnoty.

2)

Směrné hodnoty.

3)

Záleží na požadavcích objednatele, na tuto vlastnost.

Jednotka

Minimální hodnota

Maximální hodnota

MPa

0,5 1)

-

MPa

1)

-

Kg.m

10 -3

% hmotnostní

1 600 -

3)

25 2)

45

Z dosavadních výsledků a poznatků během laboratorního ověřování výroby umělého kameniva na bázi VEP, se vybralo podle technických požadavků na popílek, fluidní popel a fluidní popílek pro výrobu umělého kameniva 10 receptur. Z toho 5 receptur, jejichž hlavní složku tvořil popílek z vysokoteplotního spalování v kombinaci s přídavky menších podílů popelu z fluidního spalování. Součásti surovinové směsi byl malý podíl cementového a vápenatého pojiva (viz tabulka č. 3). Dalších 5 receptur, jejichž hlavní složku tvořil popílek z fluidního spalování v kombinaci s přídavky menších podílů jiných druhů VEP. Součásti surovinové směsi byl malý podíl cementového pojiva (viz tabulka č. 4). Tabulka č 3:. Receptury s větším podílem popílku z vysokoteplotního spalování Laboratorní označení

l1

H

C

KLV I

KLV II

Receptura

10

13

7

15

16

[%]

[%]

[%]

[%]

[%]


75

75

85

75

70

Popel fluidní - lože - Pf 38/1

25

20

-

20

20

Cement 32,5 II R B/S

-

5

15

-

-

Vápno pálené V 207/1

-

-

-

5

10

0,23

0,23

0,23

0,25

0,25

Jednotlivé složky

Vodní součinitel

Tabulka č.4: Receptury s větším podílem popílku z fluidního spalování Laboratorní označení

O1

O2

O3

N

R

2

4

8

19

20

Jednotlivé složky

[%]

[%]

[%]

[%]

[%]

Popílek fluidní - filtr - Pf 39/1

100

95

85

90

85

Cement 32,5 II R B/S

-

5

15

5

5

Mletá struska St 269/1

-

-

-

5

10

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

Receptura

Vodní součinitel

2. Požadavky na vlastnosti, zkoušení a použití umělého kameniva − ČSN EN 13055-1 Pórovité kamenivo - Část 1: Pórovité kamenivo do betonu, malty a injektáží malty − ČSN EN 13055-2 Pórovité kamenivo - Část 2: Pórovité kamenivo pro asfaltové směsi a povrchové úpravy a pro stmelené a nestmelené aplikace Tyto normy specifikují požadavky na lehká kameniva do betonu a malt a na lehká kameniva pro tepelné izolační zásypové vrstvy a další aplikace. Jsou zde uvedeny rovněž zkušební postupy vlastností lehkých kameniv.

46


3. Zkoušení pórovitého kameniva do betonu Specifikace zkoušek lehkých kameniv 1. sítový rozbor 2. manipulační pevnost 3. stanovení vlhkosti 4. stanovení nasákavosti 5. sypná hmotnost volně sypaná, sypná hmotnost setřesená, objemová hmotnost v pyknometru 6. stanovení odolnost proti drcení 7. stanovení odolnosti proti zmrazování a rozmrazování 4. Vyhodnocení zkoušek 4.1.

Sítový rozbor

Sítový rozbor se provádí po vyrobení umělého kameniva. Při sítovém rozboru umělého kameniva byla použita síta o velikosti 0,063 až 32 mm. Hmotnosti zůstatku na jednotlivých sítech jsou uvedena v tabulce č. 5. Tabulka č. 5: Granulometrie jednotlivých receptur Laboratorní označení

l1

H

C

KLV I

KLV II

O1

O2

O3

N

R

Receptury

10

13

7

15

16

2

4

8

19

20

(mm)

(g)

(g)

(g)

(g)

(g)

(g)

(g)

(g)

(g)

(g)

32

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

16

4,3

23,1

218,8

120,6

784,5

660,5

161,3

114,9

111,6

49,1

8

4133,2

5807,8

3498,2

6415,3

7840,8

9198,1

7087,0

6524,7

6803,4

6174,8

4

5947,4

4672,0

3590,8

4632,0

2724,7

4498,5

6045,1

6459,4

6046,0

6249,3

2

884,4

472,0

1063,7

280,7

148,2

284,8

830,7

1023,1

1114,0

1300,6

1

199,8

90,8

581,0

14,7

16,7

32,2

37,7

63,6

73,2

127,2

0,5

57,6

30,6

207,4

7,6

9,8

9,1

6,4

18,2

13,4

23,5

0,25

86,3

85,5

563,6

23,8

33,7

20,5

20,9

15,2

50,0

68,2

0,063

74,2

36,3

365,3

57,4

129,7

6,2

3,8

6,1

8,1

10,2

Dno P

2,3

82,0

311,4

0,5

11,9

3,3

3,2

5,0

3,9

8,3

Křivku zrnitosti vyrobených kameniv, které se stanovují z procenta propadu ukazují obrázky č.1-10

47

Křivka zrnitosti Rec. 10

Křivka zrnitosti Rec. 13 100,00

100,00

90,00

90,00

80,00

80,00

70,00

70,00

60,00

60,00

50,00

50,00

40,00

40,00

30,00

30,00

20,00

20,00

10,00

10,00

0,00 0,063

0,25

0,5

1

2

4

8

16

32

0,00 0,063

Obrázek 1: Křivka zrnitosti receptury 10

0,25

0,5

1

2

4

8

16

32




100,00

90,00

90,00

80,00

80,00

70,00

70,00

60,00

60,00

50,00

50,00

40,00

40,00

30,00

30,00

20,00

20,00

10,00

10,00

0,00 0,063

0,25

0,5

1

2

4

8

16

32

0,00 0,063


0,25

0,5

1

2

4

8

16

32




100,00

90,00

90,00

80,00

80,00

70,00

70,00

60,00

60,00

50,00

50,00

40,00

40,00

30,00

30,00

20,00

20,00

10,00

10,00

0,00 0,063

0,25

0,5

1

2

4

8

16

32


48

0,00 0,063

0,25

0,5

1

2

4

8

16

32





100,00

90,00

90,00

80,00

80,00

70,00

70,00

60,00

60,00

50,00

50,00

40,00

40,00

30,00

30,00

20,00

20,00

10,00

10,00

0,00 0,063

0,25

0,5

1

2

4

8

16

32

0,00 0,063


0,25

0,5

1

2

4

8

16

32




100,00

90,00

90,00

80,00

80,00

70,00

70,00

60,00

60,00

50,00

50,00

40,00

40,00

30,00

30,00

20,00

20,00

10,00

10,00

0,00 0,063

0,25

0,5

1

2

4

8

16

32


0,00 0,063

0,25

0,5

1

2

4

8

16

32


Po provedení sítového rozboru byla jednotlivá kameniva roztříděna na jednotlivé frakce 1/4, 4/8, 8/16, 16/32 mm a uložena v laboratorních podmínkách. U frakcí 4/8 a 8/16 mm byly prováděny zkoušky pórovitého kameniva (viz další zkoušky) 4.2.

Manipulační pevnost

Manipulační pevnost vyrobených pelet lze zjistit metodou volného pádu. Asi 10 kusů pelet od každé frakce se pustí z výšky 30 cm a dále z 50 a 70 cm na železnou podložku. Pád z každé výšky se opakuje a zjišťuje se, kolik nárazů peleta vydržela. Peleta vyhovuje požadavkům na pevnost, pokud zůstane po 4 pádech nepoškozena. Výsledky této zkoušky jsou uvedeny v tabulce č.6 a 7.

49

Tabulka č. 6: Manipulační pevnost umělého kameniva s větším podílem popílku z vysokoteplotního spalování Laboratorní označení Receptura Frakce (mm) Vizuální posouzení

l1 10 pelety 4/8 8/16

H 13 pelety 4/8 8/16

C 7 pelety 4/8 8/16 po vyrobení dobrý dobrý

dobrý

dobrý

dobrý

dobrý

Manipulační pevnost z výšky 30 cm

3

3

4

3

2


3

2

2

2


2

2

2

2

dobrý

dobrý

dobrý

dobrý


5

4

5

4

4


3

3

3

3


2

2

2

Bodová pevnost [N]

1

6

6

Vizuální posouzení

KLV I 15 pelety 4/8 8/16

KLV II 16 pelety 4/8 8/16

dobrý

dobrý

dobrý

dobrý

2

4

4

3

3

2

2

3

3

3

2

2

1

2

2

2

2

dobrý

dobrý

dobrý

dobrý

4

5

4

3

3

3

3

3

3

3

2

2

2

2

2

2

2

2

8

po 7 dnech 7 9

3

10

4

9

po 24 hodinách dobrý dobrý

Tabulka č. 7: Manipulační pevnost umělého kameniva s větším podílem popílku z fluidního spalování Laboratorní označení Receptura Frakce (mm) Vizuální posouzení

O1 2 pelety 4/8 8/16

O2 4 pelety 4/8 8/16

O3 8 pelety 4/8 8/16 po vyrobení dobrý dobrý

dobrý

dobrý

dobrý

dobrý


9

8

10

7

8


5

5

5

4


3

3

4

3

dobrý

dobrý

dobrý

dobrý


10

10

10

10

10


10

8

9

8


10

5

7

Bodová pevnost [N]

5

16

8

Vizuální posouzení

50

N 19 pelety 4/8 8/16

R 20 pelety 4/8 8/16

dobrý

dobrý

dobrý

dobrý

7

7

4

4

4

4

5

4

4

4

3

4

4

3

3

3

3

dobrý

dobrý

dobrý

dobrý

9

10

9

9

8

8

6

9

5

7

5

5

6

3

5

4

6

4

18

po 7 dnech 9 26

5

13

6

14

po 24 hodinách dobrý dobrý


4.3.

Stanovení vlhkosti

Na umělém kamenivu se stanovuje vlhkost. Umělé kamenivo se suší 105 - 110°C po dobu 24 hodin. Vlhkost je stanovena v procentech vysušeného kameniva.

při

teplotě

Výsledné hodnoty vlhkosti kameniva zobrazuje tabulka č. 8 Tabulka č. 8: Vlhkost umělého kameniva po vyrobení

3 dnech

7 dnech

%

%

%

10

20,7

14,0

10,1

13

16,1

14,1

6,5

7

18,5

8,1

6,9

15

21,1

11,2

10,7

16

19,5

5,9

4,7

2

51,7

43,6

37,7

4

45,5

41,7

28,7

8

43,7

34,8

29,5

19

46,6

40,3

29,8

20

44,3

40,8

30,2

Vlhkost

Výrobní označení

Receptury

4.4.

Nasákavost

Nasákavost jednotlivých druhů kameniva se stanovila vysušením při teplotě 105 -110°C na ustálenou hmotnost a ponořením do vody po dobu 4 ± 0,2 hodin. Výsledné hodnoty nasákavosti kameniva zobrazuje tabulka č.9 Tabulka č. 9: Nasákavost umělého kameniva po 3 dnech

po 7 dnech

%

%

10

26,1

27,6

13

27,2

26,2

7

21,8

28,2

15

23,3

25,4

16

23,7

21,8

2

50,5

49,4

4

48,3

49,1

8

46,5

46,7

19

47,5

46,2

20

47,0

44,1

Nasákavost

Výrobní označení

Receptury

4.5.

Sypná hmotnost volně sypaná, sypná hmotnost setřesená, objemová hmotnost v pyknometru

U jednotlivých druhů kameniva se stanovila sypná hmotnost volně sypaná, sypná hmotnost setřesená a objemová hmotnost v pyknometru. 51

Výsledné hodnoty tohoto stanovení zobrazují tabulky č. 10 a 11. Tabulka č. 10: Výsledné hodnoty sypné hmotnosti volně sypané, sypné hmotnosti setřesené a objemové hmotnosti v pyknometru u umělého kameniva s větším podílem popílku z vysokoteplotního spalování Laboratorní označení

l1

H

C

KLV I

KLV II

Receptury

10

13

7

15

16

Frakce kameniva

4/8

8/16

4/8

8/16

4/8

8/16

4/8

8/16

4/8

8/16

954

966

950

1051

1031

1004

899

913

890

973

1011

982

3

Objemová hmotnost po vyrobení [kg/m ] Volně sypaná

973

923

933

929

892

875

992

Setřesená

1055

1032

1022

1015

1022

981

1089 3

Objemová hmotnost po 3 dnech [kg/m ] Volně sypaná

908

823

873

858

844

812

952

Setřesená

1007

911

954

932

967

893

1035 3


882

823

851

810

826

824

938

846

876

844

Setřesená

953

899

915

880

880

905

1012

922

982

889

V pyknometru

1420

1460

1410

1420

1450

1430

1450

1420

1420

1410

Tabulka č.11: Výsledné hodnoty sypné hmotnosti volně sypané, sypné hmotnosti setřesené a objemové hmotnosti v pyknometru u umělého kameniva s větším podílem popílku z fluidního spalování Laboratorní označení Receptury Frakce kameniva

4/8

O1

O2

O3

N

R

2

4

8

19

20

8/16

4/8

8/16

4/8

8/16

4/8

8/16

4/8

8/16

854

851

844

929

900

901

828

812

816

869

877

848

3

Objemová hmotnost po vyrobení [kg/m ] Volně sypaná

894

866

853

864

887

875

862

Setřesená

949

942

950

944

949

957

918 3


851

846

845

828

830

815

818

Setřesená

941

903

906

896

896

867

877 3


811

817

809

782

785

782

781

791

799

777

Setřesená

888

847

882

832

856

866

833

842

851

839

V pyknometru

1090

1130

1100

1120

1170

1110

1100

1140

1110

1100

Srovnání volně sypané hmotnosti kameniva, setřesené sypné hmotnosti kameniva a objemové hmotnosti v pyknometru po 7 dnech je provedeno graficky na obrázcích č. 11-14.

52


Objemová hmotnost umělého kameniva frakce 4/8 1600

1420

1450

1410

1450

1420

1400 1200 1000 [kg/m3]

953

882

915

851

880

826

1012

938

982 876

800 600 400 200 0 Rec. 10

Rec. 13

Rec. 7

Rec. 15

Rec. 16

Receptury Sypná hmotnost volně sypaná

Objemová hmotnost v pyknometru

Sypná hmotnost setřesená

Obrázek č. 11: Umělé kamenivo s větším podílem popílku s vysokoteplotního spalování -frakce 4/8

Objemová hmotnost kameniva frakce 8/16 1600

1460

1430

1420

1410

1420

1400

1000

3

[kg/m ]

1200 823

899

810

880

824

905

922 846

844

889

800 600 400 200 0 Rec. 10

Rec. 13

Rec. 7

Rec. 15

Rec. 16




Obrázek č. 12: Umělé kamenivo s větším podílem popílku s vysokoteplotního spalování -frakce 8/16 53

Objemová hmotnost kameniva frakce 4/8 1600 1400 1200

[kg/m3]

1000

888

811

1170

1100

1090 809

882 785

800

856

1100 833

781

1110 799

851

600 400 200 0 Rec. 2

Rec. 4

Rec. 8

Rec. 19

Rec. 20




Obrázek č. 13: Umělé kamenivo s větším podílem popílku s fluidního spalování -frakce 4/8

Objemová hmotnost kameniva frakce 8/16 1600 1400 1130

1200

[kg/m3]

1000

817

847

800

1110

1120

782

832

782

866

1140

791

842

1100

777

839

600 400 200 0 Rec. 2

Rec. 4

Rec. 8

Rec. 19

Rec. 20




Obrázek č. 14: Umělé kamenivo s větším podílem popílku s fluidního spalování -frakce 8/16

54


5. Závěr V následujícím období se bude i nadále pokračovat v již započatých laboratorních zkouškách pórovitého kameniva do betonu. Cílem našeho zkoušení je zjišťování a ověřování nových receptur a jejich vhodnost pro výrobu umělého kameniva za studena.

55

Název aktivity:

LABORATORNÍ OVĚŘOVÁNÍ VÝROBY ANHYDRITU - II.ETAPA

Číslo aktivity:

A0810


Ing. Petr Bibora

1. Úvod Anhydrit je bezvodý síran vápenatý, přírodní nebo umělý. Pod pojmem přírodní anhydrit míníme kosočtverečný nerost, nerovného, bezbarvého až bílého lomu, tvořící tlusté tabulky nebo sloupce, který se převážně tvoří dehydratací sádrovce ve velkých hloubkách za vysokého tlaku. Předcházející studie a rovněž tak etapy na ně navazující, se však zaobírají anhydritem umělým, vznikajícím dehydratací odpadního síranu vápenatého (energosádrovce) za zvýšených teplot. Aby bylo plně porozuměno problematice výroby těchto energoanhydritů, je potřeba znát veškeré jevy, které problematiku výroby anhydritu a anhydritových pojiv provázejí. Konkrétně se jedná o znalost druhu vstupních surovin, jejich vlastností, složení a způsobů získávání. Neméně důležité je porozumět všem dějům a principům spojených s výrobou anhydritu. Následující text této zprávy podává informace zjištěné o pracích provedených v předchozích letech a snaží se nastínit plánované kroky dalšího vývoje výzkumu problematiky laboratorního ověřování výroby anhydritu pro následující období. 2. Možnosti využití energosádrovců pro výrobu anhydritu – studie V roce 2007 byla vypracována studie, zabývající se možnosti využití energosádrovců pro výrobu anhydritu, obsahovala zejména následující části: − Energosádrovec – významná druhotná surovina − Systém CaSO4 - CASO4.2H2O − Anhydrit a princip jeho výroby − Anhydritové pojivo − Využití anhydritu Studie podává stručnou informaci o otázkách energosádrovce jako možné suroviny pro výrobu sádrových pojiv. O principech jejich dehydratace a hydratace, včetně přehledu dehydratačních zařízení. Dále o způsobech regulace tuhnutí, anhydritového pojiva a jeho využívání, především pro samonivelační podlahové směsi. Následující odstavce stručně popisují obsah jednotlivých kapitol: Energosádrovec Odpadní síran vápenatý tzv. energosádrovec je významná druhotná surovina, která je získávána odsiřováním spalin uhelných elektráren. Vyniká vysokou čistotou a vysokým obsahem dihydrátu síranu vápenatého, zejména se to týká sádrovců získaných z elektráren spalujících černé uhlí. Existuje hned několik odsiřovacích postupů, z nichž zejména tzv. mokrá vápencová vypírka patří mezi nejvíce užívané. Z dalších dosud známých odsiřovacích metod je vhodné zmínit tzv. čpavkovou metodu. Podstata této metody spočívá ve vypírce plynů obsahující SO2 ve čpavkové vodě. K dalším odsiřovacím metodám patří systém Knauf-research-Cottrell.

56


Systém CaSO4 – CaSO4 . 2H2O Systému CaSO4 – CaSO4 . 2H2O popisuje děje probíhající při dehydrataci síranu vápenatého a jeho zpětné hydrataci. V tomto systému existuje pět fází: − dihydrát síranu vápenatého − polohydrát síranu vápenatého (forma alfa, forma beta) − anhydrit III (forma alfa, forma beta) − anhydrit II − anhydrit I Anhydrit III je nestabilní, rychle reagující se vzdušnou vlhkostí na polohydrát. Vzniká prakticky souběžně s dehydratací sádrovce na polohydrát. Anhydrit II má tyto podoby: − těžce rozpustný anhydrit II – T, vzniká při teplotě 200-300 °C − nerozpustný anhydrit II – N, teplota výpalu 300-600 °C, s vodou reaguje velmi neochotně, proto je reakci třeba podpořit tzv. budiči (K2SO4, Na2SO4). − anhydrit II – E nebo-li tzv. estrichová sádra, vzniká při teplotách nad 600 °C, dochází již k částečnému rozpadu CaSO4 na CaO a SO3, přítomný CaO pak působí při kontaktu s vodou jako budič. Anhydrit I vzniká při teplotě nad 1180 °C, je nestálý a při poklesu teploty přechází zpět na anhydrit II. Co se výroby anhydritových maltovin týče, tak po výpalu musí být základním minerálem určeným podle fázového složení anhydrit II. Jeho vlastnosti jsou obdobné jako vlastnosti přírodního anhydritu, měrná hmotnost je rovna 2,9 až 3,1 g.cm-3. Anhydrit, principy jeho výroby, anhydritová pojiva je jejich využití Pro výpal sádrovce na anhydrit se, dle zamýšleného výrobku, volí příslušný agregát. Lze využít různých druhů rotačních i jiných pecí a jejich kombinací. Existuje rovněž dehydratace energosádrovce za přítomnosti malého množství H2SO4 při teplotách 100 °C – 200 °C v rotační peci za vzniku anhydritu II. Výhody tohoto procesu spočívají v nízké pracovní teplotě, v malých tepelných ztrátách, surovinu netřeba před vstupem do technologie sušit a zůstává v jemném stavu. Před dehydratací je však nutno přidat mineralizátory, které kladně ovlivňují habitus vznikajících krystalů anhydritu II. Schémata všech těchto technologií lze nalézt v podrobné studii. Hydratace anhydritu závisí, kromě druhu či množství aktivační přísady a povahy použité suroviny taktéž na dispergitě suroviny, teplotě a vlhkosti okolí, na vodím součiniteli a dalších faktorech. Uměle připravený anhydrit v jemně mletém stavu, může být použit buď v podobě původní nebo jako výchozí surovina pro přípravu anhydritového pojiva. V původním stavu je možno použít anhydrit jako plnivo do barev a laků, při zpracování plastických hmot a gumy, v papírenském průmyslu a rovněž jako regulátor tuhnutí při výrobě pórobetonu. Hlavní použití anhydritu je však ve stavebnictví, konkrétně jako anhydritové pojivo pro podlahové směsi, využívaných ve vnitřních prostorech pro normální i zvýšenou zátěž.

57

3. Laboratorní ověřování výroby anhydritu – I. etapa Na studii bylo navázáno první etapou laboratorního ověřování výroby anhydritu. Byly vymezeny základní požadavky pro pojiva na bázi síranu vápenatého dle ČSN EN 13454 : „Pojiva, kompozitní pojiva a průmyslově vyráběné maltové směsi pro podlahové potěry ze síranu vápenatého.“ Z použití této normy lze tedy usuzovat, že byl v této etapě zamýšlen pouze jeden z možných směrů využití laboratorně vyrobeného anhydritu. Konkrétně pro obor stavebnictví, a to především pro výrobu samonivelačních anhydritových podlah, což je dosud nejvýznamnější směr využití uměle vyrobeného anhydritu. Pro aktivity roku 2008 budou ovšem zamýšleny i další možné druhy využití anhydritu a to nejen pro účely stavebního průmyslu. Tabulka č. 1: Pevnosti anhydritových pojiv podle ČSN EN 13454-1 Pevnostní třída

Nejmenší pevnost v tahu za ohybu (MPa)

Nejmenší pevnost v tlaku (Mpa)

3 dny

28 dní

3 dny

28 dní

20

1,5

4

8

20

30

2

5

12

30

40

2,5

6

16

40

Základní požadavky dle ČSN EN 13454: − obsah síranu vápenatého ≥ 85% hmotnosti − pH ≥ 7 − počátek tuhnutí ≥ 30 minut − konec tuhnutí ≤ 12 hodin − smrštění a rozpínání v rozmezí ± 0,2 mm/m Dále lze ve zprávách první etapy nalézt další informace potřebné pro posouzení základních vlastností energosádrovců pro výrobu anhydritu. Jsou zde uvedeny tabulky s obsahy chemických a mineralogických složek či s obsahy stopových prvků. Z výsledků etapy I vyplývá, že byly zahájeny laboratorní zkoušky výpalů vzorků energosádrovců Dětmarovice za účelem stanovení optimální teploty výpalu a dosažení požadovaných vlastností pro výrobu pojiv na bázi anhydritu. Rovněž byl proveden rozbor komerčního vzorku anhydritového pojiva. Vzorek byl podroben RTG-difrakční analýze a bylo zjištěno, že jediným přítomným minerálem byl anhydrit II. Následně byly provedeny zkoušky dle ČSN EN 13454-2, zkouška granulometrie a chemický rozbor. Bylo prokázáno, že pro buzení byl použit přídavek cca 1,4% K2SO4 ve spojení s obsahem cca 1,7% volného CaO. Zkoušené komerční anhydritové pojivo lze tedy, dle proběhlých zkoušek v této etapě, označit jako vyhovující požadavkům normy ČSN EN 13454. Energosádrovec EDĚ Jediný typ energosádrovce, v loňském roce podrobený laboratornímu zkoušení na VUSTAH byl energosádrovec z elektrárny Dětmarovice. Nejprve byl vysušen při 50 °C do konstantní hmotnosti a následně byl podroben chemickému rozboru, z něhož vyplynulo, že vzorek obsahuje 99,16% CaSO4.2H2O, obsah CaCO3 byl roven hodnotě 0,8%. Po té byl energosádrovec pálen v komorové peci při teplotách 600 °C, 800 °C a 1000 °C. Byla provedena RTG-difrakční analýza, jediným přítomným minerálem byl zjištěn anhydrit II. Grafy jednotlivých RTG analýz jsou uvedeny v podrobné zprávě. Dále byly provedeny zkoušky podle ČSN EN 13454-2 a rovněž tak zkouška granulometrie na přístroji CILAS 920 Liquid. Z těchto provedených zkoušek vyplynulo, že počátek a doba tuhnutí energoanhydritu bez užití budičů nevyhovuje normě ČSN EN 13454.

58


Bylo proto přistoupeno k užití vnějších budičů. Konkrétně se jednalo o modifikaci vypálených vzorků síranem draselným a sodným v množství 2 a 4% z celkové hmotnosti vzorku anhydritu. Po té byly opět provedeny příslušné zkoušky jako tomu bylo u vzorků bez užití budičů. Z těchto zkoušek vyplynulo, že jako nejúčinnější vnější budič se projevil přídavek Na2SO4 v množství 4%. Vyhověl při všech zkoušených teplotách výpalu. Naopak přídavek K2SO4 se ukázal jako nevyhovující pro urychlení účinků hydratace energoanhydritu. Jak je patrné v níže uvedené tabulce č. 2, normou požadovaných 3-denních pevností bylo dosaženo jen u vzorků pálených na teplotu 1000 °C, modifikovaných přídavkem Na2SO4 v množství 4 %. U vzorků pálených na teplotu 600 a 800 °C, modifikovaných přídavkem Na2SO4 v množství 4 % nebylo dosaženo požadovaných pevností. Jako příčina nižších pevností se projevil vyšší vodní součinitel pro dosažení normální konzistence, který by mohl být snížen přídavkem vhodného plastifikátoru. Tabulka č. 2: Vlastnosti anhydritu páleného při 1000 °C a 800 °C s modifikací vnějšími budiči Modifikováno 4% Na2SO4 Sledovaná vlastnost

při 1000 °C s modifikací vnějšími budiči

při 800 °C s modifikací vnějšími budiči

Tuhnutí normální konzistence (-)

0,19

0,4

počátek tuhnutí (hod:min)

1:15

3:30

doba tuhnutí

3:20

7:30 Pevnosti (Mpa)

v tlaku: 3 dny

8,6

7,8

v tlaku 28 dní

18,96

18,73

v tahu za ohybu: 3 dny

4,2

2,7

v tahu za ohybu 28 dní

8,18

8,6 Smrštění a rozpínání (mm/m)

1 den

-

3 dny

-

7 dní

0,12

+0,18

14 dní

-0,06

-0,03

28 dní

-0,15

-0,09

10

8,3

pH

4. Laboratorní ověřování výroby anhydritu – II. Etapa Tato aktivita je plánována na rok 2008, navazuje na předchozí aktivity A0716, A0719. V rámci této aktivity budou pokračovat laboratorní zkoušky výroby anhydritu za použití dostupných energosádrovců. Proto musí být nejprve proveden svoz dalších typů energosádrovců. Budou vybrány 3 až 4 druhy energosádrovců, jejichž hlavním kriteriem pro výběr bude jejich co nejlepší dostupnost a cena. Dle informací získaných z internetových zdrojů, z dílčích zpráv aktivit a studií uskutečněných na VUSTAH v minulých letech, lze doporučit energosádrovce z elektráren: Opatovice, Dětmarovice, Chvaletice a Mělník, jejichž dostupnost se jeví jako nejvýhodnější. Jelikož z těchto 4 producentů pouze jeden spadá do oblasti Moravy, konkrétně se jedná o elektrárnu Dětmarovice (60% produkce energosádrovce v rámci celé Moravy), nacházející se v Moravskoslezském kraji blízko Karviné, lze náš výběr zaměřit i na podstatně méně významné moravské producenty energosádrovců. Produkci energosádrovců na Moravě ještě vykazují: ORP Třinec a ve Zlínském kraji lze ještě uvažovat o využití energosádrovce z ORP

59

Otrokovice. Dle evidence ISOH v roce 2006 vyprodukovala ORP Otrokovice celkem cca 10 000 t reakčního produktu na bázi vápníku z odsiřování spalin. Další možností je využití sádrovců z procesů odsíření i jiných provozů, situovaných převážně v lokalitách severních a západních Čech. Dle prostudovaných internetových zdrojů však lze konstatovat, že nebyla zjištěna teplárna produkující energosádrovec, která by byla svou dostupností výhodnější než výše uvedené provozy. V II. etapě bude pokračováno laboratorní výrobou anhydritu za účelem výroby anhydritových litých potěrů v navržených postupech provedených v minulém roce na energosádrovci Dětmarovice. Bude tak moci být provedeno srovnání nově odzkoušených energosádrovců pro tentýž účel s již laboratorně ověřovaným energosádrovcem Dětmarovice z předcházející aktivit. Tzn. že vzorky energosádrovců budou vysušeny při teplotě 50 °C do konstantní hmotnosti a následně budou podrobeny chemickému rozboru. Po té budou energosádrovce páleny v komorové peci v rozmezí teplot 600°C až 1000°C. Vzorky budou muset být modifikovány vnějšími budiči, konkrétně 2 až 4% Na2SO4. Vzhledem k prokázaným nízkým urychlovacím účinkům hydratace, nebude modifikace K2SO4 prováděna. Dále budou vzorky podrobeny laboratornímu ověřování jejich vlastností a to pomocí zkoušek dle ČSN 13454 (sítový rozbor, určení konzistence, určení počátku a celkové doby tuhnutí, určení pevnosti v tlaku a tahu za ohybu). Rovněž bude provedena RTG-difrakční analýza a zkouška granulometrie. Očekávaným výsledkem by mělo být stanovení optimální teploty výpalu pro jednotlivé typy energosádrovců a stanovení vlastností takto vzniklých anhydritů pro výrobu pojiv pro lité potěry. To je ovšem pouze jeden z možných směrů využití. Budou zváženy i jiné možnosti využití laboratorně vyrobeného anhydritu i mimo stavební účely. Jedná se o využití anhydritu jako regulátoru tuhnutí při výrobě pórobetonu. Nabízí se i další využití anhydritu ve stavebním průmyslu, konkrétně pro různá konstrukční řešení podlah a stěn interiérů budov. Lze uvažovat i s využitím jako plniva při výrobě nátěrů a laků apod. Tomuto záměru budou muset být podřízeny změny v průběhu laboratorní výroby anhydritu. Zejména se předpokládá, že budou muset být navrženy rozdílné teploty výpalu pro konkrétní účely využití, než tomu bylo v případě laboratorního ověřování energosádrovce Dětmarovice pro výrobu litých anhydritových potěrů. Rozsah teplot výpalu pro vznik anhydritu se pohybuje v rozmezí 200°C až 1180°C v závislosti na požadovaném typu anhydritu. Z tohoto rozmezí teplot tedy budeme vycházet při návrhu optimální teploty výpalu. Stejně tak budou muset být navrženy požadavky dle příslušných norem, na fyzikálně-mechanické, chemické a fyzikálněchemické vlastnosti energosádrovců, jelikož se předpokládá, že jejich hodnoty se dle plánovaného účelu budou značně měnit.

60

DÍLČÍ CÍL V 004 - APLIKACE JÍLOVÝCH SEDIMENTŮ PRO UŠLECHTILÉ STAVEBNÍ HMOTY

V 004 - Aplikace jílových sedimentů pro ušlechtilé stavební hmoty. Vlastimil MACŮREK Výzkumný ústav pro hnědé uhlí a.s.

Aktivita A0829: - Prověření možnosti uplatnění červeně Bolus v keramické výrobě a zejména v sektoru památkové péče. I.etapa: 01 – 03. 2008 – Souhrnné zhodnocení dosud provedených prací (dílčí zpráva). V oblastech podkrušnohorských hnědouhelných pánví – severočeské, sokolovské a chebské se v dobývacích prostorech v současnosti provozovaných a perspektivních lomových hnědouhelných lokalitách a v jejich blízkém okolí nalézají potencionální ložiska surovin vhodných pro použití při výrobě barviv, plniv a keramiky. V rámci této práce jsou hodnoceny dvě lokality: • Svatý Kříž u Chebu a • Bílence – Nezabylice Svatý Kříž u Chebu Lokalita leží na území chebské hnědouhelné pánve. Cca 5 - 10 km jižně od hranice mezi ČR a SRN, na německém území, byla ještě před 15 lety provozována cihelna, která zpracovávala surovinu obdobného složení, a současně se zde i cyklicky těžila, v podloží této polohy se nacházející, hnědouhelná sloj. Zpráva Dr. M. Vavřínové z roku 1955 popisuje nález okrově až červeně zbarvených zemin bez bližšího litostratigrafického popisu zhruba takto: „V pohraničním pásmu jižně od Chebu v osadě Svatý Kříž je na hranici se zakázaným pásmem povrchové hliniště 200 m dl., 140 m š. a 2 – 4 m hloubené, s velkou kruhovkou, jejíž zařízení bylo po osvobození pohraničí v r. 1945 demontováno a odvezeno do vnitrozemí. V hliništi se vyskytují v převládající jílovité světlé cihlářské hlíně polohy okrových zemin v barvě oranžové, světlečervené a rudohnědé. Surovina v hliništi upoutala pozornost Okresního průmyslového kombinátu v Chebu i plánovacího oddělení KNV v Karlových Varech. Vzorky zeminy byly dány k prozkoumání do Výzkumného ústavu keramických surovin v Karlových Varech – Rybářích a tím předběžné analýzy prokázaly dobrou jakost okru. Proto bylo na KNV Karlovy Vary dáno do plánu zahájení těžby okru a bylo potřeba provést aspoň orientační geologickou prohlídku místa, aby se zhruba odhadl rozsah okrového ložiska.“ Polohy okrů jsou popisovány nepravidelně, pokrývají jednotlivé stupně hliniště a jsou neustále soliflukcí snášeny na prohloubenou základnu. Původní profil nebylo možno zjistit. V místech, kde byla porušena stabilita svahů jíloviště byly hodnoceny výchozy na stěnách sesuvů jako nespolehlivé. Okr ve Svatém Kříži pochází dle Dr. Vavřínové z rozložených chebských fylitů, „které byly pravděpodobně v třetihorách limonitiovány“. Čočkovitá tělesa okrů jsou popisována až 1 m mocná. Podle autorky byly zjištěny čtyři typy vyskytující se suroviny, prostorově zřetelně ohraničené:

61

• Okr typu A je zlatožlutý až oranžový, velmi jemný, méně jílovitý (nemastný). Ve vyplavu obsahuje jen drobné šupinky slídy a mikrokonkrece (ooidy, oolity) limonitu. • Typ B je jílovitý, světlečervený. Obsahuje ostrohranný křemen, drobné plochy úlomky fylitu a manganolimonitické mikrokonkrece. • Typ C je tmavočervený, hrudkovitý, mastný okr. Konkrece limonitické převládají nad křemenem a jsou až 5 mm v průměru. • Typ D je eluviálně rozpadlý fylit s velkými úlomky křemene, a s lupeny původní horniny. Tehdejší chemické analýzy prokázaly příznivé vlastnosti svatokřížeckých okrů, hlavně typu A. Zásoba, odkrytá na povrchu hliniště, by podle odhadu Dr. Vavřínové stačila k průměrné těžbě. Protože však okr tvoří čočkovité polohy a ani v původních, přírodních úložních podmínkách nepravidelně vyvinuté polohy nevykazují mocnosti více jak 1,5 m, byla by selektivní těžba okru vzhledem k veliké a variabilní kubatuře skrývky neekonomická bez současného zužitkování ostatní cihlářské suroviny. Z práce dále vyplývá závěr, že na jihozápad od hliniště lze předpokládat dostatečnou zásobu cihlářské suroviny k výrobě tenkostěnného cihlářského zboží. Naděje na dobyvatelné okry je tu pro plochu asi 1 ha při průměrné mocnosti 50 cm. Dá se tu tedy předběžně očekávat asi 5 000 m3 (cca 10 kt) surového okru, který by tvořil cca 10% dobývaných zásob a při selektivní těžbě by se separoval jako další produkt. Odhad nebyl podložen vrtným průzkumem či kopanými sondami, a jeho základem jsou jen vyhodnocené povrchové výchozy ve stěně hliniště a povrchové nahodilé nálezy na sousedním pozemku. Při rekognoskaci lokality bylo ověřeno, že lokalita Svatý Kříž s popisovaným výskytem perspektivní suroviny – okrů v části JZ a S lomových stěn a přírodních výchozů cihlářských jílů je omezeně přístupná příkryvem materiálu svahových pohybů a splachů a bujného vegetačního pokryvu. Bez použití těžké techniky prakticky nedostupná. Ve střední části hliniště, pravděpodobně na bývalé skládce suroviny, byla objevena poloha světlého okru (dle práce Dr. Vavřínové typ okru D) na ploše cca 1 m2, odebrán byl vzorek obsahující zrna fylitu a křemene do 0,5 cm. Vzorek byl rozplaven a jemnozrnná lehčí frakce jevící se jako možná surovina k přípravě barviva či pigmentu upravena a předána do laboratoří k analýzám. Průzkum druhé oblasti s výskytem tmavě okrových až červenohnědých jílů, dle rešerše se nalézajících na poli SV od obce nemohl být po dobu vegetace pěstovaných zemědělských plodin proveden, ani nebyly patrné změny barvy půdy. Výsledky lakařských zkoušek okru Sv. Kříž Hodnocení lakařských vlastností přírodních pigmentů Bolus a Okr Sv. Kříž bylo zadáno fy. SYNPO Pardubice. Byly provedeny zkoušky vysokosušinových epoxidových antikorozních nátěrových hmot, kde dodané pigmenty byly použity jako barvící složka. Součástí zkoušky bylo porovnání s komerčně prodávaným pigmentem odpovídající barvy. Jako srovnávací materiál byl použit komerční pigment Bayferrox 3920 Na základě výsledků laboratorních zkoušek bylo možno sestavit následující závěr: Z výsledků hodnocení je zřejmé, že vysoko sušinové epoxidové antikorozní nátěrové hmoty formulované a připravené na bázi pigmentu Okr – Svatý Kříž byly viskóznější než nátěrová hmota z pigmentu Bayferrox 3920. Nátěrovou hmotu na bázi Bayferroxu 3920 bylo možné připravit na sušinu 85 % hmot. Nátěrovou hmotu na bázi Okr - Svatý Kříž bylo nutné naředit na sušinu 80 % hmot. Tato skutečnost je zřejmě způsobena větším specifickým povrchem pigmentů.

62


Testovaný pigment neovlivnil základní lakařsko-technologické vlastnosti nátěrů. Podobné hodnoty byly stanoveny u povrchového zasychání, Okr – Svatý Kříž dokonce urychlil zasychání nátěrů do stavu bez otisku na 20 g až 1000 g. Obdobné byly u obou typů nátěrů také tvrdosti stanovené kyvadlovým přístrojem, fyzikálně-mechanické vlastnosti, přilnavost. Rozdíly byly zjištěny v optických vlastnostech nátěrů připravených z nátěrových hmot obsahujících Okr - Svatý Kříž a Bayferrox 3920. Tyto parametry však nemají vliv na ochrannou funkci nátěrů, připravených z vysokosušinových epoxidových antikorozních nátěrových hmot. U nátěrových filmů připravených z nátěrové hmoty na bázi Okr – Svatý Kříž byla zjištěna nepatrně nižší kryvost než u nátěrů na bázi srovnávacího pigmentu. Tato skutečnost zřejmě souvisí i s velikostí částic testovaných pigmentů. Bílence – Nezabylice Další perspektivní oblastí s výskytem lutitických hornin perspektivních k použití jako surovin pro výrobu keramiky, plniv do barev a plastů, barvítek stavebních směsí případně i k výrobě přírodních minerálních pigmentů je oblast tzv. Střezovského hřbetu nalézající se v Chomutovské části Severočeské hnědouhelné pánve. Z historických parametrů bylo ověřeno, že na řadě míst byly tyto suroviny již ve středověku těženy a využívány k přípravě barviv. Mezi tyto suroviny náleží především okry a červeně získané úpravou zjílovitělých pestrých hornin vulkanicko-detritického souvrství. Pigmenty jsou hodnoceny v „Závěrečné zprávě GI Praha Bílence“ z roku 1963, která byla zaměřena především na hodnocení kameninových jílů. V okolí obce Bílence Z od Nezabylic se v nadloží hnědouhelné sloje, vyskytují vysoce kvalitní kameninové jíly. Vyznačují se světlou barvou, po výpalu mají světle šedou až žlutou barvu. Mimo tuto polohu se zde nacházejí mocné polohy různě zabarvených jílů a různých technologických vlastností závislé na obsahu a kvalitě přítomných barvících a tavících oxidů. Jako perspektivní surovina pro možnou výrobu barevné keramiky a pigmentů byly hodnoceny pestrobarevné jíly vulkanické série, které tvoří na zkoumaném území nejstarší stratigrafickou jednotku uloženou pod podložním souvrství hnědouhelné sloje. Mocnosti těchto vrstev jsou proměnlivé, od 10 m až po největší mocnosti zjištěné vrty Bc14 – 60 m a Šk3 – 55 m. V oblasti Bílenců byly odebrány z povrchových odkryvů dva vzorky vulkanodetritické série pro analýzy vhodnosti použití této suroviny pro výrobu pigmentů a keramiky. V průběhu posledního čtvrtletí r 2006 se práce soustředily především na ověřovací zkoušky vhodnosti suroviny pro přípravu pigmentu červeně – bolusu jako výchozího materiálu pro výrobu pálené keramiky a testování separace pigmentu bolus z oblasti Střezovského hřbetu (prostor Bílenec – Hořenice). Výsledky zkoušek na keramické suroviny dle ČSN 72 1565 u jílovité suroviny typu bolus ukazují na velmi dobrou použitelnost při výrobě keramiky při výpalu nad 1050 °C. Tento materiál se jeví jako vhodná přísadová surovina. Vybarvení střepu je zřetelné z navazujícího obr. 1 – fotografie vypálených zkušebních tělísek:

63

Obrázek 1. Vybarvení střepu po usušení a po výpalu na 950 oC, 1050 oC, 1150 oC a 1250 oC

Surovina pro získání pigmentu (okru i bolusu ) byla podrobena zkouškám s technologií separace v promývacím žlabu s prolévkou a získaný produkt o zrnitosti – 40 μm byl po usušení pomlet v kulovém mlýnu. Takto připravené vzorky pigmentů bolus a okr byly předány k mineralogické analýze do institutu geologického inženýrství VŠB – TU Ostrava HGF. Oba typy pigmentů byly dále testovány na barvení betonových směsí. Probarvování bylo zkoušeno u betonových směsí 1 : 3 při dávkování bolusu 12, 22, 25, 30 a 32 % hm. vyjádřené v hm. % cementu (viz tělíska 1 až 5) a 30 % hm. okru ze Sv. Kříže.

Obrázek 2. Pigment bolus před finální úpravou drcením

64

Obrázek 3. Pigment okr těsně po usušení


Obrázek 4. Ukázka některých vzorků ukazujících probarvení betonových směsí

Hodnocení lakařských zkoušek (SYNPO Pardubice) „Z výsledků hodnocení je zřejmé, že vysokosušinová epoxidová antikorozní nátěrová hmota formulovaná na bázi pigmentu Bolus 26 136 je viskóznější, což je vyjádřeno delší výtokovou dobou a naopak nižší sušinou než má nátěrová z pigmentu Frepren TD 202. Tato skutečnost je zřejmě způsobena větším specifickým pigmentem Bolus 26 136. Testovaný pigment neovlivnil základní lakařsko-technologické vlastnosti nátěrů. Téměř stejné hodnoty byly stanoveny pro průběh zasychání, tvrdosti nátěrů kyvadlovým přístrojem, fyzikálněmechanické vlastnosti, přilnavost i odolnost vůči methyl ethyl ketonu, která představuje hustotu vytvořené polymerní sítě. Mírné rozdíly byly zjištěny v optických vlastnostech nátěrů připravených z nátěrové hmoty obsahující Bolus 26 136. Tyto parametry však nemají vliv na ochrannou funkci nátěrů, připravených z vysokosušinových epoxidových antikorozních nátěrových hmot“. Odhad zásob pigmentu bolus v prostoru Bílenec – Nezabylice Elevace vulkanických hornin v prostoru Bílenec – Nezabylice je proříznuta říčkou Chomutovka a jejím pravobřežním přítokem. Podle geologických map může plocha výchozových partií rudohnědých až hnědě-červených jílovitých sedimentů dosáhnout až 151 ha. Převážná část této plochy je však blokována komunikacemi, zástavbou obcí Hořenec a Nezabylice a oběmi vodotečemi. Plochy, které jsou volné jsou v tento okamžik dvě v severní části na levém břehu Chomutovky o výměře 16,6 ha a v jižní části, mezi silnicí I/7 a Chomutovkou, o výměře 15,78 ha. V případě, že bychom uvažovali s možností využití poloh, které upadají pod jílovité horniny produktivního terciéru (uhelného), do hloubky odpovídající skrývkovému poměru 1 : 1, tak se plocha ložiska ještě významně rozšířila. Mocnost červeně zbarvených hornin, podle výsledků vrtů z širšího okolí, dosahuje až 40 m, většinou však od 10 do 15 m. Podle výsledků orientačního průzkumu provedeného v posledních letech byly červeně zbarvené jílovité sedimenty zastiženy do hloubky 4 m (maximální dosah rýpadla), aniž by bylo dosaženo jejich podloží. Ve výchozech v roklích se mocnosti těchto hornin pohybují od 3 do 10 m. Z těchto údajů lze usuzovat na průměrnou mocnost využitelné polohy od 5 do 10 m.

65

Takováto situace neumožňuje v tuto chvíli bez podrobného průzkumu zpracovat výpočet zásob na potřebné úrovni. Odborným odhadem lze vyčíslit zásoby v objemu cca 2 mil. m3 ve volných plochách (při průměrné mocnosti 6 m) a 12 mil. m3 v celé ploše (při průměrné mocnosti 8 m). Dostupné statistiky ČR nám, vzhledem k neevidování výroby ani spotřeby tohoto typu pigmentů, neumožňují vyjádřit potenciál tohoto ložiska. Světová produkce přírodních pigmentů na bázi Fe oxidů (USGS, Iron oxide pigments in 2005) se pohybuje (bez Číny, bývalých Sovětských republik a Turecka) kolem 550 tis. t. Z toho však převážnou část představují okry (více než 75 %). Ložisko Bílenec–Nezabylice by tak mohlo teoreticky pokrýt světovou produkci přírodní anorganické červeni (100 tis. t) po dobu více než 250 let. Při ceně 430 USD za 1 t pigmentu (průměrná cena USA 2005) to představuje „hodnotu“ ložiska kolem 300 mld. Kč.

66


MOŽNOSTI ZÍSKÁVÁNÍ Ti Z JÍLÚ SOKOLOVSKÉ PÁNVE BAKTERIÁLNÍM LOUŽENÍM Peter FEČKO, Mária KUŠNIEROVÁ, Vladimír ČABLÍK, Iva JANÁKOVÁ, Nikolas MUCHA VŠB-TU Ostrava

Úvod V další etapě výzkumného centra byla řešena problematika získávání titanu z jílů Sokolovské hnědouhelné pánve z lomu Družba aplikací metabolitů silikátových baktérií. Testy byly realizovány na dvou vzorcích a to na červeném tufa u a na analcimickém jílovci. Vzorek analcimického jílovce byl odebrán z lomu Družba, ze středního řezu. Stratigraficky jedná se o cyprisové souvrství, svrchní část a o nadloží spodního karbonátového obzoru. Jedná se o jílovec analcimický s příměsí karbonátů. Z mineralogického hlediska analcimický jílovec obsahuje: analcim, anatas, kalcit, kaolinit, muskovit, ortoklas, křemen a siderit. Vzorek tufu červeného byl odebrán z lomu Družba z oblasti novosedelského zlomu, 8.řezu-sever, pod vyhlídkou. Stratigraficky se jedná o novosedelské souvrství, chodovské vrstvy, pemzového obzoru. Jedná se o tuf nebo tufit, který je karbonizovaný a kaolinizovaný. Z mineralogické RTG-analýzy vyplynulo, že daný vzorek obsahuje anatas, cristobalit, hematit a křemen. Metodika experimentálních prací Testy bakteriálního loužení s metabolitmi silikátových baktérií byly realizovány v mikrobiologickém oddělení Ústavu geotechniky SAV v Košicích za těchto podmínek. K loužení byla použitá navážka 10 gramů daného materiálů, k ni se přidalo 100 ml loužícího roztoku a směs byly míchaná na zavěsné třepačce . Odběry vzorků byly realizované po 2, 6, 24 a 72 hodinách kvůli stanovení kinetiky extrakce Ti. K jednotlivým experimentům byly použity tyto reakční činidla: 1. Směsné činidlo s obsahem metabolitů mikroskopické houby Aspergillus niger 2. 50% kyselina octová v koncentraci 1:1 3. kyselina. dusičná v koncentraci 1:1 4. kyselina. citrónová 40 %-ní 5. kyselina šťavelová 10 % 6. kyselina chlorovodíková v koncentraci 1:1 7. destilovaná voda Postup stanovení Ti ve výluzích Ze zásobního roztoku se po odstranění SiO2 odpipetuje alikvotní část obsahující dle přepočtů 0,1 až 2,0 mg (v našem případě to byly 2 ml) Ti do odměrné baňky (100 ml), přidá se 30 ml 10 % H2SO4, 5ml koncentrované H3PO4 a 5 ml 30 % H2O2 a doplní se to po odměrnou značku destilovanou vodou. Po promíchání se po cca 3 min. měří adsorbance na spektrofotometru při vlnové délce 410 nm proti slepému pokusu bez H2O2.

67

Výsledky loužení s metabolity silikátových baktérií V tabulce č. 1 jsou uvedeny výsledky extrakce Ti z analcimického jílovce s metabolity silikátových baktérií a v tabulce č. 2 výsledky extrakce Ti z červeného tufu. Tabulka č. 1: Kinetika extrakce Ti z analcimického jílovce Loužící činidlo 1 2 3 4 5 6 7 obsah Ti v pevné fázi * zakalený vzorek

0 0 0 0 0 0 0 0 1,36

Doba loužení (hod.) 2 6 24 72 Koncentrace Ti ve výluhu (mg/ml) 0 0 0,016 0,07 0 0 0,02 0,01 0 0 0,035 0 0 0 0,020 0 0 0 0,046 0,07 0 0 0,012 0 0 0 0,09* 0 -

168 0,018 0 0,28 0 0,373 0,038 0 -

Tabulka č. 2: Kinetika extrakce Ti z červeného tufu Loužící činidlo

0

1 2 3 4 5 6 7 obsah Ti v pevné fázi

0 0 0 0 0 0 0 2,0

Doba loužení (hod.) 2 6 24 72 Koncentrace Ti ve výluhu (mg/ml) 0 0,003 0,005 0 0 0 0,005 0 0 0,005 0,029 0,10 0 0,006 0,021 0,05 0 0 0,022 0,15 0 0 0,040 0,08 0 0 0,013 0 -

168 0 0 0 0,16 0,069 0 0 -

Z dosažených výsledků vyplynulo, že nejvyšší výtěžnost Ti do výluhu byla dosažena u analcimického jílovce při použití 10 %-ní kyseliny štavelové, a to 27,4 % a u červeného tufu byly nejlepší výsledky dosaženy při aplikací 40 %-ní kyseliny citrónové, kdy výtěžnost Ti do výluhu představovala 8 %. Závěr

Cílem experimentálních prací bylo ověření extrakce Ti ze dvou vzorků, a to z červeného tufu a z analcimického jílovce aplikací metabolitů silikátových baktérií. Z dosažených výsledků vyplynulo, že bakteriální loužení není tak účinné jako chemické loužení, při kterém se dosahovaly výtěžnosti nad 90 % při aplikací 20 %-ní kyseliny chlorovodíkové (výsledky již byly uváděny v předchozích zprávách). Vzhledem k tomu, že bakteriální loužení vyžaduje mnohonásobně delší dobu, se v dalších experimentech zaměříme na jiné využití daných materiálů jako sorbentů nebo jako přírodních pigmentů. Literatura

[1] FEČKO P. a kol.: Environmentální biotechnologie, VŠB-TU Ostrava, 2004 [2] GREENWOOD N.N., EARNSHAW A.: Chemie prvků, Informátorium, Praha, 1993 [3] ŠPALDON F.: Chemické sposoby úpravy nerastných surovín, Alfa Bratislava, 1986

68

DÍLČÍ CÍL V 005 - DEMINERALIZAČNÍ TECHNOLOGIE ÚPRAVY DŮLNÍCH VOD - NÁVRH KOMPLEXNÍ METODIKY

DESULFATAČNÍ TECHNOLOGIE ÚPRAVY DŮLNÍCH VOD ETAPA VIII. 1.1.2008-30.3.2008 Jiří VIDLÁŘ, Radmila KUČEROVÁ, Iva BESTOVÁ, Vojtěch VÁCLAVÍK, Petra MALÍKOVÁ, Jitka HAJDUKOVÁ VŠB-TU Ostrava

Regenerace ettringitového kalu V šesté etapě byla prováděna desulfatace a následná regenerace ettringitového kalu následovně: Do přiváděné surové důlní vody je dávkován hydroxid vápenatý k pH 12,4-12,6 (A). K suspenzi je v první etapě srážení síranů dávkováno srážecí činidlo hlinitan sodný (AlR-F) (B). Produkty jsou voda, vyčištěná s požadovanou účinností, a ettringitový kal (C). K ettringitovému kalu, rozvolněnému v malém množství destilované vody, je dávkována kyselina sírová k požadovanému pH - cca 3,6 (D). Filtrací suspenze je získán filtrát 2 (E) s uvolněnými hlinitými ionty a kal, jehož složení odpovídá hemihydrátu síranu vápenatého a je konečným produktem této technologie. K filtrátu 2 je dávkován hydroxid sodný k pH 5,5 až 7 (F). Získaná sraženina odpovídá složením nečistému hydroxidu hlinitému. Filtrací (G) získaný filtrát 3, zatížený sírany, je veden k surové důlní vodě. Tyto sírany obsažené ve filtrátu zvýší celkovou koncentraci síranů v důlní vodě a je tedy potřebné alkalizovat vodu vyšší dávkou hydroxidu vápenatého, která vysráží přebytečné sírany na koncentraci odpovídající součinu rozpustnosti síranu vápenatého. Ke sraženině čerstvého hydroxidu hlinitého je dávkován hydroxid sodný (H). Roztok čerstvého hlinitanu sodného je opětovně dávkován do alkalizované důlní vody namísto AlR-F. Produkty jsou vyčištěná voda a ettringitový kal. AlR-F (1)

Ca(OH)2 DV

A

B

Vyčištěná voda (1) C Filtrát 4 (2)

Ettringitový kal (1)

Kal (2) H2SO4

D

Neutralizační NaOH

Filtrát 2 (2) F

E CaSO4.0,5H2O

Filtrát 3 (2)

Odpad

G

Al(OH)3 Regenerační NaOH

NaAlO2 (2) H

Obrázek 1: Schéma regenerace ettringitového kalu 69

Cílem této etapy bylo ověření metody regenerace ettringitového kalu. Pro zkoušky byly použity důlní vody z lokality Sokolovská uhelná, právní nástupce, a.s., Sokolov, konkrétně Lomnice a důlní vody z lokality Severočeské doly a.s., Doly Bílina, konkrétně ÚDV Emerán (viz. Tabulka1). Tabulka 1: Charakteristika použitých důlních vod Důlní voda

pH

LOMNICE 1 LOMNICE 2 ÚDV EMERÁN - VSTUP ÚDV EMERÁN - VÝSTUP

2,8 2,63 6,9 7,5

c(SO42-) mg.l-1 1117 981 688 493

V prvním kroku byla provedena desulfatace (chemické srážení síranů). Zkoušky byly prováděny v 0,5 l vzorku důlních vod. K desulfataci byl použit krystalický hlinitan sodný. Vzniklý směsný ettringitový kal byl zfiltrován na vývěvě a ve filtrátu byla (pro ověření desulfatace) spektrofotometricky stanovena koncentrace síranů. Výsledky desulfatace jsou uvedeny v Tabulce 2. Tabulka 2: Výsledky desulfatace za použití krystalického hlinitanu sodného

LOMNICE 1 LOMNICE 2 ÚDV EMERÁN - VSTUP ÚDV EMERÁN -VÝSTUP

c(SO42-) ve filtrátu (mg/l) 17 25 19 25 5,1 7 17 20,4

Účinnost desulfatace (%) 98,5 97,76 98,06 97,45 99,26 98,98 96,55 95,86

V druhém kroku byla provedena regenerace hlinitanu sodného ze vzniklého ettringitového kalu (směsného) dle schématu uvedeném na Obrázku 1. Vzniklý roztok hlinitanu sodného byl použit na desulfataci důlních vod. Výsledky desulfatace jsou shrnuty v Tabulce 3. Tabulka 3: Výsledky desulfatace za použití regenerovaného hlinitanu sodného

LOMNICE 1 LOMNICE 2 ÚDV EMERÁN - VSTUP ÚDV EMERÁN - VÝSTUP

c(SO42-) ve filtrátu (mg/l) 390 400 328 340 300 254 222 284

Účinnost desulfatace (%) 65,09 64,17 66,56 65,34 56,4 63,08 54,97 42,39

Testování jednotlivých kroků regenerace Dalším úkolem bylo testování jednotlivých kroků regenerace. Konkrétně závislost uvolňování hlinitých iontů na dávce kyseliny sírové.

70


Tyto testy byly provedeny na vzorcích čerstvého ettringitového kalu (směsného), které byly získány procesem desulfatace z důlní vody Lomnice 1 (charakteristika vody viz. Tabulka 1). K testům regenerace bylo připraveno 6 vzorků (koláčů) ettringitového kalu. 1. Loužení ettringitového kalu v H2SO4 Jde o převedená hlinitých iontů do kapalné fáze. K ettringitovému kalu (koláč cca 40g) byla dávkována 10% H2SO4 a sledována změna pH. Filtrací suspenze získáváme filtrát 2, ve kterém byla kolorimetricky stanovena koncentrace uvolněných hlinitých iontů (viz Tabulka 4).

Obrázek 2: Koláč ettringitového kalu

Obrázek 3: Filtrát 2

Tabulka 4: Charakteristika filtrátu 2 DÁVKA H2SO4 pH SUSPENZE pH FILTRÁTU 2 (ml) 1 9,0 4,35 4,26 2 10,0 4,20 4,11 3 11,5 4,06 3,89 4 12,0 3,91 3,91 5 13,0 2,50 2,10 6 14,5 1,93 2,01 Pozn: do surové důlní vody bylo při desulfataci dávkováno cca 2900 mg/l Al3+

VZOREK

c(Al3+) FILTRÁTU 2 (mg.l-1) 260 350 1200 2200 2900 2900

Lze konstatovat, že loužením čerstvého ettringitového kalu v H2SO4 lze do roztoku převést až 100% z celkového množství hlinitých iontů vnesených při procesu desulfatace. Loužení hlinitých iontů do roztoku probíhá již ve slabě kyselé oblasti (cca pH 4,2). 2. Srážení hlinitých iontů Jde o převedení hlinitých iontů z filtrátu 2 po kyselém loužení do tuhé fáze. K filtrátu 2 je dávkován 30% NaOH k pH 7. Filtrací je získán hydroxid hlinitý a filtrát 3 (zatížen sírany), ve kterém byla stanovena c(SO42-) a c(Al3+) (viz Tabulka 5).

Obrázek 4: Filtrát 2 s nadávkovaným NaOH

Obrázek 5: Zfiltrovaný hydroxid hlinitý

71

Tabulka 5: Charakteristiky filtrátu 3 VZOREK 1 2 3 4 5 6

c(Al3+) FILTRÁTU 3 (mg.l-1) 3 2,5 2 0 0 0

c(SO42-) FILTRÁTU 3 (mg.l-1) 2360 3348 6720 5840 12550 10630

3. Rozpouštění sraženiny hydroxidu hlinitého Sraženina hydroxidu hlinitého je dále rozpouštěna 30% NaOH za vzniku roztoku hlinitanu sodného. Po rozpuštění vzniká cca 10 ml roztoku hlinitanu sodného, ve kterém je stanovena koncentrace Al3+ (viz Tabulka 6). Tabulka 6: Roztok hlinitanu sodného c(Al3+) (mg.l-1) 260 350 1200 2200 2900 2900

VZOREK 1 2 3 4 5 6

c(SO42-) (mg.l-1) 150 350 460 730 2150 2480

Je patrné, že roztok hlinitanu sodného u vzorku 5 a 6 obsahuje 2900 mg.l-1 Al3+, což znamená, že obsahuje veškeré hlinité ionty, které byly původně do procesu dávkovány ve formě krystalického hlinitanu sodného. 4. Desulfatace za použití regenerovného hlinitanu sodného Surová důlní voda byla alkalizována potřebným množstvím Ca(OH)2 k dosažení pH 12,5. Poté byl dávkován připravený hlinitan sodný. Vzniklá suspenze byla zfiltrována a ve filtrátu 4 byla stanovena koncentrace síranů (viz Tabulka 7). Tabulka 7: Výsledky desulfatace za použití regenerovaného hlinitanu sodného VZOREK 1 2 3 4 5

c(SO42-) (mg.l-1) 956 864 458 346 332

ÚČINNOST DESULFATACE % 14,41 22,65 59,00 69,08 70,28

Z uvedených výsledků bylo potvrzeno, že hlinitan sodný, připravený regenerací čerstvého ettringitového kalu (dle schématu na Obr.1) má desulfatační účinek.

72


Použití CO2 ke snížení pH namísto H2SO4 Ettringitový kal rozvolněný v malém množství vody byl probubláván CO2, přičemž bylo kontinuálně měřeno pH. Hodnota pH v průběhu 10ti až 15ti minut klesla na cca 6,5 a ani dlouhodobé působení CO2 již nevedlo ke snížení pH. Pro dosažení hodnoty pH cca 3,6 (k úplnému převedení hlinitých iontů do roztoku) musela být přidána opět kyselina sírová, a to v množství odpovídajícímu dávce bez předchozí aplikace CO2. Z uvedeného vyplývá, že použití CO2 by nevedlo k předpokládaným úsporám ve spotřebě kyseliny sírové, ale naopak k neopodstatněným nákladům na samotný CO2 a zařízení potřebné k jeho aplikaci. Další etapa výzkumu bude zaměřena na: • Metody odmanganování • Testování ettringitového kalu jako sorbentu Příprava desulfatačního kalu pro poloprovozní ověření maltové směsi V rámci aktivity A0819 – poloprovozní ověření maltové směsi s desulfatačním kalem, byla příprava desulfatačního kalu v lokalitě MOST – čerpací stanice ČSA přeložena na druhou etapu (duben – červen) z důvodu nepříznivých podmínek pro přípravu kalu. Za účelem výstavby zkušební stěny pro následné aplikace omítkovin na bázi desulfatačního kalu, byl zajištěn stavební materiál. Jedná se o cihlu z lehkého betonu daxner® viz Obr. 6. a 7. Zkušební stěna bude tvořena běhounovou vazbou – tloušťka stěny bude 140 mm, celková plocha zkušební stěny bude 4 m2. Zdivo bude založeno na izolační vrstvě z asfaltové lepenky a zděno na lepidlo daxner®.

Obr. 6 Cihla z lehkého betonu daxner®, plná

Obr. 7 Cihla z lehkého betonu daxner® rozměru 290x140x65 mm

Doporučení pro další etapu (duben-červan 2008) Příprava desulfatačního kalu v lokalitě MOST – čerpací stanice ČSA, Výstavba zkušební stěny z cihel z lehkého betonu daxner®. Příprava vhodné receptury malty na bázi desulfatačního kalu pro aplikaci na zkušební stěnu.U uvedené malty budou provedeny následující zkoušky: Stanovení pevnosti zatvrdlých malt v tahu za ohybu a v tlaku dle ČSN EN 1015-11 Stanovení přídržnosti k podkladu u zatvrdlých malt pro vnitřní a vnější omítky dle ČSN EN 1015-12

73

Dílčí cíl V 005 - Demineralizační technologie úpravy důlních vod – návrh komplexní metodiky. Vývoj komplexní demineralizační technologie úpravy důlních vod pro komerční využití Josef HALÍŘ Výzkumný ústav pro hnědé uhlí a.s.

Aktivita: A0831 - Analýza vývoje chemismu vod v lokalitě Jirásek a Radovesice. I.etapa: 01- 03/2008 - Sběr a analýza dostupných dat chemismu vod z lokality Jirásek. V první etapě řešení úkolu v roce 2008 byla shromážděna, ve spolupráci s vodohospodářem SD a.s., dostupná data chemismu vod z lokality Jirásek. Následně byla vytvořena databáze chemismu vod v jednotlivých odběrných místech s utříděním sledovaných ukazatelů kvality vody. K dispozici pro další řešení úkolu jsou data od roku 2000. Vývoj chemismu vod v období let 2000 až 2007 je zpracován do tabelárních a grafických výstupů (pracovní verze). Ve spolupráci s vodohospodářem SD a.s. byl sestaven i plán odběrů vod pro rok 2008. Výsledky rozborů chemismu vod v jednotlivých odběrných místech v roce 2008 budou rovněž zahrnuty do řešení úkolu v roce 2008.

74

DÍLČÍ CÍL V-006 – DOSÁHNOUT VÝSLEDKŮ UMOŽŇUJÍCÍCH APLIKACI V PRAXI S OHLEDEM NA EKONOMICKÉ PARAMETRY NAVRHOVANÝCH VÝSTUPŮ

METODIKA EKONOMICKÉHO HODNOCENÍ – 1. ČTVRTLETÍ 2008 Jaroslav DVOŘÁČEK, Michal VANĚK VŠB-TU Ostrava

Úprava důlních vod V období 1. čtvrtletí 2007 byly určeny jednicové náklady úpravy důlních vod velkolomu ČSA a úpravny důlních vod Vršany. Tyto hodnoty se od sebe podstatně lišily, neboť vody z lokality Vršany byly pouze vápněny, zatímco v případě důlních vod z lokality velkolomu ČSA dochází k odstraňování železa i manganu. Dalším důvodem je rozdílné množství upravených důlních vod, které je v případě úpravny důlních vod lomu ČSA téměř čtyřnásobně větší, tím dochází k rozdílným podílům fixních nákladů na kubický metr upravené vody. Rozdílná struktura nákladů na obou lokalitách vyplývá z následující tabulky č. 1. Tabulka 1. Struktura nákladů na 1 m3 upravené vody v roce 2006 [Kč/m3] lokalita Vršany

lokalita ČSA

spotřebované nákupy

0,11

1,62

služby

0,12

2,44

osobní náklady

0,97

1,82

daně a poplatky

-

0,01

jiné provozní náklady

0,02

0,04

odpisy, rezervy, opravné položky

0,36

0,77

jednicové náklady celkem

1,58

6,70

7%

8%

23% 1% 0%

61% spotřebované nákupy služby osobní náklady daně a poplatky jiné provozní náklady odpisy, rezervy, opravné položky

Graf 1. Struktura jednicových nákladů upravené vody v roce 2006 – lokalita Vršany

75

0%

11%

24%

1%

27% 37%

spotřebované nákupy služby osobní náklady daně a poplatky jiné provozní náklady odpisy, rezervy, opravné položky

Graf 2. Struktura jednicových nákladů upravené vody v roce 2006 – lokalita ČSA

Výsledky roku 2006 jsou již ovlivněny rekonstrukcí, která proběhla v roce 2004 a polovině roku 2005, jíž byla doplněna technologie pro odstraňování manganu z důlních vod a zvýšena kapacita kalového hospodářství při zvýšení výkonu úpravny z hodnoty 60 l/sec na 120 l/sec. Potřeba rekonstrukce byla vyvolána změnou legislativy a zpřísněním limitů pro obsah manganu ve vypouštěných vodách a také zvýšením objemu důlních vod v obou lokalitách. Rekonstrukce spočívala v: 1. stavební části: -

vyrovnávací nádrže (sanace a obtok směšovací komory);

-

odběrné objekty (výtlak surové vody a základ pod čerpadlo);

-

stávající provozní budova (dělící stěna a základy pod čerpadly v čerpací stanici surové vody); -

nová provozní budova (přípravné, zemní a výkopové práce, betonáž základů, realizace základové desky, ocelová konstrukce budovy, vytápění elektroinstalace a hromosvod);

-

chemická úprava vody (propojovací žlaby) + přeložky stávajících sítí;

-

terénní úpravy;

-

demontáž stávajících ocelových konstrukcí.

2. technologické části:

76

-

vyrovnávací nádrže (potrubí obtoku);

-

odběrné objekty (stavítka odběrových objektů a čerpadlo výtlaku surové vody);

-

stávající provozní budova (výměna 2 čerpadel surové vody za výkonnější typy, výtlačné potrubí, uzavírací hradítko, průtokoměr);

DÍLČÍ CÍL V-006 – DOSÁHNOUT VÝSLEDKŮ UMOŽŇUJÍCÍCH APLIKACI V PRAXI S OHLEDEM NA EKONOMICKÉ PARAMETRY NAVRHOVANÝCH VÝSTUPŮ

-

nová provozní budova (dávkovací stanice manganistanu draselného a flokulantu);

-

chemická úprava vody (osazení flokulační komory míchadly, hradítka technologických objektů, servopohony k regulaci nátoku);

-

technologická elektroinstalace;

-

měření a regulace;

-

řídící systém;

-

úprava HČS Šverma (výměna armatur, osazení průtokoměru, měření a regulace).

Cena stavby: -

stavební část

8 327 000,- Kč

-

technologická část

9 132 000,- Kč

-

dokumentace skutečného provedení stavby

Celková cena díla

560 000,- Kč 18 019 000,- Kč

Po skončení rekonstrukce probíhal roční zkušební provoz v řízení zhotovitele za smluvenou cenu 550,Kč/hod., celkem max. 1 050 000,-Kč. Zkušební provoz si vyžádal potřebu dalších úprav spočívajících v provzdušnění nátokového kanálu a kalových kapes usazovacích nádrží, změně způsobu odkalovaní usazovacích nádrží (nucené čerpání mamutími čerpadly místo odtahu pomocí hydrostatického tlaku), výměně kalového potrubí, výtlaků surové vody a položení nových rozvodů vápenného mléka v technologickém kanálu, realizaci provzdušení kalníku zahušťovací nádrže, výstavbě homogenizační nádrže kalů, výměně čerpadel zahušťovací nádrže, sanaci usazovacích nádrží a modernizaci shrabovacích mostů. Úpravy probíhaly postupně v letech 2006 až 2007. Celková cena úprav

8 639 000,- Kč

Na rekonstrukci bylo třeba vynaložit přes 26,6 mil. Kč a více než 1 mil. Kč na zkušební provoz. Ve 4. čtvrtletí 2007 byl proveden odhad jednicových nákladů odstraňování manganu alkalizací hydroxidem vápenatým se zpětnou neutralizací pomocí oxidu uhličitého. Vícenáklady na oxid uhličitý byly vyčísleny v rozmezí 1,77 – 2,76 Kč/m3 podle způsobu jeho zajišťování – svazek lahví, vlastní nebo pronajatý zásobník, rozdílné objemy zásobníku. Jednicové náklady při použití minimální hodnoty vícenákladů by dosáhly 8,47 Kč/m3. I za této situace však důlní vody vypouštěné do veřejné vodoteče nesplňují limit pro obsah síranů. V diplomové práci Jiřího Nováka s názvem „Ekonomický dopad desulfatace důlních vod z lomu ČSA“ jsou vyčísleny jednicové náklady na odstraňování síranů z důlních vod dávkováním hlinitanových aniontů na 13,70 Kč/m3. Vychází z investičních nákladů ve výši 10 mil. Kč, odpisů 700 tis. Kč ročně a objemu upravených vod 900 000 m3/rok. Ve 2. čtvrtletí 2007 byl námi zpracován odhad nákladů pro desulfataci důlních vod pro objem upravených vod 1 103 760 m3/rok. Na základě poměrně podrobné specifikace investic projektovou organizací byly celkové náklady odhadnuty na 30 mil. Kč (stavební investice 5 mil. Kč, strojní investice 25 mil. Kč) s ročními odpisy 2 667 tis. Kč, uvažovalo se i s vázaností zásob a jejich krytí úvěrem. Za těchto předpokladů vyšly náklady na 34,47 Kč/m3. Jestliže si jednicové náklady při různých způsobech úpravy důlních vod seřadíme do tabulky č.2, dostaneme:

77

Tabulka 2. Jednicové náklady úpravy důlní vody vápnění surové vody

1,58 Kč/m3

odstraňování železa a manganu

6,70 Kč/m3

odstraňování manganu se zpětnou neutralizací

8,47 Kč/m3

odstraňování síranů při rozšíření stávajícího zařízení

13,70 Kč/m3

desulfatace se zcela novým desulfatačním uzlem

37,47 Kč/m3

Přesnost výpočtů samozřejmě závisí na objemu upravených důlních vod, na míře obnovy a dimenzování technologie a v neposlední řadě na přesnosti podkladů. V každém případě je zřejmé, že dokonalejší stupeň úpravy důlních vod je spojen s výrazně rostoucími náklady. V této souvislosti vyvstává otázka, zda lze takto upravenou vodu využít namísto pouhého vypouštění do veřejné vodoteče. V zásadě lze uvažovat s následujícími možnostmi: -

dodávky upravené vody pro zemědělství;

-

dodávky upravené vody pro průmysl;

-

dodávky vody pro rekreační účely – uměle vytvořené vodní plochy;

-

dodávky vody pro rekreační účely – přírodní vodní plochy.

Využití každé z možnosti je vázáno na konkrétní místní podmínky a nelze provést výběr obecně. V lokalitě lomu Vršany a velkolomu ČSA lze konstatovat: -

zemědělská činnost není v nejbližším okolí provozována vzhledem k narušení krajiny lomovou těžbou a vzhledem k průmyslovému charakteru okolního osídlení;

-

v okolí nejsou průmyslové subjekty s potřebou odběru vody pro průmyslovou činnost s výjimkou Chemopetrolu Litvínov, který má své vlastní odběrné místo v řece Bílině s navazující úpravnou vody, laboratořemi i se záložním zdrojem vody;

-

využití vody pro uměle vytvořené vodní plochy – např. aquapark – je teoreticky možné, avšak spojené se značnými investicemi, navíc v regionu vodní plochy již existují;

-

možnou variantou jsou i dodávky vody pro využití přírodního prostředí zatopením bývalého lomu Most. I zde jsou vyžadovány značné investiční náklady a souhlas orgánů ochrany přírody, byly by nezbytné kapacitní propočty.

Zdá se tedy, že rozhodujícím ekonomickým parametrem by mohly být opakovaně ukládané pokuty vodohospodářských orgánů za nedodržení limitů obsahu látek ve vypouštěných vodách, resp. personální opatření spojená s neochotou firmy přispívat k ochraně životního prostředí. Takto lze uvažovat v krátkém časovém horizontu. V dlouhodobější perspektivě bezesporu význam vody poroste a podobně jako dnes ropa bude spotřebovávána bez ohledu na její cenu. Upravovaná důlní voda tak může představovat strategický zdroj, jehož využívání lze očekávat i přes vysoké investiční a provozní náklady spojené s jeho zajišťováním. V současnosti však nelze na tomto místě odhadnout, jak se k těmto možnostem příslušní majitelé těžební firmy postaví. Literatura 1. NOVÁK, Jiří. Ekonomický dopad desulfatace důlních vod z lomu ČSA .Diplomová práce, vedoucí J.Dvořáček, Most 2008. 2. JAKUBAŠEK, T. Úprava důlních vod lomu ČSA-JŠ : podkladový materiál, 14.12.2007.

78

DÍLČÍ CÍL V 006 – DOSÁHNOUT VÝSLEDKŮ UMOŽŇUJÍCÍCH APLIKACI V PRAXI S OHLEDEM NA EKONOMICKÉ PARAMETRY NAVRHOVANÝCH VÝSTUPŮ

V 006 – Dosáhnout výsledků umožňujících aplikaci v praxi s ohledem na ekonomické parametry navrhovaných výstupů Dílčí zpráva – I. čtvrtletí 2008 Miroslav Svoboda (garant okruhu V 006)

Michaela Suchardová (řešitel okruhu V 006)

Martin Nejedlík, Martina Frühbauerová, Iva Vaisová, Hynek Vilam, Petr Doležal, Hana Zezulová, Zuzana Letková (spoluřešitelský tým)

Úvod Výstup roku 2008 (1. 1. – 31. 12.) prováděný ve čtyřech etapách zahrnuje dle metodiky CVVP následující body: 1. Možnosti využití umělého kameniva na bázi VEP v podmínkách ČR a) A0822 – Marketingové hodnocení výroby umělého kameniva (Martin Nejedlík, Martina Frühbauerová) – 1.1.2008 až 31.12.2008 b) A0823 – Ekonomické hodnocení výroby umělého kameniva (Michaela Suchardová, Iva Vaisová) – 1.1.2008 až 31.12.2008 c) A0824 – Strojně-technologický návrh linky pro výrobu umělého kameniva (Hynek Vilam, Petr Doležal) – 1.1.2008 až 31.12.2008 2. A0825 – Přehled legislativních požadavků pro využití VEP ve výrobě stavebních hmot a v dalších příbuzných oborech (aktualizace, doplnění) (Hana Zezulová, Zuzana Letková) – 1.1.2008 až 31.12.2008

79

1. MOŽNOSTI VYUŽITÍ UMĚLÉHO KAMENIVA NA BÁZI VEP V PODMÍNKÁCH ČR 1.a) A0822 – Marketingové hodnocení výroby umělého kameniva I.

Analýza trhu

Analýza trhu byla provedena v minulých etapách. Cílem analýzy bylo zjistit, zda je odbyt plánovaného produktu na trhu ČR reálný, určit tržní potenciál na dostupném trhu a maximální možnou hranici cenového rozpětí. V rámci analýzy trhu kameniv byl zjišťován současný stav v ČR i v zahraničí. Česká ekonomika je prakticky soběstačná v zásobování přírodním kamenivem. Celková produkce kameniva v roce 2006 činila 67,2 mil. tun. Převážně je využíváno přírodní kamenivo, využití umělého kameniva a recyklátů dosahuje necelých 6%: −

přírodní kamenivo: o

písek a štěrk

25,5 mil. tun

o

drcený kámen

38,0 mil. tun

−

recykláty

3,4 mil. tun

−

umělé kamenivo

0,3 mil. tun

V předchozích etapách byly zpracovány mapy dobývacích prostor přírodních kameniv a zjištěny současné ceny. Aby na trhu stavebních hmot našla uplatnění umělá hutná kameniva vysokých pevností, měla by cena za 1 tunu odpovídat běžným tržním cenám. To je však při výrobě kameniva požadovaných pevností v současné době stěží dosažitelné. Na trhu ČR chybí přírodní zdroj lehkého kameniva, které je částečně nahrazováno umělými ekvivalenty (keramzit, expandovaný perlit, vermikulit, některé typy strusek apod.), jejichž tržním cenám může nový produkt na bázi VEP konkurovat. Dosavadní výsledky analýzy trhu tedy upřednostňují možnost výroby lehkého nebo lehčeného kameniva. Těžba přírodního hutného kameniva představuje významnou environmentální zátěž, projevuje se zásahy do krajinného rázu, narušením přírodních lokalit a stanovišť ohrožených druhů, prašností, hlukem, doprava a otřesy zhoršují životní prostředí v okolních obcích atd. Proto lze předpokládat, že se v budoucnosti začne reálně uvažovat i o výrobě hutného kameniva z odpadních materiálů. Pokud se výrazně změní ekonomické prostředí tak, aby znevýhodňovalo využití primárních surovin, a zároveň bude překonána obecná nedůvěra v materiály na bázi druhotných surovin a nezájem o tento materiál, lze kolem roku 2010 předpokládat náhradu cca 3 miliónů tun přírodního kameniva umělým kamenivem [2]. Tomuto trendu odpovídá i situace v zahraničí, kde je výroba umělých kameniv poměrně rozšířená. K výrobě jsou používány jak přírodní suroviny (jíly, břidlice, perlit apod.), tak i odpadní materiály (popely a popílky, strusky, stavební odpad apod.). Produkovaná kameniva mají většinou nižší objemovou hmotnost a jsou označována jako lehká nebo lehčená. Nachází široké uplatnění ve stavebnictví, ale také např. při úpravě vod a v dalších oborech. Hutná kameniva (např. slinutá) se vyrábí v daleko menší míře především v oblastech, kde je lokální nedostatek jejich přírodních substitutů (např. Japonsko)

80


II. Marketingový výzkum Marketingový výzkum bude probíhat v roce 2008 dvěma směry – primárním a sekundárním. Předvýzkum bude proveden na základě sekundárních dat získaných z klasických statistických přehledů (Český statistický úřad, rezortní ministerstva – MPO ČR, MŽP ČR, MMR ČR a další instituce spojené s touto problematikou) V rámci primárního marketingového výzkumu budou dotazovány stavební firmy, obchody se stavebninami i výrobci stavebních hmot s cílem zjistit nebo ověřit: o

možnosti uplatnění produktu na trhu ČR,

o

požadavky na samotný produkt, jeho cenu a způsob distribuce,

o

strategie a objem prodeje konkurenčních firem,

o

stav veřejného mínění na stavební produkty z druhotných surovin.

Cílem je příprava podmínek pro uvedení výrobku na trh, zejména stanovení konečné výše ceny tak, aby byla pro potencionální zákazníky i producenta přijatelná. III. SWOT analýza

+

–

Vnitřní vlivy

Silné stránky

Slabé stránky

Vnější vlivy

Na základě zjištění marketingového výzkumu a po upřesnění receptur a technologie daného produktu bude zpracována SWOT analýza, tzn. budou posouzeny jeho silné a slabé stránky a současně tržní příležitosti a hrozby v následující struktuře

Příležitosti

Ohrožení

Cílem je příprava podmínek pro uvedení výrobku na trh, posílení silných stránek a příležitostí a eliminace slabých stránek a případných hrozeb. IV. Tržní testování Simulované tržní testy budou provedeny u vybraných potencionálních odběratelů v roce 2009. Na základě porovnání jednotlivých produktů (jejich vlastností a cen, způsobu dodávky, platebních a záručních podmínek, případně dalších doplňkových služeb) budou tyto subjekty rozhodovat o možnostech jejich nákupu. Cílem je zjistit důvod pro jejich rozhodnutí. V. Příprava komplexního produktu pro uvedení na trh Bude provedena až pro konkrétního producenta. Bude zahrnovat: o

Stanovení výrobkové koncepce (ve vztahu ke způsobu dodávky, platebních a záručních podmínek, případně dalších doplňkových služeb – např. testování kameniva nad rámec požadovaných zkoušek apod.),

o

Stanovení marketingové strategie (tzn. způsobu propagace, distribuce, ceny) v závislosti na výsledku marketingového výzkumu.

81

1.b) A0823 – Ekonomické hodnocení výroby umělého kameniva I.

Popis produktu

KABET – lehké umělé kamenivo dle ČSN EN 13055-1 (721505) Pórovité kamenivo - Část 1: Pórovité kamenivo pro beton, malty a injektážní malty, která určuje vlastnosti pórovitého kameniva a pórovitého fileru jako kameniva, získaného úpravou přírodního, umělého nebo recyklovaného materiálu a směsi těchto kameniv pro použití v betonu, maltě a injektážní maltě, v pozemních stavbách, silnicích a inženýrských stavbách. Technologie výroby umělého kameniva je založena na smíchání VEP, pojiva, vody a případně další suché přísady. Technologický postup výroby bude rozpracován v kap. 1.c) A0824 – Strojnětechnologický návrh linky pro výrobu umělého kameniva. Legislativní omezení týkající se vlastní výroby a/nebo uvedení výrobku na trh budou rozpracována v kap. 3. A0825 – Přehled legislativních požadavků pro využití VEP ve výrobě stavebních hmot a v dalších příbuzných oborech. Ochrana práv k duševnímu vlastnictví, případně další náležitosti budou řešeny s konkrétním producentem. II. Výrobní plán Základní položky výrobního plánu, tj. výrobní kapacita linky, strojně-technologická dokumentace vč. požadavků na výši investic, potřeba lidských zdrojů, paliv, energií a ostatních položek (náhradní díly, opravy, udržování atd.) jsou řešeny v kap. 1.c) A0824 – Strojně-technologický návrh linky pro výrobu umělého kameniva. Plánovaná spotřeba surovin a materiálu je závislá na receptuře. Tato část probíhá v součinnosti s řešením dílčího cíle V003 „Navrhnout a ověřit nové a dosud neaplikované způsoby využití vedlejších energetických produktů pro ostatní odvětví průmyslu“. V loňském roce bylo hodnoceno 18 receptur, v letošním roce bylo odzkoušeno ještě dalších 12 variant. V rámci volby surovin bylo třeba zaměřit se na maximální úsporu pojiv a omezení počtu složek v receptuře, protože s každou další použitou složkou rostou provozní i investiční náklady. Ekonomický pohled na vhodnost dané receptury proto klade důraz na efektivnost každé jednotlivé složky v navržené receptuře tak, aby přidaná kvalitativní hodnota přesahovala hodnotu s ní spojených nákladů. Optimální receptura však musí splňovat nejen ekonomické požadavky, ale také požadavky na technologickou a ekologickou vhodnost. Grafické zhodnocení jednotlivých receptur bude uvedeno ve zprávě za II. čtvrtletí 2008. III. Kalkulace Bude zpracována na základě výrobního plánu. Cílem je stanovit spodní hranici cenového rozpětí omezenou výší nákladů a minimálního zisku. (Horní hranice cenového rozpětí bude stanovena na základě analýzy trhu. Konečná cena bude upřesněna na základě marketingového výzkumu.) IV. Finanční plán Finanční plán navazuje na výrobní plán a kalkulaci. K jeho dopracování je třeba v letošním roce upřesnit recepturu, technologii a náklady dle výrobního plánu. Zdroje financování budou optimalizovány z hlediska vlastnictví, tzn. bude zváženo riziko dané mírou zadlužení a současně náklady na pořízení zdrojů. Kromě využití bankovního úvěru je uvažováno částečné pokrytí investic ze Strukturálních fondů EU.

82


Očekávané výnosy budou zpracovány na základě kalkulace produktu výrobní kapacity linky a plánovaného odbytu. Současně bude stanovena výše požadovaného minimálního výnosu a očekávaný hospodářský výsledek. V. Vlastní ekonomické hodnocení Tabulka 1: Základní parametry navrženého ekonomického modelu Ukazatel

Parametr

Poznámka Průměrná míra inflace vyjádřená přírůstkem indexu spotřebitelských cen v roce 2007 proti průměru roku 2006 byla 2,8 %, což je hodnota o 0,3 procentních bodů vyšší než v roce 2006. [3]

Průměrná roční inflace 3%

Nízkoinflační charakter české ekonomiky by měl zůstat zachován i v následujících letech. Přispívá k tomu pozitivní vliv režimu cílování inflace, který usměrňuje inflační očekávání ekonomických subjektů, a vysoká míra konkurence na vnitřním trhu. Mezi další protiinflační faktory lze zařadit další zhodnocování koruny a plynulý neinflační nárůst jednotkových nákladů práce. Na druhé straně porostou ceny elektrické energie. [4]

5 let

Výchozí hodnota, dle výsledků může být prodloužena, či krácena – čím kratší, tím lépe

Čistá současná hodnota

>0

vyjadřuje rozdíl mezi současnou hodnotou očekávaných peněžních příjmů a předpokládanými kapitálovými výdaji. Pokud je čistá současná hodnota kladná nebo nulová, rentabilita investice je shodná nebo vyšší než diskontní sazba a projekt je přijatelný pro realizaci – čím vyšší, tím lépe

Anuita

>0

∅ předpokládaný roční zisk. Je třeba vzít do úvahy dobu životnosti a kalkulovanou úrokovou míru.

Doba návratnosti

> kalkulovaná úroková míra

% nejvyššího možného úrokového zatížení, tj. požadavek na skutečné zúročení kapitálového vkladu využíváním pořizované investice. Tento ukazatel potvrzuje předpoklad, zda lze za uvedených vstupů provozovat výrobu na požadované ekonomické úrovni. Základním požadavkem je dosažení vnitřního výnosového procenta minimálně na takovou úroveň, aby byla současně splněna podmínka výsledku současné čisté hodnoty

Index ziskovosti

>1

Měřítko očekávané úspěšnosti navrhované investice. Vyjadřuje poměr současné hodnoty očekávaných peněžních příjmů k částce investovaného kapitálu

Poměr vlastních a cizích zdrojů

>1

Vnitřní výnosové procento

Míra kapitalizace

> náklady vynaložené na použití vlastních i cizích zdrojů

Bod zvratu

bude vyjádřen graficky

Míra rizika

OV > PV

Zvažuje riziko dané mírou zadlužení a náklady na pořízení zdrojů Představuje požadovanou míru výnosnosti investice

Minimální kapacita výrobní linky pro zajištění rentabilní výroby Zohledňuje i riziko spojené s příslušnou alternativou řešení – čím větší rozdíl mezi očekávanou výnosností (OV) a požadovanou výnosností (PV), tím lépe.

VI. Environmentální přínos Jednoznačným environmentálním přínosem bude eliminace nákladů spojených s likvidací VEP, zhodnocení VEP ve formě nového produktu, zlepšení environmentálního profilu firmy, očekávané výhody plynoucí z produkce šetrné k životnímu prostředí apod. Základním předpokladem však je, že využití VEP pro produkci umělého kameniva nezatíží životní prostředí více než jejich skládkování.

83

1.c) A0824 – Strojně-technologický návrh linky pro výrobu umělého kameniva V rámci této nové aktivity budou v roce 2008 zpracována strojně-technologická dokumentace vč. požadavků na výši investic do stavební, strojní a elektrotechnické části a pro část měření a regulace a určena potřeba paliv a energií, potřeba lidských zdrojů a ostatních položek (tzn. plánované náklady na opravy a udržování, náhradní díly apod.).

Obrázek 1: Návrh linky pro výrobu umělého kameniva

V I. čtvrtletí 2008 byl zpracován první návrh linky pro výrobu umělého kameniva, viz obrázek 1. Linka sestává ze surovinových sil, ze kterých se surovina dopravuje a dávkuje do míchačky pomocí dávkovacích šneků. Míchací centrum je vybaveno filtračním zařízením. Z míchacího centra je homogenizovaná suchá směs dopravována šnekovým dopravníkem do dávkovacího předzásobníku. Odtud se přesně dávkuje směs na peletizační talíř, kde za pomoci rotačního pohybu talíře a zkrápění vodou dochází k vytváření pelet různé zrnitosti. Z peletizačního talíře jsou pelety dopravovány systémem pásových dopravníků na krytou technologickou (zrací) skládku. Zde se pelety nechávají vyzrát po dobu uvedenou v technologickém předpisu. Po dotvrzení pelet na manipulační pevnost jsou dále tříděny pomocí třídícího zařízení na jednotlivé frakce a ukládány na expediční skládku.

84


3. A0825 – PŘEHLED LEGISLATIVNÍCH POŽADAVKŮ PRO VYUŽITÍ VEP VE VÝROBĚ STAVEBNÍCH HMOT A V DALŠÍCH PŘÍBUZNÝCH OBORECH (AKTUALIZACE, DOPLNĚNÍ) Přehled právních předpisů pro využití VEP ve stavebnictví a příbuzných oblastech uvádí tabulka 2. Legislativní požadavky, které musí odpad splňovat, aby mohl být zapracován do výrobku nebo využit na povrchu terénu, jsou ve sloupci A, legislativní požadavky na VEP z hlediska výrobku jsou ve sloupci B. Legislativní předpisy EU uvádí tabulka 3. Tabulka 2: Přehled aktuální legislativy pro využití VEP ve stavebnictví a příbuzných oblastech

Právní požadavky na: VEP jako odpad Zákon č. 185/2001 Sb. o odpadech a o změně některých dalších zákonů, ve znění pozdějších předpisů Zákon č. 25/2008 Sb. o integrovaném registru znečišťování životního prostředí a integrovaném systému plnění ohlašovacích povinností v oblasti životního prostředí a o změně některých zákonů Zákon č. 34/2008 Sb., kterým se mění zákon č. 185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých dalších zákonů, ve znění pozdějších předpisů Vyhláška č. 376/2001 Sb. o hodnocení nebezpečných vlastností odpadů se změnou ve vyhl. č. 502/2004 Sb. Vyhláška č. 381/2001 Sb. Katalog odpadů se změnou ve vyhl. č. 168/2007 Sb. Vyhláška č. 383/2001 Sb. o podrobnostech nakládání s odpady se změnou ve vyhl. č. 294/2005 Sb. Vyhláška č. 294/2005 Sb. o podmínkách ukládání odpadů na skládky a jejich využívání na povrchu terénu a změně vyhlášky č. 383/2001 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady Vyhláška č. 457/2001 Sb. o odborné způsobilosti a o úpravě některých dalších otázek souvisejících s posuzováním vlivů na životní prostředí Zákon č. 356/2003 Sb. o chemických látkách a chemických přípravcích a o změně některých zákonů se změnou v zákoně č. 222/2006 Sb. Metodické doporučení SZÚ pro hodnocení škodlivých a nežádoucích látek uvolňujících se z vybraných skupin výrobků pro stavby do vody a půdy v platném znění Metodický pokyn odboru odpadů k nakládání s odpady ze stavební výroby a s odpady z rekonstrukcí a odstraňování staveb

VEP jako výrobek Zákon č. 22/1997 Sb. o technických požadavcích na výrobky se změnou v zákoně č. 186/2006 Sb. Nařízení vlády č. 163/2002 Sb., kterým se stanoví technické požadavky na vybrané stavební výrobky se změnou v NV 312/2005 Sb. Nařízení vlády č. 190/2002 Sb., kterým se stanoví technické požadavky na stavební výrobky označované CE se změnou v NV č. 128/2004 Sb. Nařízení vlády č. 173/1997 Sb., kterým se stanoví vybrané výrobky k posuzování shody se změnou v NV 329/2002 Sb. Zákon č. 102/2001 Sb. o obecné bezpečnosti výrobků a o změně některých zákonů Zákon č. 183/2006 Sb. o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon) se změnou v zákoně č. 68/2007 Sb. Zákon č. 186/2006 Sb. o změně některých zákonů souvisejících s přijetím stavebního zákona a zákona o vyvlastnění

Vyhláška č. 409/2005 Sb. o hygienických požadavcích na výrobky přicházející do přímého styku s vodou a na úpravu vody Zákon č. 59/1998 Sb. o odpovědnosti za škodu způsobenou vadou výrobku se změnou v zákoně č. 209/2000 Sb. Vyhláška č. 137/1998 Sb. o obecných technických požadavcích na výstavbu se změno ve vyhl. č. 502/2006 Sb. Vyhláška č. 6/2003 Sb., kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb 17/1992 Sb. Zákon o životním prostředí 100/2001 Sb. Zákon o posuzování vlivů na životní prostředí a o změně některých souvisejících zákonů se změnou v zákoně č. 216/2007 Sb. Zákon č. 18/1997 Sb. o mírovém využívání jaderné energie a ionizujícího záření a o změně a doplnění některých zákonů (atomový zákon)

85

Tabulka 3: Legislativní předpisy EU

Číslo předpisu

Název předpisu

2006/118/ES

Směrnice o ochraně podzemních vod před znečištěním a zhoršováním stavu ((nahradila směrnici č. 80/68/EHS, o ochraně vod před znečištěním způsobeném určitými nebezpečnými látkami)

2006/11/ES

Směrnice o znečišťování některými nebezpečnými látkami vypouštěnými do vodního prostředí Společenství (novela směrnice č. 76/464/EHS)

1907/2006

Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) o registraci, hodnocení, povolování a omezování chemických látek, o zřízení Evropské agentury pro chemické látky, a o změně směrnice 1999/45/ES a o zrušení nařízení Rady (EHS) č. 793/93, nařízení Komise (ES) č. 1488/94, směrnice Rady 76/769/EHS a směrnic Komise 91/155/EHS, 93/67/EHS, 93/105/ES a 2000/21/ES

Aktuálnost legislativního přehledu pro využití VEP je kontrolována, aktualizována a doplňována na konci každého čtvrtletí. ZÁVĚRY 1. Marketingové hodnocení výroby umělého kameniva – V minulých etapách byla provedena analýza trhu s doporučením upřednostnit výrobu lehkého nebo lehčeného kameniva. V roce 2008 bude probíhat marketingový výzkum uplatnění umělých kameniv na trhu ČR. Předvýzkum bude proveden na základě sekundárních dat získaných z klasických statistických přehledů, v rámci primárního marketingového výzkumu budou dotazovány stavební firmy, obchody se stavebninami i výrobci stavebních hmot s cílem zjistit nebo ověřit možnosti uplatnění produktu na trhu ČR, požadavky na samotný produkt, jeho cenu a způsob distribuce, strategie a objem prodeje konkurenčních firem a stav veřejného mínění na stavební produkty z druhotných surovin. Na základě zjištění marketingového výzkumu a po upřesnění receptur a technologie daného produktu bude zpracována SWOT analýza. Simulované tržní testy budou provedeny u vybraných potencionálních odběratelů v roce 2009. Příprava komplexního produktu pro uvedení na trh bude provedena až pro konkrétního producenta. 2. Ekonomické hodnocení výroby umělého kameniva – Hodnoceným produktem je lehké umělé kamenivo KABET dle ČSN EN 13055-1, jehož výroba je založena na smíchání VEP, pojiva, vody a případně další suché přísady. Základní položky výrobního plánu jsou řešeny v kap. 1.c) (A0824), plánovaná spotřeba surovin a materiálu je závislá na výběru receptury (důraz na maximální úsporu pojiv a omezení počtu složek v receptuře). Kalkulace bude zpracována po dokončení výrobního plánu. K dopracování finančního plánu je v letošním roce potřeba upřesnit recepturu, technologii a náklady dle výrobního plánu, budou optimalizovány finanční zdroje a očekávané výnosy (na základě kalkulace produktu výrobní kapacity linky a plánovaného odbytu). Pro vlastní ekonomické hodnocení byly stanoveny základní parametry navrženého ekonomického modelu. Environmentálním přínosem bude eliminace nákladů spojených s likvidací VEP, zhodnocení VEP ve formě nového produktu, zlepšení environmentálního profilu firmy, očekávané výhody plynoucí s produkce šetrné k životnímu prostředí apod.

86


3. Strojně-technologický návrh linky pro výrobu umělého kameniva – V rámci této nové aktivity bude v roce 2008 zpracována strojně-technologická dokumentace vč. požadavků na výši investic do stavební, strojní a elektrotechnické části a pro část měření a regulace a určena potřeba paliv a energií, potřeba lidských zdrojů a ostatních položek (tzn. plánované náklady na opravy a udržování, náhradní díly apod.). V I. čtvrtletí 2008 byl zpracován první návrh linky pro výrobu umělého kameniva. 4. Přehled legislativních požadavků pro využití VEP ve výrobě stavebních hmot a v dalších příbuzných oborech – Byl zpracován aktualizovaný stručný přehled legislativních předpisů. REFERENCE [1.] Dílčí zprávy V006 za roky 2006-2007. [2.] Kotecký, V.: Potenciál alternativ k těžbě stavebního kamene, štěrkopísků a vápenců v České republice, Brno, 2000, ISBN: 80-902056-9-0 [3.] Český statistický úřad: Míra inflace v roce 2007 (Kontaktní osoba: Ing. Pavla Šedivá) [4.] Konvergenční program České republiky, Ministerstvo financí České republiky, listopad 2007 [5.] Registr právních a jiných předpisů, VUSTAH (aktualizace leden 2008)

87

88

Centrum Výzkumu integrovaného systému využití vedlejších produktů z těžby, úpravy a zpracování energetických surovin CVVP

Recommend Documents