KÖRNYEZETRE ÁRTALMAS HULLADÉKOK ÉS MELLÉKTERMÉKEK
7.5
A szennyvíziszap elégetésekor keletkező hamu hasznosítása a csempegyártásban Tárgyszavak: csempe; adalékanyag; gyártás; hamu; hulladékhasznosítás; kerámia; padlóburkolat; szennyvíziszap.
Az egyre nagyobb mennyiségű szennyvíziszap problémája A háztartási és ipari szennyvizek mennyiségének növekedésével nő a szennyvíztisztítókban kapott iszap mennyisége is. A hagyományos lerakás nem életképes megoldás például egy szigetország, mint Tajvan esetében. A szennyvíziszap hasznosítására szolgáló technikák kifejlesztése új feladat a terület kutatói számára. A szennyvíziszapot rendszerint hamuvá égetik, majd ezt a hamut építőanyaggá, például téglává, csempévé és cementhelyettesítő anyaggá alakítják. Az egyik megoldásban a rothasztott és víztelenített szennyvíziszapot forgókemencébe helyezik és 1050 °C-on kiégetik, könnyű aggregátum előállítása céljából. Az aggregátum kis hővezető képességű és tűzálló. A száraz iszaphamut agyaggal keverték téglagyártás céljából, és azt találták, hogy az optimális hamutartalom a téglagyártáshoz 40%. Három hulladék melléktermék, a szennyvíziszap, a szennyvíziszap égetésekor kapott hamu és a szőnyegfonal szintén jól használhatók téglagyártáshoz. A nagy mennyiségű hulladékot tartalmazó téglák megfelelnek az „agyagtégla” műszaki paramétereivel kapcsolatos és a környezetvédelmi előírásoknak. Más szakértők 0–50% szennyvíziszap-égetői hamut adalékoltak agyaghoz, majd 950, 1000 és 1050 °C-on kiégették az elegyet. 20–40% hamuval 1000 °C-on jó minőségű téglát kaptak. Arra következtettek, hogy a szennyvíziszapból kapott hamu jól használható téglagyártásra. 0–50% szennyvízhamu és agyag keverésével, majd kiégetésével 1050, 1150 és 1250 °C-on csempét állítottak elő. A különböző típusú csempék
minősége a beadagolt hamu mennyiségétől és a kiégetés hőmérsékletétől függött. A hamu arányát 10-50% között, a hőmérsékletet 10501150 °C között változtatták. A szennyvíziszap termikus kezelésével kapott terméket sikeresen lehetett hasznosítani építőanyagok gyártásában, illetve helyettesítésében. Az alábbi tanulmány azokat a kutatásokat ismerteti, amelyekben az optimális mennyiségű máz/hamu arányt a csempe tulajdonságainak javítása közben tanulmányozták. Elsősorban a kopásállóságot, hajlítási szilárdságot, sav- és lúgállóságot, valamint az öregedésállóságot vizsgálták. A mázas csempén végbemenő fúziós folyamat és a mikrostrukturális viselkedés jobb megértésére EDS- (elektrondiszperziós spektrometria), SEM- (pásztázó elektronmikroszkópia) és röntgensugár-elemzést végeztek. víztelenített iszap 0%, 15%, 30% és 45% hamuiszap hozzáadása az agyaghoz
szárítás kemencében, 105 °C-on
kiégetés 800 °C-on csempe gyártása iszaphamu adagolásával (12 x 6 x 1 cm)
máztalan csempe kiégetése 800 °C-on 0,03; 0,06; 0,1; 0,15 és 2 0,2 g/cm mennyiségű máz felvitele a kiégetett máztalan cserépre mázas csempe vizsgálata: égési zsugorodás, izzítási veszteség, vízabszorpció, sűrűség, központi átlós vetemedés, kopásállóság, hajlítási ellenállás, sav- és lúgállóság, öregedésállóság
mázas csempe kiégetése 105 °C-on
kiégetett máztalan csempe vizsgálata: égési zsugorodás, izzítási veszteség, vízelnyelés, sűrűség, központi átlós vetemedés, kopásállóság, nyomószilárdság
eredmények
következtetések
1. ábra Iszaphamut tartalmazó mázas csempe gyártásának folyamatábrája
Kísérlet Szennyvíziszapot tartalmazó csempe előállítása A csempegyártás folyamatvázlata az 1. ábrán látható. A víztelenített szennyvíziszap-mintákat települési szennyvízet kezelő üzemből nyerték (Dél-Tajvanon). A mintákat először elektromos kemencében 20 órán át izzították, majd aprították. Az iszaphamu 200#-as szitán átment részét összegyűjtötték, majd elemezték: sűrűsége 2,67; térfogatsúlya 2,71 g/cm3; fajlagos felülete 4860 cm2/g; pH-értéke 5,97– 6,02 volt (ezek szerint a hamu nagyjából semleges anyag). Négy különböző koncentrációban (0, 15, 30 és 45%) agyaggal keverték, majd optimális mennyiségű vizet adtak hozzá. Az optimális vízmennyiséget az Amerikai Állami Autópálya és Szállítási Hivatalok Szövetsége (American Association of State Highway and Transportation Officials) szabványai alapján határozták meg, összenyomási teszttel. A keverék optimális víztartalmát az a vízmennyiség szabja meg, amely mellett a keverék részecskéi között maximális a kötés. Az agyagszalagok előállítása előtt légtelenítő dugattyús malomban és présgépben préselték ki a levegőt a keverékből. A szalagokat ezután 12x6x1 cm méretű csempékké vágták, 24 órán át körülbelül 27 °C-on tartották egy teremben, majd 24 órán át 105 °C-on kemencében szárították. A kapott csempék kemenceszáraz méretét és tömegét lemérték. Ezután villamos kemencében 800 °C-on izzították egy órán át, így kiégetett máztalan csempéket kaptak. Az égési zsugorodás, vízelnyelés, izzítási veszteség, kopás, hajlítási szilárdság, sav- és lúgállóság, valamint öregedésállóság vizsgálata után vitték fel a mázat. A mázfelvitel porlasztópisztoly, kompresszor segítségével, porlasztó festőfülkében történt. A felvitel minőségét a nyílástérfogattal szabályozták, amelyet a pisztoly fúvókaméretével és a porlasztópisztoly áramlásának segítségével állítottak be, és megmérték a csempék mázfelvitel előtti és utáni tömegének különbségét. A felvitt máz mennyisége (vagyis a mázkoncentráció) azonos a tömegkülönbség és a csempefelület hányadosával. A máz felvitele után a csempéket 30–60 percen át, 1050 °C-on égették, hogy a máz teljesen „belesüljön” a csempébe. Ezeket a vizsgálatokat a kínai nemzeti szabványok (CNS) szerint végezték. A vizsgált tulajdonságok egy része az 1. táblázatban látható. Mázkészítés Általában két tényező, a csempe tűzállósága és a máz olvadási hőmérséklete határozzák meg az iszaphamu-tartalmú csempe érett hőmér-
sékletét. A mázban használt oxid típusa és relatív mennyisége határozza meg a máz összesülését biztosító olvadási hőmérsékletet. Egy korábbi vizsgálat alapján 1050 °C-ot választottak hőmérsékletnek és két oxidot, szilícium-dioxidot (SiO2) és ólom-monoxidot (PbO) fő komponensnek. Meghatározták a két oxid arányát és a máz további oxidjainak molekulaarányát – a 2. táblázatban látható adatoknak megfelelően. 1. táblázat Csempék paraméterei és az előírások Agyag falicsempe
Agyag padlóburkoló
Kő falicsempe
Kő padlóburkoló
Megengedett tűrés (hosszúság, szélesség), mm
±1
±0,8
±1
±1
Megengedett tűrés (vastagság), mm
±0,8
±0,4
±0,4
±0,8
Domború vetemedés, mm
0,8 max
1 max
0,8 max
1 max
Homorú vetemedés, mm
0,8 max
1 max
0,8 max
1 max
Vízmegkötés, %
18 max
16 max
6 max
6 max
Hajlítási ellenállás, kg/cm2
60 min
100 min
120 min
200 min
Kopás, g
–
0,1 max
–
0,1 max
Sav- és lúgállóság
–
Nincs változás
–
Nincs változás
3298–R2064
9738–R2162
9741–R2165
9739–R2163
Vizsgált paraméterek
CNS szabvány (2000)
Megjegyzés. Az értékek 50-160 mm hosszúságú, illetve szélességű, és 10-13 mm vastag csempékre vonatkoznak.
2. táblázat A csempemáz összetétele Oxid
PbO
CaO
KNaO
MgO
Al2O3
SiO2
Molekulaegyenérték
0,6
0,2
0,15
0,05
0,2
2
Ebben az összetételben az összes komponensnek saját szerepe van a mázban. A SiO2 a máz fő alkotóeleme, fúziós pontja körülbelül 1700 °C. Általában folyósítószer, például PbO szükséges a fúziós pont csökkentésére. A PbO a fő aktív folyósítószer az alacsony hőmérsékleten kiégethető máz számára, olvadáspontja 800-1180 °C. A KNaO a kálium-oxid és nátrium-oxid (K2O és Na2O) rövidítése. Mindkét oxidnak előnyös szerepe van, mert erős folyósítószerek. A KNaO-nak nagy a ki-
terjedési együtthatója, ezért a máz szétoszlik a csempében az érlelés során, miközben az Al2O3 potenciálisan növeli a máz viszkozitását. Az Al2O3 meg tudja akadályozni a máz átkristályosodását. A kalcium-oxid (CaO) szintén folyósítószerként használható a mázban. Növeli a mechanikai szilárdságot és a szakítószilárdságot, jó sav- és vízállóságot kölcsönöz. A magnézium-oxidnak (MgO) dinamikus folyósító teljesítménye van magas hőmérsékleten, csökkenti az olvadási viszkozitást. Az ólomvegyületek mérgező tulajdonságai jól ismertek, ezért azokat óvatosan kell használni, főleg 1180 °C fölött, mivel azonban az ólomvegyületek mázzá sülnek össze a SiO2-dal vagy más oxidokkal, a PbO kimutathatatlan lesz. A 3. táblázat az EDS-elemzéssel talált alkotóelemeket mutatja. Látható, hogy nem mutatható ki ólomvegyület a mázakban. 3. táblázat A mázban EDS-elemzéssel talált elemek %-os mennyisége Elem Al Si O Fe Ca Na Mg
%(m/m) 7,5 41,62 39,04 1,13 6,12 3,59 –
A máz színe A máz színét a csempében levő agyag és paszta, valamint a fémoxidok határozzák meg. Jelen vizsgálatban vas-oxidot (Fe2O3) használtak színezőanyagként. A Fe2O3 reagált más oxidokkal különböző érlelési hőmérsékleteken, és különböző színeket mutatott, például barna, vörösesbarna, sárga, halványsárga, fekete stb. Emellett a különböző menynyiségű Fe2O3 különböző színeket adott. A vizsgálatban 2% Fe2O3 volt a vörös színezőanyag. Öt mázkoncentrációt alkalmaztak a csempefelületen, és vizsgálták az iszaphamu hatását.
Eredmények Kimosási eljárás során kapott toxicitási jellemzők (TCLP) A nehézfémek sorsának vizsgálatára TCLP- (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) vizsgálatot végeztek. A kapott eredmények szerint
a kimosott fémkoncentrációk megfelelnek a kínai környezetvédelmi hivatal által előírt értékeknek. A nehézfémek kimoshatósága csökkent a hamu és a csempék hőmérsékletének növekedésével. A legnagyobb csökkenés a nikkel, ólom és cink esetében látható. Ez arra utal, hogy a legtöbb nehézfém gőzzé alakult. A réz azonban 800 °C-on összegyűlt az iszapban, és a koncentráció nagyobb lett, mint az iszapban, de alacsonyabb, mint a csempében 1050 °C-on. A réz kis aktivitású alkotóelem, amelyet nehéz gőzzé alakítani, emellett, ha agyagot kevertek 45% iszaphamuval csempegyártás céljára, a nehézfémek kimosódása kisebb volt, mint az iszapban, illetve az iszaphamuban. Ez azt jelenti, hogy amikor iszaphamut agyaggal kevernek magas hőmérsékleten, az agyag csökkentheti a nehézfémek kimoshatóságát, ezért a csempéből kimosott fémek mennyisége kisebb volt, mint az iszapban. Véggázemisszió A nitrogén-oxidok (NOx), szulfid, szén-monoxid (CO) és más szenynyezők koncentrációját kemilumineszcenciás mérésekkel határozták meg, automatikusan és folyamatosan. A kapott adatok kielégítették a kínai előírásokat. A szilárd részecskék tökéletlen égése miatt a kivezető csőben nagy mennyiségű szilárd részecskét találtak; 1460, 58 és 8 mg/Nm3-t 250, 400 és 600 °C-on. Az összes szénhidrogén mennyisége nedves és száraz alapon 472,4 és 492 ppm volt. Ezek az értékek magasabbak a petrolkémiai környezeti előírásoknál. A magas értékek az iszaphamu és a csempék gyártása során alkalmazott villamos kemencével hozhatók összefüggésbe. A bonyolult tisztítóberendezéssel ellátott égetővel összehasonlítva a villamos kemence egyszerű készülék, rövid kivezető csővel. A káros emisszió csökkentése érdekében tehát megfelelő véggáztisztítót célszerű alkalmazni. A csempe égési zsugorodása Ezt a mutatót a hamuban levő szervetlen anyagok üvegesedése befolyásolja az égetés magas hőmérsékletén. Mivel a hamu zsugorodási képessége nagyobb, mint az agyagé, a hamu adagolásának csökkentenie kell az égési zsugorodást. Tanulmányozták a csempe méreteinek változását az égési zsugorodással összefüggésben. Az égetés alatt a montmorillonit tulajdonságai miatt az ásványi anyagok, köztük a kalcium- és magnéziumvegyületek duzzadnak, és flokkulálásra (pelyhesedésre) hajlamosak a vízabszorpció után. Ha az agyagot részben hamuval helyettesítik, az csökkenti a kiterjedési hajlamot. A mázas csempe gyártásakor az iszaphamu részecskéinek fúziója
és a kristályformák átrendeződése okozza a csempe zsugorodását. Különböző mennyiségű hamu keverékhez adagolására az égési zsugorodási fokok hasonló érték felé mozogtak. A zsugorodás nőtt, ha a mázkoncentráció 0,15 g/cm2 fölé emelkedett. Ez azt jelenti, hogy az ilyen mázkoncentrációk nem javítják az égési zsugorodást. Ha a csempe jobb tulajdonságainak érdekében nagyobb mázkoncentrációra van szükség, a koncentrációnövekedés nem okoz jelentős méretváltozást. A csempetest zsugorodása hamuadalék esetén jobban csökkent, mint a nélkül. A hosszúság és szélesség zsugorodási fokának összevetése hasonló mértéket mutatott a két dimenzióra. A csempe vízabszorpciója A vízabszorpció alapján becsülhető a csempék pórusossága: nagyobb pórusarány nagyobb vízelnyeléssel jár. A pórusarány befolyásolja a csempe fizikai tulajdonságait is, köztük a hajlítószilárdságot és az égési zsugorodást, tehát a vízabszorpció alapján jól becsülhető a csempeminőség. A vizsgálatok szerint a vízabszorpció nőtt a hamutartalom emelkedésével. Amikor az adalék koncentrációja 45%-ot ért el 0% mázkoncentráció mellett, a vízabszorpció 15,523% volt. Ez közel áll a CNSszabványban előírt 16%-os értékhez. Mivel a nagy pórustérfogat nőtt a hamutartalom emelkedésével, azt javasolták, hogy ipari csempék esetében kevesebb hamuadalékkal dolgozzanak. A mérések azt mutatták, hogy a vízabszorpció mértéke nőtt, ha különböző mázkoncentrációk mellett emelték a hamumennyiséget. Mivel az iszaphamut tartalmazó csempék agyag és iszaphamu keverésével készülnek, a csempe minősége erősen függ a beadagolt hamu mennyiségétől. Megfigyelték, hogy a zsugorodás csökkent és a vízabszorpció nőtt a téglatestekben, ha iszaphamut adtak a téglákhoz. Sőt, a téglasűrűség csökkent, ha nőtt a hamu mennyisége, és az iszaphamus téglák könnyű tégláknak számítanak. Tehát az agyag nagy zsugorodású talajnak, az iszaphamu kis zsugorodású talajnak számít a csempegyártásban. A tégláéhoz hasonló eredményekre jutottak az iszaphamut tartalmazó csempékkel is. Az agyag és iszaphamu térfogatsúlya igen hasonló (körülbelül 2,6 g/cm3), a térfogatsúly azonban csökken a beadagolt iszaphamu mennyiségével: 1,98; 1,85; 1,84 és 1,79 g/cm3 volt 0, 15, 30 és 45% iszaphamu-tartalom mellett. Ez azt jelenti, hogy a csempék pórusaránya nőtt az iszaphamu mennyiségének emelésével. A mázatlan és a különböző mennyiségű mázat tartalmazó csempék vízelnyelésének összehasonlítása azt mutatta, hogy a vízabszorpció csökkent a különböző mázkoncentrációkra különböző mennyiségű iszaphamu mellett. A
vízabszorpció csökkenése nőtt a hamu mennyiségével, tehát a mázanyagok diffúziójából származó krisztalloid üvegesedés magas hőmérsékleten megakadályozza, hogy a víz behatoljon a mázas csempébe, és közvetve növekedjen a csempék tartóssága és keménysége. Ez a jelenség nyilvánvalóbbá vált, amikor a nagyobb mennyiségű hamu több pórust hozott létre. A mázatlan és mázas csempék vízabszorpcióját ábrázoló görbe 0 és 0,06 g/cm2 között meredek, majd 0 és 15% hamutartalom mellett azonos szinten marad 0,06 g/cm2 után. 0,15 g/cm2 koncentrációnál a vízelnyelés 0-ra esik 45% hamutartalom mellett, tehát a 0,06 g/cm2 koncentráció mellett az iszaphamu optimális mennyisége 0 vagy 15%, 0,1 g/cm2 mellett 30% és 0,15 g/cm2 mellett 45%. A csempe izzítási vesztesége Az iszapot először 800 °C-on égették ki a szerves anyagtól való megszabadulás érdekében, majd az agyaggal való keverés előtt őrölték, így kiégetett mázatlan csempét kaptak. A szerves anyagok tehát kiégtek, a szerves anyag maradék forrása az agyag volt, ezért az izzítási veszteség csökkent, ha több iszaphamut adagoltak be. A mázkoncentráció kisebb hatást gyakorolt a vizsgált mutatóra, mert magas hőmérsékleten az oxidok mázat képeztek. A PbO például nem ég el teljesen 1050 °C-on. A szárítókemencében a minták általában nem veszítik el teljesen a vizet. A magas hőmérsékletű kemencében azonban a szerves anyag vesztesége mellett a vízveszteség is növelte az izzítási veszteséget. Ezt a jelenséget az iszaphamuban levő nem műanyag részecskék okozták. E részecskék flokkulálnak, és a nyitott lyukak, csatornák elősegítik a víz elpárolgását. A vízabszorpció több iszaphamu hozzáadásakor egyrészt nőtt a több pórus keletkezése miatt, másrészt az izzítási veszteség csökkent, mivel a víz könnyen elpárolgott a pórusokon keresztül magas hőmérsékleten. Emellett a hajlítószilárdságot becsülni lehet a vízabszorpció, az égési zsugorodás és az izzítási veszteség változása alapján. A csempe hajlítószilárdsága A hajlítószilárdság szoros összefüggésben áll a porozitással, a póruseloszlással, a csempetest üvegesedési fokával és a máz kristályos állapotával, emellett a hajlítószilárdság a padlócsempeagyag fontos tulajdonsága: 10-12 N/mm2-nél nagyobbnak kell lennie. A CNS szabvány minimum 10 N/mm2-t ír elő. A mutató értéke csökken a hamutartalom növekedésével. A több hamu hatására nő a pórusmennyiség, így a csempe viszonylag kisebb sűrűségű lesz. Ez közvetve csökkenti a hajlí-
tószilárdságot. Ezzel szemben a növekvő mázkoncentráció növeli a hajlítószilárdságot. A máz szinterelése (zsugorítása) után igen kemény kristályréteg képződik a SiO2 kémiai reakciója következtében. Ez a kemény réteg növeli a hajlítószilárdságot, a tartósságot és a terhelhetőséget. A mázkoncentráció emelkedésével a hajlítószilárdság növekedése fokozatosan csökken 0 és 15% hamu hozzáadásakor. Ezért ha csak a hajlítószilárdságot vesszük figyelembe, 0,1–0,15 g/cm2 az optimális mázkoncentráció 0 és 15% hamutartalom esetén. Ennek ellenére célszerű hozzáadni 30–45% hamut, mivel a minták hajlítószilárdsága ekkor is kielégíti a CNS szabványokat padlóburkolat és fali csempe esetén is. A csempefelület kopása Az élettartam és keménység további fő tényezője a csempefelület kopásállósága. A kopás fokozatosan csökkent a növekvő mázkoncentrációval. Ha a koncentráció 0,1 g/cm2-t ért el, további koncentrációnövelés igen kis javulást hozott a kopásállóságban, tehát 0,1 g/cm2 az optimális mázkoncentráció a kopásállóság szempontjából. A kopás felére csökkent iszaphamu hozzáadása esetén, sőt, körülbelül 90%-ra csökkent 0,1 g/cm2 mázkoncentráció mellett. Sav- és lúgállóság Mosószer, tej, zsír és élelmiszer könnyen erodálják a csempét, ezért a fenti tulajdonság fontos jellemző. A vizsgálat során megfigyelik az elszíneződést vagy más rendellenes reakciót a mázas csempefelületen. A mázas csempemintákat 10%-os hidrogén-cianid-oldatban és nátriumhidroxid-oldatban hagyták állni 24 órán át 24±3 °C-on. Az eredmények szerint 0,1 g/cm2-es mázkoncentráció mellett a csempe sav- és lúgállósága jó. A hamuadalék nem befolyásolta az eredményt. A csempe öregedésállósága A vizsgálat során megfigyelik a hosszú ideig napra kitett mázas csempék felületének minőségét és stabilitását. A tanulmány során a mázas csempéket több mint 12 órára ibolyántúli fény hatásának tették ki, ezután megvizsgálták a felületi hibák, például finom repedések, leválás, színváltozás stb. megjelenését a felületen. 0,1 g/cm2 koncentráció fölött a mázas csempék megfelelően viselkedtek az öregítés alatt, csak a színek lettek kevésbé fényesek. Ha a csempe – azonos mázkoncentráció mellett – jobb eredményt adott a kopási, sav- és lúgállósági vizsgálatban, akkor az öregedési tesztben is jobbnak mutatkozott. Az eredmények szerint a hamuadalék nem befolyásolta az eredményt.
EDS-vizsgálat Az iszaphamut tartalmazó csempék fő alkotóelemei a vas és alumínium, az agyagé a szilícium. Magas hőmérsékleten kiégetés után az agyagcsempék és iszaphamus csempék fő komponense a Si és Al, azonban az iszaphamus csempében nagyobb mennyiségű Fe van, mint az agyagcsempében. A Fe, Ca, Na és Mg mennyisége az iszaphamus csempében nagyobb, mint az agyagban. Ennek eredményeképpen a Fe, Ca, Na és Mg mennyisége a mázas csempében nőtt, ha több iszaphamut adagoltak, azonban utóbbiakban kisebb a Si-tartalom. A Si mennyisége a mázas csempékben csökken az iszaphamu mennyiségének emelésével. A csempemintákban levő alkotóelemeket kevésbé befolyásolja a mázkoncentráció, mint az iszaphamu mennyisége. Ez a mázanyag és az iszaphamu mennyisége közötti óriási különbség miatt áll elő. A Fe, Ca és Na mennyisége nőtt a növekvő mázkoncentrációval. A Fe-mennyiség növekedése nagyon jól segíti a máz és a csempetest közötti fúziót. SEM-elemzés A vizsgálatok szerint a máz és a csempe jól fuzionál 0 és 30% mennyiségű iszaphamu beadagolása mellett. 30% esetén a máz és a csempetest közötti felület kristályosodik. Ez azt jelenti, hogy iszaphamu adagolása csökkentheti a fúziós pontot, és segíti a máz és csempe közötti fúziót. Emellett a SEM-eredmények azt mutatják, hogy a csempetestnek kis pórusai vannak 0% hamu esetén. Nagyobb pórusok figyelhetők meg iszaphamu adagolásakor. A pórusméret befolyásának hatására az iszaphamut tartalmazó mázas csempének kisebb a szilárdsága és nagyobb a vízabszorpciója, mint a hamu nélküli mintáknak. Röntgensugár-elemzés 0 és 30% iszaphamu adagolása mellett vizsgálták a röntgensugárelemzési adatokat. A mázas, iszaptartalmú csempe kvarcot, mullitot, hematitot és sekanimitet tartalmazott, utóbbi a szilícium-dioxid és alumínium-oxid vasvegyülete. A felsorolt anyagok diffrakciós hullámában a csúcsértékek nagyobbak voltak 30% iszaphamu adalékolásakor, tehát a három alkotóelem mennyisége a csempében nő az égetett iszaphamu növekvő mennyiségével. A hematit és sekanimit befolyásolják a csempetest kristályosodását és színét, ezért a 30% hamuadalékot tartalmazó minták fúziója jobb volt, mint a 0%-osoké. Ismét látható, hogy az iszaphamu alkalmazható adaléknak a csempegyártásban.
Az iszaphamu beadagolásának előnyei Az agyag- és porceláncsempék kínai szabványban megkövetelt vízabszorpciója 6 és 1%. A vízabszorpció százalékos értéke különböző mennyiségű iszaphamu-adalékokra nagyobb, mint e tanulmányban megadott mutatók, azonban a 15 és 30% iszaphamu alkalmazásával kapott anyagok hajlítószilárdságai nagyobbak, mint a szabványbeli követelmények, ha a mázkoncentráció 0,1 g/cm2 vagy ennél nagyobb. Hasonló eredményeket kaptak 45% hamutartalomra 0,2 g/cm2 mázkoncentráció esetén. Tehát, ha a vízabszorpciót 6%-ra vagy az alá sikerül csökkenteni – például a csempe nagyobb felületére való mázfelvitellel, lehetőség van a burkolóanyag árának csökkentésére égetett iszaphamu hozzákeverésével.
Az eredmények összefoglalása 1. A vizsgálat szerint az égetéskor keletkező iszaphamu felhasználható a csempegyártásban. Az eredmény kisebb égési zsugorodás, kisebb izzítási veszteség és kopás, ami nagyobb hamufelhasználásra ösztönöz. Hátrány a hajlítószilárdság és vízabszorpció kismértékű növekedése, de a kapott eredmények így is megfelelnek a kínai szabványoknak. Az eredmények szerint a hamuadalék mennyisége nem befolyásolja a mázas csempék savlúgállóságát és öregedését. 2. Ha a mázkoncentráció 0,1 g/cm2 vagy annál nagyobb, az öregedés-, sav- és lúgállóság, illetve kopásállóság minden hamukoncentráció mellett megfelelő volt, emellett jobb vízabszorpciócsökkenés volt megfigyelhető a 0,06; 0,1 és 0,15 g/cm2 mázkoncentrációkra. Az izzítási veszteség azonban nem függött a mázkoncentrációtól, és az égési zsugorodás nem javult, ha a koncentráció 0,15 g/cm2 fölé emelkedett. A hajlítószilárdság nőtt a mázkoncentrációval. Célszerű az iszaphamu mennyiségének növelése, mivel minden esetben a szabványnak megfelelő eredmények adódtak. 3. Az EDS-elemzés azt mutatta, hogy a csempeminták alkotóelemei kevésbé függenek a mázkoncentrációtól, mint az iszaphamu adagolásától. A Fe, Ca és Na mennyisége nő a növekvő mázkoncentrációval. A Fe igen előnyös, mert segíti a máz és csempe közötti fúziót. Másrészt a SEM-elemzés szerint a hamuadalék csökkenti a fúziós pontot. Emellett a pórusméret befolyásával a hamutartal-
mú mázas csempemintáknak alacsonyabb a hajlítószilárdsága és nagyobb a vízabszorpciója, mint a hamu nélküli mintáknak. Összeállította: Fazekasné Horváth Zsuzsanna Lin, D.-F.; Luo, H.-L.; Sheen, Y.-N.: Glazed tiles manufactured from incinerated sewage sludge ash and clay. = Journal of the Air & Waste Management Association, 55. k. 2. sz. 2005. p. 163–172. Fjällborg, B.; Ahlberg, G.: Indentification of metal toxicity in sewage sludge leachate. = Environment International, 31. k. 1. sz. 2005. p. 25–31. Wolski, N.; Maier, J.; Hein, K. R. G.: Fine particle formation from co-combustion of sewage sludge and bituminous coal. = Fuel Processing Technology, 85. k. 6–7. sz. 2004. p. 673–686.
