MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI FÖLDTUDOMÁNYI KAR NYERSANYAGELŐKÉSZÍTÉSI ÉS KÖRNYEZETI ELJÁRÁSTECHNIKAI INTÉZET
Energetikai és építőipari hulladékok együttes hasznosítása
Mucsi Gábor1, Molnár Zoltán1, Rácz Ádám1, Szabó Roland1, Józsa István2 1, Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet 2, Bajér Kft.
Ipari szimbiózis workshop Budapest, 2014.09.16.
Tartalom • Pernyealapú hidraulikus és geopolimer kötőanyag kifejlesztése • Építőipari hulladékok • Jelenlegi kutatások, eredményeink • Összegzés
Pernye hazai hasznosítása • • • • • •
Pernye Magyarországon fellelhető mennyiség: 200 millió m3. cemenipari felhasználás útépítési alapanyagként történő hasznosítás bányaüregek tömedékelése építőipari felhasználás (Angyal Zs. 2009).
Korábban évente: 3,5-4 Mt/év.
Kb. 90 %-a Visontán keletkezik.
Korábbi kutatások 180
Ajkai pernye Tatabányai pernye Tiszaújvárosi pernye
170
Kumulált mészfelvétel, mg/g
160
CK HSZ 4706-2 sz. Cementkiegészítő anyagok. Természetes puccolános anyagok (trasszok).” c. módszert követve kell elvégezni, ahol mérjük az egységnyi tömegű pernye által felvett mész mennyiségét.
150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 2500
3000
3500
4000
4500
5000 2
Blaine-finomság, cm /g
5500
6000
6500
Korábbi kutatások •
Különböző kötőanyag adagolások mellett végeztünk az útpályaszerkezetek méretezéséhez használt nyomószilárdság (hengerszilárdság) vizsgálatokat az MSZ-EN 123903:2002 szabvány szerint, illetve ehhez kapcsolódva fagyállóság, és hasítószilárdság vizsgálatokat. Minden esetben aktiválatlan, I. aktiváltsági fokú (t= 20 min őrlési idő) és II. aktiváltsági fokú (t= 30 min őrlési idő) pernye-őrleményből készítettünk különböző pernyeCaO-keverékeket, majd e kötőanyagokkal készített beton próbatestek szilárdságát a jellemző korokban megmértük. A legkedvezőbb eredményeket a 170 kg/m3-es kötőanyag adagolás mellett értük el. Ebben az esetben az őrlés 10…20 %-os szilárdságjavulást eredményezett.
Korábbi kutatások •
•
A félüzemi szinten legyártott 4,4 tonna tiszaújvárosi pernye-CaO kötőanyagból 30 m hosszúságú próba útszakaszt építettünk 170 kg/m3-es kötőanyag adagolással a nagyminta szilárdsági vizsgálatok elvégzése céljából. Az eredmények alapján 63 napos korban mind a helyszíni, mind pedig a laboratóriumi keverék teljesíti a CB1 szilárdsági osztály követelményeit (3,7 N/mm2), a laboratóriumi minták pedig a CB2 osztály kritériumait is (5,5 N/mm2) kielégítik.
A geopolimer • A geopolimerek újfajta, szervetlen polimer szerkezetű anyagok, melyek agyagásványok (alumino-szilikát-oxidok) és alkáli-szilikátok lúgos közegben végbemenő reakciójával állíthatók elő. Szerkezetüket tekintve poliszialátok, egyszerűbben fogalmazva mesterségesen előállított kőzeteknek tekinthetők.
Lehetséges nyersanyagok Elsősorban szilikát tartalmú hulladékok: - Bányászati meddő (érc- és szénbányászat), - Erőműi hulladékok (salak, pernye), - Kohászati salakok. Pernye - Hulladékégetési melléktermék (salak és pernye) - Vörösiszap, - Üveghulladékok,...
Salak
Geopolimer előnyei •rendkívül jó mechanikai tulajdonságúak •tűz- és hőállóak •kötésük során szinte alig változtatják térfogatukat •formába önthetőek •az építőipartól a csúcstechnológiai alkalmazásokig nagyon sok területen helyettesíthetik a már ismert szerkezeti anyagokat •az előállításukhoz szükséges energia jóval kisebb, mint amit a hagyományos kerámiagyártási technológia igényel, de a modern eljárásoknál is sokkal kedvezőbbek az energiafelhasználási viszonyok
Geopolimer előállítás Nyers/aktivált pernye
Aktiváló oldat Tömörítés vibrációval/kom presszióval
Építőipari hulladékok
Bontási törmelék
Prof. Dr. Csőke Barnabás – Hulladékelőkészítési technológiák, Hulladékok feldolgozása mechanikai eljárásokkal, Egyetemi jegyzet
Útépítési hulladék
Építőipari hulladékok előkészítése
Prof. Dr. Csőke Barnabás – Hulladékelőkészítési technológiák, Hulladékok feldolgozása mechanikai eljárásokkal, Egyetemi jegyzet
Habkavics • Lehetséges aggregátum hulladékból
Megvalósítás a gyakorlatban, termékek Kísérleti üzem, Jamshedpur, India
Kísérleti üzem, Jamshedpur, India
ROCLA, Ausztrália 2500 t geopolimert gyártott le
Megvalósítás a gyakorlatban, termékek
Fűrészelt felületű autoklávban habosított beton (NICHOLAS B WINTER, 2012)
Habosított geopolymer, Sanjay Kumar
Gyakorlati alkalmazás
van Deventer, 2012
Gyakorlati alkalmazás
Kísérleti üzem, Jamshedpur, India
Queenslandi Egyetem - Globális Változás Intézete, St. Lucia, Ausztrália
Kísérleti üzem, Jamshedpur, India
Saját eredmények
Egytengelyű nyomószilárdság : 19,1 MPa
Egytengelyű nyomószilárdság : 42 MPa
Saját eredmények
Összegzés, kutatás további lépései •Nagyszilárdságú (50…100 MPa) építőipari termékek állíthatók elő ipari hulladékokból előkészítéstechnikai berendezések és eljárások (aprítás, osztályozás, keverés, kalcinálás,…) segítségével. •Erőműi melléktermékek (főként pernye) újrahasznosítása megvalósítható hidraulikus vagy geopolimer kötőanyag előállítása által. •A pernye őrlési finomságának növelésével egyre nagyobb nyomószilárdságú próbatestek állíthatók elő.
Összegzés, kutatás további lépései •
Ipari hulladékok felhasználásával készült termékek és azok gyártási folyamatának alkalmasságát nemzetközi tapasztalatok is alátámasztják.
•
A lignittüzelésű erőműi pernye és a konverter kohósalak, mint ipari hulladékok sikeresen alkalmazhatók együttesen geopolimer beton készítésére, ezáltal megteremtve az építőipari célokra történő hasznosítását.
•
A próbatestek nyomószilárdsága a 42 MPa nyomószilárdságot érte el.
•
Továbbiakban tervezzük a kifejlesztett geopolimer beton hosszú távú időtállósági vizsgálatát.
Köszönöm a figyelmet! Jelen munka a GOP-1.1.1-11-2012-0379 projekt részeként és a Fenntartható Erőforrás Gazdálkodás Kiválósági központ keretében valósult meg.
