EGYÉB HULLADÉKOK
6.5
Tűzálló beton újrahasznosítása – lehetőségek és problémák Tárgyszavak: tűzálló termék; regenerátum; felhasználás; technológia.
A Horn & Co. siegeni vállalat 1922 óta végez szolgáltatásokat az acélipar számára. Ezek a szolgáltatások a salak szállítását, előkezelését, az acél-, cement- és üvegiparból származó tűzálló bontási anyagok újrahasznosítását foglalják magukban. Rendelkeznek a tűzálló nyersanyagokat előkezelő őrlőüzemmel és környezetvédelmi laboratóriummal is. Nemzetközi tevékenységüket tükrözi a Lengyelországban létesített salak- és tűzálló beton feldolgozó üzem. A vállalat különböző anyagcsoportokra specializálódott: két kezelőüzeme rendelkezik a tűzálló bontási anyagok feldolgozásának valamennyi feltételével, beleértve a hulladék- és immisszióvédelmi hatósági engedélyeket is.
Tűzálló termékek újrahasznosítása A használt, formázott termékek közül eddig kizárólag a téglát reciklálták. Az égetett téglák mellett vannak kémiailag kötött és temperált vagy másképp utókezelt anyagok is. Különbözik ettől az az előkezelt anyag, amelyet formázatlan termékekből állítanak elő. Az elhatárolásra azért van szükség, mert jelentős különbség van az újrahasznosításnál. A következőkben a formázatlan termékek csoportjából származó anyagok feldolgozásának és felhasználásának bemutatására, az újrahasznosított anyagok közti különbségek ismertetésére kerül sor. Először is a tűzálló termékek reciklálása tarthat érdeklődésre számot. Mivel igen jelentős a reciklált anyagok mennyisége, foglalkozni kell a felhasználási lehetőségekkel is.
Regenerátummal szembeni követelmények A feldolgozandó anyag tulajdonságaival szemben – úgy, mint az eredeti nyersanyagoknál – a termék elvárt tulajdonságaiból levezetve kell követelményeket támasztani. Ez egyszerűnek tűnik, azonban minden anyagot újból meg kell vizsgálni, valamennyi releváns tulajdonságot figyelembe kell venni. A ké-
miai összetétel mellett különösen a porozitás és a szemcsealak játszik szerepet. A feldolgozás – mint az 1. ábra is mutatja – egészen különböző szemcseformákat és állapotokat eredményez. Az egyes szemcsetartományokban mutatkozó eltérések bizonyos körülmények között döntően hatnak a tulajdonságokra. Másik, nem kevésbé fontos szempont, hogy a megfelelő kiinduló anyagból elegendő mennyiségnek kell rendelkezésre állni. Ha egy regenerátumot tartalmazó termék alkalmazására akarják rávenni a felhasználót, meghatározott időszakra vonatkozóan ismerni kell a készletet. Újrahasznosítható tűzálló beton forrásaként jön szóba az acélipar: – lehetőleg fajtatiszta vagy hasonló tulajdonságú monolitikusan előállított aggregátok (üstök, elosztók), – fajtatisztán gyűjtött, üzemeléssel kapcsolatos anyagok (öntvények, lándzsák), – nagyméretű öntött kész elemek (kemencefedél, elosztófedelek, üstfedelek). A összeragadt szemcse B szemcse rátapadt cementtel C szemcse repedésekkel D kifogástalan szemcse E szemcse cementtel és salakkal
1mm
1. ábra A feldolgozás során képződő szemcsealakok Kevésbé megfelelőek a kevert bontási anyagok, amelyeknél inhomogén összetételük mellett még az is probléma, hogy teljesen eltérő hőmérsékletű igénybevételt mutatnak, és pl. szigetelt betont tartalmaznak. A cikk szerzőjének a könnyűbeton újrafeldolgozásával kapcsolatos saját tapasztalatai nincsenek. Az ezeknél az anyagoknál bekövetkezett utózsugorodás alapján azonban feltételezi, hogy felhasználás után ezek az anyagok tu-
lajdonságaikat bizonyos részben elveszítik, és nem hasznosíthatók, legalábbis ugyanabban a hőmérséklet-tartományban szigetelőanyagként nem alkalmazhatók.
Példák a tűzálló beton regenerátumra Annak érdekében, hogy az anyagok az 1. és 2. táblázatban bemutatott módon feldolgozhatóak legyenek, fajtatisztán kell gyűjteni, vagy a feldolgozónál szortírozni kell azokat. 1. táblázat „A” anyag (RC- és LC-beton, bauxit alap), %(m/m) Alkotóelemek
0–1 mm
1–3 mm
3–8 mm
Bauxittal öszszehasonlítva
A
80,3
88,1
85,7
89,6
C
4,0
0,6
1,7
S
8,1
6,8
7,3
6,5
F
3,5
1,1
1,6
1,0
M
1,4
1,1
1,2
T
2,0
2,4
2,2
2,8
Alkália
0,6
0,2
0,2
0,1
2. táblázat „B” anyag (LC-beton, korund alap), %(m/m) Alkotóelemek
0–1 mm
1–6 mm
A
91,3
95,9
C
2,5
1,6
S
2,2
0,6
<0,1
F
0,3
0,1
<0,1
M
3,5
1,5
<0,15
<0,1
Alkália
T 60-nal összehasonlítva >99,4
<0,4
Az osztályozáshoz tisztán kézi munka és megfelelő tapasztalat szükséges, az anyagnak legalább 100 mm-es szemcsenagyságot kell elérnie (kivételes esetekben már 40 mm-től is használható, ez a gazdaságosságra nézve jelent tehertételt). Az egyes anyagok jelentősen eltérnek egymástól.
A tűzálló beton darabok megfelelő nagyságúak, és gyakran elegendő megkülönböztető tulajdonsággal bírnak a gazdaságosan elvégezhető osztályozáshoz. A tűzálló betonnál bizonyos esetekben nehézséget okoz, hogy a bontott darabok túl nagyok, ezért hagyományos technikával fel kell aprítani azokat. Az anyagra tapadó szennyeződések (pl. salak, acél) leverhetők vagy eltávolíthatók. Mágneses szennyeződések az aprítás során mágnessel mechanikusan kiszedhetők. Más technológiai lehetőségek általánosan még nem terjedtek el, de a jövőben bizonyosan jelentőséget kapnak. A 2. ábra áttekintést ad a Horn & Co. őrlőüzemben folyó osztályozási eljárásról.
bontás
tárolás
válogatás szállítás
tárolás
tárolás
válogatás
optikai válogatás
aprítás 0–100
aprítás 0–15
szárítás
mágnesezés
optikai szétválogatás
egyéb válogatás
aprítás 0–6
osztályozás
mágnesezés
Por: 0-1 1-3 1-3 3-6
0-0,1
őrlés
2. ábra Örlőüzem válogató eljárásának áttekintő ábrája A 3. és 4. táblázatban lévő két példa egyéb szempontok megvilágítását szolgálja. Az elosztóaljzat-bontás (3. táblázat) példája mutatja, hova vezet az
inhomogén anyag feldolgozása. Az értékes anyagot elértékteleníti (aljzat előállítása >95% timföldes betonnal/fal, csak bauxit-/andaluzitbeton), és megakadályozza a bauxitpótlásként való felhasználást. A MgO-tartalom a spinellrészarányra, valamint a szigetelőréteg maradékra vezethető vissza. 3. táblázat Bontási anyag elosztóból, aljzatból, falból keverten, %(m/m) Alkotóelemek
0–1 mm
1–6 mm
Kimosott finom részecskék
A
63,1
73,2
54,9
C
6,7
5,4
11,8
S
12,8
8,9
15,1
F
2,5
2,1
4,0
M
12,2
7,8
11,4
T
0,6
1,0
0,5
Alkália
0,2
0,1
0,2
4. táblázat Magnezitregenerátum rekuperátorrácsból, %(m/m) Alkotóelemek
0–1 mm
1–3 mm
3–6 mm
Kínai magnezit kőzettel összehasonlítva, 90 %(m/m) MgO
A
2,8
2,2
2,4
1,0
C
2,6
1,8
2,1
2,0
S
4,5
3,6
4,3
3,8
F
1,0
0,7
0,9
1,2
M
86,6
91,2
89,1
92,0
Alkália
1,1
0,3
0,8
0,2
SO3
1,2
0,1
0,4
Egészen más a helyzet az égetett anyagból készülő regenerátumnál (4. táblázat). A magnezit példája világosan mutatja a formázatlan anyagból előállított regenerátummal szembeni különbséget. Az 1–3 mm-es szemcsenagyság szinte az új anyag jellemzőit mutatja, a formázatlan termékekből készített regenerátumhoz viszonyítva a 0–1 mm részarány mennyisége valamivel alacsonyabban tartható. A termékek számára kevésbé szükséges 3–6 mm-es szemcsék megőrlése igen finom részecskék keletkezését eredményezi, ami kiállja az új anyaggal való összehasonlítást.
Az 5. és 6. táblázat két példát mutat be a tűzálló beton regenerátum tipikus termékekben (fecskendezett és öntött beton) történő felhasználására. Mindkét esetben – mint az 1. táblázatban bemutatott példában is – alkalmaztak bauxitbetont. A regenerátum felhasználásának módjában azonban a két példa különbözik egymástól. A fecskendezett betonban a finom alkotókon kívül csak regenerátumot használtak fel (5. táblázat). A recepturát tanulmányozva feltűnik, hogy a tűzálló tulajdonságokat nagymértékben a cementarány határozza meg, úgy, ahogy az agyag jelentősen befolyásolja a megmunkálási tulajdonságokat. A fecskendezéssel feldolgozott anyag jól is kenhető. 5. táblázat Fecskendezett beton receptúrája
Bauxitregenerátum
mm
%(m/m)
3–6
23
1–3
18
0–1
22
Kínai bauxit
9
Agyag
10
Bauxitcement
15
Mikroszilícium-dioxid
3
6. táblázat Öntött beton receptúra mm
%(m/m)
Bauxitregenerátum
3–6
19,0
Kínai bauxit
1–3
6,7
Bauxitregenerátum
1–3
15,3
Kínai bauxit
0–1
18,0
Bauxitregenerátum
0–1
13,3
Kínai bauxit
14,7
Mikroszilícium-dioxid készítés
1,0
Bauxitcement
12,0
A második példában (6. táblázat) más a helyzet, a durva szemcséknek csak egy részét pótolták regenerátummal. A magas hőmérsékleten mutatott tulajdonságok mellett ugyanolyan fontosak a feldolgozási feltételek. Az eredeti nyersanyagnak csak egy részét helyettesítették, így az ingadozások, különösen a porozitás esetében kézben tarthatóak voltak.
Formázott termékekből (tolattyúlemezek bauxitból) készült regenerátummal gyártandó öntött betonra is rendelkezésre áll receptúra, ennél valamennyi szemcse, a finomszemcsék is reciklált anyagból állnak. Porozitás tekintetében nincs ingadozás, emiatt is állandó a vízszükséglet. Hőtűrő tulajdonságait még sohasem határozták meg, azonban az évek óta tartó sikeres felhasználás alátámasztja a koncepciót. A Horn & Co. vállalatcsoport programjából származó, regenerátum felhasználásával készülő további termék a salakkádnál alkalmazott fecskendezett beton, valamint azok a javítóanyagok, amelyeknél a tűzálló beton regenerátum mellett formázott termékeken alapuló anyagokat is felhasználtak. Regenerátumalapú magnezit- és dolomittermékeknél kizárólag formázott termékeket dolgoztak fel. Bázikus tűzálló beton nyerésére alkalmas források legalábbis az eddig vizsgált területen nem ismertek. A samottbeton reciklálása nem látszik elterjedtnek: a viszonylag alacsony nyersanyagár és a kőzetfélékből rendelkezésre álló megfelelő mennyiségű regenerátum, valamint az alacsony vagy erősen csökkenő németországi deponálási költségek állnak szemben egymással.
Alternatív felhasználási lehetőségek Amennyiben a tűzálló betonregenerátum nem felel meg az újrahasznosításhoz szükséges követelményeknek, alternatív felhasználási lehetőségeket lehet keresni. Kémiai összetételük alapján az ilyen anyagok a fémfeldolgozó iparban hatékony adalékanyagként alkalmazhatók. Az alumínium-oxid-tartalmú regenerátumot egyedül vagy mésszel keverve salakképzőként használják fel, a nyersvasgyártásnál a salak alumínium-oxid-tartalmának emelésére szolgál. Elvileg vannak lehetőségek az alumínium-oxid-tartalmú maradékanyagok cementipari felhasználására is, nagyobb mértékű hasznosítás azonban eddig nem ismert. A bázikus anyagot főleg dolomitmész pótlására használják, megfelelő MgO-tartalom esetén hozzájárul a bázikus aggregátumok állékonyságának emeléséhez.
Perspektíva A tűzálló termékek felhasználásának fejlődését szemlélve feltűnik az abszolút mennyiségben történt visszaesés mellett a tűzálló beton felhasználásának relatív növekedése. Ezért a tűzálló beton reciklálására nagyobb figyelmet kell fordítani. A regenerátumok tűzálló termékekben való felhasználásának növelése azonban csak akkor lehetséges, ha javul az előkezelése, feldolgozása, és a
minőségbiztosítás az eredeti nyersanyagggal való egyenrangúságot eredményez. Ezt segíti elő: – megfelelő darabológép kiválasztása az elosztási hatékonyság kihasználására; – erős mágnes alkalmazása a mágneses szennyeződések eltávolítására; – optikai rendszer a válogatáshoz, mihelyt ez a technológia megfelelően kiérlelődik és megfizethetővé válik; – elektrosztatikusan erősített mágnes használata a vezetőképes szenynyeződések kiválasztásához; – minőség-ellenőrzés a teljes feldolgozási folyamat alatt; – minőségbiztosítási intézkedések hatékonyságának folyamatos értékelése; – új mérési eljárások, pl. optikai eljárás bevezetése. Világosan rá kell mutatni, hogy a gyártó-, felhasználó-, valamint az átadóés bontóüzemeknek fokozott mértékben felelősséget kell vállalni a tűzálló beton újrahasznosíthatóságáért. Megfelelő koncepció kiválasztásával már megtörténhet a reciklálásra való átállás. Ehhez azonban a felhasználónál figyelembe kell venni az egyes elképzelések teljes költségvonzatát. Amennyiben a hulladékártalmatlanítási költségek újra emelkednek, a növekvő környezettudatosság a magasabb reciklálási hányadban is kifejeződik majd. Az anyag sajátságai mellett az újrahasznosítás szempontjából döntő az átgondolt és gondos bontási munka. Fajtatiszta, szakszerű tárolás, a szennyeződések elkerülése és a finomrészecskék kirostálása jelentősen befolyásolja az újrahasznosíthatóságot. Minőségileg kifogástalan terméket kell előállítani, és az egész eljárásnak gazdaságossági szempontból ésszerűnek kell lenni. A felhasználóknak félre kell dobniuk fenntartásaikat, mert még (vagy újra) messzemenően elterjedt gyakorlat, hogy nem akarnak regenerátumot felhasználni. Haladás csak akkor lehetséges, ha a résztvevők együttesen gondolkoznak a megoldáson, és a felhasználó részére minőségileg megfelelő eljárást és gazdasági előnyt biztosítanak. (Dr. Csokonay Józsefné) Richter, F.: Recycling von Feuerbeton – Möglichkeiten und Probleme. = Keramische Zeitschrift, 54. k. 10. sz. 2002. p. 848–851. Pileggi, R. G.: High performance refractory castables. = American Ceramics Society Bulletin, 81. k. 6. sz. 2002. p. 37–42.
