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

Átírás

1 Hulladékvagyon gazdálkodás Magyarországon, Budapest, október 14. A bányászatban keletkező meddőanyagok hasznosításának lehetőségei Prof.Dr.CSŐKE Barnabás, Dr.MUCSI Gábor Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet Dr.SZŰCS István Mecsekérc Zrt.

2 Tartalom Meddők keletkezése Meddőmennyiségek Meddőfajták Hasznosítás fizikaimechanikai átalakítással és anélkül Hasznosítás, termikus és kémiai átalakítás révén Következtetések 2oo2.03.

3 A bányameddő A bányameddők olyan bányászati technológia maradékanyagok, melyek nem vagy csak csekély mértékben tartalmazzák azt az anyagot, amelyért a bányában a termelés e folyik,,például: - csökkent érctartalmú kőzet; - nem megfelelő minőségű építőkő; - széntelepbe ékelődött köztes nem éghető agyagos, agyagos-márgás kőzetréteg; tét - a hasznos telep kísérő kőzetei stb. 2oo2.03.

4 Bányameddő keletkezési helye felhalmozott tömege, alapvetően két helyen A bányameddő tehát a technológiai folyamatban megmaradó anyagok keletkezik: 1) a bányaművelés során a külfejtéses vagy mélyművelésű bányászati tevékenység melléktermékeként; 2) a nyers bányakőzetek előkészítésekor a felhasználható kőzetek, ásványok, kémiai alkotók kinyerése maradékanyagaként. Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

5 zilárd ásványi nyersanyag termelés melléktermékei, maradékanyagai: ányameddők 1 milliárd m 3 Mi a teendő? hasznos bányászati végterm rmelése-előkészítése 0,05-0 lléktermék keletkezésével jár, azaz a m millió tonna kitermelt nemfém ányi nyersanyagokhoz évi millió 2oo2.03.

6 zilárd ásványi nyersanyag termelés melléktermékei, maradékanyagai: ányameddők 1 milliárd m 3 Primer ásványvagyon védelme Termőföld védelme Mi a teendő? Vízvédelem, vízminőség megóvása Környezetvédelem (környezeti beavatkozás, CO2 kibocsátás csökkentése) hasznos bányászati végterm Energiatakarékosság rmelése-előkészítése 0,05-0 Rekultivációs kötelezettségek csökkentése lléktermék keletkezésével jár, azaz a m Életvédelem, egészségvédelem millió tonna kitermelt nemfém ányi nyersanyagokhoz évi millió 2oo2.03.

7 Bányameddő vagyon Borsod-Abaúj-Zemplén Heves Baranya Komárom-Esztergom Veszprém Fejér Nógrád Összesen: 250 Mt 150 Mt 120 Mt 120 Mt 110 Mt 45 Mt 40 Mt 835 Mt 2oo2.03.

8 Meddőkásvány- és kőzettani jellemzői sványi yersanyag eketeszén arnaszén ignit Kísérő kőzetek, ásványok (meddőanyagok) márga, agyagmárga, homokkő, mészkő, tufásmárga, andezi mészkő, homok, agyag, dolomit, homokkő, agyagos homok andezit, kavics, riolittufa agyag, tengeri iüledék, dékhomok, márga, mészkő, dolomit sérc limonit, agyag, homok, homokkő, barit, mészkő, gipsz, kva szulfidos, oxidos érces ásványok á (azurit, pirit, i malachit, kuprit, szfalerit, kalkopirit, galenit) angánérc homok, homokkő, agyagmárga, agyagpala, kalcit, kvarc uxit dolomit, mészkő, agyag, kavics, homok, sziderit ulfidos ércek andezit, tufa, kvarc, dolomit, opál, jáspis, hegyikristály, kalcit, gipsz, agyag, dácit, sziderit, szulfidos és oxidos érces 2oo2.03.

9 Meddők ásvány- és kőzettani jellemzői sványiá Kísérő é ő kőzetek, tkásványoká k yersanyag gyagásványok (meddőanyagok) kvarc, kaolinit, illit, sziderit, dolomit, kalcit, gipsz veghomok Kvarc, kaolinit, nehézfém-ásványok (titanomagnetit, magnetit, ilmenit, rutil, cirkon, monacit) rlit andezit, tufa ipsz, anhidrit dolomit, agyagpala olomit őbányászat avicsbányászat mészkő, homok törmelékes andezit, bazalt, tufa, agyag, mállott kőanyag, humusz humusz, kavics, kavicsos homok Miskolci Holcim Egyetem Hungária Rt. Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

10 Hasznosítás területei ászat ászat Magnetités ritkafémek, k cement, Zúzottkő, Műtrágya, Titanomagnetit fluorit szóda cement, Talajrekultiválás gipsz anyag- ászata Vegyipar Építőipar Mezőgazdasá Salakképző ritkafémek H 2 SO 4 Zúzottkő, Műtrágya, Talajrekultiválás Fe Cu, Pb, Zn H 2 SO 4, S Mész, Mikroműtrágya, Mo kaolin, Talajrekultiválás homok Vas- kohászat Szinesfém- kohászat Töltő- anyagok nyászat Magnetit Ti, ritkafémek Zúzottkő Talajjavító mész Talajrekultiválás Miskolci Holcim Egyetem Hungária Rt. Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

11 ilárd ásványi nyersanyag termelés elléktermékeinek hasznosítása meddőt hányából történő közvetlenü itermelést követően eredeti állapotba agy csekély mechanikai átalakítássa lőkészítéssel) használjuk fel; vagy a meddőanyag kisebb-nagyob érvű (főként termikus, pl. szénmeddő setén) átalakítását, előkészítésé rmikus és/vagy kémiai nemesítésé övetően hasznosíthajuk. Miskolci Holcim Egyetem Hungária Rt. Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

12 Bányameddő hasznosítása az útépítőiparban o töltések, földművek építése o mechanikai stabilizáció szemcsés adalékanyaga o kötőanyagos stabilizáció szemcsés adalékanyaga 2oo2.03.

13 A kőbányák művelése és a zúzottkő előállítása különböző fázisaiban Lefedési meddő Bányaüzemiü i meddő Üzemtelepit l i meddő keletkezik 2oo2.03.

14 A kavicsbányák művelése és a kavic előkészítése különböző fázisaiban A kavicsbányák művelése és kavics előkészítése különböző fázisaiban Lefedési meddő Előleválasztási meddő Osztályozási (nedves ) meddő 2oo2.03.

15 zilárd ásványi nyersanyag termelés melléktermékei Fekete meddő Vörös meddő Szénbányászat vörössalak finom zúzalékának puccolános ajdonságai vannak. Salaknak minősülő vörös ddő sok /30-50 %/ SiO2-t és Al2O3-at, esebb /7 % körüli/ Fe2O3-at és kevés /1,5 % rüli/ CaO-t és MgO-t tartalmaz. 2oo2.03.

16 Vörös meddő Az osztályozatlan vörös /kiégett/ / meddőkből építhető: öltés és védőréteg - kapilláris víz hatásának kitet dművön is - a tömör száraz térfogatsűrűség: g 1,8-2 3; egerősített ő tt föld-támfal, f l a szemcsés anyagának emzői: Dmax = 50 mm, a 0,08 mm alatti frakció x. 5 %; artelepi, mezőgazdasági g stb. tárolóterületek rkolása, - kisforgalmú utak, autópálya- 2oo2.03.

17 Vörös meddő Az osztályozott vörös /kiégett/ / meddőkből építhető: ltétel Los Angeles-i aprózódási vesztesége legfeljeb %, a nedves mikro-deval értéke 25 % körüli és 0 6/20 mm) m-/pl. ARMCO-/ átereszek mögötti feltöltés, ötőanyag nélküli burkolatalap /mechanikai bilizáció/, ötőanyagos burkolatalapok szemcsés anyaga; 2oo2.03.

18 ENERGIA FELHASZNÁLÁS TÖLTÉS, ALSÓ LAPRÉTEGEKBE VALÓ BEÉPÍTÉS ESETÉN Pernye (Gáspár L-Karoliny M): 8 kw/m 3 Primer - ásványi nyersanyag (meddős kőzúzalék) (CsőkeB) : 40 kwh/m 3 Bányameddő (CsőkeB) B): : 12 kwh/m 3 2oo2.03.

19 Hazai példa Sóskúti nemeshomok-bányászat meddőjének hasznosítása Kvarchomok Kft., Sóskút t/év bányameddőt termel ki az autópálya építésekhez, M6, M0 feltöltések, és stabilizációs rétegek készítéséhez Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

20 Primer ásványi nyersanyagok termelése alapanyag gyártásra 1 t cement előállításához 1,8 t primer ásványi anyagot (1,3 t értékes mészkövet és 0,35 t agyagot) termelünk ki, 4500 MJ/t energiát használunk fel, cement és 0,57 t CO távozik a légkörbe. 2 2oo2.03.

21 Cementipari felhasználás: primer nyersanyagok kiváltása Nyersanyagbányászat Szekunder nyersanyagok (Ca, Si, Al, Fe hordozó anyagok, pl: salakkő) Alternatív cementkiegészítő adalékanyagok Nyersanyagok őrlése Klinker-égetés l í Klinker (cement)őrlés (jó hidraulikus tulajdonságú anyagok, kötésszabályozók pl: pernye, REA gipsz stb.) Cement Alternatív tí tüzelőanyago (pl: papíriszap, műanyagok, gumihulladékok, olajok, stb.) Miskolci Holcim Egyetem Hungária Rt. Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

22 Szénbánya-meddők termikus nemesítése: nyű homok-kavics előállítása építőipari célra SUREX ELJÁRÁS Technológia: % széntartalom - Őrlés: < 500 µm - Nedvesítés: 12 % - Extrudálás Kiégetés, duzzasztás: 1250 o C SUREX-eljárás Termék: Szemcseméret: 5 20 mm Sűrűség: kg/m 3 Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

23 Rudabányai ércbánya meddőhányó anyagának hasznosítása A bánya és előkészítési meddő meg jelentős mennyiségben vasásványokat (hematit, limonit), baritot, szulfidos, oxidos érces színesfém-ásványokat (azurit, pirit, markazit, malachit, kuprit, kalkopirit, szfalerit, galenit), cinnabarit Jelenleg meddő feldolgozás célja: különösen a barit, valamint szulfidos ásványok külön-külön termékekbe való kinyerése és hasznosítása. 2oo2.03.

24 Rudabányai ércbánya meddőhányó anyagának hasznosítása Meddő kitermelése A bánya és előkészítési meddő meg jelentős Zagyállapotba hozása mennyiségben vasásványokat (hematit, Durva szerves szennyezők leválasztása növényzet limonit), baritot, szulfidos, oxidos érces darabok színesfém-ásványokat (azurit, pirit, markazit, Szitálás és > 2 mm <0,01 mm malachit, kuprit, iszaptalanítás kalkopirit, szfalerit, galenit), cinnabarit 95 % 0,01-0,1 mm Kétlépcsős flotálás: kollektív szulfidflotálás, majd barit flotálás Jelenleg meddő feldolgozás célja: különösen a barit, valamint szulfidos ásványok külön-külön Tisztított bari- Fémes ásványok koncentrátum: koncentrátuma: Cu: termékekbe BaSO való 4 : 92 kinyerése % %; Pb: és 2.3 hasznosítása. %; Zn: 3-4 % Fe % 2oo2.03.

25 Üveghomok-bányászat meddőjének hasznosítása Üveghomok-ásvány Kft. Fehérvércsurgó t/év bányameddő újra feldolgozása A bánya és előkészítési meddő meg jelentős mennyiségben tartalmaz tiszta kvarchomokot, valamint ritkafém-ásványokat titanomagnetitet, magnetitet, ilmenitet, rutilt, cirkont, monacitot Jelenleg meddő feldolgozás célja: a tiszta kvarchomok kinyerése üvegipari i hasznosításra. Miskolci Holcim Egyetem Hungária Rt. Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

26 Üveghomok-bányászat meddőjének hasznosítása Meddő Üveghomok-ásvány kitermelése Kft. Fehérvércsurgó Zagyállapotba hozása t/év bányameddő újra Durva szerves szennyezők leválasztása növényzet darabok feldolgozása Kavics, A bánya és előkészítési Kavics kiszitálása meddő > 4 mm meg jelentős mennyiségben tartalmaz tiszta kvarchomokot, valamint ritkafém-ásványokat Sűrűség szerinti elválasztás titanomagnetitet, magnetitet, ilmenitet, csatornával: rutilt, csatornamosás cirkont, monacitot Jelenleg meddő Tisztított feldolgozás célja: Nehézfém a tiszta kvarchomok kvarchomok -ásványok kinyerése üvegipari i hasznosításra. Miskolci Holcim Egyetem Hungária Rt. Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

27 Üveghomok-bányászat meddőjének hasznosítása Meddő Üveghomok-ásvány kitermelése Kft. Fehérvércsurgó Zagyállapotba hozása Csatorna a nehézfémásványok leválasztására növényzet darabok t/év bányameddő újra Durva szerves szennyezők leválasztása feldolgozása Kavics, A bánya és előkészítési Kavics kiszitálása meddő > 4 mm meg jelentős mennyiségben tartalmaz tiszta kvarchomokot, valamint ritkafém-ásványokat Sűrűség szerinti elválasztás titanomagnetitet, magnetitet, ilmenitet, csatornával: rutilt, csatornamosás cirkont, monacitot Jelenleg meddő Tisztított feldolgozás célja: Nehézfém a tiszta kvarchomok kvarchomok -ásványok kinyerése üvegipari i hasznosításra. Miskolci Holcim Egyetem Hungária Rt. Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

28 Üveghomok-bányászat meddőjének hasznosítása Meddő Üveghomok-ásvány kitermelése Kft. Fehérvércsurgó Zagyállapotba hozása Csatorna a nehézfémásványok leválasztására növényzet darabok Kvarchomok kihozatal : 60 % t/év bányameddő újra Durva szerves szennyezők leválasztása feldolgozása Kavics, A bánya és előkészítési Kavics kiszitálása meddő > 4 mm meg jelentős mennyiségben tartalmaz tiszta kvarchomokot, valamint ritkafém-ásványokat Sűrűség szerinti elválasztás titanomagnetitet, magnetitet, ilmenitet, csatornával: rutilt, csatornamosás cirkont, monacitot Jelenleg meddő Tisztított feldolgozás célja: Nehézfém a tiszta kvarchomok kvarchomok -ásványok kinyerése üvegipari i hasznosításra. Miskolci Holcim Egyetem Hungária Rt. Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

29 A geopolimer A geopolimereket (poliszialátok) az aluminoszilikátoknaoh vagy KOH kezelésével állíthatók elő. Empirikus képlete: M n { (Si O 2 ) z Al O} n wh 2 O ortland cement szerkezete Geopolimer szerkeze A geopolimer CO 2 - missziója %- portland cementéne Source: J. Davidovits ( Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

30 A geopolimer cialis geopolimer sajátságok: áló tartósság, y nyomószilárdság, mértékű zsugorodás, rs szilárdulás (keményedés, -,hő- és tűzálló, kély üvegházhatású emisszió, Alkalmazási terület: - geopolimer cement, - geopolimer tégla és keramiák, - hab-geopolimer, - magasabb megmunkálás igénylő egyéb termékek, - radioaktív és toxikus hulladékok beágyazása, Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

31 Eszközök és vizsgálati módszer Nyersanyagelőkészítés: mechanikai aktiválás rléssel (10, 20, 30, 60, 120 min). Geopolimer készítés alkalmazott technológiája: NaOH: a timföldgyártási folyamatból a isszatérő lúg Hőkezelés 150 o C-on izsgálatok: Nyomószilárdság: Ø50x50 mm henger róbatest Analitika: SEM, XRD. Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

32 Nyomószilárdság vizsgálat eredménye Optimális őrlési idő: in, ekkor σ = 9,19 MPa. Strength of specimen Specific surface area of fly ash Grinding time, min Pernye alapú geopolimer nyomószilárdság és a fajlagos felület változása az őrlési idő függvényében A nagyobb fajlagos felület nem jár együtt a szilárdság növekedésével Specif ic surface are ea, cm 2 /g Compress sive strength, MPa Finom perlit (meddőként letárolt). Üveghulladék adalékkal képzett geopolimer Perlite Ground glass Replacement ratio, % Legkisebb érték:1.23 MPa. Nyomószilárdság perlites meddő és üveghul bekeverése mellett Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

33 Következtetés: 1) Paradigmaváltásra van szükség a primer ásványi anyagok termelésében Nagytömegű kevésbé igényes ásványtermékek, á k vonatkozásában áb az új a megközelítés e megköveteli, ete hogy kitermelésüket korlátozzuk, és hulladékkal l történőté ő helyettesítésükről gondoskodunk. szükséges Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

34 Következtetés: 2) Paradigmaváltásra van szükség a másodnyersanyag-hasznosításban A hasznosítást drasztikusan növelni kell: ehhez ipari melléktermékek - erőműi pernyék és REA-gipsz, kohászati salakok, bányameddők a szükségletet messze meghaladó mennyiségben állnak rendelkezésre). Többnyire rendelkezésre állnak a technológiák is, ill. kutató-fejlesztő munkával biztosíthatók. Miskolci Holcim Egyetem Hungária Rt. Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

35 Következtetés: 3) Paradigmaváltásra van szükség az állami irányításban Számos esetben elő lehet, és elő is kell írni a másodnyersanyagok kötelező arányú felhasználását. Ezt a fenntartható fejlődés alapvetően ő megköveteli. Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai 2oo2.03. Tans

36 Köszönjük a figyelmet! 2oo2.03.