Energetikai és épít ipari hulladékok együttes hasznosítása

Átírás

1 MISKOLCI EGYETEM MSZAKI FÖLDTUDOMÁNYI KAR NYERSANYAGELKÉSZÍTÉSI ÉS KÖRNYEZETI ELJÁRÁSTECHNIKAI INTÉZET Energetikai és építipari hulladékok együttes hasznosítása Mucsi Gábor 1, Molnár Zoltán 1, Rácz Ádám 1, Szabó Roland 1, Józsa István 2 1, Miskolci Egyetem Nyersanyagelkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet 2, Bajér Kft. Ipari szimbiózis workshop Budapest,

2 Tartalom Pernyealapú hidraulikus és geopolimer kötanyag kifejlesztése Építipari hulladékok Jelenlegi kutatások, eredményeink Összegzés

3 Pernye hazai hasznosítása Pernye Magyarországon fellelhet mennyiség: 200 millió m 3. cemenipari felhasználás útépítési alapanyagként történ hasznosítás bányaüregek tömedékelése építipari felhasználás (Angyal Zs. 2009). Korábban évente: 3,5-4 Mt/év. Kb. 90 %-a Visontán keletkezik.

4 Korábbi kutatások Kumulált mészfelvétel, mg/g Ajkai pernye Tatabányai pernye Tiszaújvárosi pernye CK HSZ sz. Cementkiegészít anyagok. Természetes puccolános anyagok (trasszok). c. módszert követve kell elvégezni, ahol mérjük az egységnyi tömeg pernye által felvett mész mennyiségét Blaine-finomság, cm 2 /g

5 Korábbi kutatások Különböz kötanyag adagolások mellett végeztünk az útpályaszerkezetek méretezéséhez használt nyomószilárdság (hengerszilárdság) vizsgálatokat az MSZ-EN :2002 szabvány szerint, illetve ehhez kapcsolódva fagyállóság, és hasítószilárdság vizsgálatokat. Minden esetben aktiválatlan, I. aktiváltsági fokú (t= 20 min rlési id) és II. aktiváltsági fokú (t= 30 min rlési id) pernye-rleménybl készítettünk különböz pernye- CaO-keverékeket, majd e kötanyagokkal készített beton próbatestek szilárdságát a jellemz korokban megmértük. A legkedvezbb eredményeket a 170 kg/m 3 -es kötanyag adagolás mellett értük el. Ebben az esetben az rlés 1020 %-os szilárdságjavulást eredményezett.

6 Korábbi kutatások A félüzemi szinten legyártott 4,4 tonna tiszaújvárosi pernye-cao kötanyagból 30 m hosszúságú próba útszakaszt építettünk 170 kg/m 3 -es kötanyag 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/mm 2 ), a laboratóriumi minták pedig a CB2 osztály kritériumait is (5,5 N/mm 2 ) kielégítik.

7 A geopolimer A geopolimerek újfajta, szervetlen polimer szerkezet anyagok, melyek agyagásványok (alumino-szilikát-oxidok) és alkáli-szilikátok lúgos közegben végbemen reakciójával állíthatók el. Szerkezetüket tekintve poliszialátok, egyszerbben fogalmazva mesterségesen elállított kzeteknek tekinthetk.

8 Lehetséges nyersanyagok Elssorban szilikát tartalmú hulladékok: - Bányászati medd (érc- és szénbányászat), - Ermi hulladékok (salak, pernye), - Kohászati salakok. - Hulladékégetési melléktermék (salak és pernye) Pernye - Vörösiszap, - Üveghulladékok,... Salak

9 Geopolimer elnyei rendkívül jó mechanikai tulajdonságúak tz- és hállóak kötésük során szinte alig változtatják térfogatukat formába önthetek az építipartól a csúcstechnológiai alkalmazásokig nagyon sok területen helyettesíthetik a már ismert szerkezeti anyagokat az elállításukhoz szükséges energia jóval kisebb, mint amit a hagyományos kerámiagyártási technológia igényel, de a modern eljárásoknál is sokkal kedvezbbek az energiafelhasználási viszonyok

10 Geopolimer elállítás Nyers/aktivált pernye Aktiváló oldat Tömörítés vibrációval/kom presszióval

11 Építipari hulladékok Bontási törmelék Prof. Dr. Cske Barnabás Hulladékelkészítési technológiák, Hulladékok feldolgozása mechanikai eljárásokkal, Egyetemi jegyzet Útépítési hulladék

12 Építipari hulladékok elkészítése Prof. Dr. Cske Barnabás Hulladékelkészítési technológiák, Hulladékok feldolgozása mechanikai eljárásokkal, Egyetemi jegyzet

13 Habkavics Lehetséges aggregátum hulladékból

14 Megvalósítás a gyakorlatban, termékek Kísérleti üzem, Jamshedpur, India Kísérleti üzem, Jamshedpur, India ROCLA, Ausztrália 2500 t geopolimert gyártott le

15 Megvalósítás a gyakorlatban, termékek Frészelt felület autoklávban habosított beton (NICHOLAS B WINTER, 2012) Habosított geopolymer, Sanjay Kumar

16 Gyakorlati alkalmazás van Deventer, 2012

17 Gyakorlati alkalmazás Kísérleti üzem, Jamshedpur, India Queenslandi Egyetem - Globális Változás Intézete, St. Lucia, Ausztrália Kísérleti üzem, Jamshedpur, India

18 Saját eredmények Egytengely nyomószilárdság : 19,1 MPa Egytengely nyomószilárdság : 42 MPa

19 Saját eredmények

20 Összegzés, kutatás további lépései Nagyszilárdságú (50100 MPa) építipari termékek állíthatók el ipari hulladékokból elkészítéstechnikai berendezések és eljárások (aprítás, osztályozás, keverés, kalcinálás,) segítségével. Ermi melléktermékek (fként pernye) újrahasznosítása megvalósítható hidraulikus vagy geopolimer kötanyag elállítása által. A pernye rlési finomságának növelésével egyre nagyobb nyomószilárdságú próbatestek állíthatók el.

21 Összegzés, kutatás további lépései Ipari hulladékok felhasználásával készült termékek és azok gyártási folyamatának alkalmasságát nemzetközi tapasztalatok is alátámasztják. A lignittüzelés ermi pernye és a konverter kohósalak, mint ipari hulladékok sikeresen alkalmazhatók együttesen geopolimer beton készítésére, ezáltal megteremtve az építipari célokra történ hasznosítását. A próbatestek nyomószilárdsága a 42 MPa nyomószilárdságot érte el. Továbbiakban tervezzük a kifejlesztett geopolimer beton hosszú távú idtállósági vizsgálatát.

22 Köszönöm a figyelmet! Jelen munka a GOP projekt részeként és a Fenntartható Erforrás Gazdálkodás Kiválósági központ keretében valósult meg.