Zmiana odporności na miażdżenie kruszywa granulowanego otrzymanego z popiołów lotnych z kotłów fluidalnych przetworzonych w atmosferze CO2 i sezonowanych w warunkach podwyższonej wilgotności
autor:
ZBIGNIEW BZOWSKI, JACEK MARIAN ŁĄCZNY, JADWIGA PROKSA
ORCID ID:
0000-0001-9013-4085 , 0000-0002-0045-5000, 0000-0001-6375-5409
Numer miesięcznika:
12/2023 Instal s.124-128
DOI:
10.36119/15.2023.12.21
Celem badań przedstawionych w artykule było zbadanie, jak środowisko powietrza o dużej wilgotności zmienia odporność na miażdżenie granulowanego karbonizowanego popiołu lotnego z kotła fluidalnego. Założono, że odporność na miażdżenie wpływa na sposób jego wykorzystania w geoinżynierii jako substytut kruszywa naturalnego. W artykule przedstawiono wyniki badań granulatu otrzymanego w wyniku trójfazowej reakcji karbonatacji dwutlenkiem węgla oraz procesu granulacji w wielofunkcyjnym granulatorze obrotowym. Otrzymany produkt poddano ekspozycji przez okres trzech lat w warunkach atmosfery chodnika kopalni doświadczalnej. Wilgotność powietrza wahała się od 76% do 98%, a temperatura od ok. 6°C do ok. 14°C. Badania odporności na miażdżenie próbek przeprowadzono przy użyciu prasy hydraulicznej SCHIMADZU AGX-300kN VINSTON (USA). Badania mineralogiczne przeprowadzono metodą dyfraktometrii proszkowej (DSH) z wykorzystaniem geometrii Bragga- Brentano. Zastosowano dyfraktometr Bruker D8 Discover, promieniowanie CuKa, filtr Ni i detektor LYNXEYE_XE. Wykazano, że 3-letnia ekspozycja atmosfery powietrza kopalnianego pozytywnie wpłynęła na wzrost odporności na miażdżenie badanych próbek, powodując jego wzrost z 5 MPa do 7,4 MPa, tj. o ok. 32,4%. Wzrost odporności na miażdżenie interpretowano jako skutek wytworzenia się po okresie naświetlania stosunkowo dużych ilości gipsu w składzie granulatu. Badania mineralogiczne prowadzą także do wstępnego wniosku, że rolę w tym procesie odgrywają także kalcyt i ettringit. Postawiono hipotezę, że kalcyt jest czynnikiem wiążącym na etapie procesu karbonatyzacji. Założyliśmy, że później także ta faza bierze udział w procesie krystalizacji ettringitu poprzez zastąpienie części jonów siarczanowych (SO32-) jonami CO32-. W wyniku tego procesu warunki równowagi termodynamicznej w ettringicie mogą ulec zmianie, co sprzyja krystalizacji gipsu. Zagadnienie to będzie przedmiotem dalszych badań.
Przeprowadzone badania i analizy wykazały, że granulacja popiołów lotnych z kotłów fluidalnych w atmosferze dwutlenku węgla może być perspektywiczną metodą ich zagospodarowania w połączeniu z utylizacją CO2. Idea ta jest spójna ze strategią UE dotyczącą gospodarki o obiegu zamkniętym (CE) oraz sekwestracji i utylizacji dwutlenku węgla (CCS/CCSU).
Słowa kluczowe:
Informacje o autorach:
dr Zbigniew Bzowski https://orcid.org/0000-0001-9013-4085 – Główny Instytut Górnictwa, Zakład Monitoringu Środowiska, zbzowski@gig.eu prof. dr hab. inż. Jacek Marian Łączny https://orcid.org/0000-0002-0045-5000 – Główny Instytut Górnictwa, Zakład Oceny Jakości Paliw Stałych, jlaczny@gig.eu
mgr inż. Jadwiga Proksa https://orcid.org/0000-0001-6375-5409 – Główny Instytut Górnictwa, Zakład Akustyki, Elektroniki i Rozwiązań IT. Autor do korespondencji: jproksa@gig.eu