Erőműi pernye, mint értékes nyersanyag II
2010. 12. 17. 13:51
Kivonat a hulladéksors 2010 novemberi számának azonos című cikkéből, Dr. Mucsi Gábor tollából. A teljes cikk ott olvasható.
Az erőműi pernyekészletek hasznosításával Magyarország közel teljes cementimportja gazdaságosan és versenyképesen kiváltható lenne – ez derült ki annak a több hazai szakmai és kutatóintézetnek a közös projektjéből, amelynek fő célja egy kis költségű, pernyealapú, minőséggarantált, különösen az útépítés céljait szolgáló önálló kötőanyag kifejlesztése volt.
Az erőműi pernyekészletek hasznosításával Magyarország közel teljes cementimportja gazdaságosan és versenyképesen kiváltható lenne – ez derült ki annak a több hazai szakmai és kutatóintézetnek a közös projektjéből, amelynek fő célja egy kis költségű, pernyealapú, minőséggarantált, különösen az útépítés céljait szolgáló önálló kötőanyag kifejlesztése volt.
Cikkünk első része az erőműi pernye általános bemutatásáról és annak fő hasznosítási lehetőségeiről szólt. Jelen írás pedig egy 2005-2007 közötti időszakban sikeresen megvalósított projekt eredményeiről ad számot, nevezetesen a „Pernyebázisú kötőanyag előállítását szolgáló technológiai rendszer kifejlesztése.”
A projekt fő célja kis költségű, pernyealapú, minőség-garantált, különösen az útépítés céljait szolgáló önálló kötőanyag kifejlesztése volt. (lehetővé téve a gazdaságosabb útpályaszerkezetek építését), amelynek kapcsán laboratóriumi és félüzemi kísérleteket hajtottunk végre. A konzorcium tagja a Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézete, a H-TPA Innovációs és Minőségvizsgáló Kft, a Közlekedéstudományi Intézet és az Ipari Hulladékhasznosító Kft, a projekt szakmai koordinátora Prof. Dr. Csőke Barnabás volt.
A projekt tárgya:
Pernyebázisú kötőanyagtermékek előállítására alkalmas technológia kidolgozása Az alkalmazandó eljárások kísérleti vizsgálatokkal történő szakmai-tudományos megalapozása A fejlesztőmunka eredményeként a bevezetést és a szélesebb körű elterjedést szolgáló technológiai mintarendszer kialakítása
Anyagtulajdonságok
A hazai pernyekészletek mennyiségi és minőségi jellemzőinek felmérése az első fázis fontos feladatát képezte. Az országos körű kataszterkészítés minden egyes hazai pernyehányót érintően a következő adatok felvételére terjedt ki: a tulajdonos, a helyszín azonosítható módon történő leírása, a területi kiterjedés, és a tárolt (becsült) mennyiség. Mindemellett az ipari melléktermék- (hulladék-) katasztert készítő Közlekedéstudományi Intézet szakértői javaslatot dolgoztak ki az anyag útépítési felhasználására, az ehhez szükséges laboratóriumi vizsgálatokra és a pernyehányóból történő elszállításának lehetőségeire vonatkozólag is.
Az összesített adatok alapján megállapítható, hogy a tiszaújvárosi pernye szinte korlátlanul felhasználható építőanyag előállítására, és elfogadhatóan alacsony a pécsi és a tatabányai pernye radioaktivitása is.
Puccolános aktivitás szabályozása őrléssel
Köztudott, hogy őrléssel vagy más néven mechanikai aktiválással növelhetjük a puccolános tulajdonságokkal rendelkező anyagok reaktivitását.
A kísérletek alapján megállapítottuk, hogy a mechanikai aktiválás (őrlés)jelentős hatást gyakorolt a tatabányai és tiszaújvárosi pernyék (savanyú pernyetípusok) hidraulikus aktiválására, azaz ezen minták összes mészfelvevő képessége (60 nap alatt) 40,6 valamint 125,9 %-kal növekedett.
A bázikus ajkai pernye, amely eredetileg 38,96%-os CaO tartalommal rendelkezett, mészfelvétele csekély mértékben változott (7,56 %-kal csökkent) az őrlési finomság növekedésével.
Pernye-mész kötőanyag-keverékek szilárdsága
A legkedvezőbb eredményeket a 170 kg/m3- es kötőanyag adagolás mellett értük el.
A négy különböző vizsgálatba vont pernye (ajkai: bázikus, tatabányai, pécsi és tiszaújvárosi: savanyú) anyagtulajdonsága, szilárdsága és puccolános aktivitása ismeretében megállapítottuk, hogy a további kísérleteket a tiszaújvárosi pernyehányóról származó pernyemintával célszerű folytatni.
Fél-üzemi kísérletek
A harmadik munkaszakasz két legfontosabb része a fél-üzemi kísérletek végrehajtása és az így előállított kötőanyagokból kísérleti útszakasz megépítése volt. A pernyehányóról kitermelt nyers pernye előkészítésének eljárásai a következők voltak:
A földnedves pernye szárítása
Durva szennyező rész (szerves anyagok, agyagos rögök stb) leválasztása 5 mm-es szitával
A pernye őrlése rezgőmalomban
és végül Mésszel történő keverése tányéros keverővel a kívánt homogén koncentráció-eloszlás elérése érdekében A gyártott 4,4 tonna mennyiségű kötőanyagot 50 kg-os zsákokban szállítottuk a beépítés helyszínére.
Összegzés
A laboratóriumi kísérletek eredményei alapján megállapítható, hogy a vizsgálatba vont deponált pernyeminták puccolános aktivitása mechanikai aktiválással (őrléssel) szabályozható. Megfelelő mennyiségű mész adagolásával jó minőségű hidraulikus kötőanyag állítható elő, javarészt ipari másodnyersanyagot felhasználva. Az ebből készített próbatestek szilárdsága az idevonatkozó útügyi előírások követelményeit kielégíti, azaz felhasználható utak építésére, más egyéb hulladék anyagok (pl. építési és bontási törmelék) mellett. Igy a megfelelő nyersanyag-előkészítési eljárásokat (őrlés, osztályozás, homogenizálás) és technológiákat helyesen alkalmazva, kis költségű kötőanyag gyártható.
Az utóbbi években Magyarországon kb. 3,5 millió tonna cementet termelnek évente, amelyhez kb. 1 millió tonna import cement érkezik az országba. Egy évben a cementből kb. 2 millió tonnát beton készítésben hasznosítanak, amelyhez 20-40% pernye adagolható, azaz átlagban 600 ezer tonna évente.
Mindebből kitűnik, hogy a pernyeadagolással közel a teljes cementimport gazdaságosan és versenyképesen kiváltható lenne, ami nemzetgazdasági szinten jelentős megtakarítást eredményezhet.
A projekt fő célja kis költségű, pernyealapú, minőség-garantált, különösen az útépítés céljait szolgáló önálló kötőanyag kifejlesztése volt. (lehetővé téve a gazdaságosabb útpályaszerkezetek építését), amelynek kapcsán laboratóriumi és félüzemi kísérleteket hajtottunk végre. A konzorcium tagja a Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézete, a H-TPA Innovációs és Minőségvizsgáló Kft, a Közlekedéstudományi Intézet és az Ipari Hulladékhasznosító Kft, a projekt szakmai koordinátora Prof. Dr. Csőke Barnabás volt.
A projekt tárgya:
Pernyebázisú kötőanyagtermékek előállítására alkalmas technológia kidolgozása Az alkalmazandó eljárások kísérleti vizsgálatokkal történő szakmai-tudományos megalapozása A fejlesztőmunka eredményeként a bevezetést és a szélesebb körű elterjedést szolgáló technológiai mintarendszer kialakítása
Anyagtulajdonságok
A hazai pernyekészletek mennyiségi és minőségi jellemzőinek felmérése az első fázis fontos feladatát képezte. Az országos körű kataszterkészítés minden egyes hazai pernyehányót érintően a következő adatok felvételére terjedt ki: a tulajdonos, a helyszín azonosítható módon történő leírása, a területi kiterjedés, és a tárolt (becsült) mennyiség. Mindemellett az ipari melléktermék- (hulladék-) katasztert készítő Közlekedéstudományi Intézet szakértői javaslatot dolgoztak ki az anyag útépítési felhasználására, az ehhez szükséges laboratóriumi vizsgálatokra és a pernyehányóból történő elszállításának lehetőségeire vonatkozólag is.
Az összesített adatok alapján megállapítható, hogy a tiszaújvárosi pernye szinte korlátlanul felhasználható építőanyag előállítására, és elfogadhatóan alacsony a pécsi és a tatabányai pernye radioaktivitása is.
Puccolános aktivitás szabályozása őrléssel
Köztudott, hogy őrléssel vagy más néven mechanikai aktiválással növelhetjük a puccolános tulajdonságokkal rendelkező anyagok reaktivitását.
A kísérletek alapján megállapítottuk, hogy a mechanikai aktiválás (őrlés)jelentős hatást gyakorolt a tatabányai és tiszaújvárosi pernyék (savanyú pernyetípusok) hidraulikus aktiválására, azaz ezen minták összes mészfelvevő képessége (60 nap alatt) 40,6 valamint 125,9 %-kal növekedett.
A bázikus ajkai pernye, amely eredetileg 38,96%-os CaO tartalommal rendelkezett, mészfelvétele csekély mértékben változott (7,56 %-kal csökkent) az őrlési finomság növekedésével.
Pernye-mész kötőanyag-keverékek szilárdsága
A legkedvezőbb eredményeket a 170 kg/m3- es kötőanyag adagolás mellett értük el.
A négy különböző vizsgálatba vont pernye (ajkai: bázikus, tatabányai, pécsi és tiszaújvárosi: savanyú) anyagtulajdonsága, szilárdsága és puccolános aktivitása ismeretében megállapítottuk, hogy a további kísérleteket a tiszaújvárosi pernyehányóról származó pernyemintával célszerű folytatni.
Fél-üzemi kísérletek
A harmadik munkaszakasz két legfontosabb része a fél-üzemi kísérletek végrehajtása és az így előállított kötőanyagokból kísérleti útszakasz megépítése volt. A pernyehányóról kitermelt nyers pernye előkészítésének eljárásai a következők voltak:
A földnedves pernye szárítása
Durva szennyező rész (szerves anyagok, agyagos rögök stb) leválasztása 5 mm-es szitával
A pernye őrlése rezgőmalomban
és végül Mésszel történő keverése tányéros keverővel a kívánt homogén koncentráció-eloszlás elérése érdekében A gyártott 4,4 tonna mennyiségű kötőanyagot 50 kg-os zsákokban szállítottuk a beépítés helyszínére.
Összegzés
A laboratóriumi kísérletek eredményei alapján megállapítható, hogy a vizsgálatba vont deponált pernyeminták puccolános aktivitása mechanikai aktiválással (őrléssel) szabályozható. Megfelelő mennyiségű mész adagolásával jó minőségű hidraulikus kötőanyag állítható elő, javarészt ipari másodnyersanyagot felhasználva. Az ebből készített próbatestek szilárdsága az idevonatkozó útügyi előírások követelményeit kielégíti, azaz felhasználható utak építésére, más egyéb hulladék anyagok (pl. építési és bontási törmelék) mellett. Igy a megfelelő nyersanyag-előkészítési eljárásokat (őrlés, osztályozás, homogenizálás) és technológiákat helyesen alkalmazva, kis költségű kötőanyag gyártható.
Az utóbbi években Magyarországon kb. 3,5 millió tonna cementet termelnek évente, amelyhez kb. 1 millió tonna import cement érkezik az országba. Egy évben a cementből kb. 2 millió tonnát beton készítésben hasznosítanak, amelyhez 20-40% pernye adagolható, azaz átlagban 600 ezer tonna évente.
Mindebből kitűnik, hogy a pernyeadagolással közel a teljes cementimport gazdaságosan és versenyképesen kiváltható lenne, ami nemzetgazdasági szinten jelentős megtakarítást eredményezhet.