PL187587B1

PL187587B1 - Zutylizowany odpad odsiarczania spalin ze spalania węgla energetycznego do rekultywacji zdegradowanych biologicznie terenów

Info

Publication number: PL187587B1
Application number: PL98324837A
Authority: PL
Inventors: Stanisław Martynuska; Zbigniew Góralczyk; Leszek Krzemień
Original assignee: Energoprojekt
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 2004-08-31
Also published as: PL324837A1

Abstract

Zutylizowany odpad odsiarczania spalin ze spalania węgla energetycznego do re- <3 kultywacji zdegradowanych biologicznie terenów, wykorzystujący poreakcyjne produkty odsiarczania spalin ze spalania węgla energetycznego, popiół elektrowniany, związki wapnia oraz wodę, znamienny tym, że stanowi mieszaninę suchych składników, zawierającą od 81% do 49% części wagowych poreakcyjnych produktów z półsuchego odsiarczania spalin, od 12% do 49% części wagowych popiołów elektrownianych, od 2% do 7% części wagowych wapna gaszonego Ca(OH)2 ze ściekami elektrownianymi lub wodą w ilości od 30% do 37% masy suchej mieszaniny, o wartości stopnia zagęszczenia Id > 0,55.

Description

Przedmiotem wynalazku jest zutylizowany odpad odsiarczania spalin ze spalania węgla energetycznego do rekultywacji zdegradowanych biologicznie terenów, znajdujący zastosowanie w dziedzinie energetyki przy zagospodarowywaniu odpadów elektrownianych oraz w gospodarce komunalnej przy zabezpieczeniu odpadów komunalnych i przemysłowych przed szkodliwymi wyziewami do atmosfery oraz wypłukiwaniem szkodliwych substancji do środowiska.

Składowanie produktów poreakcyjnych z odsiarczania spalin ze spalania węgla energetycznego mimo specjalnych rozwiązań składowisk, na przykład uszczelnianych foliowo jest oceniane negatywnie jako system degradacji środowiska. Dlatego unieszkodliwianie odpadów elektrownianych odbywa się poprzez rozwój technologii mających na celu zagospodarowanie produktów poreakcyjnych jako surowców mineralnych i zamienników mas ziemnych w zależności od ich składu i własności fizyko-mechanicznych.

Na przykład produkty poreakcyjne odsiarczania mokrego, w których występuje uwodniony siarczan wapnia CaSO4 x 2 H2O w ilości powyżej 90%, są wykorzystywane jako substytut gipsu budowlanego. Produkty poreakcyjne odsiarczania zawierające oprócz gipsu również siarczyn wapnia CaSO3, są stosowane do wytwarzania materiałów budowlanych oraz cegły wapienno-piaskowej. Znana jest wyprodukowana według amerykańskiej technologii cegła wapienno-piaskowa zawierająca odpady odsiarczania spalin dolomitem, w ilości 50% stanowiące mieszaninę z piaskiem kwarcowym w ilości 50% oraz wody w ilości 20% suchej masy składników. Znany jest również skład cegły według amerykańskiej technologii zawierający zmieszane ze sobą odpady z suchego odsiarczania spalin wapieniami w ilości 93%, cement portlandzki 8% i pył aluminium 0,1%.

Znana jest z polskiego opisu zgłoszeniowego P-299324 sztuczna gleba przeznaczona do rekultywacji terenów zdegradowanych i skażonych wykonana na bazie skruszonych ekologicznie czystych i rolniczo przydatnych substancji występujących jako odpadowe w przemyśle wydobywczym, takich jak odpady poflotacyjne przemysłu siarkowego, łupki ilaste z przemysłu węglowego. Surowce te po wysuszeniu poddaje się rozdrobnieniu i homogenizacji a następnie dodaje się dodatki uszlachetniające.

Istota zutylizowanego odpadu półsuchego odsiarczania spalin ze spalania węgla energetycznego do rekultywacji zdegradowanych biologicznie terenów polega na tym, że stanowi mieszaninę suchych składników, zawierającą od 81% do 49% części wagowych poreakcyjnych produktów z półsuchego odsiarczania spalin, od 12% do 49% części wagowych popio187 587 łów lotnych, od 2% do 7% części wagowych wapna gaszonego Ca(OH)2 z elektrownianymi ściekami poreakcyjnymi lub wodą w ilości od 30% do 37% masy suchej mieszaniny, o wartości stopnia zagęszczenia Id > 0,55.

Według wynalazku użyte popioły lotne zawierają korzystnie 45%-55% krzemionki CaSO₄ od 15% do 25% tlenku magnezu MgO oraz 5% do 8% wapnia.

Zutylizowany odpad z półsuchego odsiarczania spalin stanowiący mieszaninę produktów poreakcyjnych odsiarczania, popiołów lotnych i wapnia hydratyzowanego ma postać silnie zagęszczonej pulpy, która pozbawiona ruchu jako układ tiksotropowy ulega stwardnieniu i zmineralizowaniu, bez wydzielenia wody nadmiarowej. Wiążące właściwości mieszaniny pozwalają na jej zastosowanie do stabilizacji gruntów i w robotach inżynierskich do uzupełniania wyrobisk piasku, kamienia gipsowego, anhydrytu.

W trakcie badań stwierdzone zostało, że korzystny z uwagi na uzyskane właściwości, jest następujący procentowy udział składników mieszaniny.

Przykład I

Produkt poreakcyjnego odsiarczania półsuchego - 65%

Suche popioły lotne - 330%

Wapno hydratyzowane - 4,6%

Ścieki elektrowniane - 335%

Według wynalazku podawanie ścieków elektrownianych lub zamiennie wody jest realizowane dwustopniowo. Na początku procesu mieszania suchych składników mieszaniny ze ściekami elektrownianymi użytymi w ilości od 20% do 30% suchej masy składników oraz ponownie po nałożeniu mieszaniny o plastycznej konsystencji na rekultywowany grunt i po mechanicznym jej zagęszczeniu do uzyskania wartości stopnia zagęszczenia Id > 0,55 przykładowo 0,55, przy czym stopień zagęszczenia Id określony zgodnie z polską normą PN-B02481/98 stanowi zależność e — e _{Id =} _rnąxp _ p max min gdzie:

e_ma₍ - oznacza wskaźnik porowatości maksymalnej uzyskanej przez najbardziej luźne usypanie gruntu, e_min - oznacza wskaźnik porowatości minimalnej uzyskanej przy największym zagęszczeniu gruntu e - wskaźnik porowatości naturalnej

Łączna ilość dodanej do stabilizatora wody wynosi 30%-37% przykładowo 35%. Doświadczalnie stwierdzono, że dla zapewnienia właściwego przebiegu tworzenia hydratów, doprowadzana ilość ścieków elektrownianych lub zamiennie wody musi być większa niż optymalna wilgotność gruntu rekultywowanego. W wyniku zagęszczenia mechanicznego mieszaniny następuje zbliżenie cząstek, co zapewnia wystąpienie reakcji wiązania, ponadto wymieszanie popiołu z wapnem hydratyzowanym powoduje, że produkt natychmiast po zagęszczeniu uzyskuje zdolności nośne. Według wynalazku, stwierdzone zostało, że po zagęszczeniu i ponownym doprowadzeniu ścieków elektrownianych lub zamiennie wody w zutylizowanym odpadzie zachodzą reakcje utwardzania, których przebieg zależy od-składu użytych popiołów paleniskowych odpowiedzialnych za przebieg reakcji pucolanowych. Stwierdzono, że wymagany do prawidłowego przebiegu reakcji pucolanych skład popiołu posiada 45%-55% krzemionki SiO około 15%-25% tlenku glinu AlO/MgO oraz około 5-8% tlenku wapnia CaO. Pierwsza faza twardnienia przebiega zgodnie z reakcją xCa(OH)2 + SiO2 + nH2O -► xCaOySiO2nH2O xCa(OH)2 + yAhOs + nH2O -» xCaOyAl₂O₃nH₂C) xCa(OH)2 + yFe2O₃ + nH2O -> xCaOyFe2O₃nH2O

Druga faza twardnienia w obecności siarczynu wapniowego xCa(OH)2 + yAhO3 -> xCaOyAhO3zCaSO3nH2O + CaSOą2 H2O

187 587

W wyniku twardnienia w produkcie powstaje minerał ettringit, hydrat wapniowoglinowo-żelowy z dodatkowymi siarczanami, krzemionkami, chlorkami lub azotanami wapnia. Powstają ponadto fazy -calcium-aliminat monosulfat-hydrat, potlan-dit hydrat wapniowo silikatowy i kalcyt. Kwarc i siarczan wapnia działają jako wypełniacze a minerał ettringit jest środkiem akumulującym chlorki i pierwiastki śladowe jak żelazo Fe.

Proces zestalania i twardnienia wymaga sezonowania zutylizowanego odpadu po wbudowaniu go w postaci plastycznej w rekultywowany teren w postaci uformowanej warstwy pokrywającej na przykład odpady komunalne lub w postaci wypełniacza wyrobisk lub uszkodzeń dróg. Stwierdzono, że zutylizowany odpad wbudowany w rekultywowany teren i sezonowany przez okres 1-go miesiąca wykazuje następujące wartości parametrów.

- Wskaźnik wodoprzepuszczalności k określony zgodnie z polską normą PN-55/B04492 jako prędkość przepływu wody w odniesieniu do przekroju gruntu przy spadku hydraulicznym równym 1, stanowi wartość stałą dla zutylizowanego odpadu wbudowanego w rekultywowany teren i wynosi od 10'⁸ do 10'¹⁰ m/sek po 1 miesiącu sezonowania.

- Wymywalność określająca procentowo masę materiału rozpuszczoną w wodzie w stosunku do pierwotnej masy materiału, w przeliczeniu na masę suchą, przykładowo dla zutylizowanego odpadu wynosi 0,1-0,5% masy.

- Wytrzymałość na ściskanie zutylizowanego odpadu wbudowanego w rekultywowany teren po 1-miesiącu sezonowania wynosi, 1-5 MN/m² a ciężar objętościowy szkieletu gruntowego po zagęszczeniu zawiera się w granicach 1,1-1,4 kg/m³.

Wysoka wytrzymałość na ściskanie i niewielka wymywalność stwarzają ogromne możliwości wykorzystania zutylizowanego odpadu jako warstwy chroniącej przed nadmiernym wypłukiwaniem szkodliwych substancji ze składowisk odpadów oraz niwelacji terenu przez wypełnienie wyrobisk położonych powyżej powierzchni wód gruntowych, jako nieprzepuszczalnych membran do ochrony przed inflacją wód do składowisk odpadów komunalnych oraz odpadów przemysłowych.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zutylizowany odpad odsiarczania spalin ze spalania węgla energetycznego do rekultywacji zdegradowanych biologicznie terenów, wykorzystujący poreakcyjne produkty odsiarczania spalin ze spalania węgla energetycznego, popiół elektrowniany, związki wapnia oraz wodę, znamienny tym, że stanowi mieszaninę suchych składników, zawierającą od 81% do 49% części wagowych poreakcyjnych produktów z półsuchego odsiarczania spalin, od 12%o do 49% części wagowych popiołów elektrownianych, od 2% do 7% części wagowych wapna gaszonego Ca(OH)2 ze ściekami elektrownianymi lub wodą w ilości od 30% do 37% masy suchej mieszaniny, o wartości stopnia zagęszczenia Id > 0,55.
2. Zutylizowany odpad według zastrz. 1, znamienny tym, ze użyte w nim popioły elektrowniane zawierają korzystnie 45%-55% krzemionki CaSO4 od 15% do 25% tlenku magnezu MgO oraz 5% do 8% wapnia.