PL234123B1 - Method for producing lightweight aggregate from used up sorbents and the lightweight aggregate - Google Patents

Method for producing lightweight aggregate from used up sorbents and the lightweight aggregate Download PDF

Info

Publication number
PL234123B1
PL234123B1 PL428911A PL42891119A PL234123B1 PL 234123 B1 PL234123 B1 PL 234123B1 PL 428911 A PL428911 A PL 428911A PL 42891119 A PL42891119 A PL 42891119A PL 234123 B1 PL234123 B1 PL 234123B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
weight
amount
clinoptilolite
clay
aggregate
Prior art date
Application number
PL428911A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL428911A1 (en
Inventor
Małgorzata Franus
Rafał Panek
Wojciech Franus
Lidia Bandura
Original Assignee
Lubelska Polt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lubelska Polt filed Critical Lubelska Polt
Priority to PL428911A priority Critical patent/PL234123B1/en
Publication of PL428911A1 publication Critical patent/PL428911A1/en
Publication of PL234123B1 publication Critical patent/PL234123B1/en

Links

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kruszywa lekkiego pozwalający na obniżenie temperatur technologicznych i zastosowaniu zużytych sorbentów i roztworu poreakcyjnego po syntezie zeolitów oraz kruszywo lekkie uzyskane tym sposobem.The subject of the invention is a method for the production of lightweight aggregate that allows for the reduction of process temperatures and the use of used sorbents and post-reaction solution after zeolite synthesis, and light aggregate obtained by this method.

Dotychczas znanych jest wiele sposobów wytwarzania kruszyw lekkich. Do najbardziej popularnych należą metody polegające na wypaleniu gliny i dodatków w temperaturach od około 900 do 1300°C.Until now, many methods of producing lightweight aggregates are known. The most popular methods include firing the clay and additives at temperatures from about 900 to 1300 ° C.

Z polskiego opisu zgłoszenia patentowego PL418532 (A1) znane jest wytwarzanie kruszywa lekkiego na bazie popiołów i pyłów dymnicowych ze spalania węgla kamiennego, węgla brunatnego i/lub biomasy, w warunkach energooszczędnych. Proces obejmuje mieszanie, zarabianie mieszanek surowcowych, ich rozdrabnianie, aglomerowanie, transportowanie, suszenie oraz wypalanie i spiekanie ziaren kruszywa, osiągając na wyjściu z pieca szybowo-obrotowego temperaturę około 1000°C. Wypalony granulat poddaje się spiekaniu w temperaturze do 1250°C, zaś po zakończeniu spiekania, materiał poddaje się chłodzeniu, kierując powietrze podgrzane w tym etapie do pieca szybowo-obrotowego i/lub suszarni, odbierając ochłodzone lekkie kruszywo.From the Polish patent application PL418532 (A1), it is known to produce lightweight aggregate based on ashes and smoke dust from the combustion of hard coal, lignite and / or biomass in energy-saving conditions. The process involves mixing, making raw material mixtures, grinding them, agglomerating, transporting, drying, burning and sintering aggregate grains, reaching the temperature of about 1000 ° C at the exit of the shaft rotary kiln. The fired granulate is sintered at temperatures up to 1250 ° C, and after sintering is complete, the material is cooled by directing the air heated in this step to the shaft rotary kiln and / or dryer, collecting the cooled lightweight aggregate.

Z dokumentu patentowego nr RU2665334 (C1) znane jest wytwarzanie kruszywa lekkiego z gliny, odpadów zawierających żelazo ze stacji odżelaziania wody, odpady przy wytwarzaniu monomeru w postaci wodnego roztworu soli sodowych zawierających NaCOs w ilości 6-58%, NaOH od 2 do 5%, NaCI w ilości 1-3%, NaS w ilości 0,1-1%, HO w ilości 32-55,7%, zanieczyszczenia organiczne w ilości 5-12%. Zastosowanie omawianych dodatków zwiększa wytrzymałość i mrozoodporność kruszywa lekkiego.From the patent document No. RU2665334 (C1) it is known to produce lightweight aggregate from clay, iron-containing waste from water de-ironing station, waste in the production of monomer in the form of an aqueous solution of sodium salts containing NaCOs in the amount of 6-58%, NaOH from 2 to 5%, 1-3% NaCl, 0.1-1% NaS, 32-55.7% HO, 5-12% organic impurities. The use of these additives increases the strength and frost resistance of the lightweight aggregate.

Z dokumentu patentowego nr RU2660971 (01) znane jest wytwarzanie lekkich kruszyw kompozytowych z papieru z makulatury zwilżanego 10% roztworem szkła wodnego oraz spoiwa gipsowo-cementowo-pucolanowego. Wykorzystane składniki w postaci mikrokrzemionki, gipsu o wysokiej wytrzymałości, cementu portlandzkiego, szkła wodnego, odpadu papierowego upraszczają technologię produkcji kruszyw, zmniejszają ich gęstość nasypową i przewodność cieplną wyrobów i konstrukcji budowlanych.From the patent document No. RU2660971 (01) it is known to produce lightweight composite aggregates from recycled paper moistened with a 10% water glass solution and a gypsum-cement-pozzolanic binder. The ingredients used in the form of microsilica, high-strength gypsum, Portland cement, water glass, paper waste simplify the aggregate production technology, reduce their bulk density and thermal conductivity of building products and structures.

Z opisu patentowego nr KR101870332 (B1) znana jest metoda wytwarzania sztucznego kruszywa lekkiego ze sproszkowanego odpadu węglowego oraz wody. Technologia produkcji kruszyw opiera się na zastosowaniu urządzeń do wstępnego rozdrabniania odpadów, sorteru grawitacyjnego oddzielającego węgiel od proszku węglowego (odpad) dostarczanego z urządzenia rozpylającego, mieszalnika, mieszadła, urządzenia do formowania i kształtowania sferycznych kruszyw, pieca oraz sorteru.From the patent description No. KR101870332 (B1), a method of producing artificial lightweight aggregate from powdered coal waste and water is known. The aggregate production technology is based on the use of devices for the initial grinding of waste, a gravity sorter separating coal from coal powder (waste) supplied from a spraying device, mixer, agitator, device for forming and shaping spherical aggregates, a furnace and a sorter.

Z opisu zgłoszenia patentowego nr WO2018121697 (A1) znana jest metoda wytwarzania ultralekkiego i wysokowytrzymałościowego kruszywa lekkiego z popiołu lotnego z dodatkiem wody i plastyfikatora. Gęstość otrzymanego kruszywa wynosi 300-600 kg/m3, a wytrzymałość na miażdżenie 4-8 MPa. Znane jest kruszywo lekkie popiołoporytowe POLLYTAG uzyskiwane w wyniku granulowania i spiekanie popiołu lotnego w temperaturze 1000-1350°C i posiadające Certyfikat Zgodności nr 1488-CPD-0011. Otrzymane kruszywa w zależności od frakcji (4-8 mm, 6-12 mm, 0,5-4 mm, 2-5 mm) mają gęstość nasypową w stanie luźnym 650-850 kg/m3, gęstość pozorną do 1,45 g/cm3. Wytrzymałość na ściskanie wynosi do 12 MPa, porowatość - 40%, nasiąkliwość po 30 min do 16%, nasiąkliwość po 24 godzinach do 20%, mrozoodporność do 5% ubytku masy, punkt mięknięcia 1250°C, topnienia 1350°C, płynięcia 1400°C. Wykazują brak reaktywności alkaicznej.From the patent application no. WO2018121697 (A1), a method for producing ultra-light and high-strength lightweight aggregate from fly ash with the addition of water and a plasticizer is known. The density of the obtained aggregate is 300-600 kg / m 3, and the crushing strength of 4-8 MPa. There is known POLLYTAG light ash aggregate obtained by granulation and sintering of fly ash at the temperature of 1000-1350 ° C and having the Certificate of Conformity No. 1488-CPD-0011. Collected aggregates depending fractions (4-8 mm, 6-12 mm, 0.5-4 mm, 2-5 mm) have a bulk density of loose 650-850 kg / m 3, the apparent density to 1.45 g / cm 3 . Compressive strength is up to 12 MPa, porosity - 40%, water absorption after 30 minutes to 16%, water absorption after 24 hours to 20%, frost resistance to 5% weight loss, softening point 1250 ° C, melting point 1350 ° C, flow 1400 ° C. They show no alkaline reactivity.

Z dokumentu patentowego CA1337359 (C) znane jest wytwarzanie kruszywa z osadów odseparowanych ze ścieków przy zastosowaniu gliny i flokulantów. Osad wypalany jest w wysokiej temperaturze w celu otrzymania ceramicznych cząstek. Utleniona materia organiczna oraz metale ciężkie związane w strukturze kruszywa nie wymywają się, otrzymany materiał można zastosować do betonu.It is known from CA1337359 (C) to produce aggregate from sludge separated from sewage using clay and flocculants. The sludge is baked at high temperature to obtain ceramic particles. Oxidized organic matter and heavy metals bound in the structure of the aggregate do not wash out, the obtained material can be used for concrete.

Z dokumentu patentowego US2016052823 (A1) znany jest proces wytwarzania syntetycznego kruszywa lekkiego z gliny i z co najmniej jednego strumienia odpadów, takiego jak olej odpadowy lub osad ściekowy. Mieszaninę formuje się w granulki i poddaje procesowi wypalania w różnych temperaturach, w których następuje kalcynacja i pęcznienie wyrobu. Otrzymane lekkie kruszywo syntetyczne o niskiej gęstości może mieć zastosowanie jako materiał budowlany do izolacji cieplnej.From US2016052823 (A1), a process is known to produce synthetic lightweight aggregate from clay and from at least one waste stream, such as waste oil or sewage sludge. The mixture is formed into granules and subjected to a firing process at various temperatures in which the product calcines and swells. The obtained lightweight synthetic aggregate of low density can be used as a building material for thermal insulation.

Z dokumentu patentowego CN107311687 (A) znane jest wytwarzanie keramzytu z bentonitu w ilości 5-10% wagowych, 3-5% słomy, 30-50% popiołu lotnego i komunalnego osadu. Kruszywo lekkie pełnia wymagania GB/T17431.1-2010 dla sztucznych kruszyw lekkich.It is known from the patent document CN107311687 (A) to produce expanded clay from bentonite in an amount of 5-10% by weight, 3-5% of straw, 30-50% of fly ash and municipal sludge. Light aggregate meets the requirements of GB / T17431.1-2010 for lightweight artificial aggregates.

PL 234 123 B1PL 234 123 B1

Z opisu zgłoszenia patentowego nr CN107188601 (A) znany jest sposób wytwarzania kruszywa lekkiego z 70-80% szlamu komunalnego, 15-25% sproszkowanego węgla, 1-5% sproszkowanego karborundu i 2-10% fosforanu wapniowego. Po wymieszaniu wszystkich składników zastosowano metodę formowania tłocznego przy użyciu ciśnienia 5-15 MPa. Wysuszony materiał w temperaturze 100-120°C przez 40 minut, umieszczono w piecu, w którym stopniowo zwiększano temperaturę od 120 do 600°C przez 80 minut, a następnie do około 1060°C z prędkością nagrzewania 5-10°C/min. Otrzymane kruszywo lekkie ma nasiąkliwość nie większą niż 10%, gęstość nasypową nie większą niż 500 kg/m3, a wytrzymałość na ściskanie nie mniejszą niż 0,4 MPa.From the patent application no. CN107188601 (A) there is known a method of producing lightweight aggregate from 70-80% municipal sludge, 15-25% powdered coal, 1-5% powdered carborundum and 2-10% calcium phosphate. After mixing all the ingredients, the compression molding method was applied using a pressure of 5-15 MPa. The dried material at 100-120 ° C for 40 minutes, was placed in an oven where the temperature was gradually increased from 120 to 600 ° C for 80 minutes and then to about 1060 ° C at a heating rate of 5-10 ° C / min. The obtained lightweight aggregate has a water absorption of no more than 10%, a bulk density of no more than 500 kg / m 3 , and a compressive strength of no less than 0.4 MPa.

Z dokumentu patentowego nr KR20160147371 (A) znane jest wytwarzanie porowatych kruszyw lekkich o wysokiej wytrzymałości. Zgodnie z niniejszym wynalazkiem mieszanina ceramiczna do przygotowania kruszyw zawiera: 30-50 części wagowych wody i osadu ściekowego, 10-20 części wagowych szlamu, 20-30 części wagowych skalenia, 20-30 części wagowych czerwonej gliny, 10-15 części wagowych miki, 5-10 części wagowych stłuczki, 1-2 części wagowych środka powierzchniowo czynnego, 1-2 części wagowe dodatku spieniającego. Utworzone kruszywa są lekkimi materiałami o dużej wytrzymałości i mogą mieć szerokie zastosowanie.It is known from the patent document KR20160147371 (A) to produce porous lightweight aggregates with high strength. According to the present invention, the ceramic mixture for the preparation of aggregates contains: 30-50 parts by weight of water and sewage sludge, 10-20 parts by weight of sludge, 20-30 parts by weight of feldspar, 20-30 parts by weight of red clay, 10-15 parts by weight of mica, 5-10 parts by weight of a cullet, 1-2 parts by weight of surfactant, 1-2 parts by weight of a foaming additive. The aggregates formed are light materials of high strength and can be widely used.

Z opisu zgłoszenia patentowego nr CN106478117 (A) znany jest sposób wytwarzania kruszywa lekkiego z gliny kaolinowej w urządzeniu mikrofalowym, w którym temperatura w czasie od 5 do 30 minut wzrasta stopniowo od 350°C do 950°C około 20-100°C/minutę. Ochłodzony produkt w temperaturze pokojowej spieka się w piecu przez okres 1-4 godzin w temperaturze 1100°C a następnie w temperaturze 1200-1500°C. Otrzymane kruszywo jest ogniotrwałe, o wysokiej wytrzymałości i porowatości zamkniętej.From the patent application no. CN106478117 (A) there is known a method of producing lightweight aggregate from kaolin clay in a microwave device, in which the temperature gradually increases from 350 ° C to 950 ° C about 20-100 ° C / minute over 5 to 30 minutes. . The cooled product is sintered at room temperature in an oven for 1-4 hours at 1100 ° C and then at 1200-1500 ° C. The obtained aggregate is refractory, with high strength and closed porosity.

Z opisu patentowego PL 224734 (B1) znany jest sposób wytwarzania zeolitów z popiołów lotnych i NaOH, który polega na tym, że do reaktora wprowadzono 90 I wody i podawano NaOH w formie granulek w ilości 12 kg po czym mieszano za pomocą mieszadła oraz pompy membranowej. Następnie dodano substrat reakcji syntezy, którym był popiół lotny pochodzący ze spalania węgli kamiennych, który po uzyskaniu zadanej masy został zsypywany do ww. reaktora w ilości 20 kg. Następnie całość mieszaniny podgrzano. Po osiągnięciu temperatury 60°C w reaktorze uruchomiono sekwencyjnie mieszadło z pompą membranową aż do ogrzania do zadanej temperatury 90°C. Po osiągnięciu zadanego czasu reakcji i temperatury reakcji partie produktu reakcji skierowano na prasę hydrauliczną, w której oddzielono powstały materiał zeolitowy od roztworu wodnego NaOH.Patent description PL 224734 (B1) describes a method of producing zeolites from fly ash and NaOH, which consists in introducing 90 l of water into the reactor and feeding NaOH in the form of granules in the amount of 12 kg, followed by mixing with a stirrer and a membrane pump. . Subsequently, the substrate of the synthesis reaction was added, which was fly ash from the combustion of hard coal, which, after obtaining the desired mass, was poured into the above-mentioned. reactor in the amount of 20 kg. The entire mixture was then heated. After reaching the temperature of 60 ° C, the stirrer with the membrane pump was sequentially started up in the reactor until it was heated to the set temperature of 90 ° C. After the desired reaction time and reaction temperature had been achieved, the batches of the reaction product were directed to a hydraulic press, where the resulting zeolite material was separated from the NaOH aqueous solution.

Technologię produkcji lekkich kruszyw budowlanych z popiołów lotnych - FASLA (Fly Ash Super Light Aggregate) opracowała grupa naukowców z Oddziału Szkła i Materiałów Budowlanych w Krakowie w ramach projektu „Nowa generacja lekkich kruszyw budowlanych z popiołów lotnych”. Materiałem wyjściowym do otrzymania kruszyw była zawiesina gliny lub bentonitu i popiołów lotnych, które wypalono na taśmie spiekalniczej lub w piecu obrotowym. W wyniku badań otrzymano kruszywa lekkie o gęstości nasypowej 400-600 kg/m3 i gęstości ziarna 1000-1300 kg/m3, które można wykorzystać do betonów lekkich i konstrukcji betonowych (http://icimb.pl/krakow/fasla).The technology for the production of lightweight construction aggregates from fly ash - FASLA (Fly Ash Super Light Aggregate) was developed by a group of scientists from the Glass and Building Materials Division in Krakow as part of the project "New generation of lightweight construction aggregates from fly ash". The starting material for the production of aggregates was a suspension of clay or bentonite and fly ash that was fired on a sinter belt or in a rotary kiln. As a result of the research, lightweight aggregates were obtained with a bulk density of 400-600 kg / m 3 and a grain density of 1000-1300 kg / m 3 , which can be used for lightweight concretes and concrete structures (http://icimb.pl/krakow/fasla).

Sposobem wytwarzania kruszywa lekkiego o nazwie „Stargran” jest zastosowanie popiołów flu idalnych, które opisano w publikacji Hycnar J. J., Czynniki wpływające na właściwości fizykochemiczne i użytkowe stałych produktów spalania paliw w paleniskach fluidalnych, Wydawnictwo Górnicze, Katowice, 2006. Kruszywo otrzymano w wyniku zgranulowania popiołów lotnych z kotłów fluidalnych oraz procesowi naparzania granulatu parą wodną. Spełnia wymagania dla kruszyw budowlanych do betonów lekkich, materiału do ulepszania nawierzchni dróg gruntowych, do podsadzania podziemnych wyrobisk oraz jako środek do makroniwelacji i prekonsolidacji terenów zdegradowanych.The method of producing light aggregate called "Stargran" is the use of fluid ashes, described in the publication of Hycnar JJ, Factors influencing the physicochemical and functional properties of solid fuel combustion products in fluidized furnaces, Wydawnictwo Górnicze, Katowice, 2006. The aggregate was obtained by granulating the ashes volatiles from fluidized bed boilers and the process of infusion of granules with steam. Meets the requirements for construction aggregates for lightweight concrete, a material for improving the surface of dirt roads, for backfilling underground workings and as a macro-leveling and pre-consolidation agent for degraded areas.

Znany jest również z artykułu Chiou l.-J., Wang K.-S., Chen Ch.-H., Lin Y.-T., Lightweight aggregate made from sewage sludge and incinerated ash, Waste Management, nr 26 s. 1453-1461, 2006, sposób wytwarzania kruszywa lekkiego z osadów ściekowych w ilości 10%, 20%, 30% wagowych i z popiołów z osadów ściekowych, które zmieszano i wypalono w temperaturze 1050°C, 1100°C i 1150°C przez 10 i 20 minut. Wzrost temperatur wypalania kruszyw zawierających 10% wag. osadów ściekowych obniża ich gęstość nasypową. Najniższą gęstość nasypową mają kruszywa z udziałem 20% i 30% osadów ściekowych wypalane w temperaturze 1100°C przez 10 minut i wynosi odpowiednio 0,78-0,82 i 0,76-0,83 g/cm3. Kruszywo z dodatkiem 10% osadów ściekowych i 90% popiołów z osadów ściekowych wypalane w temperaturze 1050°C przez 10 minut ma najwyższą gęstość, która wynosi 1,78 g/cm3, nasiąkliwość równą 30,49%. Wzrost temperatury i czasu wypalania kruszyw obniża ich nasiąkliwość.He is also known from the article Chiou l.-J., Wang K.-S., Chen Ch.-H., Lin Y.-T., Lightweight aggregate made from sewage sludge and incinerated ash, Waste Management, No. 26 pp. 1453-1461, 2006, method of producing lightweight aggregate from sewage sludge in the amount of 10%, 20%, 30% by weight and from sewage sludge ash, which was mixed and burned at 1050 ° C, 1100 ° C and 1150 ° C for 10 20 minutes. Increase of burning temperatures of aggregates containing 10 wt. sewage sludge lowers their bulk density. Aggregates with the share of 20% and 30% of sewage sludge burned at 1100 ° C for 10 minutes have the lowest bulk density and amounts to 0.78-0.82 and 0.76-0.83 g / cm 3, respectively . Aggregate with the addition of 10% of sewage sludge and 90% of ashes from sewage sludge, burned at 1050 ° C for 10 minutes, has the highest density, which is 1.78 g / cm 3 , and water absorption equal to 30.49%. Increasing the temperature and burning time of the aggregates reduces their water absorption.

PL 234 123 B1PL 234 123 B1

Znany jest z artykułu Wainwright P. J., Cresswell D .J. F., Synthetic aggregates from combustion ashes using an innovative rotary kiln, Waste Management, nr 26, s. 241-246, 2001, sposób wytwarzania kruszyw lekkich z popiołów lotnych w ilości 82% i gliny - 18%. Zgranulowany materiał wypalano od 5 do 40 minut w temperaturze 700-800°C. Gęstość właściwa otrzymanego kruszywa wynosi 1,9 g/cm3, gęstość nasypowa w stanie luźnym 920 kg/m3, gęstość nasypowa w stanie zagęszczonym - 1036 kg/m3, nasiąkliwość - 12,7%.It is known from the article by Wainwright PJ, Cresswell D.JF, Synthetic aggregates from combustion ashes using an innovative rotary kiln, Waste Management, No. 26, pp. 241-246, 2001, a method of producing lightweight aggregates from fly ash in the amount of 82% and clay - 18%. The granulated material was fired for 5 to 40 minutes at a temperature of 700-800 ° C. The apparent density of the obtained aggregate is 1.9 g / cm 3, the bulk density in an uncompressed state 920 kg / m 3, the bulk density in the concentrated state - 1036 kg / m 3, the water absorption - 12.7%.

Sposobem wytwarzania kruszywa lekkiego jest zastosowanie popiołów lotnych, które opisano w publikacji Cheeseman C. R., Makinde A., Bethanis S., is Properties of lightweight aggregate produced by rapid sintering of incinerator bottom ash, Resources, Conservation and Recycling nr 43, s. 147-162, 2005. Popiół lotny zmieszano z wodą w ilości około 24% do konsystencji ułatwiającej formowanie granulek o średnicy 8-10 mm, które suszono przez 24 godziny w temperaturze 105°C, a następnie wypalono w piecu w temperaturach od 1000°C do 1060°C. Otrzymane kruszywa mają gęstość od 1,4 g/cm3 do 1,6 g/cm3, nasiąkliwość zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury wypalania od 16% do 10%, a najwyższa wytrzymałość na miażdżenie wynosi 5,5 MPa w temperaturze 1020°C.A method of producing lightweight aggregate is the use of fly ash, which is described in Cheeseman CR, Makinde A., Bethanis S., is Properties of lightweight aggregate produced by rapid sintering of incinerator bottom ash, Resources, Conservation and Recycling No. 43, p. 147- 162, 2005. Fly ash was mixed with water in an amount of about 24% to a consistency that facilitates the formation of granules with a diameter of 8-10 mm, which were dried for 24 hours at 105 ° C, and then fired in a furnace at temperatures from 1000 ° C to 1060 ° C. The obtained aggregates have a density of 1.4 g / cm 3 to 1.6 g / cm 3 , water absorption decreases with increasing firing temperature from 16% to 10%, and the highest crushing strength is 5.5 MPa at 1020 ° C.

Znany jest z artykułu Wang K.-S., Sun Ch.-J., Yeh Ch.-Ch., The thermotreatment of MSW incinerator fly ash for use as an aggregate: a study of the characteristics of size-fractioning, Resources, Conservation and Recycling, nr 35, s. 177-190, 2002, sposób otrzymywania kruszywa lekkiego z popiołów lotnych o różnych rozmiarach ziaren, które wypalano przez 1 godzinę w temperaturze od 400 do 1000°C. Wytrzymałość na ściskanie kruszyw zmniejsza się wraz ze wzrostem wielkości cząstek popiołów i osiąga wartość maksymalną 68,5 MPa w temperaturze 800°C.Known from the article by Wang K.-S., Sun Ch.-J., Yeh Ch.-Ch., The thermotreatment of MSW incinerator fly ash for use as an aggregate: a study of the characteristics of size-fractioning, Resources, Conservation and Recycling, No. 35, pp. 177-190, 2002, a method of obtaining lightweight aggregate from fly ash of various grain sizes, which was fired for 1 hour at a temperature of 400 to 1000 ° C. The compressive strength of aggregates decreases with increasing ash particle size and reaches a maximum value of 68.5 MPa at 800 ° C.

Możliwe jest wytwarzanie kruszywa lekkiego z popiołów lotnych i pyłu kamiennego. Sposób ten został opisany w publikacji Han M.-Ch., Han D., Shin J.-K., Use of bottom ash and stone dust to make lightweight aggregate, Construction and Building Materials, nr 99, s. 192-199, 2015. Pył kamienny i popiół lotny zmieszano w proporcjach 2:8, 4:6, 6:4, and 8:2 poprzez dodanie wody i zgranulowano do frakcji o średnicy ziaren 20 mm. Wysuszone kruszywa w temperaturze 105°C wypalano przez 15 minut w temperaturach 1100°C i 1150°C. Otrzymane kruszywa lekkie o gęstości 1,46 g/cm3, współczynniku absorpcji 8,5% mogą stanowić materiał do produkcji betonów lekkich.It is possible to produce lightweight aggregate from fly ash and stone dust. This method is described in Han M.-Ch., Han D., Shin J.-K., Use of bottom ash and stone dust to make lightweight aggregate, Construction and Building Materials, No. 99, pp. 192-199. 2015. Stone dust and fly ash were mixed in the proportions 2: 8, 4: 6, 6: 4, and 8: 2 by adding water and granulated to a fraction with a grain diameter of 20 mm. The dried aggregates at 105 ° C were fired for 15 minutes at 1100 ° C and 1150 ° C. The obtained lightweight aggregates with a density of 1.46 g / cm 3 and an absorption coefficient of 8.5% can be used as material for the production of lightweight concretes.

Znany jest sposób otrzymywania kruszywa lekkiego ze zużytych sorbentów zeolitowych po sorpcji substancji ropopochodnych oraz gliny w publikacji Franus M., Józefaciuk G., Bandura L, Franus W., Use of spent zeolite sorbents for preparation of lightweight aggregates differing in microstructure, Minerals, nr 7(2), 25, s. 1-14, 2017. Glinę oraz zużyte sorbenty zeolitowe zmieszano w stosunku ilościowym 9:1 dodając wody aż do uzyskania plastycznej konsystencji. Uformowane granulki o średnicy 8-16 mm suszono przez 15 godzin w temperaturze od 40°C do 110°C stopniowo zwiększając temperaturę. Wysuszony materiał wypalono w piecu komorowym w temperaturze 1150°C przez pół godziny, w którym przyrost temperatury wynosił 5°/min. Otrzymane kruszywa z zużytych sorbentów klinoptilolitowych i NAP1 charakteryzowały się gęstością właściwą 2,63 i 2,59 g/cm3, gęstością objętościową 1,27 i 0,76 g/cm3, wytrzymałością na miażdżenie 1,56 i 1,41 MPa, odpowiednio.The method of obtaining lightweight aggregate from used zeolite sorbents after sorption of petroleum substances and clay is known in the publication by Franus M., Józefaciuk G., Bandura L, Franus W., Use of spent zeolite sorbents for preparation of lightweight aggregates differing in microstructure, Minerals, no. 7 (2), 25, pp. 1-14, 2017. The clay and the used zeolite sorbents were mixed in the ratio of 9: 1 by adding water until a plastic consistency was obtained. The formed granules with a diameter of 8-16 mm were dried for 15 hours at a temperature of 40 ° C to 110 ° C with gradually increasing the temperature. The dried material was fired in a chamber furnace at 1150 ° C for half an hour with a temperature increase of 5 ° / min. The obtained aggregates from used clinoptilolite sorbents and NAP1 were characterized by a specific density of 2.63 and 2.59 g / cm 3 , a bulk density of 1.27 and 0.76 g / cm 3 , a crushing strength of 1.56 and 1.41 MPa, respectively.

Znane jest z artykułu Król M., Wons W., Brylska E., Wróbel B., Mozgawa W., Wypalane kruszywo lekkie z dodatkiem zeolitów po sorpcji substancji ropopochodnych, Materiały Ceramiczne 68, ISSN 1505-1269, 3 2016, s. 259-265 znane jest wypalane kruszywo lekkie z dodatkiem zeolitów po sorpcji substancji ropopochodnych. W publikacji opisano wykorzystanie zużytego sorbentu zeolitowego jako składnika modyfikującego skład mieszanki surowcowej do otrzymywania wypalanego kruszywa lekkiego. Materiałami wyjściowymi stosowanymi do wytworzenia granul kruszywa była glina (ił montmorillonitowy) oraz dwa rodzaje zeolitów: naturaly klinoptilolit i zeolit Na-P1. Zeolity te nasączono związkiem ropopochodnym w postaci oleju napędowego Verva. Przedstawiono metody pomiarowe wraz z wykonywanymi badaniami mającymi na celu określenia składu fazowego kruszywa lekkiego wraz z dyfraktogramami i widmami IR potwierdzającymi uzyskane rezultaty. Glina i zeolity nie reagują w żaden sposób ze sobą co wynika z badań dyfrakcji rentgenowskiej mieszanin gliny z dodatkiem sorbentów zeo litowych.It is known from the article Król M., Wons W., Brylska E., Wróbel B., Mozgawa W., Fired lightweight aggregate with the addition of zeolites after sorption of petroleum substances, Ceramic Materials 68, ISSN 1505-1269, 3 2016, p. 259 -265 is known for fired lightweight aggregate with the addition of zeolites after sorption of petroleum substances. The publication describes the use of used zeolite sorbent as a component modifying the composition of the raw material mixture for the production of lightweight aggregate. The starting materials used for the production of aggregate granules were clay (montmorillonite clay) and two types of zeolites: natural clinoptilolite and Na-P1 zeolite. These zeolites were impregnated with the petroleum compound in the form of Verva diesel oil. Measurement methods were presented along with the tests performed to determine the phase composition of lightweight aggregate, along with diffraction patterns and IR spectra confirming the obtained results. Clay and zeolites do not react with each other in any way, which results from the X-ray diffraction studies of clay mixtures with the addition of zeolite sorbents.

Z artykułu Franus M., Bandura L, Właściwości kruszyw lekkich modyfikowanych zużytymi sorbentami mineralnymi, Budownictwo i Architektura, vol. 13, nr 2, s. 73-83, 2014, znane są właściwości kruszyw lekkich modyfikowanych zużytymi sorbentami mineralnymi w postaci naturalnego klinoptilolitu i zeolitu syntetycznego Na-P1 po sorpcji substancji ropopochodnych. W publikacji przedstawiono metody określania składu zarówno mineralnych surowców stosowanych do wytwarzania kruszywa lekkiego jak i otrzymanych z nich kruszyw.From the article by Franus M., Bandura L, Properties of lightweight aggregates modified with used mineral sorbents, Budownictwo i Architektura, vol. 13, no. 2, pp. 73-83, 2014, the properties of lightweight aggregates modified with used mineral sorbents in the form of natural clinoptilolite and Na-P1 synthetic zeolite after sorption of petroleum substances. The publication presents methods for determining the composition of both the mineral raw materials used for the production of lightweight aggregate and the aggregates obtained from them.

PL 234 123 B1PL 234 123 B1

Znany jest z monografii Bobrowski A, Gawlicki M., Łagosz A., Nocuń Wczelik W., Cement, „Metody badań. Wybrane kierunki stosowania”, sposób potwierdzający obecność i identyfikację faz krystalicznych, bezpostaciowych oraz mieszaniny glinokrzemianów metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Metoda ta polega na przypisaniu pikom zarejestrowanym na dyfraktogramie odpowiadających im wartości dhki (odległości międzypłaszczyznowych) i intensywności w celu uzyskania informacji stanowiących podstawę do dokonania identyfikacji fazy na podstawie danych zawartych w kartach identyfikacyjnych ICDD (International Center for Diffraction Data) lub w innych bazach danych. Dyfraktometr współpracujący on-line z komputerem umożliwia dokonanie po zakończeniu pomiaru szybkiego przeglądu kartotek ICCD i prezentację faz w analizowanym preparacie.He is known from the monographs: Bobrowski A, Gawlicki M., Łagosz A., Nocuń Wczelik W., Cement, "Research methods. Selected application directions ”, a method confirming the presence and identification of crystalline, amorphous phases and a mixture of aluminosilicates by X-ray diffraction (XRD). This method consists in assigning the corresponding dhki (interplanar distance) and intensity values to the pictographs recorded on the diffraction pattern in order to obtain the information that is the basis for the phase identification based on the data contained in the ICDD (International Center for Diffraction Data) identification cards or in other databases. The on-line diffractometer with a computer enables a quick overview of ICCD files and presentation of phases in the analyzed preparation after the measurement is completed.

Znany jest z artykułu Martin M.I., Andreol F., Barbieri L, Bondioli F., Lancellotti I. , Ma J. Rincón, M. Romero M., Crystallisation and microstructure of nepheline-forsterite glass-ceramics, Ceramics International, nr 39, s. 2955-2966, 2013, sposób otrzymywania ceramiki forsterytowo-nefelinowej metodą spiekania przy wykorzystaniu łusek ryżowych (RHA) jako źródła krzemionki. Charakterystyka mineralogiczna przeprowadzona za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) potwierdza, że w wyniku dewitryfikacji powstaje materiał szklano-ceramiczny złożony z nefelinu i forsterytu.He is known from the article by Martin MI, Andreol F., Barbieri L, Bondioli F., Lancellotti I., Ma J. Rincón, M. Romero M., Crystallization and microstructure of nepheline-forsterite glass-ceramics, Ceramics International, No. 39, pp. 2955-2966, 2013, method of obtaining forsterite-nepheline ceramics by sintering using rice husk (RHA) as a source of silica. Mineralogical characterization by X-ray diffraction (XRD) confirms that the devitrification produces a glass-ceramic material composed of nepheline and forsterite.

Znany jest z artykułu Guzman-Carrillo H.R, Perez J.M., Romero M., Crystallisation of nephelinebased glass frits through fast-firing process, Journal of Non-Crystalline Solids, nr 470, s. 53-50, 2017, sposób otrzymywania spiekanych materiałów szklano-ceramicznych z mieszaniny popiołu lotnego w ilości 58,5% wagowo, żużlu metalurgicznego - 31,5% wag. i Na2CO3 w ilości 10% wagowych, które wypalono w temperaturze 1450°C. W wyniku obróbki termicznej otrzymano spiek szklano-ceramiczny wykazujący właściwości technologiczne dla zastosowań w budownictwie (płytki i okładziny), który zawiera nefelin, mieszaninę melilitu i augitu.He is known from the article Guzman-Carrillo HR, Perez JM, Romero M., Crystallization of nephelinebased glass frits through fast-firing process, Journal of Non-Crystalline Solids, No. 470, pp. 53-50, 2017, method of obtaining sintered glass materials - ceramics from a mixture of fly ash in the amount of 58.5% by weight, metallurgical slag - 31.5% by weight. and 10 wt% Na2CO3 which was burned off at 1450 ° C. As a result of thermal treatment, a glass-ceramic sinter was obtained, showing technological properties for construction applications (tiles and claddings), which contains nepheline, a mixture of melilite and augite.

Celem wynalazku jest otrzymanie kruszywa lekkiego z wykorzystaniem zużytych sorbentów klinoptilolitowych i roztworu poreakcyjnego po syntezie zeolitów będący wodnym roztworem NaOH przy użyciu mikrofal.The aim of the invention is to obtain a lightweight aggregate with the use of used clinoptilolite sorbents and the post-reaction solution after zeolite synthesis, which is an aqueous solution of NaOH using microwaves.

Istotą sposobu wytwarzania kruszywa lekkiego ze zużytych sorbentów i gliny jest to, że do mieszaniny powstałej z gliny w ilości od 75% do 95% masowych suchej mieszaniny i zużytego sorb entu klinoptilolitowego powstałego w wyniku sorpcji oleju napędowego przez klinoptilolit w ilości od 5% do 25% masowych suchej mieszaniny dodaje się roztwór poreakcyjny po syntezie zeolitów w postaci wodnego roztworu NaOH, w ilości od 80 do 110% masowych suchej mieszaniny, po czym całość miesza się do uzyskania plastycznej konsystencji i tworzy granule o średnicy od 8 do 16 mm, które suszy się w temperaturze pokojowej przez okres od 1 h do 1,5 h. Granule poddaje się działaniu mikrofal o minimalnej mocy 1000 W przez okres od 3 do 5 min, wskutek czego wytwarza się granule z gliny, osadów ściekowych i glinokrzemianu o strukturze nefelinu.The essence of the method of producing lightweight aggregate from used sorbents and clay is that the mixture made of clay in the amount of 75% to 95% by weight of the dry mixture and the used clinoptilolite sorbent resulting from the sorption of diesel oil by clinoptilolite in the amount of 5% to 25 % by mass of the dry mixture, the post-reaction solution after the synthesis of zeolites in the form of an aqueous NaOH solution is added in the amount of 80 to 110% by mass of the dry mixture, and then the whole is mixed to a plastic consistency and forms granules with a diameter of 8 to 16 mm, which is dried at room temperature for a period of 1 h to 1.5 h. The granules are subjected to a minimum power of 1000 W for a period of 3 to 5 minutes, thereby producing granules from clay, sewage sludge and nepheline-structured aluminosilicate.

Istotą kruszywa lekkiego zawierającego glinę i zużyty sorbent klinoptilolitowy, jest to, że składa się z gliny w ilości od 45,73 do 49,95% masowych suchej mieszaniny, ze zużytego sorbentu klinoptilolitowego powstałego w wyniku sorpcji oleju napędowego PKN Orlen-Verva On przez klinoptilolit w ilości od 2,63 do 15,24% masowych suchej mieszaniny oraz glinokrzemianu o strukturze nefelinu w ilości od 39,03 do 47,42% masowych suchej mieszaniny powstałego po odparowaniu poreakcyjnego roztworu wodnego NaOH po syntezie zeolitów. przez suszenie i działanie mikrofal.The essence of lightweight aggregate containing clay and used clinoptilolite sorbent is that it consists of clay in the amount of 45.73 to 49.95% by weight of dry mixture, and of used clinoptilolite sorbent resulting from sorption of PKN Orlen-Verva On diesel oil by clinoptilolite in the amount of 2.63 to 15.24% by weight of the dry mixture and of nepheline-structured aluminosilicate in the amount of 39.03 to 47.42% by weight of the dry mixture formed after evaporation of the NaOH post-reaction aqueous solution after zeolite synthesis. by drying and microwaves.

Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku jest to, że stosuje się zużyt y sorbent klinoptilolitowy, który jest odpadem powstałym po sorpcji oleju napędowego PKN Orlen-Verva On, co wpływa na obniżenie kosztów wytwarzania kruszywa lekkiego oraz na zmniejszenie ilości odpadów. Dodatkowo korzystnym aspektem jest zastosowanie roztworu poreakcyjnego po syntezie zeolitów, w postaci wodnego roztworu NaOH, które pozwala na jego zagospodarowanie.The advantageous effect of the application of the invention is that the used clinoptilolite sorbent is used, which is a waste resulting from the sorption of PKN Orlen-Verva On diesel oil, which reduces the cost of lightweight aggregate production and reduces the amount of waste. An additional advantageous aspect is the use of the post-reaction solution after zeolite synthesis, in the form of an aqueous NaOH solution, which allows for its management.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest obniżenie energii i temperatury utwardzania kruszyw lekkich poprzez zastosowanie mikrofal co wiąże się z niższą energią i temperaturą uzyskania kruszyw lekkich z zużytych sorbentów. Dodatkowo sposób według wynalazku pozwala na zmniejszenie emisji związków niebezpiecznych wydobywających się podczas produkcji kruszywa. Kolejną zaletą jest zmniejszenie zużycia nieodnawialnych naturalnych surowców mineralnych, zmniejszenie opłat za każdą tonę wydobytego surowca oraz zmniejszenie powierzchni składowania odpadów a tym samym opłat z tym związanych. Dodatkowo zastosowanie jest uniwersalne - wynalazek może być stosowany z geotechnice, ogrodnictwie, inżynierii środowiska, w budownictwie.The advantageous effect of the invention is to reduce the energy and temperature of hardening light aggregates through the use of microwaves, which is associated with lower energy and temperature of obtaining light aggregates from used sorbents. In addition, the method according to the invention allows to reduce the emission of hazardous compounds that are released during the production of aggregate. Another advantage is the reduction of the consumption of non-renewable natural mineral resources, the reduction of fees for each ton of extracted raw material and the reduction of the waste storage area, and thus the related fees. Additionally, the application is universal - the invention can be used in geotechnics, horticulture, environmental engineering, and construction.

PL 234 123 Β1PL 234 123 Β1

Sposób obniżenia temperatur technologicznych kruszywa lekkiego według wynalazku zachowuje właściwości fizykomechaniczne wyprodukowanych kruszyw lekkich takie jak posiadają kruszywa wypalane w temperaturach od 900 do 1300°C, w tym gęstość właściwą, gęstość pozorną, gęstość nasypową, nasiąkliwość, odporność na miażdżenie.The method of lowering technological temperatures of lightweight aggregate according to the invention maintains the physical and mechanical properties of the produced lightweight aggregates, such as those of aggregates fired at temperatures from 900 to 1300 ° C, including specific density, apparent density, bulk density, water absorption, and resistance to crushing.

Przykład 1.Example 1.

Kruszywo lekkie, przeznaczone do produkcji betonu lekkiego, przygotowywano w laboratorium według składu przedstawionego w tabeli 1.Light aggregate, intended for the production of lightweight concrete, was prepared in the laboratory according to the composition presented in Table 1.

Tabela 1. Udział procentowy składników mieszaniny w pierwszym przykładzie wykonaniaTable 1. The percentage of components in the mixture for the first embodiment

Nazwa składnika Ingredient name Udział masowy składników Mass fraction of ingredients mieszaniny mixture w mieszaninie [%] in the mixture [%] Glina 0,063/0,1 mm Clay 0.063 / 0.1 mm 75 75 Zużyty sorbent klinoptilolitowy 0 pojemności sorpcyjnej względem oleju napędowego PKN Orlen Verva On - 0,47 g/g Used clinoptilolite sorbent with sorption capacity in relation to diesel fuel PKN Orlen Verva On - 0.47 g / g 25 25

Wytworzono odpad w postaci zużytego klinoptilolitu po sorpcji substancji ropopochodnych, w ten sposób, że do szklanej kolumny ze spiekiem o średnicy 1 cm i wysokości 50 cm włożono krążki filtracyjne i wypełniono je klinoptilolitem o średnicy ziaren poniżej 0,2 mm, powierzchni właściwej 18,2 m2/g, w ilości 1 g, a następnie zalano olejem napędowym PKN Orlen-Verva On o gęstości 0,833 g/cm3 aż do całkowitego wysycenia złoża. Pozostałości oleju usunięto delikatnie pod zwiększonym ciśnieniem zestawem do ekstrakcji próżniowej Baker.A waste was produced in the form of used clinoptilolite after sorption of petroleum substances, in such a way that filter discs were inserted into a glass column with a sinter with a diameter of 1 cm and a height of 50 cm and filled with clinoptilolite with a grain diameter of less than 0.2 mm, specific surface area of 18.2 m 2 / g, in the amount of 1 g, and then flooded with PKN Orlen-Verva On diesel oil with a density of 0.833 g / cm 3 until the bed is completely saturated. The residual oil was gently removed under vacuum with a Baker vacuum extraction kit.

Osobno wytworzono roztwór poreakcyjny po syntezie zeolitów będący wodnym roztworem NaOH w ten sposób, że do reaktora opisanego w opisie patentowym nr PL 224734 (B1) wprowadzono 90 I wody i podawano NaOH w formie granulek w ilości 12 kg po czym mieszano za pomocą mieszadła oraz pompy membranowej. Następnie dodano substrat reakcji syntezy, którym był popiół lotny pochodzący ze spalania węgli kamiennych o składzie: 42,02% wagowych S1O2, 19,77% wagowych AI2O3, 6,18% wagowych Fe2Os, 2,29% wagowych K2O, 1,33% wagowych T1O2, 1,30% wagowych CaO, 1,23% wagowych P2O5, 0,69% wagowych MgO, 0,35% wagowych SO3, 0,15% wagowych ZrO2, 0,13% wagowych SrO, 0,10% wagowych BaO, 0,09% wagowych NiO, 0,08% wagowych MnO, 0,06% wagowych V2O5 i stratach prażenia 24,23%, który został zsypywany do ww. reaktora w ilości 20 kg. Następnie całość mieszaniny podgrzano. Po osiągnięciu temperatury 60°C w reaktorze uruchomiono sekwencyjnie mieszadło z pompą membranową aż do ogrzania do zadanej temperatury 90°C. Po osiągnięciu zadanego czasu reakcji 36 h system grzania wyłączono. Partie produktu reakcji skierowano na prasę hydrauliczną, w której oddzielono materiał zeolitowy od roztworu wodnego NaOH.Separately, a post-reaction solution after zeolite synthesis was prepared, which was an aqueous solution of NaOH by introducing 90 l of water into the reactor described in the patent description No. PL 224734 (B1) and adding 12 kg of NaOH in the form of granules, followed by mixing with a mixer and a pump. membrane. Subsequently, the substrate of the synthesis reaction was added, which was fly ash from coal combustion with the composition: 42.02% by weight of S1O2, 19.77% by weight of Al2O3, 6.18% by weight of Fe2Os, 2.29% by weight of K2O, 1.33% T1O2 by weight, 1.30% by weight CaO, 1.23% by weight P2O5, 0.69% by weight of MgO, 0.35% by weight of SO3, 0.15% by weight of ZrO2, 0.13% by weight of SrO, 0.10% by weight BaO, 0.09 wt.% NiO, 0.08 wt.% MnO, 0.06 wt.% V2O5, and the ignition loss of 24.23%, which was discharged into the above-mentioned. reactor in the amount of 20 kg. The entire mixture was then heated. After reaching the temperature of 60 ° C, the stirrer with the membrane pump was sequentially started up in the reactor until it was heated to the set temperature of 90 ° C. After reaching the set reaction time of 36 h, the heating system was turned off. The reaction product batches were directed to a hydraulic press where the zeolite material was separated from the NaOH aqueous solution.

Osobno do gliny o frakcji 0,063/0,1 mm, o której mowa w tab. 1 pochodzącej z kopalni kruszyw lekkich w Mszczonowie o składzie: 66,50% wagowych S1O2,14,30% wagowych AI2O3, 5,10% wagowych Fe2O3 2,20% wagowych MgO, 1,37% wagowych K2O, 0,43% wagowych Na2O, 0,32% wagowych CaO, 0,22% wagowych T1O2, 0,02% wagowych P2O5, 0,04% wagowych SO3, stratach prażenia 9,5%, w ilości 200 g - 75% masowych suchej mieszaniny, dodano zużyty sorbent klinoptilolitowy o pojemności sorpcyjnej względem oleju napędowego PKN Orlen-Verva On - 0,47 g/g, w ilości 66,67 g - 25% masowych suchej mieszaniny i mieszano przez 1 min w mieszadle.Separately for clay with a fraction of 0.063 / 0.1 mm, referred to in tab. 1 from the light aggregate mine in Mszczonow, composed of: 66.50% by weight S1O2, 14.30% by weight Al2O3, 5.10% by weight Fe2O3, 2.20% by weight MgO, 1.37% by weight K2O, 0.43% by weight Na2O, 0.32% by weight of CaO, 0.22% by weight of T1O2, 0.02% by weight of P2O5, 0.04% by weight of SO3, loss on ignition 9.5%, in the amount of 200 g - 75% by weight of the dry mixture, used up Clinoptilolite sorbent with sorbent capacity in relation to PKN Orlen-Verva On diesel oil - 0.47 g / g, in the amount of 66.67 g - 25% by mass of the dry mixture and mixed for 1 min in a mixer.

Do powstałej mieszaniny o łącznej masie 266,67 g - 100% masowych suchej mieszaniny dodano roztwór poreakcyjny po syntezie zeolitów w postaci wodnego roztworu NaOH, otrzymanego według powyżej przedstawionej procedury, w ilości 80% masowo suchej mieszaniny - 213,34 g i mieszano przez kolejne 180 s aż do uzyskania plastycznej konsystencji. Z dokładnie zhomogenizowanego zarobu wyrobiono ręcznie granule o średnicy od 8 do 16 mm i suszono w temperaturze 22°C przez 1 h. Po suszeniu, próbki przeniesiono do mikrofali gdzie poddano je działaniu mikrofal o mocy 1000 W przez czas 3 min w celu utwardzenia. Wskutek procesu suszenia i działania mikrofal nastąpił 20% ubytek roztworu poreakcyjnego. W wyniku tego powstało kruszywo lekkie o składzie: 45,73% masowych suchej mieszaniny gliny, 15,24% masowych suchej mieszaniny zużytego sorbentu klinoptilolitowego oraz 39,03% masowych suchej mieszaniny w postaci glinokrzemianu o strukturze nefelinu, który rozpoznano w badaniu rentgenowskiej analizy fazowej (XRD) na podstawie charakterystycznych odległości międzypłaszczyznowych dhki = 3,003 A, 3,268 A, 2,342 A, 1,931 A.To the resulting mixture with a total mass of 266.67 g - 100% by mass of the dry mixture, the post-reaction solution after zeolite synthesis in the form of an aqueous NaOH solution, obtained according to the above procedure, was added in the amount of 80% by mass of the dry mixture - 213.34 g and stirred for another 180 s until a plastic consistency is obtained. The finely homogenized excipient was manually made into granules with a diameter of 8 to 16 mm and dried at 22 ° C for 1 h. After drying, the samples were transferred to the microwave where they were subjected to 1000 W microwave power for 3 min to harden. As a result of the drying process and the action of microwaves, there was a 20% loss of the post-reaction solution. As a result, a light aggregate was created with the following composition: 45.73% by mass of the dry clay mixture, 15.24% by mass of the dry mixture of the used clinoptilolite sorbent and 39.03% by mass of the dry mixture in the form of an aluminosilicate with a nepheline structure, which was identified in the X-ray phase analysis test. (XRD) based on the characteristic interplanar distances dhki = 3.003 A, 3.268 A, 2.342 A, 1.931 A.

PL 234 123 Β1PL 234 123 Β1

Wytworzone kruszywa lekkie poddano badaniom, których średnie wyniki przedstawiono w tabeli 2.The produced lightweight aggregates were tested, the average results of which are presented in Table 2.

Tabela 2. Wartości parametrów kruszyw lekkich wytworzonych w pierwszym przykładzie wykonaniaTable 2. Parameter values of lightweight aggregates produced in the first embodiment

Właściwości Properties Jednostka Unit Wyniki badań kruszywa lekkiego Light aggregate test results Gęstość właściwa kruszyw wg PN-EN-1097-3 Specific density of aggregates according to PN-EN-1097-3 [kg/m3][kg / m 3 ] 2790 2790 Gęstość objętościowa kruszyw wg PN-EN-1097-3 Bulk density of aggregates according to PN-EN-1097-3 [kg/m3][kg / m 3 ] 940 940 Gęstość nasypowa kruszyw wg PN-EN-1097-3 - w stanie luźnym - w stanie zagęszczonym Bulk density of aggregates according to PN-EN-1097-3 - in a loose state - in a compacted state [kg/m3][kg / m 3 ] 540 670 540 670 Jamistośćwg PN-EN-1097-3 Viscosity according to PN-EN-1097-3 [%] [%] 80 80 Porowatość wg PN-EN-1097-3 Porosity according to PN-EN-1097-3 [%] [%] 66 66 Nasiąkliwość wg PN-EN-1097-3 Water absorption according to PN-EN-1097-3 [%] [%] 10,00 10.00 Odporność na miażdżenie wg PN-EN 13055 Crushing resistance according to PN-EN 13055 [MPa] [MPa] 1,36 1.36

Przykład 2Example 2

Kruszywo lekkie, przeznaczone do produkcji betonu lekkiego, przygotowywano w laboratorium według składu przedstawionego w tabeli 3.Light aggregate, intended for the production of lightweight concrete, was prepared in the laboratory according to the composition presented in Table 3.

Tabela 3. Udział procentowy składników mieszaniny w drugim przykładzie wykonaniaTable 3. Percentage of ingredients in the mixture for the second embodiment

Nazwa składnika Ingredient name Udział masowy składników Mass fraction of ingredients mieszaniny mixture mieszaninie [%] mixture [%] Glina 0,063/0,1 mm Clay 0.063 / 0.1 mm 95 95 Zużyty sorbent klinoptilolitowy 0 pojemności sorpcyjnej względem oleju napędowego PKN Orlen -Verva On - 0,47 g/g Used clinoptilolite sorbent with sorption capacity in relation to diesel fuel PKN Orlen -Verva On - 0.47 g / g 5 5

Wytworzono odpad w postaci zużytego klinoptilolitu po sorpcji substancji ropopochodnych, w ten sposób, że do szklanej kolumny ze spiekiem o średnicy 1 cm i wysokości 50 cm włożono krążki filtracyjne i wypełniono je klinoptilolitem o średnicy ziaren poniżej 0,2 mm, powierzchni właściwej 18,2 m2/g, w ilości 1 g, a następnie zalano olejem napędowym PKN Orlen-Verva On o gęstości 0,833 g/cm3 aż do całkowitego wysycenia złoża. Pozostałości oleju usunięto delikatnie pod zwiększonym ciśnieniem zestawem do ekstrakcji próżniowej Baker.A waste was produced in the form of used clinoptilolite after sorption of petroleum substances, in such a way that filter discs were inserted into a glass column with a sinter with a diameter of 1 cm and a height of 50 cm and filled with clinoptilolite with a grain diameter of less than 0.2 mm, specific surface area of 18.2 m 2 / g, in the amount of 1 g, and then flooded with PKN Orlen-Verva On diesel oil with a density of 0.833 g / cm 3 until the bed is completely saturated. The residual oil was gently removed under vacuum with a Baker vacuum extraction kit.

Osobno wytworzono roztwór poreakcyjny po syntezie zeolitów będący wodnym roztworem NaOH w ten sposób, że do reaktora opisanego w opisie patentowym nr PL 224734 (B1) wprowadzono 90 I wody i podawano NaOH w formie granulek w ilości 12 kg po czym mieszano za pomocą mieszadła oraz pompy membranowej. Następnie dodano substrat reakcji syntezy, którym był popiół lotny pochodzący ze spalania węgli kamiennych o składzie: 42,02% wagowych S1O2, 19,77% wagowych AI2O3, 6,18% wagowych Fe2Os, 2,29% wagowych K2O, 1,33% wagowych T1O2, 1,30% wagowych CaO, 1,23% wagowych P2O5, 69% wagowych MgO, 0,35% wagowych SO3, 0,15% wagowych ZrC>2, 0,13% wagowych SrO, 0,10% wagowych BaO, 0,09% wagowych NiO, 0,08% wagowych MnO, 0,06% wagowych ΧΛΟδSeparately, a post-reaction solution after zeolite synthesis was prepared, which was an aqueous solution of NaOH by introducing 90 l of water into the reactor described in the patent description No. PL 224734 (B1) and adding 12 kg of NaOH in the form of granules, followed by mixing with a mixer and a pump. membrane. Subsequently, the substrate of the synthesis reaction was added, which was fly ash from coal combustion with the composition: 42.02% by weight of S1O2, 19.77% by weight of Al2O3, 6.18% by weight of Fe2Os, 2.29% by weight of K2O, 1.33% T1O2 wt.%, 1.30 wt.% CaO, 1.23 wt.% P2O5, 69 wt.% MgO, 0.35 wt.% SO3, 0.15 wt.% ZrC> 2, 0.13 wt.% SrO, 0.10 wt.% BaO, 0.09 wt.% NiO, 0.08 wt.% MnO, 0.06 wt.% ΧΛΟδ

PL 234 123 Β1 i stratach prażenia 24,23%, który po uzyskaniu zadanej masy został zsypywany do ww. reaktora w ilości 20 kg. Następnie całość mieszaniny podgrzano. Po osiągnięciu temperatury 60°C w reaktorze uruchomiono sekwencyjnie mieszadło z pompą membranową aż do ogrzania do zadanej temperatury 90°C. Po osiągnięciu zadanego czasu reakcji 36 h system grzania wyłączono. Partie produktu reakcji skierowano na prasę hydrauliczną, w której oddzielono materiał zeolitowy od roztworu wodnego NaOH.PL 234 123 Β1 and ignition losses of 24.23%, which after obtaining the set mass was discharged to the above-mentioned reactor in the amount of 20 kg. The entire mixture was then heated. After reaching the temperature of 60 ° C, the stirrer with the membrane pump was sequentially started up in the reactor until it was heated to the set temperature of 90 ° C. After reaching the set reaction time of 36 h, the heating system was turned off. The reaction product batches were directed to a hydraulic press where the zeolite material was separated from the NaOH aqueous solution.

Osobno do gliny o frakcji 0,063/0,1 mm z kopalni kruszyw lekkich w Mszczonowie o której mowa wtab. 3 i składzie: 66,50% wagowych S1O2, 14,30% wagowych AI2O3, 5,10% wagowych Fe2Os, 2,20% wagowych MgO, 1,37% wagowych K2O, 0,43% wagowych Na2O, 0,32% wagowych CaO, 0,22% wagowych T1O2, 0,02% wagowych P2O5, 0,04% wagowych SO3, stratach prażenia 9,5%, w ilości 200 g 95% masowych suchej mieszaniny, dodano zużyty sorbent klinoptilolitowy o pojemności sorpcyjnej względem oleju napędowego PKN Orlen-Verva On - 0,47 g/g, w ilości 10,5 g - 5% masowych suchej mieszaniny i mieszano przez 1 min w mieszadle.Separately from the clay with a fraction of 0.063 / 0.1 mm from the light aggregate mine in Mszczonów, mentioned in tab. 3 and composition: 66.50 wt% S1O2, 14.30 wt% Al2O3, 5.10 wt% Fe2Os, 2.20 wt% MgO, 1.37 wt% K2O, 0.43 wt% Na2O, 0.32% CaO by weight, 0.22% by weight of T1O2, 0.02% by weight of P2O5, 0.04% by weight of SO3, loss on ignition 9.5%, in the amount of 200 g of 95% by weight of dry mixture, spent clinoptilolite sorbent with sorption capacity relative to oil was added PKN Orlen-Verva On diesel engine - 0.47 g / g, in the amount of 10.5 g - 5% by mass of the dry mixture and mixed for 1 min in a mixer.

Do powstałej mieszaniny o łącznej masie 210,5 g - 100% masowych suchej mieszaniny dodano roztwór poreakcyjny po syntezie zeolitów w postaci wodnego roztworu NaOH, otrzymanego według powyżej przedstawionej procedury, w ilości 110% masowych suchej mieszaniny - 231,6 g i mieszano przez kolejne 180 s aż do uzyskania plastycznej konsystencji. Z dokładnie zhomogenizowanego zarobu wyrobiono ręcznie granule o średnicach od 8 do 16 mm i suszono w temperaturze 22°C przez 1,5 h. Po suszeniu próbki przeniesiono do mikrofali gdzie poddano je działaniu mikrofal o mocy 1100 W przez czas 3 min w celu utwardzenia. Wskutek procesu suszenia i działania mikrofal nastąpił 18% ubytek roztworu poreakcyjnego. W wyniku tego powstało kruszywo lekkie o składzie 49,95% masowych suchej mieszaniny gliny, 2,63% masowych suchej mieszaniny zużytego sorbentu klinoptilolitowego oraz 47,42% masowych suchej mieszaniny glinokrzemianu o strukturze nefelinu, który rozpoznano w badaniu rentgenowskiej analizy fazowej (XRD) na podstawie charakterystycznych odległości międzypłaszczyznowych dhki = 3,003 A, 3,268 A, 2,342 A, 1,931 A. Wytworzone kruszywa lekkie poddano badaniom, których średnie wyniki przedstawiono w tabeli 4.To the resulting mixture with a total weight of 210.5 g - 100% by mass of the dry mixture, the post-reaction solution after zeolite synthesis in the form of an aqueous NaOH solution, obtained according to the above procedure, was added in the amount of 110% by mass of the dry mixture - 231.6 g and stirred for another 180 s until a plastic consistency is obtained. Granules with a diameter of 8 to 16 mm were hand made from the thoroughly homogenized excipient and dried at 22 ° C for 1.5 hours. After drying, the samples were transferred to a microwave where they were subjected to microwave power at 1100 W for 3 minutes for hardening. As a result of the drying process and the action of microwaves, there was an 18% loss of the post-reaction solution. As a result, a lightweight aggregate was created with the composition of 49.95% by mass of dry clay mixture, 2.63% by mass of the dry mixture of used clinoptilolite sorbent and 47.42% by mass of the dry mixture of aluminosilicate with nepheline structure, which was identified in the X-ray phase analysis (XRD) test. on the basis of characteristic interplanar distances dhki = 3.003 A, 3.268 A, 2.342 A, 1.931 A. The produced lightweight aggregates were tested, the average results of which are presented in Table 4.

Tabela 4. Wartości parametrów kruszyw lekkich wytworzonych w drugim przykładzie wykonaniaTable 4. Parameter values of lightweight aggregates produced in the second embodiment

Właściwości Properties Jednostka Unit Wyniki badań kruszywa lekkiego Light aggregate test results Gęstość właściwa kruszyw wg PN-EN-1097-3 Specific density of aggregates according to PN-EN-1097-3 [kg/m3][kg / m 3 ] 2780 2780 Gęstość objętościowa kruszyw wg PN-EN-1097-3 Bulk density of aggregates according to PN-EN-1097-3 [kg/m3][kg / m 3 ] 930 930 Gęstość nasypowa kruszyw wg PN-EN-1097-3 - w stanie luźnym - w stanie zagęszczonym Bulk density of aggregates according to PN-EN-1097-3 - in a loose state - in a compacted state [kg/m3][kg / m 3 ] 535 665 535 665 Jamistośćwg PN-EN-1097-3 Viscosity according to PN-EN-1097-3 [%] [%] 80 80 Porowatość wg PN-EN-1097-3 Porosity according to PN-EN-1097-3 [%] [%] 66 66 Nasiąkliwość wg PN-EN-1097-3 Water absorption according to PN-EN-1097-3 [%] [%] 11,00 11.00 Odporność na miażdżenie wg PN-EN 13055 Crushing resistance according to PN-EN 13055 [MPa] [MPa] 1,33 1.33

PL 234 123 B1PL 234 123 B1

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Sposób wytwarzania kruszywa lekkiego ze zużytego sorbentu klinoptilolitowego i gliny znamienny tym, że do mieszaniny powstałej z gliny w ilości od 75% do 95% masowych suchej mieszaniny i zużytego sorbentu klinoptilolitowego w ilości od 5% do 25% masowych suchej mieszaniny dodaje się roztwór poreakcyjny po syntezie zeolitów w postaci wodnego roztworu NaOH, w ilości od 80 do 110% masowych suchej mieszaniny, po czym całość miesza się do uzyskania plastycznej konsystencji i tworzy granule o średnicy od 8 do 16 mm, które suszy się w temperaturze pokojowej przez okres od 1 h do 1,5 h, a następnie granule poddaje się działaniu mikrofal o minimalnej mocy 1000 W przez okres od 3 do 5 min, z wytworzeniem granul składających się z zużytego sorbentu klinoptilolitowego glinokrzemianu o strukturze nefelinu.1. Method for producing lightweight aggregate from used clinoptilolite sorbent and clay, characterized in that a solution is added to the mixture made of clay in the amount of 75% to 95% by weight of the dry mixture and used clinoptilolite sorbent in the amount of 5% to 25% by weight of the dry mixture post-reaction after the synthesis of zeolites in the form of an aqueous NaOH solution, in the amount of 80 to 110% by mass of the dry mixture, then the whole is mixed to a plastic consistency and forms granules with a diameter of 8 to 16 mm, which are dried at room temperature for a period of 1 h to 1.5 h, and then the granules are subjected to microwaves with a minimum power of 1000 W for a period of 3 to 5 minutes, to obtain granules consisting of spent clinoptilolite aluminosilicate sorbent with a nepheline structure. 2. Kruszywo lekkie otrzymane sposobem określonym zastrzeżeniem 1 zawierające glinę i zużyty sorbent klinoptilolitowy znamienne tym, że składa się z gliny w ilości od 45,73 do 49,95% masowych suchej mieszaniny, ze zużytego sorbentu klinoptilolitowego w ilości od 2,63 do 15,24% masowych suchej mieszaniny oraz glinokrzemianu o strukturze nefelinu w ilości od 39,03 do 47,42% masowych suchej mieszaniny, powstałego po odparowaniu poreakcyjnego roztworu wodnego NaOH po syntezie zeolitów przez suszenie i działanie mikrofal.2. Light aggregate obtained by the method specified in claim 1 containing clay and used clinoptilolite sorbent, characterized in that it consists of clay in an amount of 45.73 to 49.95% by weight of dry mixture, of used clinoptilolite sorbent in an amount of 2.63 to 15 , 24% by weight of the dry mixture and nepheline aluminosilicate in the amount of 39.03 to 47.42% by weight of the dry mixture, formed after evaporation of the NaOH aqueous post-reaction solution after zeolite synthesis by drying and microwave treatment.
PL428911A 2019-02-13 2019-02-13 Method for producing lightweight aggregate from used up sorbents and the lightweight aggregate PL234123B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL428911A PL234123B1 (en) 2019-02-13 2019-02-13 Method for producing lightweight aggregate from used up sorbents and the lightweight aggregate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL428911A PL234123B1 (en) 2019-02-13 2019-02-13 Method for producing lightweight aggregate from used up sorbents and the lightweight aggregate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL428911A1 PL428911A1 (en) 2019-07-29
PL234123B1 true PL234123B1 (en) 2020-01-31

Family

ID=67384424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL428911A PL234123B1 (en) 2019-02-13 2019-02-13 Method for producing lightweight aggregate from used up sorbents and the lightweight aggregate

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL234123B1 (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL224734B1 (en) * 2011-11-08 2017-01-31 Lubelska Polt Method for producing zeolites and a device for producing zeolites

Also Published As

Publication number Publication date
PL428911A1 (en) 2019-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU655967B2 (en) Lightweight aggregate from fly ash and sewage sludge
KR101941328B1 (en) Production method for cement composition
US4772330A (en) Process for producing low water-absorption artificial lightweight aggregate
CN101137592B (en) Synthetic aggregates comprising sewage sludge and other waste materials and methods for producing such aggregates
Namkane et al. Utilization of coal bottom ash as raw material for production of ceramic floor tiles
CA2637101A1 (en) Pyroprocessed aggregates comprising iba and low calcium silicoaluminous materials and methods for producing such aggregates
JP2008536781A5 (en)
EP0430232A1 (en) Ash and paper treatment
US3600476A (en) Method for manufacture of light weight aggregates
PL210921B1 (en) The manner of obtaining of light aggregate of municipal and industrial wastes
PL234361B1 (en) Method for producing lightweight aggregate from volatile ashes and the lightweight aggregate
JP2001253740A (en) Artificial aggregate and method for producing the same
PL234362B1 (en) Method for producing lightweight aggregate and the lightweight aggregate
JPH1029841A (en) Manufacturing method of artificial aggregate
JP2025035534A (en) Composition for fired body and method for producing fired body using the same
US2055706A (en) Method of making ceramic products
WO1995011865A1 (en) Ceramic materials and method of manufacturing such materials
KR100241564B1 (en) Artificial light weight aggregate and method for making the same using sludge ash and/or sludge
US2977239A (en) Light weight aggregate and method of making same
JP2603599B2 (en) Artificial lightweight aggregate and manufacturing method thereof
PL234122B1 (en) Method for producing lightweight aggregate from sewage sludges and the lightweight aggregate
JP3552173B2 (en) Manufacturing method of lightweight aggregate using sewage sludge incineration ash
JP2007223841A (en) Manufacturing method of artificial aggregate using waste slag as the main raw material
KR20000040829A (en) Method for producing fly ash brick
PL247161B1 (en) Method of obtaining recycled material using sewage sludge