ODPAD Z VÝROBY MINERÁLNÍ VLNY A MOŽNOSTI JEHO VYUŽITÍ
DO˚BETONOVÉ SMĚSI
Ing. Ivana Chromková
Výzkumný ústav stavebních hmot, a.s., Brno
ODPADOVÉ FÓRUM 2014 23. – 25. 4. 2014 Hustopeče u Brna
TA 02021147 – Výzkum a vývoj optimálních environmentálně šetrných technologií pro nové
a progresivní využití tuhých odpadních materiálů z výroby minerální vlny.
Řešitel : Výzkumný ústav stavebních hmot, a.s.Strojírny Olšovec, s.r.o.Marshal Logistic, s.r.o.
Úvod do problematiky výroby minerálního vlákna
Surovina pro výrobu: vyvřené horniny – nejčastěji z čediče
Technologický princip výroby: - vytvoření taveniny v kupolové peci (1350-1450°C)-vytéká nebo je vstřikována na rozvlákňovací stroj -kapky taveniny se protáhnou a zchladnou (Øvlákna 6-10 ɥm) -pro dosažení tvarové stability jsou vlákna vázána pojivem – vodným roztokem fenol-formaldehydové pryskyřice - vlákna jsou „navrstvena“ na pás- proces vytvrzování – zpevnění v „peci“ (resp. vytvrzovací komoře) působením horkého vzduchu - rozřezání vytvrzeného pásu minerální vlny na díly požadovaných rozměrů, příp. k dalším speciálním úpravám finálního produktu
čedič
minerální vata
Vznik odpadu
Podle místa vzniku odpadu v procesu výroby:
Odpady vzniklé v prostoru kupolové pece- v důsledku plánované či neplánované odstávky
Odpady vznikající při rozvlákňování před vytvrzením - granálie – nerozvlákněné částice lávy-shluky vláken oddělené při čištění unášecího pásu
Odpady vznikající po vytvrzení (tzv. za pecí)- nekvalitní finální výrobek- boční ořezy vznikající v řezací stanici
V průběhu výroby minerální vlny vzniká značné množství odpadu.
Způsoby využití odpadůMožné způsoby recyklace:• Využití přímo ve výrobě - smísení s cementem a lisování pod tlakem do forem
vzniklé brikety jsou opětovně využity jako vstupní surovina do tavící pece
• Využití v jiném odvětví výroby výroba stavebních materiálůa) odpad po ořezání minerální rohože po vytvrzení v pecib) materiál, který odpadává v procesu rozvlákňování
Tento odpad je tvořen dvěma složkami, a to nestejnorodými chomáči minerální vlny (různé velikosti, tvarů, propojení) a minerálního písku, který obsahuje menší či větší kaménky čedičového skla – tzv. granálie.
Vzorky odpadního materiáluDo našich laboratoří byly dodány vzorky odpadního produktu z výroby minerální vlny:•odřezky z minerální rohože po jejím vytvrzení •odpadní materiál vzniklý v procesu výroby před vstupem do vytvrzovací komory - chomáče minerální vlny znečištěné granáliemi
Laboratorními úpravami byly vzorky minerální vlny rozplaveny a granálie odseparovány.
Minerální vlna i granálie byly jako vstupní materiál při laboratorních zkouškách a experimentech ověřovány odděleně.
znečištěný odpadní materiál přečištěná vlna odseparované granálie
Ověřování využití odpadní vlny a granálií
Řešení projektu bylo rozděleno do několika okruhů, které mají ověřit vhodnost využití odpadu při výrobě stavebních hmot: •Samonivelačních směsí •Tenkostěnných vláknobetonových prvků•Tenkovrstvých betonových tvarovek
Sledovaný parametr
Stanovení škodlivých látek*Ekotoxicita* Radioaktivita
Sypná hmotnost
Objemová hmotnost
ve výluhu v sušině (kg.m-3) (kg.m-3)
Minerální vlna Splňuje
Limit I (inertní)
Překročení limitních
hodnot
As, Cd, Cr
Vyhovuje Vyhovuje - 92
Granálie Vyhovuje Vyhovuje 1200 - 1600 2000
1. Stanovení vstupních parametrů
2. Stanovení technologické vhodnosti
Tenkovrstvé betonové tvarovkyOvěřování přídavku minerální vlny do betonové směsi
Zaměření na vibrolisované tenkostěnné betonové výrobky.
Vibrolisování je kombinovaný způsob zhutňování - betonová směs vibrována za současného působení dolisovacího přítlaku
Požadavky na BS:•jemnozrnná BS s max. zrnem kameniva do 8 mm•velmi suché konzistence s vodním součinitelem 0,3 až 0,36 při použití speciálních přísad umožňujících lepší a rychlejší zhutnění bez dalšího snižování vodního součinitele•zvýšená pozornost kladená na výběr jednotlivých vstupních komponent BS
Požadavky na výrobu:•plynulé a rovnoměrné plnění celé plochy vytvářecí formy betonovou směsí (nerovnoměrné plnění může negativně ovlivňovat jak výslednou výšku výrobků, tak i výslednou hutnost, čímž i mechanické vlastnosti výrobků)•přesné rozměry přítlačné desky (tzv. dolisovacího razníku)•stanovení hodnoty dolisovacího tlaku •přesně definovaný zhutňovací režim
Experimentální část
Standard Směsi s obsahem minerálního vlákna
S A B C D ECement CEM I 42,5 R 15,2 15,1 15 14,85 14,70 14,5Kamenivo frakce 0-4 40,6 40,4 40,2 39,78 39,38 39,0Kamenivo frakce 4-8 44,2 43,98 43,75 43,29 42,85 42,4Minerální vlákno 0 0,42 1,05 2,07 3,07 4,1Plastifikátor 1 % z hmotnosti cementu (resp. hm. jemných podílů)
Pevnost v tahu za ohybu
První okruh experimentu – vyhodnocení zkoušek
Pevnost v tlaku
Druhý okruh experimentu – vyhodnocení zkoušek
Pevnost v tahu za ohybu Pevnost v tlaku
ZávěrZ dosavadních výsledků laboratorního ověřování lze konstatovat:•Využití odpadu z výroby minerálních vláken pro vibrolisované výrobky je možné a žádoucíPřídavek odpadního vlákna
Fyzikálně-mechanické vlastnosti hmoty nebyly vlivem rostoucího přídavku odpadního minerálního vlákna zásadně ovlivněnyPřídavkem minerálního vlákna do betonové směsi došlo ke zvýšení pevnosti v tahu za ohybu betonuVe srovnání se standardním betonem vykazovaly nejlepší pevnost v tlaku zkušební vzorky s max. obsahem 50 % obj. minerálního vlákna
Náhrada kameniva neodseparovaným odpadním materiálem Náhradou jemného kameniva (až do 33 %) došlo ke zvýšení pevnosti v tahu za ohybu betonu Ve srovnání se standardním betonem vykazovaly nejlepší pevnost v tlaku zkušební vzorky s max. obsahem 25 % odpadu U betonů s 50% náhradou pevnosti klesají – avšak vyhovují požadavkům na betonové tenkovrstvé tvarovky
• VHODNÉ: Využití netříděného odpadního materiálu, tj. vlna s granáliemi vyloučení procesu čištění vlny a separace granálií = energetická i časová úspora
Děkuji za pozornost
TA 02021147 – Výzkum a vývoj optimálních environmentálně šetrných technologií pro nové a progresivní využití tuhých odpadních materiálů
z výroby minerální vlny.
Ing. Ivana ChromkováÚsek 2 - Aplikovaný výzkum a vývoj
