Juraj MOSEJ, Miroslava DRABOVÁ, Martin SISOL

Παρουσίαση με θέμα: "Juraj MOSEJ, Miroslava DRABOVÁ, Martin SISOL"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Juraj MOSEJ, Miroslava DRABOVÁ, Martin SISOL
Technická Univerzita v Košiciach Fakulta baníctva, ekológie, riadenia a geotechnológií Ústav montánnych vied a ochrany životného prostredia Príprava alkalicky aktivovaných spojív z popolčeka zo spaľovania čierneho uhlia v granulačných kotloch Pracovisko úpravy primárnych a sekundárnych surovín Juraj MOSEJ, Miroslava DRABOVÁ, Martin SISOL

2 Obsah Čo sú to alkalicky aktivované spojivá
Vznik alkalicky aktivovaných spojív Ciele práce Charakteristika materiálu Príprava vzoriek Vyhodnotenie experimentov Zhrnutie PRACOVISKO ÚPRAVY PRIMÁRNYCH A SEKUNDÁRNYCH SUROVÍN

3 Alkalicky aktivované spojivá
sú syntetické anorganické polyméry, ktoré vznikajú anorganickou polykondenzačnou reakciou tuhých alumosilikátových materiálov v silne alkalických podmienkach ich štruktúra pozostáva z SiO4 a AlO4 tetraédrov, ktoré sú striedavo pospájané zdieľaním všetkých atómov kyslíka ako zdroj alumosilikátu môže byť použitý akýkoľvek materiál, ktorý obsahuje SiO2 a Al2O3 v dostatočnom množstve a v reaktívnej forme alkalický aktivačný roztok okrem vody najčastejšie obsahuje hydroxidy, buď samostatne alebo v kombinácii s kremičitanmi syntéza môže prebiehať buď pri zvýšenej teplote, ale aj pri teplote prostredia PRACOVISKO ÚPRAVY PRIMÁRNYCH A SEKUNDÁRNYCH SUROVÍN

4 Alkalická aktivácia je komplexný mnohofázových proces
rýchlosť reakcie a chemické zloženie výsledných reakčných produktov závisí od viacerých faktorov, ktoré možno rozdeliť nasledovne: a) vlastnosti vstupného materiálu ako sú chemické a fázové zloženie, zrnitosť b) zloženie aktivačného roztoku – druh a koncentrácia aktivačného roztoku, prítomnosť rozpustných kremičitanov a obsah vody PRACOVISKO ÚPRAVY PRIMÁRNYCH A SEKUNDÁRNYCH SUROVÍN

5 Cieľ práce posúdiť vhodnosť použitia popolčeka zo spaľovania čierneho uhlia na prípravu alkalicky aktivovaných spojív zistiť vplyv dvoch faktorov – množstvo Na2O a pomer SiO2/Na2O v aktivačnom roztoku na pevnosť alkalicky aktivovaných spojív zistiť optimálne zloženie aktivačného roztoku pre daný typ popolčeka. PRACOVISKO ÚPRAVY PRIMÁRNYCH A SEKUNDÁRNYCH SUROVÍN

6 Charakteristika materiálu
čiernouhoľný popolček zo spaľovania v granulačnom kúrenisku chemickou analýzou popolčeka bol stanovený obsah základných zložiek zložka SiO2 Al2O3 Fe2O3 s.ž. hm. % 51,62 17,16 6,96 9,19 PRACOVISKO ÚPRAVY PRIMÁRNYCH A SEKUNDÁRNYCH SUROVÍN

7 Obr. 2 Zrnitostná analýza popolčeka
Obr. 1 Morfológia častíc popolčeka zistená pomocou elektrónovej mikroskopie (SEM) a EDX analýza vybraných častí Obr. 2 Zrnitostná analýza popolčeka PRACOVISKO ÚPRAVY PRIMÁRNYCH A SEKUNDÁRNYCH SUROVÍN

8 Príprava vzoriek Čiernouhoľný popolček bol alkalicky aktivovaný alkalickým roztokom, ktorý pozostával z tuhého hydroxidu sodného, vodného skla sodného a vody. Na základe plánu experimentov bolo navrhnutých 28 zmesí, v ktorých sa množstvo Na2O pohybovalo v rozsahu od 6 do 9 % a pomer SiO2/Na2O v rozsahu od 0 do 1,5. Celkové množstvo vody bolo vo všetkých zmesiach konštantné 31 % vyjadrené vodným súčiniteľom w. Zmesi boli vytvrdzované v teplovzdušnej sušiarni po dobu 6 hodín pri teplote 80 °C. výsledky pevností boli štatisticky spracované pomocou testu ANOVA, pričom hladina významnosti bola určená α=0,05 a štatisticky významný vplyv mal faktor s parametrom p<α. PRACOVISKO ÚPRAVY PRIMÁRNYCH A SEKUNDÁRNYCH SUROVÍN

9 Charakteristika zmesi
Mechanická pevnosť v ohybe [MPa] (priemerné hodnoty) Mechanická pevnosť v tlaku [MPa] Na2O [%] SiO2/Na2O w 6 0.00 0.31 2.7 12.2 7 3.4 16.7 8 20.7 9 3.7 26.9 0.25 1.4 1.5 5.1 2.3 11.0 2.8 11.3 0.50 8.8 2.0 9.3 15.9 2.1 10.2 0.75 7.0 8.7 1.3 5.0 1.6 1.00 4.3 25.3 4.9 25.5 3.6 24.9 4.0 29.0 1.25 31.0 5.2 35.6 37.8 3.0 42.3 1.50 32.6 29.5 3.3 37.6 42.9

10 Vplyv obsahu Na2O a pomeru SiO2/Na2O na pevnosť
PRACOVISKO ÚPRAVY PRIMÁRNYCH A SEKUNDÁRNYCH SUROVÍN

11 kde x je Na2O; y je pomer SiO2/Na2O;
zobrazenie polynómu získaného preložením experimentálnych údajov funkciou Y lineárna regresia polynomického modelu a nameraných experimentálnych údajov Y = p00 + p10x + p01y + p11xy + p02y2 + p12xy2 + p03xy3 + p13xy3 + p04y4, kde x je Na2O; y je pomer SiO2/Na2O; p00 = -19,99; p10 = 5,16; p01 = 81,86; p11 = -14,84; p02 = -159; p12 = 14,24; p03 = 179,6; p13 = -3,167; p04 = -68,69. PRACOVISKO ÚPRAVY PRIMÁRNYCH A SEKUNDÁRNYCH SUROVÍN

12 Záver Popolček zo spaľovania čierneho uhlia v granulačnom kúrenisku je vhodný ako zdroj alumosilikátu na výrobu alkalicky aktivovaných spojív, pričom dosahujú pevnosť v tlaku až 40 MPa. Na pevnosť v tlaku majú štatisticky významný vplyv oba sledované faktory, avšak vplyv pomeru SiO2/Na2O je vyšší. Na pevnosť v ohybe alkalicky aktivovaných spojív má štatisticky významný vplyv iba pomer SiO2/Na2O. Aj na základe navrhnutého modelu je možné vysloviť predpoklad dosiahnutia najvyšších hodnôt pevností v tlaku pri pomere SiO2/Na2O >= 1,25 a hodnotách Na2O >= 9%. Pomocou modelu funkcie Y je možné s vysokou presnosťou určiť pevnosť v tlaku alkalicky aktivovaných spojív z použitého popolčeka. PRACOVISKO ÚPRAVY PRIMÁRNYCH A SEKUNDÁRNYCH SUROVÍN

13 Ďakujem za Vašu pozornosť !
Ing. Miroslava Drabová, PhD. Technická univerzita v Košiciach Fakulta BERG, ÚMVaOŽP Park Komenského Košice Ďakujem za Vašu pozornosť ! Práca vznikla počas riešenia grantových projektov VEGA 1/1222/12 a APVV č.