Analysis of fly ash for manufacturing of modern materials

ABSTRACT: The paper presents the characteristic of combustion by-products which are fly ashes from coal combustion in pulverized-fuel boilers. The results of the studies of fly ashes from the Skawina SA power plant are presented. The research was conducted to show the possibility of using fly ash for the production of modern materials such as absorbents and zeolites and geopolymer binder. Physical and chemical properties of fly ashes, their grain morphology and particle size distribution are presented in the paper. A process for the preparation of zeolites and geopolymers based on fly ash is described and the results of certain properties of these materials are presented. The study contains a series of microscopic images of the structures of zeolites and geopolymers based on fly ash.

KEYWORDS: coal combustion by-products, fly ashes, geopolymer, zeolite.

STRESZCZENIE: W pracy zaprezentowano wyniki badań ubocznych produktów spalania węgla jakimi są popioły lotne ze spalania węgla w kotłach pyłowych. Badania prowadzono pod kątem możliwości wykorzystania popiołów lotnych do produkcji nowoczesnych materiałów takich jak sorbenty i zeolity oraz spoiwa geopolimerowe. Przedstawiono wybrane właściwości popiołów lotnych z krajowych elektrociepłowni. Opisano sposób wytwarzania zeolitów oraz geopolimerów na bazie popiołów lotnych a także przedstawiono wyniki badań określonych właściwości tych materiałów. Opracowanie zawiera szereg zdjęć mikroskopowych otrzymanych struktur na bazie popiołów lotnych.

SŁOWA KLUCZOWE: produkty spalania węgla, popioły lotne, geopolimer, zeolit.

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

• GALOS K.; ULIASZ-BOCHEŃCZYK A.; Źródła i użytkowanie popiołów lotnych ze spalania węgli w Polsce; Gospodarka Surowcami Mineralnymi; Tom 21. 2005. Zeszyt 1.
• DOMOSŁAWSKI W., PUSHKARIOVA J.; Poprawa trwałości betonu przy pomocy konwencjonalnych popiołów lotnych. IV Międzynarodowe Forum Gospodarki Odpadami „Systemy Gospodarki Odpadami”. 27 maja 2001.
• ZAPOTOCZNA-SYTEK G.; ŁASKAWIEC K.; GĘBAROWSKI P.; i inni; Popioły lotne nowej generacji do produkcji autoklawizowanego betonu komórkowego; Monografia. Warszawa 2013
• ŁUCZAK-WILAMOWSKA B.; Możliwość zastosowania popiołów – odpadów przemysłu energetycznego – do uszczelniania i rekultywacji składowisk odpadów; Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 446:477-482. 2011 r.
• SYBILSKI D. (Kierownik tematu); Ocena i badania wybranych odpadów przemysłowych do wykorzystania w konstrukcjach drogowych; Instytut Badawczy Dróg i Mostów w Warszawie; Listopad 2004.
• SZPONDER-KOŁAKOWSKA D.K.; TRYBALSKI K.; Nowoczesne metody i urządzenia pomiarowe w badaniu właściwości surowców i odpadów mineralnych; AGH. Kraków 2104.
• BALIŃSKI A.; Recykling odpadowych popiołów lotnych powstających ze spalania węgla kamiennego w aspekcie wytwarzania mas formierskich; Prace Instytutu Odlewnictwa. 2008. Tom XLVIII. Zeszyt 3.
• WESCHE K.; Fly Ash In Concrete. Properties and Performance; E&FN SPON. London 1991.
• GLINICKI M.A.; JÓŹWIAK-NIEDŹWIECKA D.; GIBAS K.; Ocena przepuszczalności betonu z popiołem lotnym wapniowym- koncepcja badań; Materiały konferencyjne; Część II; Wykorzystanie popiołów lotnych w przemyśle materiałów budowlanych.
• FRANUS W.. Materiał zeolitowy typu X otrzymany z popiołu lotnego w wyniku syntezy hydrotermalnej i niskotemperaturowej. Budownictwo i Architektura 7 (2010) 25-34.
• SUCHECKI T.T.; Zeolity z popiołów lotnych. Otrzymywanie i aplikacje w inżynierii środowiska; Ossolineum 2005.
• FRANUS W., WDOWIN M.; Wykorzystanie popiołów lotnych klasy F do produkcji materiału zeolitowego na skalę półtechniczną; Polityka Energetyczna; T14. Z2. 2011.
• F. MICHALIKOWA i inni; Technologie przeróbcze uszlachetniania. zawierających części palne. popiołów lotnych z węgli kamiennych spalanych w elektrociepłowniach; Journal of The Polish Mineral Engineering Society. styczeń-grudzień 2010.
• ŻYGADŁO M.; SEWERYN A.; WOŹNIAK M.; Synteza zeolitów na bazie popiołów lotnych z wybranych instalacji odzysku ciepła; Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska; Vol. 12 nr 1 (2010). p. 15-26.
• ŚCIUBIDŁO A; MAJCHRZAK-KUCĘBA I; NOWAK W; Wpływ składu chemicznego popiołów lotnych na efektywność procesu syntezy zeolitów Na-X; Polska Akademia Nauk Komitet Inżynierii Środowiska. ; vol.59; (2009); str. 225-237.
• BUKALAK D.; MAJCHRZAK-KUCĘBA I.; NOWAK W.; Wpływ zawartości Si i Al w popiele lotnym na tworzenie się frakcji zeolitowych typu Na-P1; III Ogólnopolski Kongres Inzynierii Środowiska 13-17 września 2009; Lublin 2009.
• GUISNET M.; GILSON J.P.; Zeolites for Cleaner Technologies; Imperial Collage Press.
• DAVIDOVITS J.: Geopolymer chemistry and application. 2008.
• PROVIS J.L.. J.S.J. VAN DEVENTER: Geopolymers: structure. processing. properties and industrial applications. 2009.
• PROVIS J.L.. J.S.J. VAN DEVENTER; Alkali Activated Materials; Springer. 2014.
• DAVIDOVITS J.; 30 Years of Successes and Failures in Geopolymer Applications. Market Trends and Potential Breakthroughs; Geopolymer 2002 Conference. October 28-29. 2002. Melbourne. Australia.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.2.81