Mineral binder based on thermally processed floating tailings originated from KGHM Polska Miedź S.A.

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących możliwości wykorzystania odpadów flotacyjnych powstających w KGHM Polska Miedź S.A. do produkcji wiążących spoiw. W tym celu przeprowadzono monitoring odpadów ze złóż „Rudna” oraz „Polkowice” i wytypowano najbardziej odpowiednie pod względem składu mineralnego i chemicznego odpady. Metodami analizy chemicznej i instrumentalnej określono skład chemiczny i mineralny odpadów wytypowanych do badań oraz reakcje i zmiany fizykochemiczne zachodzące w procesie wygrzewania odpadów flotacyjnych w zakresie od 650 do 1100°C. Ustalono warunki termicznej obróbki dla uzyskania aktywnego hydraulicznie materiału oraz określono właściwości fizykochemiczne i wytrzymałościowe produktów otrzymanych w poszczególnych zakresach temperatury.The results of possibility of management the floating tailings, from KGHM Polska Miedź S.A., to production binders were presented in this article. The monitoring of the tailings from „Rudna” and „Polkowice” deposit was carried out. Furthermore the most proper tailings under mineral and chemical composition were selected. The chemical and mineral composition of tailings selected to tests was determined by analytical and instrumental methods. What is more, the physicochemical changes and reactions occurred during the process of heat treatment the floating tailings between 650 and 1100°C was determined by the same methods. The conditions of heat treatment to achieving the active hydraulically material was established. The physicochemical properties and material’s strength, received in different temperatures, were presented

Secondary component in cement composition and the value of fly ash activity index

Na podstawie wieloletnich badań prowadzonych w zakresie kontroli jakości popiołów lotnych u różnych producentów, jak i badań własnych stwierdzono, że właściwości cementu porównawczego (portlandzkiego CEM I) mają istotny wpływ na wielkość wskaźnika aktywności popiołu lotnego. W prezentowanej pracy podjęto próbę oceny wpływu rodzaju składnika drugorzędnego cementu na kształtowanie się wskaźnika aktywności popiołu lotnego. Składnik ten jest dodawany do cementu portlandzkiego CEM I w ilości nieprzekraczającej 5% masy cementu. Badano cement portlandzki CEM I przygotowany z jednego, wytypowanego klinkieru portlandzkiego i różnych dodatków mineralnych (badania w skali laboratoryjnej) oraz cementy portlandzkie CEM I przemysłowe z dodatkiem kamienia wapiennego (najczęściej stosowany składnik drugorzędny w krajowym przemyśle cementowym). Stwierdzono, że skład cementu, w tym rodzaj składnika drugorzędnego, ma wpływ na wielkość wskaźnika aktywności popiołu lotnego.Basing on years of research over the control of the quality of fly ash from various producers, as well as conducted own research, it has been stated, that the properties of test cement (Portland CEM I) significantly influence the value of activity index of fly ash. In the hereby paper the attempts have been made to assess the impact of secondary component type on the formation of fly ash activity index value. The component is added to Portland cement CEM I composition in an amount not exceeding 5% of cement weight. The tests made on Portland cement CEM I prepared from one, selected Portland clinker and different mineral additives (laboratory test scale) and on industrial Portland cements CEM I with the addition of limestone (the most common secondary component in domestic cement industry). It has certified, that the composition of cement, including secondary component, influences the value of fly ash activity index

Innovative way of using the unburned carbon particles contained in fly ash derived from lignite combustion

Znacznym ograniczeniem w zastosowaniu do produkcji materiaów budowlanych popiołów wapiennych, powstających w procesie spalania węgla brunatnego, jest powstanie odpadu, w którym odnotowano obecność cząstek niespalonego węgla. Poddając ten rodzaj odpadu odpowiednim zabiegom polepszającym ich właściwości, możliwe jest zastosowanie tych odpadów do produkcji różnego typu materiałów dla budownictwa. W artykule skupiono się nad poprawą właściwości popiołu lotnego jako dodatku do cementu. Przedstawiono również wyniki wstępnych badań nad możliwością wykorzystania wydzielonego węgla zawartego w popiołach lotnych, które powstają w procesie spalania węgla brunatnego. W toku przeprowadzonych badań dokonano charakterystyki popiołu wapiennego pochodzącego z jednej z krajowych elektrowni opartej na spalaniu węgla brunatnego, posługując się metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) oraz elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM). Wydzielenie niespalonych cząstek węgla z popiołów lotnych wapiennych stanowiło próbę poprawy niektórych właściwości tego rodzaju popiołów, aby umożliwić ich wykorzystanie jako dodatku do cementu. Niespalony węgiel został wydzielony jako frakcja powyżej 315 µm i poddany badaniom adsorpcyjnym określającym skuteczność jego adsorpcji względem jonów amonowych oraz związków rtęci. Stężenie rtęci w badanych próbach oznaczono metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej przy długości fali 254 nm, natomiast zawartość jonów amonowych analizowano z wykorzystaniem metody chromatografii jonowej. Wstępne wyniki badań adsorpcyjnych wydzielonej z popiołów wysokowapiennych frakcji węglowej pozwalają przypuszczać, że znajdzie ona zastosowanie w ochronie środowiska.The significant limitation in the use of this waste type in the building materials industry is the presence of unburned carbon particles. Appropriate treatments to improve their properties, allow using them in the manufacture of various types of construction materials. The paper focuses on improvement of calcareous fly ash properties in order to use them as the cement additives as well as presents the results of preliminary research about the possibility of using coal included in fly ash produced during lignite combustion. The characteristic of calcareous ash from one of the national lignite-fired power plants was carried out by X-Ray Diffraction and Scanning Electron Microscopy (SEM) method. Separation of unburned carbon particles from calcareous fly ash was a properties improvement attempt of this ash type to enable their use as the cement additives. The unburned carbon was separated as a fraction above 315 µm and subjected to adsorption tests for its adsorption efficiency towards ammonium ions and mercury compounds. The mercury concentration in the test samples was determined by atomic absorption spectrometry at 254 nm, while the ammonium content was analyzed by ion chromatography method. The preliminary results of the adsorption experiments of carbon fraction isolated from the high-calcareous fly ash allow to suppose that this fraction is useful for environment protection

Evaluation the possibility of utilization a new generation fly ashes created in the process of biomass combustion for road construction purposes

Celem pracy była ocena możliwości wykorzystania w drogownictwie popiołów lotnych powstających ze spalania biomasy drzewnej w kotłach fluidalnych (popioły PO i PP). Przeprowadzono badania składu chemicznego i mineralnego oraz analizę uziarnienia tych popiołów. Poprzez badania wymywalności metali ciężkich i innych zanieczyszczeń oraz promieniotwórczości naturalnej scharakteryzowano te popioły pod względem wpływu na środowisko. Dla określenia przydatności popiołów ze spalania biomasy w kotłach fluidalnych dla drogownictwa opracowano mieszanki spoiwowe zawierające oprócz badanych popiołów PO i PP dodatkowo popiół lotny ze spalania węgła brunatnego w kotłach pyłowych (popiół PK) oraz odseparowane frakcje ziarnowe tego popiołu < 30 μm (PK30) i 30–100 μm (PK30–100). Celem tego było sprawdzenie oddziaływania mieszanin zawierających popioły PK i ich frakcje z popiołami PO i PP. Dla opracowanych mieszanek przeprowadzono badania wytrzymałościowe, czasu wiązania oraz stałości objętości, a w oparciu o wyniki tych analiz wyłoniono optymalne receptury mieszanek.The goal of this project is to evaluate the possibility to use fly ash created in the process of combustion of wooden biomass in fluidized bed combustion boilers for road construction purposes. Said ashes were tested for chemical and mineralogical composition and granulation analysis. Thanks to the tests of heavy metals and other contaminations leachability and natural radioactivity tests we have determined the ash’s influence on the natural environment. For determining usefulness of ashes from incineration of wooden biomass in fluidized bed combustion boilers for road construction we have developed binding mixes containing, apart from said ashes, additional fly ash created in the process of combustion of brown coal in pulverized coal-fired boilers and separated granule fractions of this ash smaller than 30 μm and between 30 and 100 μm. The purpose of this was to determine the influence of mixes containing ashes from combustion of brown coal and their fractions on ashes obtained from biomass combustion. To develop the mixes we have performed strength of material tests, time of setting and volume stability. On the basis of the results we have selected the optimal formulas

Microstructure and properties of geopolymeric binders prepared using fly ash

Celem pracy było określenie wpływu alkalicznej modyfikacji na mikrostrukturę i inne właściwości popiołów lotnych. Badaniami objęte zostały popioły lotne konwencjonalne ze spalania węgla kamiennego i brunatnego, popioły lotne z procesów współspalania biomasy i popioły fluidalne. Wytypowane do badań popioły poddano aktywacji roztworami alkalicznymi. Warunki aktywacji zostały określone w oparciu o dane literaturowe, a uściślono je na podstawie przeprowadzonych badań wstępnych tak, aby przy możliwie prostych i znanych procesach uzyskać produkt charakteryzujący się odpowiednimi cechami. Uzyskane produkty badane były przy pomocy wielu, nawzajem uzupełniających się metod badawczych: mikroskopii elektronowej, analizy dyfraktometrycznej, termicznej analizy różnicowej. Przeprowadzone zostały również badania cech fizycznych, w szczególności wytrzymałościowych. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że alkaliczna aktywacja 8-molowym roztworem NaOH, przy stosowaniu procesu niskoprężnego naparzania, może być skuteczna dla otrzymania z popiołów lotnych geopolimerowych wysoko wytrzymałościowych spoiw.The aim of the study was to determine the effect of alkaline modification on microstructure and other properties of the fly ash. The study included the conventional fly ash from bituminous and brown coal combustion, fly ash from biomass co-combustion and fluidized bed combustion. Selected for testing ashes were activated alkaline solutions. The activation conditions have been determined on the basis of literature data and specified on the basis of preliminary researches so to obtain a product with the appropriate features using possibly simple and well-known process. The resulting products were tested using a series of complementary research methods: electron microscopy, powder X-ray diffraction and differential thermal analysis. The investigations of physical properties were carried out, in particular strength development. The results showed that alkaline activation of 8 M NaOH solution, with the process of the low pressure curing, can be effective for obtain high-strength geopolymeric binders out of fly ashes

Slag aggregates originated from production of copper and the possibility of their use under environmental protection requirements

W pracy przedstawiono wyniki badań promieniotwórczości naturalnej kruszyw wyprodukowanych w KGHM Metraco S.A. z żużla powstającego przy produkcji miedzi. Porównano poziom aktywności promieniotwórczej kruszyw naturalnych i sztucznych oraz surowców i materiałów budowlanych. Zwrócono szczególną uwagę na właściwości kruszyw z żużla pomiedziowego w świetle wymagań ochrony środowiska oraz pod kątem jego przydatności dla budownictwa drogowego. Oceniono możliwość zastosowania odpowiednich frakcji kruszyw pomiedziowych jako substytutu kruszyw naturalnych do produkcji betonów samozagęszczalnych.In this elaboration, the results of testing the aggregates natural radioactivity, produced by KGHM Metraco form slag originated from production of copper, were shown. The level of natural and artificial aggregates as well as raw and building materials radioactivity was compared. The attention was focused on the properties of copper slag aggregates in terms of environmental protection as well as their utility in road engineering. The possibility of using appropriate copper slag aggregates fractions against natural aggregates to SCC was evaluated

Biosorpcja metali ciężkich z udziałem mieszanej populacji glonów

This work presents the results of a study whose aim was to determine the influence of algal blooms on precipitation of heavy metals. The scope of the study covered culture of a mixed population made up of Scenedesmus and Pseudokirchneriella algae in experimental conditions and initiating a metal biosorption process with the use of culture biomass by administering ions of Zn(II) and Ni(II). The process was controlled by assessing the level of biosorption of metals entered at a one-off basis in the form of Zn(II) and Ni(II) salts or in the form of mixture of both ions, in comparison to the control sample, at different exposure times (2 hours and 24 hours). The presence of metals was determined both in the biomass and in the culture medium. The presented results of the study confirm the effectiveness of Chlorophyta in the process of zinc and nickel biosorption. A phenomenon of competitiveness between the metals was observed when they were administered at the same time.Niniejsza praca prezentuje wyniki badań, których celem było określenie wpływu zakwitów glonowych na wytrącanie metali ciężkich. Zakres badań obejmował hodowlę mieszanej populacji złożonej z rodzajów Scenedesmus i Pseudokirchneriella w warunkach eksperymentalnych, a następnie zainicjowanie procesu biosorpcji metali przy udziale hodowlanej biomasy, poprzez dawkowanie jonów Zn(II) i Ni(II). Kontrola procesu polegała na dokonaniu oceny stopnia biosorpcji metali, wprowadzonych jednorazowo w postaci soli Zn(II) lub Ni(II) lub w postaci mieszaniny obu jonów, w porównaniu do próbki kontrolnej przy różnym czasie ekspozycji (2 oraz 24 godziny). Oznaczeniom na obecność metali poddano zarówno biomasę, jak i podłoże hodowlane. Przedstawione wyniki badań potwierdzają skuteczność zielenic w procesie biosorpcji cynku oraz niklu. Zaobserwowano zjawisko konkurencyjności pomiędzy metalami, gdy były dawkowane jednocześnie

Effect of increased amounts of biomass on the quality of released fly ashes

W związku z tendencjami do wprowadzania w krajowej energetyce zawodowej zwiększonej ilości biomasy i innych materiałów do współspalania z węglem, ważnym zagadnieniem staje się zwrócenie uwagi na jakość popiołów lotnych powstających w procesach współspalania, z punktu widzenia wykorzystania ich w budownictwie. W artykule przedstawiono wyniki badań popiołów lotnych uzyskanych z procesów współspalania przy wykorzystaniu większej ilości materiałów do współspalania z węglem niż to zakłada aktualnie obowiązująca norma PN-EN 450-1:2009. Uzyskane wyniki badań pokazują, że stosowanie zwiększonej ilości biomasy lub innych materiałów do współspalania w istotny sposób zmienia właściwości popiołów lotnych, ich skład chemiczny oraz właściwości fizyczne. Wszystkie te zmiany powodują, że popioły ze zwiększoną ilością materiałów w procesie współspalania oddalają się swoimi właściwościami od wymagań normowych.With reference to the tendency to make the national power industry increased of biomass amount and other materials for co-incineration with coal is an important issue to draw attention to the quality of fly ash released from coincineration processes, in view of its use in building materials production. The article presents the tests results of fly ashes obtained from co-incineration processes where used more materials for co-incineration with coal than is assumed in currently applicable standard PN-EN 450-1:2009. An additional trial of biomass incineration in the laboratory was carried out in order to determine the chemical and phase composition of the various types of biomass and to assess the impact of specific properties of this ash on the quality of received materials with its participation and possibly indicate the appropriate directions for its use. The obtained results show that the use of increased amounts of biomass or other materials to co-incineration significantly changes the properties of fly ashes, its chemical composition, mineralogical and physical properties. All these changes cause that the ashes with increased amount of biomass

The influence of flue gas denitrification process applied in energy industry on the quality of fly ashes and cements with their content

Dyrektywy Unii Europejskiej dotyczące zmniejszenia emisji tlenków azotu (NOx) do atmosfery przez przemysł energetyczny wymuszają stosowanie nowych technologii odazotowania spalin. Taki proces może negatywnie wpływać na jakość ubocznych produktów spalania (UPS) [1–2]. Dlatego podjęto badania mające określić wpływ zawartości amoniaku na właściwości popiołów lotnych. Objęto nimi popioły lotne krzemionkowe ze spalania węgla kamiennego oraz popioły fluidalne ze spalania węgla brunatnego. Dla wytypowanych próbek popiołów pochodzących z instalacji, w których wprowadzono system odazotowania spalin, oznaczono zawartość amoniaku w suchej masie oraz w wyciągu wodnym. Określono wpływ zawartości amoniaku w popiołach lotnych na właściwości wytrzymałościowe cementów z ich udziałem. Wykonano również analizy wpływu czasu wietrzenia na zawartość azotu amonowego w suchej masie popiołów. Do zbadania procesu wydzielania się amoniaku zastosowano metodę analizy termicznej.European Union imposes ordinances which referred to reduction of nitrogen oxides emission to atmosphere emitted by energy industry. New flue gasses denitrification technologies have to be applied to cope with that directives. Unlikely this process may negatively influence on the combustion by-products quality. For this reason the research aimed to test the influence of ammonia content in fly ashes on their properties had been proceeded. In this research the fly ashes from conventional combustion of coal and FBC (fluidized bed combustion) fly ashes from combustion of lignite were used. For chosen fly ash samples originated from flue gas denitrification installations, the ammonia content in dry mass and water extracts was tested. Moreover the influence of ammonia content in fly ashes on strength of cement-ash mortars was studied. The effect of airing time on ammonia quantity in dry mass was analyzed. To investigate the process of ammonia evolution, the differential thermal analyses were carried out