Aktualności

Próba przemysłowa z łupkiem węglowym – podsumowanie

Próba przemysłowa z łupkiem węglowym – podsumowanie

Pod koniec 2022 r. zakończyliśmy zgodnie z umową zawartą z L.W. Bogdanka S.A. próbę przemysłową obejmującą ocenę możliwości zastosowania łupka węglowego w przemyśle ceramicznym jako dodatku do produkcji wyrobów ceramiki budowlanej.

Dla przypomnienia próba ta była realizowana w okresie od końca sierpnia do końca grudnia 2022 r. i podzielona została na następujące etapy:

  • dostawa łupka węglowego do jego zmielenia do frakcji ≤ 2 mm oraz określenie założeń i warunków techniczno – technologicznych jej realizacji,
  • wyprodukowanie wyrobów o zadanych poziomach zawartości łupka,
  • suszenie wyrobów,
  • wypalenie wyprodukowanych i wysuszonych wyrobów,
  • badanie laboratoryjne próbek wyrobów wyprodukowanych w ramach próby i ocena wyników próby,
  • sporządzenie raportu końcowego z próby przemysłowej.

Udział w próbie brały następujące podmioty:

  • L.W. Bogdanka S.A – odpowiedzialny za dostarczenie łupka węglowego oraz finansowanie części kosztów próby,
  • Zrzeszenie CERBUD – odpowiedzialne za koordynację działań związanych z realizacją próby oraz za zbiorczy nadzór nad zadaniem,
  • CERADBUD Sp. j. L. Zawrzykraj, W. Zawrzykraj – odpowiedzialny za przygotowanie łupka do wymagań próby oraz za produkcję 70.000 szt. cegieł budowlanych z zastosowaniem łupka węglowego w zadanym schemacie badawczym,
  • Cegielnia Michałów Zdzisław Gliszczyński - odpowiedzialna za produkcję 7.000 szt. pustaków ceramicznych P+W z zastosowaniem łupka węglowego w zadanym schemacie badawczym,
  • Akredytowane Laboratorium Badawcze Materiałów Budowanych w Ostródzie – odpowiedzialne za wykonanie pełnego cyklu badań próbek wyrobów wyprodukowanych z zastosowaniem łupka oraz próbek porównawczych wyrobów nie zawierających dodatku łupka.

Koordynatorem próby oraz autorem raportu końcowego z jej realizacji był inż. Ryszard Belak - ekspert w zakresie technologii produkcji wyrobów ceramicznych oraz jednocześnie konsultant technologiczny Zrzeszenia.

Zakładanymi efektami technologicznymi, jakie były możliwe do osiągnięcia na skutek wprowadzenia do mas ceramicznych łupka węglowego i jakie postanowiono ocenić w ramach przeprowadzonej próby były:

  • poprawa jakości przerobu surowców,
  • skrócenie czasu suszenia,
  • oszczędność paliwa przy wypalaniu,
  • obniżenie masy wytwarzanych wyrobów,
  • zwiększenie izolacyjności termicznej wyrobów,
  • zwiększenie mrozoodporności,
  • zmniejszenie braków produkcyjnych.

Łupek zastosowany do próby charakteryzował się następującymi parametrami:

ANALIZA ODPADU

0 KODZIE 01 04 12 (ŁUPEK PRZYWĘGLOWY)

RODZAJ ANALIZY

SKŁAD

WARTOŚĆ

CHARAKTERYSTYKA PETROGRAFICZNA

Mułowiec

35-40%

Iłowiec

25-30%

Łupek ilasty

15-20%

Piaskowiec

5-10 %

Węgiel kamienny

5-10%

SKŁAD FAZOWY /MINERALOGICZNY/

Kwarc SiO2

33,5%

Kaolinit Al4[Si4O10(OH)8]

23,0%

Illit + muskowit: KAl2[AlSi3O10(OH)2]

11,0%

Skalenie potasowe i plagioklazy

4,0%

Chloryt (Mg,Fe)6[(AlSi3)O10](OH)8]

4,0%

Struktury mieszano pakietowe

2,0%

Syderyt FeCO3

2,0%

Piryt FeS2

1,0%

Substancja amorficzna

19,5 %

ANALIZA FIZYKOCHEMICZNA

Wilgoć całkowita

1,28 %

Popiół

81,66 %

Węgiel

8,11 %

Wodór

1,00 %

Siarka

0,49 %

Ciepło spalania

2950 kJ/kg

Wartość opałowa

2690 kJ/kg

ANALIZA CHEMICZNA

SiO2

49,61 %

Al2O3

24,67 %

Fe2O3

2,34 %

CaO

0,26 %

MgO

0,87 %

Na2O

0,13 %

K2O

2,21 %

SO3

0,08 %

TiO2

1,07 %

P2O5

0,34 %

Straty prażenia

18,02 %

Łupek węglowy przed zastosowaniem w ramach próby został zmielony do frakcji ≤ 2 mm i w takiej postaci był wprowadzony do procesu jako dodatek do masy ceramicznej.

Wyniki próby przemysłowej zostały opracowane na podstawie protokołów z jej przeprowadzenia, na podstawie wyników badań laboratoryjnych próbek wyrobów wyprodukowanych w ramach próby, a także w oparciu o spostrzeżenia i informacje pochodzące od właścicieli zakładów oraz osoby prowadzącej nadzór nad próbą. Wyniki próby dały bardzo obiecujące efekty.

Wpływ na wygląd (barwę) wyrobów.

Pustak P+W z 15% zawartością łupka

Pustak P+W z 25% zawartością łupka

Pustak P+W z 30% zawartością łupka

Cegła budowlana pełna

Zastosowanie łupka wpłynęło na pewną modyfikację wybarwienia cegły pełnej, natomiast nie wpłynęło na kolor pustaków ceramicznych.

 

Wpływ na zużycie paliwa.

Odnotowano redukcję zużycia węgla na uśrednionym poziomie kilkunastu procent w przypadku pustaków P+W oraz nieco niższym w przypadku cegły ceramicznej.

 

Wpływ na absorpcję wody.

Odnotowano obniżenie absorpcji wody dla określonej konfiguracji próby w przypadku cegły pełnej oraz pewien wzrost absorpcji wody dla pustaka P+W.  

 

Wpływ na wytrzymałość na ściskanie.

Nie odnotowano istotnych różnic w wytrzymałości na ściskanie w przypadku cegły pełnej oraz odnotowano pewien spadek wytrzymałości na ściskanie dla pustaka P+W postępujący wraz ze wzrostem ilości dodawanego łupka.

 

Wpływ na gęstość wyrobów

W przypadku obu rodzajów wyrobów nie odnotowano praktycznie żadnego wpływu zastosowania łupka na gęstość netto ani brutto.  

 

Wpływ na trwałość wyrobów.

Zastosowanie łupka nie wpłynęło na trwałość (mrozoodporność) wyrobów. Miarodajną ocenę w tym zakresie przeprowadzono w odniesieniu do pustaka ceramicznego.

 

Wpływ na poziom zawartości soli rozpuszczalnych.

Mimo zastosowania łupka poziom aktywnych soli rozpuszczalnych pozostał niezmieniony, w granicach kategorii S2 dla obu rodzajów wyrobów.

 

Wpływ na poziom naturalnej promieniotwórczości.

W wyrobach z zastosowaniem łupka odnotowano nieznacznie podniesiony poziom wskaźnika Imax w stosunku do wyrobów bez dodatku łupka, lecz w każdym przypadku znacznie poniżej wartości maksymalnej 1.

 

Z opinii producentów biorących udział w próbie przemysłowej:

„Pod względem estetyki cegła nie odbiega od wyrobów produkowanych standardowo w zakładzie. Zewnętrzne powierzchnie cegły są bardzo zbliżonego koloru, nie ma plam, ogólnie wyroby są ładne, dzwonią. Na przełamanej powierzchni cegły widoczne są ziarna koloru jasnożółtego (niedomielony łupek), rzadko widoczny jest lekko ciemniejszy rdzeń. Jedynie wyroby, które lokalnie w piecu zostały przegrzane, wykazują silną tendencję do puchnięcia i tworzenia czarnego rdzenia, szczególnie w przypadku masy z dodatkiem łupka 20%.” (Włodzimierz Zawrzykraj).

„Oszczędność węgla 10-15%, wyraźnie wydłuża się strefa żaru poogniowego, wygrzewanie bez zmian. Pustak przed wypałem jest minimalnie cięższy od normalnego, bez próby o ok. 3%. Zmniejsza się nasiąkliwość. Pustak wydaje się być mocniejszy. Wydaje się, że można zdecydowanie obniżyć temperaturę wypału o 10-20 stopni, co wiązać się będzie z dalszą oszczędnością węgla”. (Adam Gliszczyński)

 

Zrealizowanie próby pozwoliło uzyskać wiele interesujących wniosków i potwierdzić większość założeń stawianych przed przystąpieniem do próby. Mając świadomość, iż próba została zrealizowana w określonych warunkach i na bazie konkretnych surowców ceramicznych przyjąć można, iż jej wyniki są jednak w kluczowych aspektach  uniwersalne i dają podstawy do stwierdzenia, że łupek węglowy z L.W. Bogdanka może stanowić doskonały dodatek do produkcji wyrobów ceramicznych. Dlatego też w najbliższym czasie wraz z naszym głównym partnerem L.W. Bogdanka zechcemy zaprezentować środowisku producentów ceramicznych materiałów budowlanych raport końcowy z próby oraz podsumować ją oraz jej wyniki w ramach szerszego spotkania.

Ciasteczka

Na naszej stronie internetowej używamy plików cookie. Niektóre z nich są niezbędne dla funkcjonowania strony, inne pomagają nam w ulepszaniu tej strony i doświadczeń użytkownika (Tracking Cookies). Możesz sam zdecydować, czy chcesz zezwolić na pliki cookie. Należy pamiętać, że w przypadku odrzucenia, nie wszystkie funkcje strony mogą być dostępne.