Widok Tom 68 Nr 2 (2016)

www.ptcer.pl/mccm

M

C

*, P

S

, M

N

AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków *e-mail: ciecinsk@agh.edu.pl

1. Wstęp

Szkło jest jednym z najważniejszych tworzyw znajdu-jących zastosowanie w życiu codziennym. Z jednej strony kruche oraz podatne na destrukcję, z drugiej niezwykle trwałe mogące w nienaruszonym stanie przetrwać tysiące lat, czy to w ziemi, czy w wodzie. Jego główne zastosowania to przemysł opakowaniowy, budowlany, motoryzacyjny, ale również medycyna czy inżynieria biomedyczna; liczba jego zastosowań nieustannie rośnie [1].

Przez swoje cechy, jak np. stabilność swych właściwości pomimo wielokrotnego przetwarzania, szkło może być wy-korzystywane w wielu sposobach recyklingu, co z punktu widzenia ekonomii oraz ekologii jest niezwykle korzystne. Jednak wraz z rozwojem przemysłu rośnie ilość odpadów ne-gatywnie oddziałujących na środowisko. Aby zminimalizować ilość odpadów, które degradują środowisko zaczęto w coraz większym stopniu wprowadzać nowoczesne technologie ich unieszkodliwiania oraz immobilizacji. Do najskuteczniejszych metod zalicza się witryfi kację, która polega na trwałym za-mykaniu w strukturze szkła odpadów niebezpiecznych [2-8]. Witryfi kacja jest jedną z najbardziej efektywnych metod immobilizacji. Wykorzystywana jest do zamykania

odpa-Zastosowanie szkieł odpadowych do

unieszkodliwiania osadów pochodzących

z neutralizacji ścieków przemysłowych

Streszczenie

Witryfi kacja to obecnie jedna z najskuteczniejszych metod immobilizacji odpadów szkodliwych. Polega ona na zamykaniu pierwiastków szkodliwych w strukturze szkła. Przedmiot badań stanowiły odpadowe szkła żarówkowe oraz hartowane szkło samochodowe. Jako immo-bilizowany odpad zastosowano dwa rodzaje osadów po neutralizacji ścieków. W efekcie przeprowadzonych badań określono właściwości termiczne odpadowych szkieł bazowych i szkieł powstałych z mieszaniny szkło-odpad. Testy odporności hydrolitycznej wykazały możliwość zastosowania obu rodzajów szkieł do immobilizacji osadów.

Słowa kluczowe: szkło, szkło odpadowe, witryfi kacja, unieszkodliwianie odpadów

THE USE OF WASTE GLASSES FOR IMMOBILIZATION OF SEDIMENTS ORIGINATED FROM THE NEUTRALIZATION OF INDUSTRIAL SEWAGE

Vitrifi cation is one of the most effective methods of immobilization of hazardous waste. Toxic elements are incorporated into the glass structure. Waste bulb and tampered glasses were studied. Two kinds of sediments from the neutralization of industrial sewage were used as an immobilized waste. Thermal properties of the base glasses and glasses formed during vitrifi cation of glass-waste mixtures were determined. Hydrolytic resistance tests proved the possibility of usage of both bulb and tampered waste glass to the immobilization of the sediments.

Keywords: Glass, Waste glass, Vitrifi cation, Waste immobilization

dów wysoko radioaktywnych, powstających w energetyce jądrowej, a także nieradioaktywnych, toksycznych odpadów chemicznych, medycznych i azbestowych. Proces witryfi ka-cji prowadzi do otrzymania produktu jakim jest szkło, które charakteryzuje się małą reaktywnością chemiczną, brakiem toksyczności i dobrą wytrzymałością mechaniczną, elastycz-nością właściwości i brakiem pylenia. Witryfi kat nie stanowi zagrożenia dla środowiska, więc może być składowany w głębokich i nieczynnych wyrobiskach kopalnianych [2-8].

Proces witryfi kacji połączony jest często z krystalizacją. Powstaje wówczas spiek złożony z fazy stałej (odpad) otoczony szklistą osnową. Na tej podstawie opracowano metodę określoną mianem kapsułowania. Polega ona na spiekaniu mieszaniny złożonej ze sproszkowanego szkła i odpadu. Zaletą tej metody jest to, że w spieku mieści się znacznie więcej odpadu niż w szkle, a temperatura procesu jest niższa [8].

W technologii unieszkodliwiania odpadów najlepsze są szkła borokrzemianowe, fosforanowe, fosforanowo-bora-nowe, glinokrzemiafosforanowo-bora-nowe, a także materiały krzemianowe i tytanowo-cyrkonowe [2, 9-11].

Amorfi czna budowa szkieł wpływa bezpośrednio na ich właściwości, ułatwiając przyjmowanie nowych składników

do ich struktury. Elastyczną strukturę szkła można zmieniać przez odpowiedni dobór jej elementów składowych, do któ-rych możemy zaliczyć składniki odpadów. Modyfi kowany jest tym samym skład chemiczny szkieł, który może zmieniać się w szerokim zakresie. Składniki odpadu wchodzą w strukturę szkła, pełniąc najczęściej rolę jej modyfi katorów. Prowadzi to do ich trwałego związania w strukturze. Szkła te cechują się dobrą odpornością chemiczną [1, 2].

Najbardziej trwałymi do immobilizacji odpadów są szkła krzemionkowe. Koszt wytworzenia tych szkieł jest jednak wysoki, gdyż temperatura ich topienia jest wyższa w stosunku do innych szkieł. Szkła krzemionkowe zostały zastąpione przez szkła borokrzemianowe z układu SiO2-B2O 3--Al2O3-Na2O, które wykazują dużą odporność chemiczną,

wytrzymałość mechaniczną oraz doskonałą stabilność termiczną [12]. Tlenki występujące w tych szkłach tworzą trójwymiarową więźbę o mocnych wiązaniach. Dodatek alkaliów prowadzi do zerwania części mostków tlenowych w więźbie, zwiększając jej elastyczność, która zwiększa moż-liwość przyjmowania odpadów. Z powodzeniem stosowane są takie dodatki jak CaO, MgO i TiO2.

Gwałtowny rozwój przemysłu wiąże się ze wzrostem ilości odpadów o złożonym składzie chemicznym, zawiera-jącym siarczany, fosforany, tlenki chromu i metale ciężkie. Osady zawierają również sole (chlorki i siarczany), które nie mogą być unieszkodliwione przez tradycyjne szkła krzemianowe i borokrzemianowe. Wynika to z faktu, że sole rozpuszczają się w niewielkim stopniu w stopionym szkle i mogą powodować efekt odmieszania fazowego zwany likwacją. Dochodzi wówczas do wytrącenia się ich w formie odrębnej fazy. Brak szczelności szklistej osnowy może pro-wadzić do przedostania się tych wytrąceń do środowiska naturalnego i potencjalnego zagrożenia dla życia i zdrowia społeczeństwa.

Jak na wstępie wspomniano szkło jest jednym z nielicz-nych materiałów podlegających całkowitemu recyklingowi. Powszechnym stało się wykorzystanie stłuczki zużytych opakowań szklanych do wytwarzania nowych opakowań. Ilość dodawanej stłuczki do zestawu surowcowego w zależ-ności od koloru szkła sięga od 70% do 90%. Użycie stłuczki w procesie topienia ma duże znaczenie ekonomiczne, wyni-kające głównie ze zmniejszenia zużycia surowców i energii. Oprócz korzyści ekonomicznych z udziału stłuczki w zestawie szklarskim występują również korzyści natury ekologicznej, ponieważ znacznie zmniejsza się emisja gazów CO2, SO2,

par chlorków i fl uorków, pyłów oraz NOx. Istnieje wiele innych

możliwości wykorzystania tego typu stłuczki szkła z recyklin-gu np. do produkcji włókna izolacyjnego, szkła piankowego, kulek szklanych, grysów do tynków, czy dodatków do mas ceramicznych. Ciągle jednak nie do końca rozwiązany zosta-je problem z recyklingiem innego rodzaju szkieł odpadowych np. szyb samochodowych czy szkła oświetleniowego [1]. Jednym z innych sposobów wykorzystania szkieł odpado-wych mogłoby być ich użycie do immobilizacji odpadów metodami witryfi kacji lub kapsułowania.

Celem niniejszej pracy jest próba zbadania możliwości wykorzystania szkieł odpadowych - żarówkowego i har-towanego - do immobilizacji odpadów. Jako odpad użyto dwa rodzaje osadów powstałych po neutralizacji ścieków. Jako metodę ich unieszkodliwiania wybrano witryfi kację.

Przedstawione badania mają charakter wstępnych prac nad możliwością wykorzystania w jednym procesie witryfi kacji dwóch rodzajów odpadów.

2. Opis eksperymentów

Badaniom poddano stłuczkę szkła żarówkowego oraz hartowanego.

Jako odpad do unieszkodliwienia użyto dwa rodzaje osa-dów ściekowych, którym nadano oznaczenia K i R. Osady oraz stłuczki obu rodzajów szkieł zostały dostarczone przez spółkę Prodigo z Wrocławia. Osad K stanowi odpad, który wyprodukowany został po odsiarczaniu gazów odlotowych oraz po neutralizacji wapnem ścieków, charakteryzujących się dużym uwodnieniem początkowym (do 70%). Odpad wykazuje odczyn lekko zasadowy, zawiera arsen i inne metale ciężkie. Natomiast osad R to solanka przeznaczona do neutralizacji ścieków przemysłowych o odczynie lekko zasadowym. Uwodnienie tego osadu wynosi 25% i zawiera resztki soli nieorganicznych

Składy chemiczne osadów określono, stosując metodę fl uorescencji rentgenowskiej. Pomiar prowadzono w spek-trometrze WDXRF Axios mAX z lampą RH o mocy 4 kW fi rmy PANalytical.

Stłuczkę obu rodzajów szkieł, po wstępnym rozdrob-nieniu w moździerzu Abicha, mielono w młynku kulowym Pulverisette 6 fi rmy Fritsch do uziarnienia poniżej 0,1 mm. Następnie proszek szklany zmieszano z osadami K lub R w stosunku 2:1. Mieszaniny topiono w piecu elektrycznym w temperaturze 1100 °C i przetrzymywano w tej temperaturze przez 2 godziny. Następnie stop wylewano na stalową płytę w celu zeszklenia. Próbki szkła nie były odprężane. Z czterech przygotowanych mieszanin uzyskano tylko trzy. Mieszanina złożona ze szkła hartowanego i osadu K nie wytopiła się, tworząc zwarty spiek.

W celu poznania właściwości termicznych szkieł wy-konano ich analizę termiczną. Pomiary przeprowadzono w aparacie fi rmy Netzsch STA 449 Jupiter F3. Próbki o masie 50 mg umieszczane były w tygielkach platynowych aparatu i ogrzewane z szybkością 10 °C/min. Pomiar odbywał się w atmosferze N2.

Krystalizację szkieł i ich mieszanin prowadzono w ruro-wym piecu elektrycznym w temperaturach wyznaczonych z krzywych DSC i przetrzymywano w tych temperaturach przez okres 2 godzin. Fazy krystaliczne powstające w trakcie studzenia szkła, jak również tworzące się podczas badań nad ich krystalizacją, określono metodą DSH przy pomocy dyfraktometru rentgenowskiegoDRON-1,5, stosując promie-niowanie CuK = 1,54 Å.

Wyznaczono stopnień wymywalności składników ze struktury badanych szkieł. W tym celu szkła poddano ba-daniom odporności hydrolitycznej. Badanie to wykonano w oparciu o normę ASTM C1285-02. Polegało ono na wyługowaniu w ściśle określonych warunkach składników z trzech rozdrobnionych szkieł. Ekstrakcja została przepro-wadzona w wodzie destylowanej przez 7 dni w temperaturze 90 °C dla próbek o masie 1,5 g i uziarnieniu 0,075-0,2 mm. Skład pierwiastkowy ekstraktów określono metodą ICP-AES w spektrofotometrze Optima 7300 DV Perkin-Elmer.

3. Wyniki badań

3.1. Skład chemiczny osadów

Otrzymane osady K i R poddano analizie składu chemicz-nego metodą XRF. Uzyskane wyniki przedstawia Tabela 1.

Tabela 1. Skład tlenkowy osadów K i R.

Table 1. Oxide composition of the sediments K and R.

Tlenek Skład [% mas]

osad K osad R Na2O 3,7 6,9 MgO 2,6 1,1 Al2O3 3,2 1,2 SiO2 8,8 1,8 SO3 13,3 11,4 CaO 22,7 72,8 Fe2O3 13,5 ZnO 20,2 As2O3 4,9 CdO 1,0

W przypadku osadu K głównymi składnikami są CaO, ZnO, Fe2O3 i SO3. W osadzie R składnikiem dominującym jest

CaO, a jego zawartość sięga 73% mas. Oba osady charak-teryzują się stosunkowo niską zawartością SiO2 oraz Na2O.

3.2. Analiza termiczna

Z krzywych analizy termicznej DSC szkieł bazowych oraz szkieł powstałych z mieszanin szkło-odpad odczytano temperatury charakterystyczne, tj. temperaturę transformacji

Tg i krystalizacji Tk oraz wyznaczono ich trwałość termiczną

ΔT = Tk - Tg. Powyższe parametry zestawiono w Tabeli 2.

Przykładowe krzywe DSC dla szkła bazowego żarówkowego oraz szkła żarówkowego z osadami K i R przedstawiono na Rys. 1-3.

Analizując przebieg krzywych DSC zaobserwowano, że w przypadku szkieł bazowych charakterystyczny efekt

Rys. 2. Wykres DSC dla szkła żarówkowego z osadem K. Fig. 2. DSC curve of the bulb glass with the sediment K.

Rys. 3. Wykres DSC dla szkła żarówkowego z osadem R. Fig. 3. DSC curve of the bulb glass with the sediment R.

Tabela 2. Wyniki pomiaru DTA/DSC dla szkieł bazowych oraz szkieł bazowych z osadami. Table 2. DTA/DSC results for the basic glasses with no and with sediments.

Mieszanka Temperatura transformacji Tg [°C] Temperatura krystalizacji Tk1 [°C] Trwałość termiczna ∆T [°C]

Szkło hartowane 349,9 469,9

508,4 120,0

Szkło żarówkowe 350,9 505,4

575,0 154,5

Szkło żarówkowe + osad K 604,5 870,6 266,1

Szkło żarówkowe + osad R 616,3 876,0 259,7

Szkło hartowane + osad R

Rys. 1. Wykres DSC dla szkła żarówkowego. Fig. 1. DSC curve of the bulb glass.

transformacji stanu szklistego Tg występuje w zbliżonym

zakresie temperatur ok. 350 °C. Oba rodzaje szkieł wyka-zują dużą skłonność do krystalizacji o czym świadczą ostre efekty egzotermiczne. Proces ten przebiega dwuetapowo, temperatury są zbliżone i wahają się od ok. 470 °C do 575 °C. Trwałość termiczna szkieł jest niewielka i wynosi dla szkła hartowanego 120 °C, a dla żarówkowego wzrasta do 154 °C. Dodatek osadu w istotny sposób zmienia przebieg krzywych DSC, przesuwając wszystkie efekty termiczne w kierunku wyższych temperatur. W przypadku szkła ża-rówkowego dodatek osadu K powoduje niemalże dwukrotny wzrost temperatury transformacji z 349,9 °C do 604,5 °C. Temperatura krystalizacji wzrasta aż o 365,2 °C, osiągając wartość 870,6 °C. Trwałość termiczna szkła ulega również znacznemu zwiększeniu, aż o 104,3 °C i wynosi 266,1 °C. Szkło to wykazuje znacznie mniejszą zdolność do krystali-zacji niż bazowe szkło żarówkowe. Świadczy o tym również spłaszczenie efektów egzotermicznych na krzywej DSC. Przebieg krzywych DSC dla szkła żarówkowego z osadem R jest bardzo zbliżony do szkieł z osadem K. Podobnie jak poprzednio następuje gwałtowny wzrost temperatury trans-formacji z 350,9 °C do 615 °C, temperatura krystalizacji rośnie o 370 °C z 505 °C do 876 °C, a trwałość termiczna wzrasta o 90,3 °C.

Podobne zjawisko jak dla wyżej opisanych szkieł wy-stępuje dla szkła hartowanego bazowego oraz dla szkła hartowanego z dodatkiem osadu R. Temperatura Tg dla szkła

bazowego wynosi ok. 350 °C, szkło wykazuje dużą tendencję do krystalizacji, która ma przebieg dwustopniowy w tempera-turach ok. 470 °C oraz 508 °C, a trwałość termiczna wynosi 120 °C. Dodatek osadu R powoduje znaczne podniesienie temperatur wszystkich efektów. Temperatura transformacji wynosi ok. 620 °C, tj. wzrost o 270 °C, krystalizacja ma prze-bieg jednostopniowy i zachodzi w temperaturze 843,8 °C. Trwałość termiczna wzrasta do 227 °C.

3.3. Rentgenografi czna analiza fazowa

Przykładowe rentgenogramy szkła żarówkowego z osa-dem K i R po krystalizacji przedstawiają Rys. 4 i 5.

W przypadku szkieł bazowych występuje krystalizacja jedynie SiO2. Dodatek osadów zarówno K i R prowadzi do

krystalizacji wollastonitu niezależnie od rodzaju szkła bazo-wego. Ponieważ CaO jest głównym składnikiem obu osadów.

3.4. Badanie odporności hydrolitycznej szkieł do

immobilizacji odpadów szklanych

Określono odporność hydrolityczną szkieł bazowych i szkieł powstałych z mieszanin szkła bazowego i osadu. Badanie to miało na celu określenie zdolności powyższych szkieł do immobilizacji odpadów. Jest to podstawowy test wskazujący na to czy odpad trwale został zamknięty w struk-turze szkła. Im mniejsza jest wymywalność pierwiastków, pochodzących z zeszklonych odpadów, tym lepsza zdolność do ich immobilizacji. Wyniki analizy chemicznej uzyskanych ekstraktów dla wybranych pierwiastków z uwzględnieniem składów chemicznych szkieł oraz osadów przedstawiono w Tabelach 3 i 4.

Uzyskane wyniki odporności hydrolitycznej badanych szkieł wyrażono parametrem ogólnie przyjętym w pracach nad odpadami, określonym jako znormalizowany współczyn-nik wymywania NRi [11], którego wartość obliczono ze wzoru:

Rys. 4. Rentgenogram szkła żarówkowego z osadem K po kry-stalizacji.

Fig. 4. X-ray diffraction pattern of the bulb glass with the sediment K after crystallization.

Rys. 5. Rentgenogram szkła żarówkowego z osadem R po kry-stalizacji.

Fig. 5. X-ray diffraction pattern of the bulb glass with the sediment R after crystallization.

Tabela 3. Stężenia wymywanych pierwiastków w roztworach z testu odporności hydrolitycznej szkła żarówkowego bez i z osadem. Table 3. Concentrations of leached elements in solutions obtained in the hydrolytic resistance test of the bulb glass with no and with sediments. Pierwiastek Stężenie [mg/dm3_] Szkło żarówkowe Szkło + osad R Szkło + osad K Si 570,39 193,37 5,92 Ca 0,20 82,98 75,41 Na 397,65 388,32 19,06 Zn 0,00 0,00 0,00 Fe 0,00 0,00 0,30 As 0,00 0,00 0,00

s A i i i i V S f B C R N    (1) gdzie:

NRi - znormalizowany współczynnik wymywania i-tego

pierwiastka [g/m2_],

Ci - koncentracja i-tego pierwiastka w roztworze [g/m3],

Bi - koncentracja i-tego pierwiastka w ślepej próbie [g/m3],

fi - średni udział masowy i-tego pierwiastka [-],

Vs - początkowa objętość wody destylowanej [m3],

SA - pole powierzchni na jednostkę masy próbki [m2].

Wartość SAokreśla zależność:

s A m r S     3 (2) gdzie:

r

ms - początkowa masa próbki [g].

Wartość fi określa zależność:

iT iP iT i

M

M

u

f

uiT - udział masowy i-tego tlenku,

MiP - masa atomowa i-tego pierwiastka,

MiT - masa cząsteczkowa i-tego tlenku.

Na podstawie otrzymanych danych wyliczono wartości

znormalizowanego współczynnika wymywania dla wszyst-kich uzyskanych szkieł. Wyliczone wartości przedstawiono w Tabelach 5 i 6.

Analizując uzyskane wyniki wymywalności stwierdzono, że oba rodzaje szkieł wykazują zdolność do przyjmowania do swej struktury osadów. Świadczą o tym bardzo niskie stężenia pierwiastków, które zostały wyługowane ze szkieł. W przypadku szkła żarówkowego z osadem R zarejestrowa-no jedynie wzrost ilości wapnia w stosunku do szkła bazowe-go; stężenia pozostałych pierwiastków uległy zmniejszeniu. Tendencja ta jest jeszcze silniej widoczna w przypadku szkła z osadem K, gdzie zarejestrowano aż blisko 100-krotny spa-dek stężenia krzemu oraz 40-krotny spaspa-dek stężenia sodu. Ilość arsenu wynosiła 0. Podobne zjawisko zaobserwowano w przypadku szkła hartowanego z osadem R, gdzie wzrasta jedynie stężenie wapnia w ekstrakcie, a stężenia pozostałych pierwiastków ulegają znacznemu zmniejszeniu. Zawartość krzemu spada 15-krotnie, natomiast sodu prawie dwukrotnie. Powyższe wyniki znalazły odzwierciedlenie w wyliczo-nych znormalizowawyliczo-nych współczynnikach wymywalności poszczególnych pierwiastków NR. W przypadku szkła ża-rówkowego z osadem R jedynie dla sodu NR wynosi 4. Dla pozostałych pierwiastków wartości tego współczynnika są niewielkie, bliskie zera lub wynoszące zero. Jeszcze lepsze wyniki uzyskano w przypadku szkła żarówkowego z osadem K, gdzie NR dla krzemu, sodu i wapnia przyjmuje bardzo niskie wartości, a dla pozostałych pierwiastków wartość ze-rową. Podobne zjawisko zarejestrowano wprzypadku szkła hartowanego z osadem R. Jedynie dla sodu współczynnik wymywania NR wynosi 5, jest jednak niższy niż dla szkła ba-zowego. Wartości współczynnika dla krzemu uległy 10-krot-nemu zmniejszeniu, jedynie w przypadku wapnia nastąpił niewielki wzrost wartości w stosunku do szkła bazowego.

4. Podsumowanie

Przeprowadzone badania wykazały, że możliwe jest zastosowanie stłuczki szkieł odpadowych - hartowanego sa-mochodowego i żarówkowego - do immobilizacji niektórych typów odpadów metodą witryfi kacji. Sposób ten okazał się skuteczny dla szkła żarówkowego i dwóch rodzajów osadów po neutralizacji ścieków - K i R.

W przypadku szkła hartowanego uzyskano szkło jedynie z dodatkiem osadu R. Szkła wytopione z mieszaniny szkła bazowego i osadu wykazują znaczne zmiany właściwości ter-micznych w stosunku do szkieł bazowych. Następuje bowiem istotny wzrost temperatur charakterystycznych na krzywych DSC. Temperatura transformacji stanu szklistego T

wzra-Tabela 4. Stężenia wymywanych pierwiastków w roztworach z testu odporności hydrolitycznej szkła hartowanego bez i z osadem R. Table 4. Concentrations of leached elements in solutions obtained in the hydrolytic resistance test of the tempered glass with no and with the sediment R.

Pierwiastek Stężenie [mg/dm

3_]

Szkło hartowane Szkło + osad R

Si 1739,54 112,10

Ca 2,77 116,49

Na 795,94 446,40

Tabela 5. Znormalizowany współczynnik wymywania NR dla szkła żarówkowego bez i z osadem.

Table 5. Normalized glass components release rate NR for the bulb glass with no and with sediments.

Pierwiastek

Znormalizowany współczynnik wymywania NR [g/m2_]

Szkło

żarówkowe Szkło + osad R Szkło + osad K

Si 0,81 0,42 0,001

Ca 0,00 0,18 0,37

Na 1,65 4,00 0,19

Zn 0,00 0,00 0,00

Fe 0,00 0,00 0,01

Tabela 6. Znormalizowany współczynnik wymywania NR dla szkła hartowanego bez i z osadem R.

Table 6. Normalized glass components release rate NR for the tempered glass with no and with the sediment R.

Pierwiastek

Znormalizowany współczynnik wymywania NR [g/m2_]

Szkło hartowane Szkło + osad R

Si 2,48 0,24

Ca 0,02 0,38

sta prawie dwukrotnie, krystalizacji Tk rośnie od 360 °C do

400 °C. Wzrasta również znacząco trwałość termiczna tych szkieł, co oznacza, że są one znacznie mniej podatne na krystalizację niż wyjściowe szkła bazowe. Zarówno szkło hartowane, jak i żarówkowe wykazują dużą skłonność do krystalizacji, a jedyną zidentyfi kowaną fazą jest SiO2.

Do-datek osadów K i R prowadzi do krystalizacji wollastonitu, ponieważ CaO jest głównym składnikiem obu osadów.

Niezmiernie obiecujące okazały się testy wymywalności składników osadów ze struktury szkieł polegające na bada-niu odporności hydrolitycznej szkieł w ściśle określonych warunkach. Zarówno szkło hartowane, jak i żarówkowe doskonale wiąże wysokowapniowy osad R. Świadczy o tym niskie stężenie wapnia w ekstrakcie, jak również niskie wartości znormalizowanego współczynnika wymywania NR. Lepsze wyniki osiągnięto w przypadku szkła żarówkowego, które może z powodzeniem posłużyć do immobilizacji obu rodzajów osadów. Świadczą o tym bardzo niskie wartości

NR dla głównych składników osadów, tj. krzemu, wapnia,

sodu, a zerowe dla cynku i arsenu.

Uzyskane wyniki dają podstawę do opracowania skutecz-nej technologii immobilizacji w jednym procesie witryfi kacji dwóch rodzajów odpadów szkieł i osadów po neutralizacji ścieków.

Podziękowania

Praca została wykonana w ramach działalności statu-towej Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, AGH nr 11.11.160.365 w roku 2015.

Literatura

[1] Pawłowski, W., Stoch, L.: Recykling szkła, Wydawnictwo Poznańskie, Poznań, 1995.

[2] Donald, I.: Waste immobilization in glass and ceramic based hosts: radioactive, toxic and hazardous wastes, Wiley,

Chi-chester 2010

[3] Donald, I.: Immobilisation of radioactive and non-radioactive wastes in glass-based systems: an overview, Glass

Technol-ogy: Eur. J. Glass Sci. Technol. Part A, 48, (2007), 155-163.

[4] Ojovan, M. I., Lee, W. E.: An Introduction to Nuclear Waste

Immobilisation, 1st Edition, Elsevier Ltd, Oxford, 2005.

[5] Sobolev, A., Dmitriev, S. A., Lifanov, F. A.: Vitrifi cation process for low intermediate radioactive and mixed waste, Glass

Tech-nol., 46, (2005), 28-35.

[6] Stoch, P., Stoch, A.: Ceramizacja odpadów radioaktywnych,

Materiały Ceramiczne, 3, (2007), 95-101.

[7] Robak, Ł., Kortylewski, W.: Witryfi kacja odpadów i popiołów,

Gospodarka Paliwami i Energią, 7/2002.

[8] Ciecińska, M., Stoch, P., Szkło-ceramika dla immobilizacji odpadów szkodliwych, Materiały Ceramiczne, 62, (2010),

184-191.

[9] Ciecińska, M., Stoch, P.: The effect of mechanical activation on the thermal reactions of P2O5-Al2O3-Fe2O3-Na2O phosphate

glasses, J. Therm. Anal. Calorim., 108, (2012), 711-715. [10] Stoch, P., Ciecińska, M.: Termochemistry of phosphate glasses

for immobilization of dangerous waste, J. Therm. Anal.

Calo-rim., 108, (2012), 705-709.

[11] Choi, K., Sheng, J., Lee, M. C., Song, M. J.: Utilizing the KEP-A glass frit to vitrify low-level radioactive waste from Korean NPPs, Waste Management, 20, (2000), 575-580.

[12] Ciecińska, M., Stoch, P.: Odporność hydrolityczna szkieł bo-rokrzemianowych przeznaczonych do immobilizacji odpadów szkodliwych, Materiały Ceramiczne, 63, (2011), 798-801.

