and Environmental Protection
http://ago.helion.pl ISSN 1733-4381, Vol. 10 (2008), p-65-76
Termiczna konwersja zużytych tarcz tnących i papieru ściernego dla odzysku elektrokorundu
Wasielewski R., Stelmach S.
Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu Stelmach S., Wasielewski R.
Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla ul. Zamkowa 1, 41-803 Zabrze,
tel. (+48 32 2710041), fax (+48 32) 2710809, e-mail office@ichpw.zabrze.pl
Streszczenie
W publikacji przedstawiono wyniki wstępnych badań nad termicznym przekształcaniem zużytych spojonych materiałów ściernych w celu oceny możliwości zastosowania termicznej konwersji jako wstępnego etapu na drodze odzysku elektrokorundu z odpadowych tarcz tnących i papierów ściernych. Badaniom poddano próbkę odpadowych tarcz tnących i papieru ściernego pochodzących z zakładu wytwórczego spojonych materiałów ściernych. Wykonano analizę właściwości fizykochemicznych badanego odpadu, a także test konwersji termicznej odpadu w temperaturze 1000oC w instalacji laboratoryjnej ze złożem stacjonarnym. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że konwersja termiczna odpadowych spojonych materiałów ściernych może być wstępnym etapem ich przygotowania dla dalszego odzysku elektrokorundu. Odzyskiwanie elektrokorundu z pozostałości stałej po termicznym przekształcaniu zużytych spojonych materiałów ściernych powinno być oparte o metody stosowane do wzbogacania kopalin, np. flotację lub separację magnetyczną w obszarze wirującego pola magnetycznego.
Abstract
Thermal conversion of used abrasive materials for electrocorund recovery
The paper presents preliminary results of used abrasive materials thermal conversion. These investigations have been performed for assessment of electrocorund recovery possibility. Sample of mixed used cutting discs and abrasive papers obtained from abrasives manufacturer has been utilize for testing. Firstly, detailed physicochemical properties of tested waste have been determined. The test of thermal conversion has been realized at fixed-bed laboratory scale installation with temperature rise up to 1000oC. It has been found that thermal conversion of used abrasive materials could be a preliminary step of its preparing for further electrocorund recovery. Recovery of electrocorund from solid residue produced during thermal conversion of used abrasive materials should be based on typical
methods exploited for enrichment of minerals, e.g. flotation or magnetic separation with rotating magnetic field.
1. Wstęp
Podczas produkcji i eksploatacji materiałów tnących i ściernych powstają trudne do zagospodarowania odpady. Odpady te są najczęściej unieszkodliwiane poprzez składowanie, co nie jest rozwiązaniem korzystnym ze względu na fakt, iż zawierają one znaczne ilości elektrokorundu, który po odzyskaniu mógłby zostać ponownie wykorzystany do produkcji nowych wyrobów. Odpady o których mowa, unieszkodliwia się również w komercyjnych spalarniach odpadów przemysłowych, wyposażonych w rozbudowane systemy oczyszczania spalin, co zapobiega nadmiernej emisji zanieczyszczeń do powietrza powstających podczas ich spalania. Jednak również w tym przypadku zawarty w nich elektrokorund jest bezpowrotnie tracony.
Elektrokorund zwykły ma brązowy kolor i zawiera powyżej 94% α-Al2O3. Jest on
ścierniwem uniwersalnym i można go stosować do obróbki wszystkich materiałów. Elektrokorund zwykły i szlachetny (tzw. biały, >99% α-Al2O3) są jednymi z najtwardszych
spośród wszystkich ścierniw (9,02 wg skali Mohsa). Elektrokorund regenerowany znajduje zastosowanie w obróbce strumieniowo-ściernej, a jest on wytwarzany podczas procesu kruszenia, a następnie mielenia zużytych tarcz korundowych. Ze względu na znowelizowane przepisy o ochronie środowiska, zakazujące używania piasku kwarcowego do czyszczenia powierzchni na sucho (Dz.U. nr 16, poz. 156 z 2004r.), elektrokorund z powodzeniem zastępuje wycofywany materiał ścierny. Elektrokorund regenerowany jest również jednym z komponentów stosowanych do wyrobu materiałów ogniotrwałych. Zużyte materiały tnące i ścierne klasyfikuje się jako odpady inne niż niebezpieczne pod następującymi oznaczeniami kodowymi:
- 160304 - nieorganiczne odpady inne niż wymienione w 160303, 160380, - 160306 - organiczne odpady inne niż wymienione w 160305, 160380, - 120117 - odpady poszlifierskie inne niż wymienione w 120116, - 120121 - zużyte materiały szlifierskie inne niż wymienione w 120120.
Oprócz podstawowego składnika (elektrokorundu) odpady te zawierają różne inne substancje związane z zastosowanymi w procesie produkcyjnym nośnikami ścierniwa. Są to między innymi: żywica mocznikowa i fenolowo-formaldehydowa, dekstryna, klej skórny oraz wypełniacze - piryt, baryt, kalfiks i litopen.
Na podstawie informacji uzyskanych od producentów tarcz tnących i materiałów ściernych można przyjąć, że przeciętny producent tego rodzaju akcesoriów wytwarza miesięcznie kilkadziesiąt ton odpadów produkcyjnych, co dla każdego wytwórcy stanowi poważny problem technologiczny i kosztowy. W skali kraju rocznie wytwarzane jest co najmniej kilkaset ton tych odpadów.
Przedstawione w niniejszej publikacji wstępne badania przeprowadzono w celu oceny możliwości odzysku elektrokorundu zawartego w zużytych tarczach tnących i papierze ściernym dla jego ponownego wykorzystania. W nielicznych doniesieniach literaturowych dotyczących omawianego zagadnienia napotkano informacje, które wskazują metody
chemiczne jako najlepsze dla odzysku ścierniw wtórnych ze złomu ściernego o spoiwie ceramicznym oraz metody termiczne jako najlepsze dla odzysku ścierniw wtórnych ze złomu ściernego o spoiwie żywicznym [1,2]. Ze względu na charakter badanych odpadów – zużyte tarcze ścierne na bazie spoiw żywicznych oraz zużyty papier ścierny - w prezentowanej pracy zastosowano termiczną metodę ich przeróbki dla odzysku elektrokorundu.
2. Opis badań
Przedmiotem badań była mieszanka odpadów produkcyjnych zawierająca dwie frakcje: zużyte tarcze ścierne oraz zużyte papiery ścierne. Ze względu na charakter badanego materiału i trudności z przygotowaniem próbek do analizy przeprowadzono wstępne odseparowanie obydwu wymienionych wyżej frakcji. W ten sposób określono, że poddana badaniom próba zawierała około 37% masowych zużytego papieru ściernego i około 63% masowych zużytych tarcz tnących. Dla obydwu rozdzielonych frakcji wykonano badania ich właściwości fizykochemicznych, w tym analizę techniczną (zawartość wilgoci, popiołu, części lotnych, ciepło spalania), analizę elementarną (zawartość węgla, wodoru, azotu, siarki, chloru, fluoru i metali ciężkich) oraz badania przebiegu rozkładu termograwimetrycznego w atmosferze tlenu. Badania rozkładu termograwimetrycznego w tlenie wykonano z wykorzystaniem analizatora firmy LECO, a rozkład prowadzono w zakresie temperatur 20÷900oC przy stałej szybkości nagrzewania 5K/min. Badania właściwości fizykochemicznych odpadów zostały wykonane zgodnie z procedurami akredytowanych laboratoriów IChPW.
Dla pierwotnej próbki odpadu (a więc nie rozdzielonej na poszczególne frakcje) wykonano test konwersji termicznej w atmosferze powietrza. Test ten przeprowadzono z wykorzystaniem laboratoryjnego stanowiska badawczego procesów konwersji termicznej paliw stałych. Stanowisko to umożliwia prowadzenie badań w różnych konfiguracjach procesowych, w atmosferze dobranej stosownie do potrzeb. Schemat stanowiska przedstawiono na rysunku 1. Retorta, w której prowadzi się badania symulacyjne, podzielona jest na strefę górną i dolną, co umożliwia doprowadzanie odpowiednich gazów do każdej ze stref, w zależności od przyjętych warunków procesowych. Piec, w którym umieszczana jest retorta z próbką, posiada dwie niezależnie sterowane strefy grzania. Gaz poprocesowy przechodzi przez system kondensacji złożony z chłodnic chłodzonych wodą z lodem (z dodatkiem soli), w którym następuje kondensacja produktów ciekłych. W celu oczyszczenia gazu od resztek produktów ciekłych (olejów, wody) przepuszcza się go przez kolumienkę adsorpcyjną wypełnioną selektywną żywicą XAD2 i/lub watą szklaną. Następnie oczyszczony gaz zbierany jest w butli wypełnionej solanką. Próbki gazu do analizy składu mogą być pobierane w dowolnym momencie procesu. Możliwe jest także pobranie próbki uśrednionej z wybranego lub całego okresu przebiegu procesu.
Testowi konwersji termicznej w atmosferze powietrza poddano próbkę rozdrobnionych odpadów o masie 130g. Retortę z próbką umieszczono w piecu rozgrzanym do temperatury 1000oC. Od dołu retorty wprowadzano powietrze w ilości 1dm3/min. Retortę w piecu przetrzymywano przez 2 godziny, po czym wyjęto ją w celu schłodzenia. Na rysunku 2 przedstawiono przebieg temperatury mierzonej w złożu materiału poddanego konwersji.
O2 N2 T T T P P P 1 3 2 4 5 6 5 7 7 8 1 2 3 4 5 6 7
Strefa pirolizy w retorcie Piec grzewczy
Strefa konwersji gazu surowego Chłodnica
Płuczki gazowe Układ adsorpcyjny Układ do magazynowania gazu
8 Regulator ciśnienia w układzie
PI Miernik ciśnienia
TR Rejestrator temperatury
TRC
Regulator temperatury
Rys. 1. Schemat stanowiska badawczego do termicznej konwersji paliw stałych
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 09:36 10:33 11:31 12:28 13:26 14:24 15:21 16:19 Czas pomiaru, godz.:min
T e m p e ra tu ra , oC
Rys. 2. Przebieg temperatury w złożu materiału podczas testu konwersji.
Wytwarzany w trakcie testu konwersji termicznej badanego odpadu gaz poprocesowy poddano badaniom składu, z uwzględnieniem składu wydzielonych w układzie kondensacji ciekłych związków organicznych. Stałą pozostałość po spaleniu (popiół) poddano analizie
składu chemicznego w celu określenia zawartości elektrokorundu. Dla otrzymanego popiołu wyznaczono również charakterystyczne temperatury topliwości popiołu w atmosferze utleniającej i redukcyjnej.
3. Wyniki badań:
W tablicy 1 przedstawiono wyniki analiz właściwości fizykochemicznych obydwu frakcji wydzielonych z badanego odpadu.
Tab. 1. Charakterystyka właściwości fizykochemicznych frakcji wydzielonych z badanego odpadu.
Wartość
Oznaczenie Symbol Jednostka
tarcze tnące papier ścierny Analiza techniczna
Zawartość wilgoci Wtr %wag 0,7 2,9
Zawartość popiołu (815oC) Ad %wag 81,7 37,8
Zawartość części lotnych Vdaf %wag 54,07 85,83
Ciepło spalania Qsa J/g 4750 12224
Wartość opałowa Qir J/g 4508 11408
Analiza elementarna
Zawartość węgla Ctd %wag 14,5 3,19
Zawartość wodoru Htd %wag 1,02 3,34
Zawartość azotu Nd %wag 0,28 0,27
Zawartość tlenu Odd %wag 1,89 26,68
Zawartość siarki Std %wag 1,05 0,03
Zawartość chloru Cld %wag 0,019 <0,005
Zawartość fluoru Fd %wag 1,365 0,008
Przedstawione w tablicy 1 wyniki analiz wykazały, iż obydwie frakcje badanego odpadu posiadają odmienne właściwości fizykochemiczne. Obydwie badane próbki zawierały bardzo małe ilości wilgoci, co jest niezwykle korzystne z punktu widzenia ich termicznej konwersji. Odpadowe tarcze tnące zawierały ponad dwukrotnie więcej substancji mineralnej od zużytego papieru ściernego i charakteryzowały się zdecydowanie mniejszą ilością części lotnych. Bardzo wysoka zawartość substancji mineralnej w odpadowych tarczach tnących wyraźnie wpływa na ich wartość opałową, która jest tak niska, że materiał ten nie może być spalany samodzielnie bez dodatkowego wspomagania energetycznego, w przeciwieństwie do odpadowego papieru ściernego, charakteryzującego się dużo wyższą wartością opałową. Mieszanka tych odpadów przed ich rozdzieleniem (37% masowych papieru ściernego i 63% masowych tarcz tnących) charakteryzowałaby się wartością opałową wynoszącą ok. 7MJ/kg, a więc teoretycznie możliwe byłoby jej autotermiczne spalanie.
W składzie elementarnym obydwu frakcji zwraca uwagę bardzo niska zawartość węgla w próbce zużytych papierów ściernych oraz stosunkowo wysoka zawartość siarki i fluoru w próbce odpadowych tarcz tnących. W próbce odpadowego papieru ściernego zawartość tych dwóch pierwiastków była znacznie niższa. Ponieważ odpady te w przypadku ich
termicznej konwersji byłyby najpewniej przetwarzane jako odpad zmieszany, zagrożenie nadmierną emisją związków tych pierwiastków nie powinno wystąpić. Obydwie próbki zawierały stosunkowo niewielkie ilości azotu, co nie powinno powodować istotnej emisji paliwowych tlenków azotu podczas termicznego odzysku prowadzonego z wykorzystaniem tych odpadów. Poziom zawartości chloru w badanych odpadach był niski, co pozwala sądzić, że termiczna przeróbka tych odpadów nie powinna skutkować nadmierną emisją związków chloru (w tym dioksyn i furanów).
W tablicy 2 zebrano wyniki analiz zawartości metali ciężkich w obydwu frakcjach wydzielonych z badanej próbki odpadu. Przedstawione dane wskazują na wysoką zawartość metali ciężkich w obydwu próbkach - w tym szczególnie niklu i chromu - co może skutkować istotnym zagrożeniem emisyjnym podczas spalania tych odpadów. Należy zauważyć, że emisja analizowanych metali ciężkich, jest jednym z podstawowych elementów obowiązkowego monitoringu środowiskowego dla ewentualnej instalacji przemysłowej termicznego przekształcania tych odpadów. Wysoka zawartość metali ciężkich narzuca konieczność zastosowania w procesie oczyszczania gazu poprocesowego z ewentualnego przekształcania termicznego tych odpadów, adsorpcyjnego węzła oczyszczania, np. z zastosowaniem koksu aktywnego.
Tab. 2. Zawartość metali ciężkich w badanych odpadach. Zawartość
Oznaczenie Symb. Jedn.
tarcze tnące papier ścierny
Zaw. miedzi Cu mg/kg s.m. 94,82 10,15 Zaw. ołowiu Pb mg/kg s.m. 21,45 5,521 Zaw. niklu Ni mg/kg s.m. 1022,0 92,63 Zaw. chromu Cr mg/kg s.m. 2687,0 1741,0 Zaw. kobaltu Co mg/kg s.m. 24,25 7,742 Zaw. arsenu As mg/kg s.m. 21,57 1,493 Zaw. manganu Mn mg/kg s.m. 326,0 126,2 Zaw. wanadu V mg/kg s.m. 30,28 9,289 Zaw. antymonu Sb mg/kg s.m. 52,93 30,9 Zaw. rtęci Hg mg/kg s.m. 0,106 0,005 Zaw. kadmu Cd mg/kg s.m. 1,147 0,615
Na rysunkach 3 i 4 przedstawiono przebieg krzywych TG i DTG wyznaczonych dla odpadowych tarcz tnących i zużytego papieru ściernego w atmosferze tlenu. Widać wyraźnie, że badane próbki odpadów różnią się zdecydowanie przebiegiem rozkładu termicznego w warunkach tlenowych. Rozkład substancji zawartych w próbce odpadowych tarcz tnących przebiegał w sposób łagodny, w szerokim zakresie temperatury - ~270÷650oC. W tym zakresie temperatur następowała konwersja żywic zastosowanych jako spoiwo stałe inertnego materiału ściernego. Powyżej temperatury 650oC rozkład termiczny badanego materiału był już praktycznie zakończony (dla przyjętej prędkości ogrzewania), przy uzysku masowym pozostałości stałej na poziomie około 80%, co jest zgodne z wyznaczoną w analizie technicznej zawartością popiołu w tym odpadzie.
Próbka odpadowego papieru ściernego rozkładała się z kolei w zakresie temperatur od około 260 do 840oC z charakterystycznymi dwoma etapami rozkładu. Pierwszy etap miał miejsce w zakresie temperatury ~260÷500oC, przy największej intensywności wydzielania produktów lotnych w temperaturze ok. 310oC. W tym zakresie temperatury zachodził rozkład celulozy zawartej w nośniku papierowym inertnego materiału ściernego. Następny etap rozkładu miał miejsce w zakresie temperatur 710÷850oC, a intensywność wydzielania się produktów lotnych była wyraźnie mniejsza niż w etapie pierwszym. W tym zakresie temperatury zachodził najprawdopodobniej rozkład mineralnych wypełniaczy zastosowanych do produkcji papierowego nośnika, bądź też wytworzenia papieru ściernego. Podobnie jak w przypadku tarcz tnących tak i w tym przypadku uzyskano dosyć dobrą zgodność ilości stałej pozostałości po konwersji z ilością popiołu wyznaczoną w analizie technicznej.
Rys. 4. Przebieg rozkładu termograwimetrycznego odpadowego papieru ściernego w tlenie. Przeprowadzone testy rozkładu termograwimetrycznego odpadowych tarcz tnących i zużytego papieru ściernego wykazały, że podczas periodycznego spalania zmieszanych spojonych ściernych materiałów odpadowych można spodziewać się dwuetapowego przebiegu procesu i zmiennego składu gazów poprocesowych. Dla pełnej degradacji termicznej tych odpadów konieczne jest przetrzymanie materiału w temperaturze powyżej 850oC.
W przeprowadzonym w instalacji laboratoryjnej teście konwersji termicznej badanego odpadu zawierającego zarówno zużyte tarcze tnące jak i papier ścierny, otrzymano następujące uzyski poszczególnych produktów: produkt stały – 50%, produkty ciekłe – 9,8% oraz gaz+straty – 40,2%. W tablicy 3 przedstawiono skład próbek gazu poprocesowego pobranych po 5-ciu i 20-tu minutach trwania procesu konwersji, a także bezpośrednio przed wyjęciem retorty z próbką z pieca (120 min.). Jak widać z tablicy skład gazu poprocesowego był zmienny w czasie. Ilość związków węgla malała systematycznie wraz z upływem czasu konwersji, w miarę stopniowego wypalania się organicznej części badanego odpadu. Z przedstawionych danych wynika, że przy zastosowanym przepływie tlenu zachodziło raczej zgazowanie niż czyste spalanie próbki (stosunkowo wysokie zawartości CO, H2 i metanu). Próbki spalin poddano również analizie na zawartość lotnych
związków organicznych. Próbka I zawierała 76,7mg/dm3, próbka II 231,29 mg/dm3 a próbka III 242,11 mg/dm3 VOC.
Tab. 3. Skład gazu poprocesowego z konwersji termicznej badanego odpadu.
po 5 min. po 20 min. po 120 min.
Składnik gazu
I próbka II próbka III próbka
O2 1,5 4,9 1,8 N2 43,1 68,9 74,1 CO 16,6 12,9 11,7 CH4 6,1 1,0 0,4 CO2 4,6 1,2 0,6 C2÷C5 0,41 0,07 0,06 Razem 99,11 97,37 95,96
Skład produktów ciekłych wykondensowanych w układzie schładzania gazu poprocesowego prezentuje tablica 4.
Tab. 4. Wyniki analiz produktów ciekłych z testu konwersji badanego odpadu.
Składnik Zawartość [g/kg odpadu] Woda 61,86 Substancja organiczna w tym: weglowodory benzolowe (BTX) fenole WWA niezidentyfikowane 36,64 2,31 5,93 0,41 27,99
Jak widać większą część frakcji ciekłej stanowi woda pochodząca z wilgoci zawartej w powietrzu kierowanym do procesu konwersji, jak również powstała w wyniku spalania wodoru zawartego w konwertowanym materiale. Obecne w oczyszczanym gazie poprocesowym węglowodory benzolowe, fenole i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) wskazują na niepełny przebieg procesu konwersji termicznej próbki w zastosowanych warunkach procesowych. W przypadku przemysłowej realizacji takiego procesu konieczne byłoby zastosowanie w instalacji konwersji układu dopalania związków organicznych. W niezidentyfikowanych związkach organicznych, które pojawiły się w substancji wykondensowanej z gazu poprocesowego należy się spodziewać wystąpienia formaldehydu i jego pochodnych, co jest związane przede wszystkim z obecnością żywicy fenolowo-formaldehydowej w poddawanym konwersji termicznej odpadzie [3,4].
Dla stałej pozostałości z procesu konwersji (popiołu) wykonano analizę składu chemicznego, której wyniki prezentuje tablica 5.
Tab. 5. Skład chemiczny popiołu z badanej próbki odpadu.
Składnik Jednostka Zawartość
CaO %wag 6,68 Fe2O3 %wag 1,08 Na2O %wag 1,83 K2O %wag 0,89 SiO2 %wag 4,11 Al2O3 %wag 80,1
MgO %wag 0,83
SO3 %wag 0,19
Mn3O4 %wag 0,02
TiO2 %wag 1,73
P2O5 %wag 0,11
Przedstawione w tablicy 5 dane wskazują na bardzo wysoką zawartość Al2O3 w uzyskanym
popiele, co wynika bezpośrednio z zastosowania elektrokorundu do produkcji materiałów ściernych. Badana próbka popiołu uzyskanego z termicznej konwersji przetwarzanego odpadu miała charakter sypki, co winno ułatwiać dalsze operacje technologiczne związane z ewentualnym odzyskiem frakcji elektrokorundu zawartego w popiele. Obecne w popiele związki wapnia i magnezu uwiarygodniają wykazany w badaniach termograwimetrycznych dwustopniowy rozkład zużytego papieru ściernego, gdzie w drugim stopniu następuje rozkład substancji mineralnej, najprawdopodobniej rozkład związków tych dwóch pierwiastków.
Wyznaczone dla badanego popiołu charakterystyczne temperatury topliwości zestawiono w tablicy 6. Badania wykonano w atmosferze utleniającej i półredukującej. Temperatury topliwości popiołu są wskaźnikiem umożliwiającym ocenę paliw pod kątem ich przydatności do procesu spalania i zgazowania. Paliwa o niskich temperaturach topnienia popiołu powodują powstawanie żużla zatykającego ruszty oraz oblepiającego niespalone cząstki paliwa, wskutek czego obniża się efekt energetyczny procesu spalania. Żużel ponadto powoduje korozję wykładzin ognioodpornych palenisk, oblepia rurki wodne kotłów pyłowych itp.. Wyznaczone temperatury topliwości popiołu z badanego odpadu są wysokie. Są one zbliżone w atmosferze utleniającej (procesy spalania), jak i półredukującej (procesy zgazowania). Przy temperaturze konwersji badanego odpadu wynoszącej 900÷950oC nie powinny wystąpić żadne problemy technologiczne ze spiekaniem się i topnieniem popiołu.
Tab. 6. Charakterystyczne temperatury topliwości popiołu badanej próbki odpadu.
Oznaczenie Jedn. Wartość
atmosfera utleniająca temp. spiekania, tS(O)
o
C 1020
temp. mięknienia, tA(O)
o
C 1100
temp. topnienia, tB(O) oC >1650
temp. płynięcia, tC(O) oC >1650
atmosfera półredukująca temp. spiekania, tS(Or)
o
C 1000
temp. mięknienia, tA(Or) oC 1050
temp. topnienia, tB(Or) oC 1650
4. Podsumowanie:
Wyniki wstępnych badań nad termicznym przekształcaniem zużytych spojonych materiałów ściernych wykazały możliwość zastosowania termicznej konwersji jako wstępnego etapu na drodze odzysku elektrokorundu z odpadowych tarcz tnących i papierów ściernych. Wyniki analiz składu chemicznego popiołu z konwersji odpadowych tarcz tnących i zużytego papieru ściernego - jak należało się spodziewać - wykazały bardzo wysoką zawartość tlenku glinu w postaci elektrokorundu w badanym odpadzie. Popiół ten ze względu na wysoką zawartość ścierniwa jest materiałem trudnym do operowania technologicznego. Podobny charakter mają również odpady materiałów ściernych kierowanych do procesu termicznego przekształcania. Z powyższych względów – ale również ze względu na stosunkowo nieduże ilości tych odpadów wytwarzanych u producentów materiałów ściernych - spalanie tych odpadów najkorzystniej byłoby prowadzić w reaktorach o załadunku okresowym. Ładunek odpadu powinien być wprowadzany do reaktora po umieszczeniu go np. w perforowanym płaskim koszu lub na tacy, co umożliwi swobodny dostęp powietrza do przetwarzanego materiału, ale także swobodne odprowadzenie powstających gazów poprocesowych. Reaktor powinien być opalany paliwem gazowym, jeżeli przewiduje się odzysk zawartego w popiele elektrokorundu, aby nie wprowadzać do materiału dodatkowych zanieczyszczeń.
Odzyskiwanie elektrokorundu z pozostałości stałej po termicznym przekształcaniu zużytych spojonych materiałów ściernych powinno być oparte o metody stosowane do wzbogacania kopalin, np. flotację lub separację magnetyczną w obszarze wirującego pola magnetycznego. Informacje na ten temat można znaleźć w nielicznej literaturze dotyczącej tego zagadnienia [1,2,5,6]. Opracowanie szczegółów odzysku elektrokorundu z pozostałości stałej po konwersji termicznej spojonych materiałów odpadowych wymaga przeprowadzenia dodatkowych badań.
Popiół ze spalania badanych odpadów może stanowić bardzo dobry surowiec dla przemysłu materiałów ogniotrwałych, szczególnie w produkcji wysokoglinowych materiałów wypalanych, takich jak np. betony ogniotrwałe wysokoglinowe, wyroby formowane wysokoglinowe, czy też kity oraz zaprawy kwasoodporne i ogniotrwałe. Może on również zastąpić takie importowane surowce jak boksyt, czy andaluzyt (w których zawartość Al2O3
kształtuje się na poziomie ok. 60%).
Literatura
[1] Marek Ratuszniak: Kształtowanie jakości technologicznej wybranych wtórnych ścierniw twardych, Praca doktorska, Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki, Wydział Mechaniczny, Kraków, 2006.
[2] Sasaki Kensaku, Kojima Yoshihiro, Matsuda Hitoki, Terada Yoshiharu, Kano Katsuhiro: Recovery of Abrasive Grains by Combustion/Thermal Degradation of Waste Grinding Wheels in O2/N2 and Steam/N2 Atmospheres, Journal of the Japan Society of Waste Management Experts, 2004, 15, 1, str. 19-27.
[3] Pośniak M., Kozieł E., Jeżewska A.: Szkodliwe substancje chemiczne w procesie przetwórstwa żywic fenolowo-formaldehydowych, BEZPIECZEŃSTWO PRACY nauka i praktyka, 2000, 3, str. 8-11.
[4] Kalman D. A.: Survey analysis of volatile organics released from plastics under thermal stress. Am. Ind. Hyg. Assoc. J., 1986, 47 (5), str. 270.
[5] Plewa F., Pierzyna P., Radzikowski W.: Analiza technologii i wyniki badań utylizacji drobnoziarnistych odpadów szlifierskich, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Górnictwo, z. 250, nr 1517, 2001, str.197-207.
[6] Niżankowski Cz., Ratuszniak M., Analiza przyczyn i skutków błędów możliwych w procesie recyklingu ścierniw twardych ze złomu ściernego, Wydawnictwa Naukowo - Techniczne, Warszawa, 2005.
