Szlachetny pył

Szlachetny pył

PRZEGLĄD WARSZAWSKI Nr 2

Popiół lotny, choć cenny, można ulepszyć. Aby poprawić jego właściwości, poddaje się go dalszej obróbce

Jeśli chce się komuś sprzedawać popioły, trzeba je traktować jak każdy inny produkt. Muszą więc spełniać pewne normy jakościowe i odpowiadać wymaganiom klienta. Nie każdy popiół może zastąpić cement i nie każdy można dosypać do betonu. Dlatego narodziła się potrzeba uszlachetniania i oczyszczania.
W tej perspektywie popiół nie jest już odpadem, ale materiałem mineralnym, który można traktować na równi z innymi. Na całym świecie, wszędzie tam, gdzie wydobywa się rudę, po procesie wydobywczym ma miejsce proces jej uszlachetniania. Dlaczego z popiołem lotnym miałoby być inaczej? Jego skład chemiczny, mineralny oraz budowa morfologiczna zapewniają niezliczone wprost możliwości uszlachetniania, co pozwala tworzyć produkt dopasowany do wymogów różnych gałęzi przemysłu.
Dwie cechy wysuwają się na czoło, jeśli chodzi o determinowanie właściwości lotnego popiołu. Są to ziarnistość i zawartość węgla. Manipulacja tymi dwoma parametrami pozwala na uzyskanie popiołu o pożądanych własnościach.

Drobnica jest najlepsza

Diamenty są tym cenniejsze, im są większe. Odwrotnie rzecz się ma w przypadku popiołu – najbardziej pożądany jest ten najdrobniejszy. Popiół lotny składa się z cząstek o różnym stopniu ziarnistości. Wtedy powierzchnia, która może reagować z innymi związkami chemicznymi, jest największa. Jako dodatek taki popiół będzie lepiej się wiązał. Jeśli będziemy chcieli przy nim pomajstrować, dodając jakiś specyfik, zadziała on szybciej.
Najprostszą metodą na oddzielenie ziaren od plew jest zrobienie tego w sposób mechaniczny. Przesiew usuwa cząstki o średnicy większej niż 200 mikrometrów, które mają tendencję do przyjmowania niepożądanych, niekulistych kształtów (kształt również wpływa na reaktywność!). Produkt końcowy charakteryzuje się większą spójnością i ma lepsze parametry niż popiół nieprzesiany.
Bardziej zaawansowaną metodą jest klasyfikacja powietrzna. Tutaj popiół wprowadza się do komory, w której znajduje się kolumna wznoszącego się powietrza, przeciwdziałająca grawitacji i niepozwalająca pyłowi opaść. Mające różną wagę ziarna pyłu same tworzą warstwy, z których można je wysysać. Całość przypomina proces frakcjonowania ropy naftowej.
Zamiast przesiewać, można też popiół rozdrobnić. Do tego służą reaktory dźwiękowe, zbudowane na bardzo sprytnej zasadzie. Pośrodku znajduje się metalowy pręt, a dookoła magnesy. Są one aktywowane jeden za drugim w bardzo krótkich odstępach czasu, co sprawia, że pręt wygina się w kierunku każdego z nich na ułamek sekundy. Suma tych wygięć przekłada się na drgania pręta, które są przekazywane powietrzu. Fale dźwiękowe wściekle bijące w drobiny pyłu rozdrabniają je jeszcze bardziej. Metoda jest tania i niezawodna, ponieważ nie ma elementów ruchomych.
Najcenniejsze są cząstki popiołu o przeciętnej średnicy 4,5 mikrometra, a maksymalnej – 20 mikrometrów. Doskonale nadają się do wytwarzania betonów o wysokiej wytrzymałości. Ultradrobny popiół jest ponadto wykorzystywany jako wypełniacz przy produkcji polimerów.

Węglowi dziękujemy

Inną niepożądaną cechą, jaką może się charakteryzować popiół lotny, jest zbyt wysoka zawartość węgla. Taki popiół nie nadaje się do zastosowania w produkcji betonu, wchodzi bowiem w reakcje z dodatkami chemicznymi używanymi przy jego wytwarzaniu. Określono więc normy zawartości węgla w popiele, aby ocenić zdatność takiego produktu. Nie ma doskonałego procesu spalania; zawsze coś ze spalanej substancji zostaje. Tak też dzieje się w przypadku węgla kamiennego. Dodatkowo węgiel może się dostać do popiołu, jeśli elektrownia użyła go jako filtra w procesie wyłapywania rtęci.
Jedną ze stosowanych technologii jest elektrostatyczne oddzielanie węgla. Popiół wprowadza się do komory, w której znajdują się dwie elektrody – jedna naładowana dodatnio, druga ujemnie. Może się on znajdować na pasie transmisyjnym, na którym cząstki, zderzając się ze sobą i pocierając o pas, nabierają ładunku elektrycznego. Węgiel ma ładunek przeciwny niż bardziej pożądana reszta popiołu. Kiedy przyczepi się do elektrody, można go stamtąd wychwycić i usunąć. W ten sposób początkowa zawartość węgla z 8-25% może zostać zmniejszona do 4%, a więc do poziomu akceptowanego w budownictwie.
Powyższą metodę można nazwać suchą – w opozycji do metody mokrej, w której pył węglowy poddaje się działaniu piany. Taki roztwór następnie się napowietrza. Unoszące się bąbelki powietrza przyczepiają się do minerałów zawartych w pyle i porywają je ze sobą na powierzchnię, skąd można je zebrać. Odseparowuje się w ten sposób frakcję węglową (powyżej 90% zawartości węgla) od frakcji mineralnej (poniżej 2% zawartości węgla).
Można też starać się zneutralizować węgiel w procesie zwanym pasywacją. To nic innego jak spryskiwanie pyłu środkiem silnie reagującym z węglem. Z tej metody korzysta się, gdy zawartość węgla w popiele jest niska, lecz wciąż zbyt wysoka, tak że istnieje ryzyko procesu napowietrzania betonu.

Spalanie bez płomieni

Węgiel można również po prostu spalić. I tutaj niespodzianka – nie trzeba do tego płomieni. Wyobraźmy sobie dużą kuchenkę mikrofalową, do której z jednej strony wprowadza się popiół, a z drugiej powietrze. Mikrofale ogrzewają popiół, aż nastąpi zapłon. Ciepło powstałe w wyniku spalania można odprowadzić z powrotem do elektrociepłowni. W przeciwieństwie do metody elektrostatycznej, nie ucieka nam tutaj nic z mieszanki mineralnej, która interesuje nas najbardziej.
Najważniejsze w obróbce popiołu jest to, że pomimo nakładów, jakie trzeba ponieść na technologie, producentowi wciąż opłaca się jego sprzedaż. Stwarza to nadzieje na całkowite zaniechanie w przyszłości składowania popiołów.

Wydanie: 48/2010

Kategorie: Świat

Napisz komentarz

Odpowiedz na treść artykułu lub innych komentarzy