ODPAD Z výroby minerální vlny A MOŽNOSTI JEHO VYUŽITÍ do ˚ betonové směsi

1. ODPAD Z výroby minerální vlny A MOŽNOSTI JEHO VYUŽITÍ do˚betonové směsi ODPADOVÉ FÓRUM 2014 23. – 25. 4. 2014 Hustopeče u Brna Ing. Ivana Chromková Výzkumný ústav stavebních hmot, a.s., Brno

2. TA 02021147 – Výzkum a vývoj optimálních environmentálně šetrných technologií pro nové a progresivní využití tuhých odpadních materiálů z výroby minerální vlny. Řešitel : Výzkumný ústav stavebních hmot, a.s. Strojírny Olšovec, s.r.o. Marshal Logistic, s.r.o.

3. Úvod do problematiky výroby minerálního vlákna • Surovina pro výrobu: • vyvřené horniny – nejčastěji z čediče • Technologický princip výroby: • - vytvoření taveniny v kupolové peci (1350-1450°C) • vytéká nebo je vstřikována na rozvlákňovací stroj • kapky taveniny se protáhnou a zchladnou (Øvlákna6-10 ɥm) • pro dosažení tvarové stability jsou vlákna vázána pojivem – vodným roztokem fenol-formaldehydové pryskyřice • vlákna jsou „navrstvena“ na pás • proces vytvrzování – zpevnění v „peci“ (resp. vytvrzovací • komoře) působením horkého vzduchu • rozřezání vytvrzeného pásu minerální vlny na díly • požadovaných rozměrů, příp. k dalším speciálním úpravám • finálního produktu

4. minerální vata čedič

5. Vznik odpadu V průběhu výroby minerální vlny vzniká značné množství odpadu. • Podle místa vzniku odpadu v procesu výroby: • Odpady vzniklé v prostoru kupolové pece • v důsledku plánované či neplánované odstávky • Odpady vznikající při rozvlákňování před vytvrzením • - granálie– nerozvlákněné částice lávy • shluky vláken oddělené při čištění unášecího pásu • Odpady vznikající po vytvrzení (tzv. za pecí) • - nekvalitní finální výrobek • - boční ořezy vznikající v řezací stanici

6. Způsoby využití odpadů Možné způsoby recyklace: • Využití přímo ve výrobě - smísení s cementem a lisování pod tlakem do forem vzniklé brikety jsou opětovně využity jako vstupní surovina do tavící pece • Využití v jiném odvětví výroby výroba stavebních materiálů a) odpad po ořezání minerální rohože po vytvrzení v peci b) materiál, který odpadává v procesu rozvlákňování Tento odpad je tvořen dvěma složkami, a to nestejnorodými chomáči minerální vlny (různé velikosti, tvarů, propojení) a minerálního písku, který obsahuje menší či větší kaménky čedičového skla – tzv. granálie.

7. Vzorky odpadního materiálu Do našich laboratoří byly dodány vzorky odpadního produktu z výroby minerální vlny: • odřezky z minerální rohože po jejím vytvrzení • odpadní materiál vzniklý v procesu výroby před vstupem do vytvrzovací komory - chomáče minerální vlny znečištěné granáliemi Laboratorními úpravami byly vzorky minerální vlny rozplaveny a granálie odseparovány. Minerální vlna i granálie byly jako vstupní materiál při laboratorních zkouškách a experimentech ověřovány odděleně. znečištěný odpadní materiál přečištěná vlna odseparované granálie

8. Ověřování využití odpadní vlny a granálií Řešení projektu bylo rozděleno do několika okruhů, které mají ověřit vhodnost využití odpadu při výrobě stavebních hmot: • Samonivelačních směsí • Tenkostěnných vláknobetonových prvků • Tenkovrstvých betonových tvarovek 1. Stanovení vstupních parametrů 2. Stanovení technologické vhodnosti

9. Tenkovrstvé betonové tvarovky Ověřování přídavku minerální vlny do betonové směsi Zaměření na vibrolisované tenkostěnné betonové výrobky. Vibrolisování je kombinovaný způsob zhutňování - betonová směs vibrována za současného působení dolisovacího přítlaku Požadavky na BS: • jemnozrnná BS s max. zrnem kameniva do 8 mm • velmi suché konzistence s vodním součinitelem 0,3 až 0,36 při použití speciálních přísad umožňujících lepší a rychlejší zhutnění bez dalšího snižování vodního součinitele • zvýšená pozornost kladená na výběr jednotlivých vstupních komponent BS Požadavky na výrobu: • plynulé a rovnoměrné plnění celé plochy vytvářecí formy betonovou směsí (nerovnoměrné plnění může negativně ovlivňovat jak výslednou výšku výrobků, tak i výslednou hutnost, čímž i mechanické vlastnosti výrobků) • přesné rozměry přítlačné desky (tzv. dolisovacího razníku) • stanovení hodnoty dolisovacího tlaku • přesně definovaný zhutňovací režim

10. Experimentální část • První okruh experimentu – zaměření na použití minerálního vlákna, kdy byl zkoumán jeho přídavek (10, 25, 50, 75 a 100 % objemových) ke srovnávací receptuře betonové směsi Pozn.: ve výpočtu dávky byla zohledněna objemová hmotnost čedičového vlákna, tj. 90 kg.m-3 Tabulka: Složení betonových směsí – procentuální zastoupení složek • Druhý okruh experimentu – zaměření na neodseparovaný odpadní materiál z výroby minerální čedičové vlny, který byl použit jako částečná náhrada písku (25, 33, 50%) Pozn.: neodseparovaný vzorek sestává z 60 % granálií a 40 % vlákna Zkušební tělesa – trámečky 40x40x16 mm – kostky 150x150x150 mm

11. Pevnost v tahu za ohybu První okruh experimentu – vyhodnocení zkoušek Pevnost v tlaku

12. Druhý okruh experimentu – vyhodnocení zkoušek Pevnost v tahu za ohybu Pevnost v tlaku

13. Závěr • Z dosavadních výsledků laboratorního ověřování lze konstatovat: • Využití odpadu z výroby minerálních vláken pro vibrolisované výrobky je možné a žádoucí • Přídavek odpadního vlákna • Fyzikálně-mechanické vlastnosti hmoty nebyly vlivem rostoucího přídavku odpadního minerálního vlákna zásadně ovlivněny • Přídavkem minerálního vlákna do betonové směsi došlo ke zvýšení pevnosti v tahu za ohybu betonu • Ve srovnání se standardním betonem vykazovaly nejlepší pevnost v tlaku zkušební vzorky s max. obsahem 50 % obj. minerálního vlákna • Náhrada kameniva neodseparovaným odpadním materiálem • Náhradou jemného kameniva (až do 33 %) došlo ke zvýšení pevnosti v tahu za ohybu betonu • Ve srovnání se standardním betonem vykazovaly nejlepší pevnost v tlaku zkušební vzorky s max. obsahem 25 % odpadu • U betonů s 50% náhradou pevnosti klesají – avšak vyhovují požadavkům na betonové tenkovrstvé tvarovky • VHODNÉ: Využití netříděného odpadního materiálu, tj. vlna s granáliemi • vyloučení procesu čištění vlny a separace granálií=energetická i časová úspora

14. Děkuji za pozornost TA 02021147 – Výzkum a vývoj optimálních environmentálně šetrných technologií pro nové a progresivní využití tuhých odpadních materiálů z výroby minerální vlny. Ing. Ivana Chromková Úsek 2 - Aplikovaný výzkum a vývoj