Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

RNDr. Petr Sulovský, Ph.D., Bc. Tomáš Opletal Katedra geologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci, třída 17. listopadu 12, 771 46 Olomouc,

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "RNDr. Petr Sulovský, Ph.D., Bc. Tomáš Opletal Katedra geologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci, třída 17. listopadu 12, 771 46 Olomouc,"— Transkript prezentace:

1 RNDr. Petr Sulovský, Ph.D., Bc. Tomáš Opletal Katedra geologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci, třída 17. listopadu 12, Olomouc,

2 Cíl práce  Experimentální ověření možnosti přípravy stavebních hmot (tvárnice, omítky a malty) z obrazovkového skla se zaměřením na metodu alkalické aktivace.

3 Obrazovkové sklo : problematický odpadní materiál  dříve export do Číny  globální produkce CRT obrazovek v roce 2002 = 245 mil. kusů  v EU v roce 2003 vyrobeno tun obrazovkového skla  dle odhadů z roku 2007 připadlo v Evropě každý rok až tun obrazovkového skla na likvidaci

4 Problém s recyklací CRT skla Problém opětovného užití kvůli celkovému chemickému složení CRT obrazovek:  zvýšené obsahy toxických prvků (Pb, Ba, As, Se, Cd a Hg) => problém s výluhem i s obsahem v sušině (nad povolené limity)  zvýšený obsah alkálií

5 Toxické prvky v TV obrazovkách a počítačových monitorech 1. Olovo – kónusy, pájka 2. Baryum – plochá část obrazovky 3. Arzen – starší typy obrazovek 4. Selen – integrované obvody, zdroje 5. Sb 2 O 3 – zpomalovač hoření (plastů) 6. Kadmium - integrované obvody & polovodiče 7. Rtuť – přepínače.

6 Stavba CRT obrazovky  Zastoupení olova v jednotlivých skleněných částech obrazovky sklobarevné CRTčernobílé CRT panel0 % až 3 % kónus24%4% krček30% Kromě Pb ještě Ba (až 10 hm.% ve stínítkovém skle)

7 Průměrné složení čelního (stínítkového) a kónusového skla oxidstínítko SiO Na 2 O8.06 K2OK2O9.35 CaO2.18 MgO1.04 BaO7.99 SrO3.89 Al 2 O TiO CeO oxidkonus SiO 2 58 Na 2 O7.03 K2OK2O8.57 CaO3.64 MgO2.18 BaO3.47 PbO12.99 Al 2 O

8 Možné způsoby recyklace CRT skla  Dříve recyklace obrazovkové „sklo na obrazovkové sklo“  Výroba minerálních vláken  Výroba plochého skla  Recyklace v hutích olova  Výroba pěnového skla  Recyklace na obalové sklo výroba pěnového skla na tovární lince

9 Idea geopolymerního betonu stínícího ionizující záření  využití obtížného odpadu - drceného obrazovkového skla  CRT sklo obsahuje značné množství Si potřebného pro alkalickou aktivaci  vysoký obsah alkálií v CRT skle (Na 2 O a K 2 O) snižuje spotřebu alkalického aktivátoru  K 2 O snižuje výskyt prasklin  fixace toxických prvků v geopolymerní matrici

10 Možné výhody geopolymerního betonu stínícího ionizující záření  vyšší pevnosti v tlaku (oproti běžným betonům)  fixace toxických prvků  většinu užitého materiálu představuje recyklát => úspora nákladů (oproti barytovým omítkám, betonům nebo Pb plechům)  Obrazovkové sklo obsahuje 2 prvky s vysokou schopností stínit RTG záření (Ba, Pb) => levná náhražka BaSO 4

11 Využití zdiva stínícího RTG záření  zdravotnická radiodiagnostická zařízení  průmyslová radiografie rekonstrukce pracoviště pozitronové tomografie Masarykova onkologického ústavu v Brně (Vítek et al. 2006)

12 Pojem geopolymer → anorganické polymerní látky připravované polykondenzační reakcí základních hlinito- křemičitanových materiálů v zásaditém prostředí za normální teploty a tlaku příprava geopolymerního materiálu

13 Proces alkalické aktivace ≡Si-O-Si ≡ + HOH → 2 ≡Si-OH (rozrušení vazeb Si-O-Si v silně alkalickém prostředí, pH >12) ≡Si-OH + NaOH → ≡Si-O-Na + HOH (neutralizace silanolatové skupiny)  Během reakce proniknutí atomů Al do předchozí Si-O- Si struktury → hlavní podstata reakce.  Navazování Si a Al přes kyslíkové můstky → podobnost se zeolity

14 Faktory ovlivňující alkalickou aktivaci  teplota a doba vytvrzování  pH  forma výchozího materiálu (kalcinovaný nebo nekalcinovaný)  chemismus výchozího materiálu  koncentrace alkálií  obsah vody  poměr Al 2 O 3 /SiO 2

15 Obecné vlastnosti geopolymerů  amorfní látky s velmi malým obsahem látek krystalických  vynikající pevnost v tlaku (vydrží tlaky okolo 100 MPa)  odolnost vůči vysokým teplotám (až 1000°C)  odolnost vůči kyselému prostředí  mrazuvzdornost (minimální smrštění)  nízká tepelná vodivost  nerozpustnost ve vodě

16 Hlavní ekologické výhody  fixace odpadních materiálů (těžké kovy či radioaktivní odpad)  při výrobě geopolymerů nízká produkce CO 2  relativně nízká spotřeba tepelné energie při výrobě geopolymerních cementů (kalcinace kaolinu → teploty okolo 750 °C), popř. využití odpadní železářské strusky

17 Příprava tvárnic na bázi geopolymeru Hlavní přísady :  Metakaolin a/nebo struska  alkalický aktivátor (vodní sklo + NaOH, KOH) => zajistí silně alkalické prostředí => je zdrojem Si a alkálií  skelná drt (obrazovkové sklo) o různé zrnitosti obsah Si + K 2 O a prvků stínících ionizující záření (Ba, Pb) složka dodávající potřebný Al

18 Dosavadní výsledky  vzorky připravené s matricí na bázi metakaolínu a strusky disponují mechanickými pevnostmi v tlaku v rozmezí od 40 do 120 MPa při tuhnutí za pokojové teploty  ve výluhových testech nebyl zjištěn nadlimitní obsah olova  zaznamenány mírně zvýšené koncentrace antimonu ve výluhu  potvrzena reakce obrazovkového skla s geopolymerní matricí

19 Shrnutí  Provedené experimenty prokázaly možnost výroby stavebního materiálu z odpadního CRT skla alkalickou aktivací  Dosažené pevnostní charakteristiky převyšují pevnosti běžného betonu  Navrhovaný postup je šetrnější k životnímu prostředí (omezení emisí CO 2 )  Dosažena fixace toxických prvků obsažených v CRT skle  Vyrobenou hmotu bude možno použít ke stínění RTG záření (zatím ve fázi testování)

20 Použité zdroje  J. L. Provis (Editor), J. S. J. van Deventer (2009): Geopolymers: Structures, Processing, Properties and Industrial Applications, vyd. CRC Press  Davidovits J. (2008): Geopolymer chemistry and applications. Geopolymer institute, St. Quentin, 587 stran  Yixin Shao Y., Lefort T., Moras S., Rodriguez D. (2000): Studies on concrete containing ground waste glass. Cement and Concrete Research 30 (2000)  Vítek L., Anton O., Blažková B. (2005): Stínící sendvičové konstrukce pro lékařská diagnostická pracoviště s pozitronovou emisní tomografií. Sborník 3. Konference Speciální betony, Malenovice 2005, str  ICF Incorporated (1999): General Blackground Document on Cathode Ray Tube Glass-to-Glass Recycling. Ofiice of Solid Waste U.S. Environmental Protection Agency, 28 stran

21 Děkuji za pozornost


Stáhnout ppt "RNDr. Petr Sulovský, Ph.D., Bc. Tomáš Opletal Katedra geologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci, třída 17. listopadu 12, 771 46 Olomouc,"

Podobné prezentace


Reklamy Google