Centrum výzkumu integrovaného systému využití vedlejších produktů z těžby, úpravy a zpracování energetických surovin (CVVP) 1M06007 2006-2009

Dílčí cíl V003 - VUSTAH Navrhnout a ověřit nové a dosud neaplikované způsoby využití vedlejších energetických produktů (dále VEP) pro ostatní odvětví průmyslu. Indikátory dosažení dílčího cíle : 1.Prokázání nových technologických principů tvorby ekologicky vhodných sanačních a jiných stavebních směsí a dále rekultivačních výplňových a posypových směsí na bázi VEP 2.Navržení skladby a technologického způsobu výroby umělého kameniva s různými kvalitativními charakteristikami na bázi VEP vyrobeného studenou cestou. 3.Určení mezních technických podmínek pro energosádrovec k výrobě anhydritu.

1.Prokázání nových technologických principů tvorby ekologicky vhodných sanačních a jiných stavebních směsí a dále rekultivačních výplňových a posypových směsí na bázi VEP VUSTAH se zabýval v rámci tohoto úkolu dvěma směry využití VEP : suché pojivové směsi cementové izolační výstelky potrubí - vnitřní - vnější V obou směrech se jednalo o možnost částečné náhrady cementu vysokoteplotním nebo fluidním popelem a popílkem.

Suché pojivové směsi na bázi VEP Při stanovení kritérií pro využití popelů a popílků do suchých maltových směsí bylo vycházeno z následujících norem: ČSN 72 2072-2 Popílek pro stavební účely - Část 2: Popílek jako příměs při výrobě malt ČSN P 72 2081-9 Fluidní popel a fluidní popílek pro stavební účely - Část 9: Fluidní popel a fluidní popílek pro výrobu suchých maltových směsí

Průběh řešení Z původně navrženého množství odpadních materiálů produkovaných zejména na Moravě byl na základě vstupních analýz výběr zúžen na 3 druhy popílků z fluidního spalování a 1 popílku z vysokoteplotního spalování. Jako pojivo do navrhované SOMS byl zvolen nejdříve portlandský cement třídy 42,5, později byl používán i vápenný hydrát, případně jejich vhodná kombinace. V první fázi byla část cementu nahrazována jedním z vybraných popílků fluidního, případně vysokoteplotního spalování ve výši 25, 50, 60, 75, 80, 100 % hm. Tato suchá pojivová směs byla přidávána ke kamenivu v poměru 1:3 hm. Pro výrobu maltové směsi bylo používáno kamenivo s velikostí zrna do 4 mm, nejdříve normové a následně pak kopané nebo těžené. Na základě souboru výsledků mechanických zkoušek vzorků z maltových směsí o složení uvedeném výše byl další postup směřován k náhradě ve výši 50-80 % hm. původního pojiva především popílkem z fluidního spalování. Maltové směsi s touto náhradou byly dále optimalizovány kvůli dosažení požadovaných vlastností SOMS pro zamýšlené použití a posuzovány z hlediska ekologického. V rámci této optimalizace byly zkoušeny různé poměry kameniva k pojivu či složení pojivové směsi a její různé náhrady odpadním materiálem. Z důvodu zlepšení technologických a užitných vlastností maltových směsí byly zkoušeny i přísady, zejména plastifikátor a provzdušňovací látka, které měly za úkol snížit množství vody potřebné pro dosažení požadované konzistence, zamezit odměšování vody, zlepšit zpracovatelnost a snížit objemovou hmotnost.

Berolan LP 50 (ze suché sm.) Skladba maltových směsí 5 VCO 75 CO 80 PFF 1211/1 % hm 18,75 20 Cem I 42,5 R 1,25 5 Vápenný hydrát CL 90 - Kamenivo do 4 mm 75 Berolan LP 50 (ze suché sm.) 0,02 0,05 Peramin SMF 30 (z pojiva) 0,8 1,6

Vlastnosti maltových směsí s různým VEP Komerční PFF 41/1 PFF 1211/1 PFF 811/1 PKL 1210/1 Vlastnosti po 7 dnech zrání Pevnost v tlaku MPa 0,5 2,0 0,8 Pevnost v tahu za ohybu 0,4 0,1 0,2 Vlastnosti po 28 dnech zrání 1,3 3,3 6,1 10,4 3,0 1,5 2,4 3,1 1,0 Objemová hmotnost kg/m3 1510 1500 1670 2030 2000 Přídržnost 0,07 0,17 0,08 0,15 0,12 Objemová stálost koláčkem Bez trhlin a deformací trhlina

Stanovení fyzikálně mechanických charakteristik maltových směsí obsahujících VEP

Závěry Bylo konstatováno, že je možná náhrada ve výši až 75 % hm. stávajícího pojiva v SPS popílkem z fluidního spalování. Toto množství popílku spolu s cementem, vápenným hydrátem nebo jejich vhodnou kombinací tvoří suchou pojivovou směs, která může tvořit v množství 15-30 % v kombinaci s vhodně zvoleným kamenivem základní složku pro výrobu SOMS. Pro zlepšení technologických a užitných vlastností maltových směsí je ještě nutné přidávat v malém množství další přísady. Konkrétní uplatnění SPS bylo směřováno do jádrových omítek a zdících malt. Zjišťované parametry maltových směsí s některými popílky fluidního spalování určených zvláště pro omítky dosahovaly hodnot srovnatelných s hodnotami komerčně vyráběných SOMS (pevnost v tlaku 3,5-7,5 N/mm2, objemová hmotnost zatvrdlé malty 1600-1700 kg/m3, přídržnost 0,1 MPa).

Jedním z obávaných negativních dopadů uplatnění popílků fluidního spalování do stavebních výrobků je jejich objemová nestálost. U některých vybraných popílků byl prokázán vyšší obsah síranů a také spalitelných látek, které mohou způsobovat nežádoucí smrštění výsledných produktů. Tyto jevy je možno eliminovat přídavkem vláken. Nutnou součástí ověřování užití popílků do stavebních produktů je stanovení ekologické vhodnosti výsledných výrobků. Na základě porovnávací metody s maltovou směsí na podobné bázi neobsahující vedlejší produkt spalování lze říci, že přítomnost popílků do výše až 75 % hm. náhrady běžného pojiva nevedla ke zhoršení zjišťovaných ekologických parametrů.

Výsledky Funkční vzorek – suchá pojivová směs s VEP pro stavební účely Užitný vzor (PVU 2009-21880) - suchá pojivová směs pro výrobu malt Suchá pojivová směs obsahující cement a vápenný hydrát, vyznačující se tím, že je její část nahrazena až 75 % hmotn. fluidním popílkem, přičemž zbytek do 100 % hmotn. tvoří cement nebo vápenný hydrát anebo jejich vhodná kombinace. Pojivová směs podle nároku 1, vyznačující se tím, že její součástí je vláknitá výztuž v množství do 0,5 % hmotn.

Cementové izolační výstelky potrubí Existují v zásadě dva způsoby ochrany ocelových či litinových trubek a armatur pro potrubí uložených v zemi před negativními účinky vnějšího prostředí : ochrana vnitřního povrchu ochrana vnějšího povrchu Pro oba dva způsoby se používá izolační výstelka cementovou maltou. Výstelka musí plnit především ochrannou funkci rour před mechanickým poškozením a korozními účinky okolního prostředí. Ocelové či litinové roury mohou být vystaveny agresivním účinkům okolní zeminy či vodního prostředí. Výzkumné práce byly zaměřeny na přípravu izolačních výstelek s částečnou náhradou cementu vysokoteplotním nebo i fluidním popílkem či popelem.

Průběh řešení Byly vybrány takové VEP, které se svojí granulometrií blíží použitému cementu. V průběhu řešení tak došlo k zapracování sedmi popílků, dvou z fluidního a pěti z vysokoteplotního způsobu spalování uhlí. Během zkoušek byl nahrazován cement jednotlivými VEP, zkoumán vliv různého přídavku skelných vláken a ověřován procentický obsah plastifikátoru ve směsi. Na základě stanovených pevnostních charakteristik, objemové stálosti výstelek a další vlastností byl poté vybrán jako optimální zástupce VEP popílek vysokoteplotní PKL – 768/1. Následně byl stanoven jeho maximální obsah v konečné receptuře. V průběhu ověřování vhodnosti aplikace VEP ve vnitřních výstelkách se vycházelo z konečné receptury pro vnější výstelky, včetně použitého popílku PKL – 768/1. Odlišnost byla pouze v absenci vláken a superplastifikátoru ve směsi. Postupně byl cement nahrazován odstupňovaným množstvím popílku. Stejně jako v případě vnějších výstelek byl stanoven na základě příslušných zkoušek maximální obsah popílku. Během laboratorních zkoušek byly pro oba dva typy výstelek porovnány pevnostní charakteristiky ( ČSN EN 196-1) i další stanovené vlastnosti  s požadovanými parametry i vlastnostmi standardních hmot ( mrazuvzdornost, objemová stálost, vliv agresivního prostředí, aj.) Na obou dvou typech výstelek s optimálním obsahem popílku PKL – 768 byly provedeny ekologické zkoušky za účelem prokázání jejich zdravotní nezávadnosti i nezávadnosti vůči složkám životního prostředí.

Skladba receptur – vnější výstelka Písek 0-1 mm (%) CEM I 52,5 R (%) VEP (%) Skelné vlákno (% na suchou směs) Superplastifikátor (% na suchou směs) Standardní receptura 51,7 48,3 0,041 0,41 Receptura s VEP (náhrada 51,8 % cementu 23,3 25 Stanovení pevnostních charakteristik vnější výstelkové směsi

Skladba receptur – vnitřní výstelka Písek 0-1 mm (%) CEM I 52,5 R (%) VEP (%) Skelné vlákno (% na suchou směs) Superplastifikátor (% na suchou směs) Standardní receptura 51,7 48,3 Receptura s VEP (náhrada 41,4 % cementu 28,3 20 Stanovení pevnostních charakteristik vnitřní výstelkové směsi

Závěry Bylo zjištěno, že je možná náhrada cementu určitým množstvím popílku bez negativního ovlivnění výsledných požadovaných i charakteristických vlastností výstelek. Vhodnější se ukázal popílek z vysokoteplotního způsobu spalování. Na základě provedených zkoušek je možné popílkem nahradit až 52 % cementu ve vnější cementové výstelce, což představuje 25 % z celkové směsi. Při aplikaci do vnitřních cementových výstelek je možná náhrada až 42 % cementu, což činí 20 % z celkové směsi. Při tomto dávkování popílku nedochází též k významnému ovlivnění objemové stálosti výstelek. Výstelky s  uvedeným popílkem vykázaly po 100 dnech uložení v agresivních prostředích odolnost vůči tomuto prostředí srovnatelnou se standardními výstelkami.

Výsledky Funkční vzorek – Vnější cementová izolační výstelka se zapracovaným VEP Užitný vzor ( PUV 2009-21881) – Směs ke zhotovení vnitřní ochranné vrstvy potrubí Podstatou užitného vzoru je směs ke zhotovení vnitřní ochranné vrstvy potrubí uloženého v zemi, jejíž součástí je písek, cement a voda, kde je sušina tvořena 45 až 55 % hmotn. písku o zrnitosti do 1 mm, 25 až 38 % hmotn. cementu, 10 až 25 % hmotn. vysokoteplotního popílku o zrnitosti do 1 mm s propadem pod síto 0,063 mm větším než 50 %, přičemž vodní součinitel směsi činí 0,15 až 0,4. Jsou dokončovány zkoušky pevnosti rázem a připravovány technické podklady pro podání přihlášky druhého užitného vzoru - Směs pro zhotovení vnější ochranné vrstvy potrubí.

2. Navržení skladby a technologického způsobu výroby umělého kameniva s různými kvalitativními charakteristikami na bázi VEP vyrobeného studenou cestou. Cílem výzkumných prací bylo ověření možnosti využití vedlejších energetických produktů (VEP) vzniklých při spalování uhlí v elektrárnách a teplárnách pro výrobu umělého kameniva s objemovou hmotností pod 2000 kg/m3, vyráběného studenou cestou. V průběhu řešení byly pro výrobu umělého kameniva testovány především popílky a popely z vysokoteplotního a fluidního spalování uhlí zejména z oblasti Moravy a Slezska. Jejich využití je jednou z dalších možností náhrady a úspory neobnovitelných přírodních surovin. Počet ověřovaných receptur ( skladeb směsi) - 40 Pro řešení problematiky byla stanovena metodika laboratorních a poloprovozních postupů a zkoušek Zkušební tělesa : laboratorní - válečky 36x36 mm poloprovozní - pelety 4/8mm, 8/16 mm

Průběh řešení Z výsledků a poznatků během laboratorních ověřování výroby umělého kameniva do betonu, zásypové vrstvy a příbuzných aplikací na bázi vedlejších energetických produktů, bylo vybráno pro poloprovozní zkoušky10 skladeb směsí pro umělé kamenivo do betonu a 3 skladby pro umělé kamenivo do speciálních výrobků s dočasnou funkcí, zásypové vrstvy a příbuzných aplikací. Požadované minimální hodnoty pevnosti v tlaku po 28 dnech zrání na zkušebních tělesech : 10 MPa pro umělé kamenivo do betonu. 3 MPa pro umělé kamenivo do zásypové vrstvy a příbuzných aplikací Poloprovozně vyrobené umělé kamenivo na peletizačním talíři bylo roztříděno na jednotlivé frakce 4/8, 8/16 mm, na kterých byly provedeny zkoušky dle ČSN EN 13055-1 Pórovité kamenivo-Část 1: Pórovité kamenivo do betonu, malty a injektážní malty. Pro posouzení technologické vhodnosti umělého kameniva do betonu byly sledovány pevnostní charakteristiky a porovnány s technickými požadavky pro daný účel a prostředí užití.

Složení vybraných skladeb směsí s podílem VEP

Porovnání pevnostních charakteristik laboratorních a poloprovozních vzorků

Závěry Z hodnocení vybraných skladeb vyplynuly směry užití UK takto : Umělé kamenivo do betonu – KABET Umělé kamenivo s řízenou trvanlivostí – KARIT Umělé kamenivo pórovité s tepelně izolačními vlastnostmi – KATIL Pro jednotlivé typy kameniv jsou postupně stanovovány požadavky a kritéria pro daný účel a prostředí užití. Byl zpracován a ověřen metodický postup hodnocení vhodnosti VEP pro výrobu UK za studena. Bylo ověřeno a potvrzeno, že existuje korelační závislost mezi laboratorními zkušebními tělesy (válečky) a UK vyrobeným poloprovozně.

Výsledky Funkční vzorek - Soubor funkčních vzorků s obsahem VEP pro stanovení technologických a ekologických charakteristik a technických parametrů pro hmotu Funkční vzorek - Soubor funkčních vzorků s obsahem VEP pro stanovení pevnostních charakteristik umělého kameniva KABET na zkušebních laboratorních válečcích Funkční vzorek - Umělé pórovité kamenivo KARIT ( kamenivo s řízenou trvanlivostí) na bázi popílku z fluidního a vysokoteplotního spalování bez klasických pojiv – kompaktace na gran.válcích Prototyp - Umělé pórovité kamenivo KABET ( kamenivo do betonu) na bázi popílku z fluidního a vysokoteplotního spalování pro ověření požadovaných technických a ekologických parametrů ve vztahu k účelu použití (mezerovitý beton, lehký litý beton) Užitný vzor ( PUV 2009-21879) - Směs ke zhotovení umělého pórovitého kameniva do konstrukcí na bázi vysokoteplotního popílku

Výsledky Užitný vzor ( PUV 2009-21879) - Směs ke zhotovení umělého pórovitého kameniva do konstrukcí na bázi vysokoteplotního popílku Směs ke zhotovení pórovitého umělého kameniva do sypných konstrukcí,obsahující vysokoteplotní popílek, pojivo a vodu, vyznačující se tím, že její sušina je tvořena 70 až 85 % hmotn. vysokoteplotního popílku a dále alternativním pojivem v množství 15 až 30 % hmotn. tvořeným mletým fluidním ložovým popelem, který má zrnitost danou zbytkem na sítě 0,09 mm v hodnotě 10 % hmotn., přičemž vodní součinitel směsi činí 0,20 až 0,28. Směs podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve směsi je až 5 % hmotn. mletého fluidního ložového popele nahrazeno vápnem nebo cementem anebo jejich směsí.

3.Určení mezních technických podmínek pro energosádrovec k výrobě anhydritu. Hlavním cílem této aktivity byl návrh a následné ověření metodického postupu pro hodnocení vhodnosti energosádrovců pro výrobu anhydritu. V rámci aktivity proběhly : vstupní testy vlastností 6 energosádrovců z ČR ověření metodických postupů pro výrobu anhydritu pomocí laboratorních výpalů laboratorní testování vlastností anhydritu - sledování především vlivu testovaných teplot na fázové složení a fyzikálně-mechanické vlastnosti laboratorně vypálených anhydritů Pro dosažení výsledků bylo využito nejen laboratorních elektrických pecí, ale také přesnější a časově méně náročnější metody vysokoteplotní rentgenové difraktometrie.

Průběh řešení série vstupních zkoušek (celkový chemický rozbor, sítový rozbor, stanovení sypné hmotnosti, stanovení ztráty žíháním, stanovení obsahu kovů ve výluhu a v sušině a ekologické zkoušky) před zahájením výpalu byly jednotlivé vzorky energosádrovců vysušeny do ustálené hmotnosti. Teplota sušení byla zvolena 45 °C, vyšší teplota sušení by mohla zapříčinit změnu složení energosádrovců ještě před zahájením samotných laboratorních výpalů zkušební laboratorní výpaly energosádrovců na anhydrit v elektrických laboratorních pecích (hodnoty zkoušených teplot výpalů se pohybovaly v rozmezí 100 °C až 1000 °C tak, aby bylo možné posoudit podmínky pro vznik všech pěti existujících fází systému CaSO4 – CaSO4 . 2H2O, jenž popisuje děje probíhající při dehydrataci síranu vápenatého a jeho zpětné hydrataci) během výpalu byly sledovány úbytky hmotností zkoušených energosádrovců. Vysušené vzorky energosádrovců byly páleny po dobu 30 minut v rozmezí teplot 100°C až 1000°C, kdy teplota byla postupně navyšována po 100°C intervalech. vzorky zkoušených energosádrovců i z nich laboratorně vypálených anhydritů byly poté odeslány na DTA a RTG analýzy s cílem bylo zjistit zejména fázové složení laboratorně vypálených anhydritů pro každou z testovaných teplot a jejich následné porovnání.

2D diagram vysokoteplotní analýzy vzorku SAE-985/1 (S…sádrovec, B…bassanit, A…anhydrit)

Výsledný laboratorní výpal probíhal po dobu cca. 2 hod Výsledný laboratorní výpal probíhal po dobu cca. 2 hod., za teploty 650 °C~750 °C, tak aby došlo k co nejkvalitnějšímu výpalu energosádrovce na anhydrit a obsah anhydritu II byl ve vypáleném vzorku co nejvyšší. Vypálený vzorek anhydritu byl proto odeslán na RTG-difrakční analýzu a výsledky analýzy byly porovnány s výsledky analýz laboratorních výpalů v předchozích obdobích.Bylo zjištěno, že obsah anhydritu II ve dvou vzorcích vypáleného energosádrovce s nejlepšími vlastnostmi, byl v průměru 96,4%. Tento výsledek prokazuje, že takto vypálený anhydrit svou čistotou splňuje požadavky pro použití ve všech známých odvětvích průmyslu využívajících anhydrit ke svým účelům.

Závěry Byl získán nejen celkový přehled o vzájemně porovnatelných vlastnostech běžně dostupných energosádrovců ČR, Byly získány poznatky o dějích a fázových složeních testovaných vzorků během laboratorních výpalů na anhydrit. Bylo konstatováno,že využitím vysokoteplotní rentgenové difraktometrie lze efektivně sledovat procesy probíhající během zahřívání a chlazení zkoušených energosádrovců. Vypracovaný metodický postup lze využít pro laboratorní stanovení vhodnosti energosádrovce pro výrobu anhydritu. Získáme kvalitně vypálený anhydrit s vysokou čistotou v řádovém množství několika kilogramů na jeden cyklus výpalu. Nevýhodou je pouze větší časová náročnost, způsobená potřebnou úpravou vzorků do formy tablet.

Výsledky Funkční vzorek - soubor zkušebních prvků pro stanovení metodického postupu „Laboratorní ověření výroby anhydritu a jeho následné využití.“ Stanovení metodického postupu pro laboratorní výrobu anhydritu a jeho následné využití.

Dílčí cíl V006 - VUSTAH Navrhnout a ověřit nové a dosud neaplikované způsoby využití vedlejších energetických produktů (dále VEP) pro ostatní odvětví průmyslu. Indikátory dosažení dílčího cíle : Definice základních podkladů pro ekonomickou analýzu Množství vstupních faktorů, náročnost technologie, množství produktu ve výstupu při maximální a minimální kapacitě výroby při pevně daných vstupech. Ekonomická analýza Stanovení výše potřebného kapitálu, návrh struktury finančních zdrojů, návratnost kapitálu a míru výnosnosti, míru rizika Marketingový průzkum Popis situace a stanovení cílů průzkumu, sestavení plánu průzkumu, zpracování a analýza dat

Dílčí cíl V006 - VUSTAH Navrhnout a ověřit nové a dosud neaplikované způsoby využití vedlejších energetických produktů (dále VEP) pro ostatní odvětví průmyslu. Dosažené výsledky : Strojně technologický návrh malokapacitní linky pro výrobu umělého kameniva Vyčíslení investičních a provozních nákladů vč. provedení ekonomické analýzy. Vyhodnocení průzkumu veřejného mínění ve vztahu ke stavebním hmotám na bázi VEP SWOT analýza výroby umělého kameniva na bázi VEP Aktualizovaný souhrn všech legislativních požadavků pro výrobu umělého kameniva.

VÝROBNÍ PLÁN: Stanovení kapacity výroby - 6 základních variant – malokapacitní a automatizovaná linka s variantami: jednosměnný, dvousměnný a třísměnný provoz Stanovení investic - Stavební část Výrobní objekt, hala pro zrání čerstvých pelet/granulí, skládka kameniva, kompresorovna, sklad přísad, dílny, provozní a sociální budova Strojně-technologická část Skladování komponent, dávkování, vážení a mísení, vytváření pelet/granulí, skladování, třídění a expedice, výroba a rozvod tlakového vzduchu, odprašován - Elektrotechnická část Řešení v obdobných funkčních celcích, jako část strojně-technologická - Měření a regulace Stanovení potřeby paliv a energie, pracovníci, ostatních položek (náhradní díly, opravy, udržování atd.) pro jednotlivé varianty.

POPIS PRODUKTU KABET – lehké umělé kamenivo dle ČSN EN 13055-1, která určuje vlastnosti pórovitého kameniva a pórovitého fileru jako kameniva, získaného úpravou přírodního, umělého nebo recyklovaného materiálu a směsi těchto kameniv pro použití v betonu, maltě a injektážní maltě, v pozemních stavbách, silnicích a inženýrských stavbách. Technologie výroby – Z peletizačního talíře jsou pelety dopravovány systémem pásových dopravníků na krytou technologickou (zrací) skládku. Zde se pelety nechávají vyzrát po dobu uvedenou v technologickém předpisu. Po dotvrzení pelet na manipulační pevnost jsou dále tříděny pomocí třídícího zařízení na jednotlivé frakce a ukládány na expediční skládku.

Výčet použitých komponent, vč, vyčíslení nákladů [tis. Kč] Skladovací technika surovin (sila + uzávěr + provzdušnění) 1 060 Dávkování suroviny (dávkovací turnikety s frekvenčním měničem)  276 Doprava suroviny do mísícího zařízení (šnekové dopravníky)  320 Mísící zařízení (homogenizátor mísící dvouvřetenový)  448 Přívod vody (redukční stanice + ventil + trysky + filtr) 78  Peletizace (peletizační mísa včetně pohonu a hrdla, žlab výpadu z pel. mísy + sběrná komora + hadice DN200) 1 027 Elektrotechnická část-rozvaděč,měniče,kabeláž 158 Automatizace linky 250 Třídění pelet (vibrační třídič dvousítový) 186 Skladování a expedice (rozvaděcí dopravník v suchém skladu) 200 Podpůrné konstrukce 400 Nátěry 150 Kotoučový mlýn, filtrační zařízení, ventilátor, potrubí 2 403 Zásobní sila, doprava a dávkování suroviny, elektroinstalace  761

KALKULACE surovinových nákladů ve vztahu k dosaženým kvalitativním vlastnostem produktu s cílem: Maximální úspory pojiv Efektivnosti každé jednotlivé složky Bylo hodnoceno následujících 18 receptur

FINANČNÍ PLÁN Pro další výpočty byly vybrány 2 receptury V závislosti na strojně technologickém návrhu a počtu směn bylo stanoveno šest kapacitních variant. Počet směn 1 2 3 Malokapacitní linka Roční kapacita t 2000 4000 6000 Denní kapacita 10 20 30 Automatizovaná linka 10000 20000 30000 50 100 150 Počet dní plného provozu v roce 200 dní Receptura I. II. vysokoteplotní popílek % 75 90 ložový popel 25 - cement

Stanovení základních parametrů pro ekonomický model Ukazatel Parametr Poznámka Průměrná roční inflace 3 % Průměrná míra inflace vyjádřená přírůstkem indexu spotřebitelských cen v roce 2007 proti průměru roku 2006 byla 2,8 %, což je hodnota o 0,3 procentních bodů vyšší než v roce 2006. Doba návratnosti 5 let Výchozí hodnota, dle výsledků může být prodloužena, či krácena – čím kratší, tím lépe Čistá současná hodnota > 0 Rozdíl mezi současnou hodnotou očekávaných peněžních příjmů a investicí – čím větší, tím lépe Anuita  předpokládaný roční zisk. Je třeba vzít do úvahy dobu životnosti a kalkulovanou úrokovou míru. Vnitřní výnosové procento > kalkulovaná úroková míra % nejvyššího možného úrokového zatížení Index ziskovosti > 1 Měřítko očekávané úspěšnosti navrhované investice. Vyjadřuje poměr současné hodnoty očekávaných peněžních příjmů k částce investovaného kapitálu Poměr vlastních a cizích zdrojů Zvažuje riziko dané mírou zadlužení a náklady na pořízení zdrojů Míra kapitalizace > náklady vynaložené na použití vlastních i cizích zdrojů Představuje požadovanou míru výnosnosti investice Bod zvratu bude vyjádřen graficky Minimální kapacita výrobní linky pro zajištění rentabilní výroby Míra rizika OV > PV Zohledňuje i riziko spojené s příslušnou alternativou řešení – čím větší rozdíl mezi očekávanou výnosností (OV) a požadovanou výnosností (PV), tím lépe.

Na základě uvedených parametrů bylo v případě MALOKAPACITNÍ LINKY provedeno ekonomické hodnocení s následujícími závěry: Pro AUTOMATIZOVANOU LINKU zůstala technologie zpracování stejná, bylo však nezbytné provést nový výběr strojního zařízení s ohledem na zvýšení roční kapacity výroby a nové vyčíslení investičních a provozních nákladů na toto strojní zařízení. Plánovaná položka  Varianta I [v tis. Kč] Varianta II [v tis. Kč] 1 směna 2 směny 3 směny Plánované náklady na suroviny a materiál 225 450 675 530 1060 1590 Plánované osobní náklady 840 1680 2520 Plánované ostatní provozní náklady 852 1704 2556 786 1572 2358 Variabilní náklady celkem 1917 3834 5751 2156 4312 6468 Fixní náklady při návratnosti investice 5 let 1544 911 Celkem náklady 3461 5378 7295 3067 5223 7379 Výkony v tis. tun/rok 2000 4000 6000

Porovnání jednotlivých variant dle nákladovosti

Varianta I Varianta II Porovnání jednotlivých variant dle bodu zvratu MALOKAPACITNÍ LINKA Varianta I Varianta II

Varianta I Varianta II Porovnání jednotlivých variant dle bodu zvratu AUTOMATIZOVANÁ LINKA Varianta I Varianta II

Probíhal primárním a sekundárním způsobem MARKETINGOVÝ VÝZKUM Probíhal primárním a sekundárním způsobem Předvýzkum byl proveden na základě sekundárních dat získaných z klasických statistických přehledů (Český statistický úřad, rezortní ministerstva – MPO ČR, MŽP ČR, MMR ČR a další instituce spojené s touto problematikou) Informace situaci na trhu stavebních hmot, o produkci a odbytu stavebních hmot, surovinové politice, stávajících technologiích apod. V rámci primárního marketingového výzkumu byla dotazována odborná i laická veřejnost s cílem zjistit nebo ověřit: Možnosti uplatnění produktu na trhu ČR, požadavky na samotný produkt, jeho cenu a způsob distribuce, stav veřejného mínění na stavební produkty z druhotných surovin atd.

ANALÝZA TRHU V rámci analýzy trhu v ČR byla v zjištěna následující data: Situace na trhu přírodních i umělých kameniv – rozmístění, ceny, užití Informace potvrdily nastavený směr výroby lehkého kameniva Česká ekonomika je prakticky soběstačná v zásobování přírodním kamenivem. Celková produkce kameniva v roce 2006 činila 67,2 mil. tun. Převážně bylo (a nadále je) využíváno přírodní kamenivo, využití umělého kameniva a recyklátů dosahuje necelých 6% Uvedený trend potvrdily i informace ze zahraničí: Celková produkce kameniva v zemích UEPG v roce 2006 činila 3 069,4 mil. tun Z toho umělé kamenivo 58,6 mil. t (necelá 2% z celkové produkce kameniva používaného ve stavebnictví) Narůstající trend využití recyklátů 179,2 mil. t (téměř 6 % z celkové produkce) Více než polovina produkce umělého kameniva z evropských zemí je soustředěna v Německu (30,0 mil. tun) V Nizozemsku se zpracovává nebo vyváží 100% VEP a na umělé kamenivo je využito téměř 20% produkce popílku

ZMAPOVÁNÍ PRODUKCE PŘÍRODNÍ HO KAMENIVA V ČR Do tabulek byly podle krajů zaneseny a seřazeny údaje o dobývacích prostorech v ČR, těžených surovinách a jejich využití. Data byla přenesena do map ČR podle jednotlivých kategorií kameniv. DK - drcené kamenivo: kamenivo drcené, kamenivo silniční, kamenivo do betonu, kamenivo pro asfaltové směsi, štěrkodrť, štěrk pro silniční účely, kolejové lože, podkladové vrstvy, posypový materiál. SP - písek a štěrkopísek: písek, štěrkopísek, pískovec, slévárenský a sklářský písek, dekorační pískovec a maltařské písky Mapy = vodítko k nalezení lokalit vhodných pro uplatnění umělých kameniv z důvodu místního nedostatku jejich přírodních ekvivalentů.

Mapa DK (drcené kamenivo)

Mapa SP (písek a štěrkopísek)

Přírodní kamenivo pro stavební účely celkem

ZMAPOVÁNÍ PRODUKCE UMĚLÉHO KAMENIVA V ČR Místa současné produkce významná pro stavební průmysl Vintířov – keramzit (lehčené kamenivo) Užití: do mezerovitých betonů, pro tepelně izolační betony, do konstrukčních lehkých betonů, pro izolační zásypy, k zahradním účelům. Veselí nad Lužnicí – vermikulit Užití: ve výrobě protipožárních, nehořlavých a žáruvzdorných desek, na lisované izolační tvárnice, odlehčené, izolační a žáruvzdorné betony, omítky s tepelně izolačními a žáruvzdornými vlastnostmi, dále pak v zemědělství, automobilovém průmyslu nebo jako inertní a dobře absorbující obalový materiál pro dopravu nebezpečných materiálů. Šenov u Nového Jičína – expandovaný perlit Užití: izolační materiál Třinec - hutná kameniva Užití: pro silniční stavitelství, směsi umělých kameniv a hutních sutí pro sanační a rekultivační účely. Někteří producenti vedlejších produktů, tj.: odpadních materiálů z hutní výroby (vysokopecní a ocelárenské strusky) produktů spalování (popely, popílky, škváry, energosádrovce apod.)

Produkce umělého kameniva v evropských zemích sdružených v UEPG Produkce (v mil. t) Stát Písek a štěrk Drcený kámen Recykláty Umělá kameniva Celkem Belgie 13,9 38,0 12,0 1,2 65,1 Česká republika 25,5 3,4 0,3 67,2 Dánsko 58,0 58,3 Finsko 53,0 45,0 0,5 98,5 Francie 170,0 223,0 10,0 7,0 410,0 Irsko 54,0 79,0 1,0 0,0 134,0 Itálie 225,0 145,0 4,5 3,0 377,5 Německo 263,0 174,0 46,0 30,0 513,0 Nizozemí 24,0 4,0 20,2 48,2 Norsko 15,0 0,2 53,2 Polsko 104,3 37,7 7,2 1,6 150,8 Portugalsko 6,3 82,0 88,3 Rakousko 66,0 32,0 3,5 104,5 Slovensko 8,9 16,9 26,3 Španělsko 159,0 300,0 1,3 460,3 Švédsko 23,0 49,0 7,9 80,1 Švýcarsko 46,5 5,3 57,1 Velká Británie 124,0 85,0 56,0 277,0 1 439,4 1 392,2 179,2 58,6 3 069,4 Zdroj: UEPG Annual Report 2006

MARKETINGOVÝ VÝZKUM Průzkum byl prováděn náhodným výběrem. Pro vyhodnocení výsledků byli rozděleni podle pohlaví, věku a odbornosti S ohledem na danou problematiku je ve zkoumaném vzorku nižší zastoupení žen, které se dále zmenšuje s rostoucím věkem a odborností..

Věkové zastoupení respondentů je rovnoměrné, vyšší zastoupení mají dvě skupiny: 31-40 a 41-50, tzn. lidé zakládající a živící rodiny, kteří nejčastěji budují případně rekonstruují rodinné domy nebo byty. Tyto dvě skupiny mají také výraznější zastoupení ve skupině odborné veřejnosti.

Z oslovených respondentů bylo 20% profesionálně zainteresováno v některém z oborů stavebnictví. 6% z nich bylo vysokoškolsky vzdělaných. Z celkového počtu respondentů projevuje zájem o složení stavebních hmot pouze cca 40% (v případě mužů 50%, v případě žen 30%). Dle očekávání projevilo zájem o skladbu hmoty tři čtvrtiny z respondentů zastupujících odbornou veřejnost, oproti tomu laická veřejnost projevila tento zájem pouze z jedné třetiny. V závislosti na věku lze konstatovat, že zájem o složení stavebních hmot projevuje spíše mladší generace, tzn. s rostoucím věkem se tento zájem snižuje.

Pro stanovení preferencí byly respondentům předloženy atributy ovlivňující výběr dané stavební hmoty (viz na střed kruhu) K uvedeným parametrům respondenti přidělovali body 1 až 7 (čím vyšší bodové ohodnocení, tím větší váha). V první dotazové fázi se vyjadřovali ke stavebním hmotám obecně, na konci dotazování se stejným způsobem vyjadřovali ke hmotám na bázi VEP. Graf obsahuje procentuální vyjádření preferencí v případě běžných stavebních hmot (vnitřní kruh) a hmot na bázi VEP (vnější kruh). Vyplývá z něj zvýšený zájem o cenu, zdravotní nezávadnost a složení hmoty na bázi VEP.

Na obecnou otázku, zda by byli ochotni použít stavební hmoty na bázi VEP, odpovídalo necelých 30% respondentů „ne“. Tento výsledek se příliš nelišil z hlediska pohlaví. V závislosti na věku se k těmto materiálům stavěli kritičtěji mladí lidé ze skupiny 30-.. Oproti předpokladům byla opatrnější i odborná veřejnost. Pro „ne“ se vyslovilo necelých 35% odborníků oproti 27% laiků.

I v tomto případě se projevila jako nejkritičtější skupina respondentů 30- (téměř 5% pro striktní „ne“) a podle očekávání také ženy (3,37 %). Překvapivě se v tomto případě nelišily názory odborníků a laiků. Všechny kategorie respondentů se jednotně shodli na tom, že materiály na bázi VEP jsou spíše vhodné pro venkovní stavby a stavby komunikací (téměř 60%).

SWOT analýza výroby umělého kameniva na bázi VEP + – Vnitřní vlivy Silné stránky Možnost využití VEP a náhrada přírodních zdrojů Snížení objemové hmotnosti Výrazné zlepšení termoizolačních vlastností Zlepšení dalších fyzikálně mechanických vlastností Optimální vlastnosti pro výrobu lehkých, mezerovitých a lehčených betonů Úspora alternativních nákladů na skládkování VEP Slabé stránky Variabilita vlastností VEP Vyšší nasákavost Možnost výskytu nežádoucích objemových změn ve finálním výrobku Vysoká počáteční investice Nezbytná průběžná kontrola chemického složení jednotlivých komponent Vnější vlivy Příležitosti V ČR se pórovité kamenivo v přírodním stavu nevyskytuje – musí se vyrábět uměle. Jediná konkurence sídlí v Západních Čechách V oblasti pozemních staveb jsou upředňostňovány výrobky s nižší objemovou hmotností a lepšími tepelně izolačními schopnostmi. K výrobě těchto materiálů je používáno pórovité kamenivo Hrozby Celosvětová ekonomická krize a s ní související útlum ve stavebnictví Legislativa Veřejné mínění – obecná nedůvěra v materiály na bázi druhotných surovin Nejistota odbytu, konkurence

Závěry Na základě zjištěných výsledků byla navrhnuta linka na výrobu umělého kameniva a to ve dvou variantách – první byla koncipována podle vybrané optimální receptury (75 % vysokoteplotního popílku a 25 % mletého fluidního ložového popela), druhá varianta je kombinací vysokoteplotního popílku (90 %) a cementu (10 %). Výkon linky byl přitom stanoven na úrovni malokapacitní výroby 2 000 t/ročně pro jednosměnný provoz. Ze srovnání obou navržených variant vyplynulo, že pro kapacity vyšší než 4 tis. tun za rok se jeví jako výhodnější používat variantu 1 s mletým ložovým popelem. U obou variant byly rovněž vyčísleny fixní a variabilní náklady, což umožnilo grafické vyjádření jednotlivých bodů zvratu (body, od kterých se výroba stává rentabilní) při zvolených cenových hladinách. S ohledem na dostupnou výrobní kapacitu bylo zjištěno, že by se minimální cena umělého kameniva měla pohybovat okolo 1 250 Kč/t. Analýza bodu zvratu ukázala, že pro dosažení nižší ceny a tím pádem konkurenční výhody, je nutné optimalizovat kapacitu výroby umělého kameniva, což znamená zvolit základ pro jednosměnný provoz na úrovni 10 000 t/rok. Analýza bodu zvratu poté prokázala, že navýšení výrobní kapacity umožnilo výrazně snížit cenu umělého kameniva. Pro zajištění ziskovosti tohoto produktu při ceně 500 Kč/t by byl potřeba provoz na 2 případně 3 směny, pro cenu 700 Kč/t by byl dostačující pouze jednosměnný provoz.

Aktualizace a doplnění přehledu legislativních a technických požadavků pro využití VEP ve výrobě stavebních hmot, vymezení požadavků vztahujících se k navrhovaným strojně-technologickým linkám. V průběhu řešení byly vytvořeny a pravidelně aktualizovány databáze evropských i českých legislativních požadavků, které musí splňovat : - VEP jako odpady výrobky s obsahem VEP strojně technologická linka na výrobu UK VEP a REACH ?

LEGISLATIVNÍ POŽADAVKY PRO VEP JAKO ODPAD: Vyhláška č. 294/2005 Sb. o podmínkách ukládání odpadů na skládky a jejich využívání na povrchu terénu a změně vyhlášky č. 383/2001 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady Vyhláška č. 457/2001 Sb. o odborné způsobilosti a o úpravě některých dalších otázek souvisejících s posuzováním vlivů na životní prostředí Zákon č. 356/2003 Sb. o chemických látkách a chemických přípravcích a o změně některých zákonů se změnou v zákoně č. 222/2006 Sb. Metodické doporučení SZÚ pro hodnocení škodlivých a nežádoucích látek uvolňujících se z vybraných skupin výrobků pro stavby do vody a půdy v platném znění Metodický pokyn odboru odpadů k nakládání s odpady ze stavební výroby a s odpady z rekonstrukcí a odstraňování staveb Zákon č. 185/2001 Sb. o odpadech a o změně některých dalších zákonů, ve znění pozdějších předpisů Zákon č. 25/2008 Sb. o integrovaném registru znečišťování životního prostředí a integrovaném systému plnění ohlašovacích povinností v oblasti životního prostředí a o změně některých zákonů Zákon č. 34/2008 Sb., kterým se mění zákon č. 185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých dalších zákonů, ve znění pozdějších předpisů Vyhláška č. 376/2001 Sb. o hodnocení nebezpečných vlastností odpadů se změnou ve vyhl. č. 502/2004 Sb. Vyhláška č. 381/2001 Sb. Katalog odpadů se změnou ve vyhl. č. 168/2007 Sb. Vyhláška č. 383/2001 Sb. o podrobnostech nakládání s odpady se změnou ve vyhl. č. 294/2005 Sb.

LEGISLATIVNÍ PŘEDPISY PRO VEP JAKO VÝROBEK: Zákon č. 22/1997 Sb. o technických požadavcích na výrobky se změnou v zákoně č. 186/2006 Sb. Nařízení vlády č. 163/2002 Sb., kterým se stanoví technické požadavky na vybrané stavební výrobky se změnou v NV 312/2005 Sb. Nařízení vlády č. 190/2002 Sb., kterým se stanoví technické požadavky na stavební výrobky označované CE se změnou v NV č. 128/2004 Sb. Nařízení vlády č. 173/1997 Sb., kterým se stanoví vybrané výrobky k posuzování shody se změnou v NV 329/2002 Sb. Zákon č. 102/2001 Sb. o obecné bezpečnosti výrobků a o změně některých zákonů Zákon č. 183/2006 Sb. o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon) se změnou v zákoně č. 68/2007 Sb. Zákon č. 186/2006 Sb. o změně některých zákonů souvisejících s přijetím stavebního zákona a zákona o vyvlastnění Vyhláška č. 409/2005 Sb. o hygienických požadavcích na výrobky přicházející do přímého styku s vodou a na úpravu vody Zákon č. 59/1998 Sb. o odpovědnosti za škodu způsobenou vadou výrobku se změnou v zákoně č. 209/2000 Sb. Vyhláška č. 137/1998 Sb. o obecných technických požadavcích na výstavbu se změno ve vyhl. č. 502/2006 Sb. Vyhláška č. 6/2003 Sb., kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb LEGISLATIVNÍ PŘEDPISY SPOLEČNÉ: 17/1992 Sb. Zákon o životním prostředí 100/2001 Sb. Zákon o posuzování vlivů na životní prostředí a o změně některých souvisejících zákonů se změnou v zákoně č. 216/2007 Sb. Zákon č. 18/1997 Sb. o mírovém využívání jaderné energie a ionizujícího záření a o změně a doplnění některých zákonů (atomový zákon)

Shrnutí výsledků 2006-2009 Funkční vzorky…………………………6 Prototyp…………………………………1 Užitné zory…………………………....3/3(2) Článek ve sborníku…………………...31/13 Článek v odborném periodiku………...2 Metodický postup……………………...1/1 Konference……………………………..3/1 Veletrhy………………………….……...6/2

Cíle VUSTAH v rámci řešení CVVP v letech 2010-2011 Dílčí cíl V002 - Navrhnout strojně technologické způsoby sdružené výroby umělého kameniva a suchých maltových i omítkových směsí na bázi VEP Očekávané výsledky : Navržení strojně technologického způsobu sdružené výroby umělého kameniva za studena (UKS) a suchých pojivových směsí (SPS) na bázi VEP. Určení mezních technických podmínek pro VEP z hlediska využití ve sdružené výrobě UKS a SPS . Vymezení požadavků a kritérií u VEP, používaných pro výrobu UKS a SPS jako podklad pro revize stávajících ČSN. Užitné vzory vybraných výrobků UKS a SPS.