Czasopismo | INŻYNIERIA MATERIAŁOWA | Rocznik 2016 - zeszyt 3

Influence of leather tanning waste addition and sintering parameters on physical and mechanical properties of ceramic granules

10.15199/28.2016.3.7

nr katalogowy: 99372
10.15199/28.2016.3.7

This paper presents results of manufacturing the ceramic porous granules made of the local waste materials. These granules were produced from the mixture of the car wind-shield glass contaminated by residuals of the PVB foil and aluminosilicate-based mine slates. Addition of the leather tanning wastes was used in order to increase granules porosity without significant decrease of mechanical properties. The paper shows the effect of tanning wastes addition and sintering parameters on the properties of the resultant granules in comparison to the leather-free product. Porosity, apparent density and water absorption were examined according to EN 1097 standard, and compressive strength was examined according to UNE-EN 13055-1 standard. Differences in the microstructure of granules were examined using scanning electron microscope. Partial substitution of both starting materials by tanning wastes and/or the two-step sintering regime could significantly improve the physical properties, what has been shown in the present paper. Key words: ceramic granules, leather tanning waste, recycling, waste management, windshield glass. Inżynieria Materiałowa 3 (211) (2016) 131÷136 DOI 10.15199/28.2016.3.7 © Copyright SIGMA-NOT MATERIALS ENGINEERING 1. INTRODUCTION Nowadays, there are several issues related to recycling the car windshield glass. One of these problem is related to the layered structure of a car windshield. Two layers of glass are separated by a polymer layer of polyvinyl butyral (mainly known as PVB), which improves mechanical properties of the laminated material but simultaneously it prevents the separation of layers in the waste glass during a mechanical treatment. Advanced technology allows to separate those layers during screening resulting in separation of PVB as a large-sized fraction from the fine glass powder. It is impossible to produce the windshields again from these materials, but the PVB scraps can be used once more as an[...]

Bibliografia

[1] Franus M., Barnat-Hunek D., Wdowin M.: Utilization of sewage sludge in the manufacture of lightweight aggregate. Environ Monit Assess 10 (2016) 188.
[2] Volland S., Brötz J.: Lightweight aggregates produced from san sludge and zeolitic rocks. Construction and Building Materials 85 (2015) 22÷29.
[3] Yiu Lo T., Cui H., Ali Memon S., Noguchi T.: Manufacturing of sintered lightweight aggregate using high-carbon fly ash and its effect on the mechanical properties and microstructure of concrete. Journal of Cleaner Production 112 (2016) 753÷762.
[4] UNE-EN 13055 standard — part 1: Lightweight aggregates for concrete, mortar and grout.
[5] EN 1097 standard — part 6: Tests for mechanical and physical properties of aggregates. Determination of particle density and water absorption.
[6] http://www.teraz-srodowisko.pl/aktualnosci/Polski-sposob-na-recykling- 470.html.
[7] De’ Gennaro R., Graziano S. F., Cappelletti P., Colella A., Dondi M., Langella A., De’ Gennaro M.: Structural concretes with waste-based lightweight aggregates: From landfill to engineered materials. Environmental Science & Technology 43 (2009) 7123÷7129.
[8] Spratt B. H.: The structural use of lightweight aggregate concrete. Cement And Concrete Association, United Kingdom (1974). 136 I N Ż Y N I E R I A M A T E R I A Ł O W A M A T E R I A L S E N G I N E E R I N G ROK XXXVII Wpływ dodatku odpadów garbowniczych oraz parametrów spiekania na fizyczne i mechaniczne własności ceramicznych granul Marcin Godzierz1*, Paweł Wilkołek1, Gözden Torun2, Tomasz Pawlik1, Małgorzata Sopicka-Lizer1 1Department of Material Science, Silesian University of Technology, Katowice, Poland 2Middle East Technical University, Ankara, Turkey, *godzierz@gmail.com Inżynieria Materiałowa 3 (211) (2016) 131÷136 DOI 10.15199/28.2016.3.7 © Copyright SIGMA-NOT MATERIALS ENGINEERING Słowa kluczowe: odpady garbownicze, recykling, zarządzanie odpadami, szkło samochodowe, keramzyt. 1. CEL PRACY Głównym celem pracy było zbadanie możliwości zagospodarowania lokalnych odpadów do produkcji lekkich kruszyw. W badaniach uwzględniono odpady takie jak łupek przywęglowy, szkło samochodowe zanieczyszczone folią PVB oraz odpady z garbowania skór. Głównym problemem ponownego przetwarzania szkła samochodowego jest jego warstwowa struktura — dwie warstwy szkła są przedzielone warstwą polimeru poliwinylobutyralowego, PVB. Mechaniczna separacja pozwala na rozdzielenie materiałów, lecz zanieczyszczenie polimerem dyskwalifikuje szkło do ponownego wytworzenia z nich szyb samochodowych. Wykorzystywane jest obecnie w produkcji waty szklanej, jak również jako wypełniacz do betonu. Jednym z możliwych rozwiązań zagospodarowania tych odpadów jest produkcja lekkich kruszyw zawierających w składzie recyklat szkła oraz łupek przywęglowy bądź inny materiał glinokrzemianowy. Granule takie mogą być zastosowane w wielu dziedzinach, jak architektura, ogrodnictwo czy jako wypełniacz do betonu. Najbardziej restrykcyjnym obszarem zastosowań jest budownictwo dróg, co jest związane ze spełnieniem przez granulat szeregu norm. W pracy autorzy przedstawili wyniki badań wpływu dodatków garbowniczych, sposobu wprowadzenia do mieszanki oraz parametrów ich spiekania na podstawowe właściwości ceramicznych kruszyw lekkich. 2. MATERIAŁ I METODYKA BADAŃ Materiały w postaci proszków o średniej średnicy ziarna 0,12 mm zostały odważone w proporcjach masowych określonych w tabeli 1. Próbki łupka przywęglowego pochodziły z kopalni Krupiński (Suszec, Polska), a próbki mielonego szkła oraz odpady garbownicze z firmy Kapadora (Żory, Polska). Mieszaniny homogenizowano w mieszalniku (Eirich, TR04) i poddano granulacji na talerzu granulacyjnym, w celu uzyskania sferoidalnych granul z dodatkiem 15% masowych wody. Następnie wytworzone agregaty poddano suszeniu i spiekaniu zgodnie z parametrami zamieszczonymi w tabeli 1, z szybkością nagrzewania 600°C/h. Właściwości fizyczne, tj.: gęstość pozorną, nasiąkliwość i porowatość otwartą, wytworzonych granul oznaczono metodą Archimedesa, korzystając ze wzorów (1)÷(3). Morfologię i skład chemiczny bazowych proszków oraz morfologię przełomów granul zbadano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (Hitachi S-3400N) z detektorem EDS. Odporność na ściskanie oznaczono zgodnie z normą UNE-EN 13055-1, korzystając z wzoru (4). Wyniki odstające zweryfikowano statystycznie za pomocą testu Hampela. 3. WYNIKI I ICH DYSKUSJA Skład chemiczny bazowych proszków łupka przywęglowego (tab. 2) był podobny. Niewielkie odchylenie obserwowane w składzie szkła samochodowego (tab. 3) było na dopuszczalnym poziomie. Obecność pierwiastków takich jak tytan czy żelazo może powodować zmiany koloru granul po spiekaniu. Związek pomiędzy parametrami spiekania a właściwościami fizycznymi wytworzonych granul przedstawiono na rysunkach 2÷4. Próbka referencyjna uzyskała najmniejszą gęstość pozorną po dwuetapowym spiekaniu, w którym pierwszy etap prowadzono w 850°C. Dodatek odpadów garbowniczych zmniejsza gęstość otrzymanych granul. Wpływ ten jest bardziej widoczny, gdy odpady zostały wcześniej przetworzone (rys. 4). Morfologię przełomów granul pokazano na rysunkach 5 i 6. Gładkie obszary mogą być zidentyfikowane jako faza szklista, w której może występować porowatość zamknięta (rys. 5). Brak jest widocznych śladów spowodowanych wypaleniem skóry obecnej w odpadach garbownicznych (rys. 6). Wprowadzenie dodatku odpadów garbowniczych zmniejsza wytrzymałość na ściskanie granul (rys. 7). Zmniejszenie wytrzymałości na ściskanie sięga nawet 21%. Zastosowanie dwustopniowego spiekania zwiększa porowatość granul bez dodatku odpadów garbowniczych i nie zmnieszja ich wytrzymałości na ściskanie. 4. PODSUMOWANIE Wprowadzenie dodatku odpadów garbowniczych poprawia właściwości fizyczne granul (zwłaszcza porowatość). Ważnym czynnikiem jest sposób wprowadzenia tych odpadów do mieszanki, ponieważ zmielone odpady w większym stopniu poprawiają gęstość pozorną granul. Zastosowanie dwustopniowego spiekania (850°C/15 min + 1000°C/15 min) i zmielonych odpadów garbowniczych daje lepszą wytrzymałość na ściskanie niż w przypadku tych samych parametrów i odpadów w formie wyjściowej. Inną możliwością poprawy właściwości granul ceramicznych jest zastosowanie dwustopniowego spiekania, ponieważ zauważalne jest zwiększenie porowatości bez znaczącego zmniejszenia wytrzymałości na ściskanie.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 99372 "Influence of leather tann..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - e-zeszyt (pdf) 2016-3 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	65.00 zł

Prenumerata

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

402.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna	492.00 zł brutto 455.56 zł netto 36.44 zł VAT (stawka VAT 8%)
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - pakowanie i wysyłka	21.00 zł brutto 17.07 zł netto 3.93 zł VAT (stawka VAT 23%)

513.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	600.00 zł brutto 555.56 zł netto 44.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

600.00 zł

Zeszyt

2016-3

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma