Města s vyšším počtem obyvatel jsou napojena na centrální topení. Jako palivo se používá uhlí. Asi 1-0,5 % tuhého odpadu z tohoto procesu tvoří emise, které přes komín odcházejí do ovzduší, 99-99,5 % podíl tuhého odpadu je zachytávaný v mechanických nebo elektrostatických odlučovačích a dopravovaný na úložiště/odkaliště.
Města s vyšším počtem obyvatel jsou napojena na centrální topení. Jako palivo se používá uhlí. Asi 1-0,5 % tuhého odpadu z tohoto procesu tvoří emise, které přes komín odcházejí do ovzduší, 99-99,5 % podíl tuhého odpadu je zachytávaný v mechanických nebo elektrostatických odlučovačích a dopravovaný na úložiště/odkaliště.
Černouhelný popílek z výtavných kotlů má vysoký obsah nedopalu - zbytků nespáleného uhlí - proto je jeho využitelnost ve stavebnictví poměrně nízká. Může být využit např. na zásypy, vyrovnání terénních nerovností nebo základky do vytěžených báňských prostorů. Existují další možnosti využití popílku, které vyžadují minimální, nebo žádnou úpravu před jeho účelovým použitím.
Přímé využití popílku bez úpravy
V popílku používaném v stavebnictví je obsah uhlí/nedopalu rozhodující (tab. 1). Při posuzování působení spalitelných zbytků uhlí na použitelnost popílků jako příměsi do betonu je potřebné si uvědomit, že spalitelný zbytek tvoří drobné částice vysokoskoksovaného uhlí s vysokým obsahem uhlíku (75-88 %), které působí v betonu jako inertní materiál.
Všeobecně mnozí autoři považují určitý nízký obsah uhlíku v popílku za vhodný. Skutečný vliv na vlastnosti betonu je však potřebné na každém druhu popílku zjistit experimentálně - výzkumem. Tvar a povrchové vlastnosti částic popílku a hmotnostní podíl jemnozrnných částic zlepšují zpracovatelnost betonových směsí. Jemnost popílku je rozdílná i v případě jednoho zdroje a závisí na zařazených odlučovačích.
Vzhledem na snahu zhodnotit co největší množství popílků je potřebné hledat praktické možnosti jejich využití v zemědělství. Obecně je pro nakládání s popílkem možný postup: zodpovídá množství minimálně 50 tun na jeden hektar.
Přes zimní období bude na pole navezen popílek v množství 50 a více tun (až 650 tun na 1 hektar) na jeho povrch budou vyvážené exkrementy prasat, močůvka, stájový hnůj.
Popílek, který bude spolu s exkrementy uložený v určité vrstvě na povrch půdy, přispívá ke zvýšení bilance minerálních látek. Organická složka - exkrementy prasat, které produkují silný zápach - je prosakováním přes vrstvu popílku ochuzená o baktérie, které v tomto prostředí hynou.
Použití popílku zlepší fyzikální vlastnosti těžkých jílovitých půd. Kromě jiného zlepšuje cirkulaci a retenci půdní vláhy. Popílky mají alkalickou reakci, tedy budou snižovat kyselost půdy. Přítomnost zbytků nespáleného uhlí zlepšuje vlastnosti těžkých půd, tmavé částice se na slunci rychleji zahřejí. V Maďarsku používali odpady z úpravy uhlí jako doplněk ke zlepšování vlastností půdy, na které byla pěstována rajčata.
Bylo také testováno pěstování energetických plodin - lnu olejového, slunečnice, prosa, konopí setého, súdánské trávy, hybridu HYSO, zrnového a cukrového čiroku na úložištích, kde už bylo ukončeno naplavování popílku. Popílek na úložišti byl pohnojen buď exkrementy prasat nebo kaly z komunálních čistíren odpadních vod. Další možností využití popílku v zemědělství je úspěšně ověřená filtrace silážních výluhů, které jsou nepříjemným zemědělským odpadem. Při ověřování se zjistilo, že ve filtrátu po průchodu popílkem se nezvýšil obsah těžkých kovů, což je pochopitelné, jelikož zeolitovaný popílek působí jako "lapač" kationů a anionů.
Zeolitace popílku
V popílku, který padá ještě horký (teplota 150-140-120 °C) na výstupu z jednotlivých výsypek do splavovacích žlabů, dochází zeolitaci, tedy k změně jeho vlastností - k proměně na minerální novotvar. Ten má vysoké sorpční vlastnosti, často 2 až 2,5 krát vyšší, jako přírodní zeolitový minerál. K zeolitaci dochází jen ve vodném prostředí a při uvedené teplotě. Pokud je zeolitovaný popílek použit na zlehčení půdy, může slouži, jak již bylo uvedeno,t jako "lapač" kationů a anionů Ca2+, Mg2+, NH4, Pb2+, Cd2+, Cu2+.
Ložiska přírodních zeolitů vznikly ze sopečného popela. Podobné podmínky jsou vytvářeny při přípravě syntetických zeolitů. Testy "popílkových" zeolitů na odstraňovaní amonných iontů z odpadních vod ukázaly, že sorpční kapacita přírodních zeolitů je nižší, než u zeolitu z alternovaného popílku.
Zeolitace popílku je příčinou, že se vyluhovatelnost původně vysoce reaktivního popílku snižuje, až dosáhne určitou minimální hodnotu, nižší než měl suchý čerstvý popílek původně - před kontaktem s vodou. Z analýz plyne, že suchý popílek, odebraný z výsypek (průměrný vzorek) měl stanovenou vyluhovatelnost 11,2-12,1 pH. Popílek odebraný na odkališti, tedy popílek, který byl mokrou cestou dopraven na odkaliště a prošel procesem zeolitace, měl stanovenou vyluhovatelnost v rozsahu 8,12-8,81 pH. Po 24 hodinách byly ve stejných vzorcích zjištěné ještě nižší hodnoty vyluhovatelnosti: 7,47-8,3 pH.
Popeloviny - minerální látky, jemně dispergované v uhelné hmotě. Během spalování uhlí vzniká z popeloviny popel, definovaný jako tuhý zbytek, získaný dokonalým spálením tuhého paliva v oxidační atmosféře (při teplotě 800 +- 25 řC ). Pro tuhé zbytky po spalování v kotlech se používají označení:
Struska - minerální látky prošly procesem tavení, struska je sklovitá a hutná (z výtavných topenišť).
Škvára - minerální látky v průběhu hoření změkly, spekly se a vytvořily pórovitý materiál (granulační a roštová topeniště).
Popel - minerální látky se neroztavily, ani nezměkly, zůstaly sypké (z fluidních topenišť).
Popílek - jemné částečky tuhých zbytků, které proud spalin vynesl ze spalovací komory a zachytily se v zadních tazích kotle nebo v odlučovačích,
Úlet - část popílku, který pronikl odlučovači do komína. Tvoří emise a imisní spady na okolí.
Limity STN pro použití popílku (% ztráty žíháním)
max. 4 % aktivní složka do maltovin
max. 5 % aktivní složka do betonu
max. 6 % výroba umělého kameniva
max. 7 % výroba pórobetonu, podklado vé vrstvy vozovek zpevněných cementem
max. 10 %. výroba malt, neaktivní složka do betonu
Pozn. České a slovenské normy se odlišují pouze částečně, jsou porovnatelné i vzhledem na obsah nedopalu - ztráty žíháním.
Katedra mineralurgie a environmentálnych technológií, Fakulta BERG, Technická univerzita Košice
(Práce vznikla při řešení projektu VEGA 1/0124/03)
