Formovací směsi ze sléváren PODTITULEK: Zdroj druhotných surovin Roční spotřeba slévárenských písků činí u nás zhruba 800 000 tun, z tohoto množství je recyklováno pouze necelých 10 %. Použité formovací směsi tak tvoří zhruba 2 % z celkové produkce odpadů u nás a 70 % z celkového množství...
Formovací směsi ze sléváren
PODTITULEK: Zdroj druhotných surovin
Roční spotřeba slévárenských písků činí u nás zhruba 800 000 tun, z tohoto množství je recyklováno pouze necelých 10 %. Použité formovací směsi tak tvoří zhruba 2 % z celkové produkce odpadů u nás a 70 % z celkového množství slévárenských odpadů. Kromě použitých formovacích směsí produkují slévárny ještě významné množství strusek (přes 10 % z celkového množství slévárenských odpadů), prach z odlučovačů (také 10 %) a nepravidelně určité množství žárovzdornin.
Podívejme se na některé možnosti využití upotřebených formovacích směsí jako zdroje druhotných surovin.
Z hlediska omezení tvorby odpadů je nepochybně nejlepším způsobem regenerace formovací směsi a její následné použití jako tzv. vratné směsi. Ačkoliv u některých způsobů regenerace lze docílit až 95% návratnosti formovací směsi, není tento proces samospasitelný. Vždy bude docházet ke stárnutí směsi a degeneraci jejích vlastností, ať už v důsledku tepelných a chemických procesů nebo vnosu nečistot. Určité množství směsi proto musí oběh opustit a být nahrazeno směsí novou.
Křemenné písky
Využití křemenných písků z použitých formovacích směsí je do značné míry předurčeno druhem použitého pojiva. Písky pojené bentonitem nebo cementem a směsi s vodním sklem jsou z hlediska životního prostředí prakticky nezávadné. Využití směsí s pryskyřičným pojivem (nejvíce rozšířené je v současné době použití furanových směsí a směsí pojených formaldehydem) je již značně omezeno z důvodu výskytu polycyklických aromatických uhlovodíků, fenolů a některých dalších látek s rizikem znečištění podzemních vod.
Často však stačí pro materiály použitých forem nenákladná menší úprava, aby se mohly stát ekonomicky zhodnotitelnou surovinou s řadou možných aplikací.
Využívat odpadní slévárenské písky lze však pouze v souladu se zákonem č. 22/1997 Sb., o technických požadavcích na výrobky. Pokud jsou splněny požadavky tohoto zákona a surovina získaná z odpadu je předávána spotřebitelům k dalšímu využití, přestává být odpadem a předpisy o nakládání s odpady se na ni dále nevztahují. U takové suroviny však musí být posouzena shoda jejích vlastností s požadavky technických předpisů.
Například u stavebních materiálů se jedná o nařízení vlády č. 178/1998 Sb., o technických požadavcích na stavební výrobky, ve znění nařízení vlády č. 81/1998 Sb., jehož součástí jsou i požadavky na stavební výrobky z hlediska jejich zdravotní nezávadnosti.
V praxi jsou více či méně využívány následující způsoby využití písků z použitých formovacích směsí:
Směsi s vodním sklem
Do malt a betonů mohou být přidávány pouze v omezené míře z důvodu alkalického rozpínání, v případě náhrady 10 % původního drobného kameniva je však zvýšení obsahu alkálií malé a prakticky se neprojeví. Širší uplatnění naleznou písky s vodním sklem u stříkaných betonů, kde se řízené množství vodního skla přidává z důvodu urychlení tuhnutí, a tím snížení odpadávání nastříkané směsi.
Vysloveně vítané jsou písky s vyšším obsahem vodního skla u tzv. struskoalkalických betonů. Další možností je využití k překrývání a neutralizaci materiálů na skládkách komunálních odpadů, což se v některých státech provádí denně. Tyto směsi jsou vhodné i pro konečné rekultivace skládek, použitelný je také slévárenský písek nižší kvality (co se týká složení i granulometrie).
Bentonitové směsi
Pro běžné malty a betony jsou tyto směsi poměrně jemné (dalším problémem by mohla být i expanze rehydratujícího bentonitu), a proto se doporučuje náhrada do 25 % drobného kameniva. Velmi jemná frakce písků se však účinně uplatňuje v maltách a betonech jako mikrokamenivo vyplňující prostor mezi zrny cementu (hrubšími až o řád), což zvyšuje nepropustnost pro vodu a odolnost vůči chemické korozi.
Velké množství bentonitových směsí lze využívat při rekultivacích, úpravách zdevastovaných a podmáčených půd, při výstavbě komunikací, náspů a hrází, nebo do podkladních vrstev při kladení chodníkových dlažeb, přičemž pro tyto účely lze použít méně kvalitní materiály.
Cementové směsi
Použitelné jsou pro řadu stavebních aplikací, kde základním pojivem je portlandský cement, například pro zálivkové směsi, jako materiály s řízenou nižší pevností. Směsi jsou využívány pro samonivelační podlahy, k utěsňování vrtů nebo budování vodotěsných podloží skládek odpadů. V injektážních maltách lze slévárenským pískem nahradit až 50 % běžně používaného drobného kameniva. Jejich použití je vhodné pro těsnění nejrůznějších trhlin, dutin, k dodatečnému prodlužování životnosti staveb apod.
Směsi pojené pryskyřičnými pojivy
Vzhledem k vyššímu stupni znečištění je možné využití pouze u aplikací, při kterých jsou eliminovány jejich vlivy na životní prostředí.
Použití jako filerů (plniv) do asfaltů je umožněno solidifikační vlastností asfaltu. Asfalt obalí zrna směsi vrstvou, která zabrání vyluhování škodlivin. K obalování lze použít asfalt ztekucený, nebo obalovat za studena speciálně upravenými asfaltovými výrobky (zředěnými asfalty nebo asfaltovou pěnou).
Na plochu 1 m2 asfaltové vozovky tloušťky 8 cm se při 25% náhradě přírodního materiálu použije zhruba 40 kg druhotných surovin. Teoreticky by bylo u nás možné využívat 100 % použitých formovacích směsí jako plniva do asfaltových směsí. V praxi je možno předpokládat využití především pro výstavbu místních komunikací a parkovišť, na které nejsou kladeny nejvyšší nároky na únosnost povrchu.
Použití jako suroviny pro výrobu cementu je ve světě rozšířeno v širokém měřítku. Odpadní slévárenské písky mají při výrobě cementu uplatnění hlavně jako korekční složka pro úpravu chemického složení surovinové směsi (samotný vápenec jako hlavní surovinu pro výrobu cementu je třeba doplňovat obsahem SiO2), a tím i cementářského slínku.
Při výpalu surovinové moučky v rotačních pecích při teplotách kolem 1400 0C dochází k vyhoření organického pojiva bez vývinu škodlivých exhalací. Měřením bylo prokázáno, že je možno používat všechny druhy použitých slévárenských směsí bez vlivu na kvalitu cementu a emise do ovzduší. Jedinými kritérii je obsah SiO2 minimálně 80 % a hrudky ne větší než pěst (bez zbytků kusového kovu). Velké cementárny spotřebují desetitisíce tun písku ročně, limitující pro využití slévárenských směsí v cementárnách budou zřejmě přepravní vzdálenosti.
Cihlářský průmysl
Dále je možno se zmínit o využívání formovacích směsí v cihlářském průmyslu, kde jsou druhotné suroviny obecně využívány ve velkém měřítku. Písky se do cihlářských jílů používají jako ostřiva a mají velký význam především pro snížení citlivosti výtvorků při sušení, pro zlepšení zpracovatelnosti cihlářské hmoty, zvýšení pevností pálených výrobků apod.
Směsí s vodním sklem lze vzhledem k vysokému obsahu alkálií výhodně použít jako doplňující složku do sklářského kmene, limitující budou, stejně jako u využití v cementárnách, přepravní vzdálenosti. Inertních směsí lze údajně též použít jako substrátu zeminy pro rostliny a keře v množství až 50 % (provzdušňování půd).
Jako tržní produkt
Rozšíření a využití použitých slévárenských směsí jako tržního produktu vyžaduje v prvé řadě zjištění a uspokojení požadavků potenciálního odběratele. Nezbytné je aby měl materiál kromě ekologické nezávadnosti stále stejnou kvalitu a neobsahoval zbytky nerozpadlých jader, kovové části, či prach.
Pro překonání nedůvěry zákazníka by informace o druhotné surovině měly obsahovat následující údaje:
popis původního písku (lokalita, obsah SiO2, obsah vedlejších složek, granulometrie),
druh použitého pojiva a jaké procesy probíhaly při užití písku,
popis skladování a nakládání,
doklady o ekologické a zdravotní nezávadnosti, principy a metody prováděných zkoušek,
množství, které lze pravidelně zajistit.
Velmi důležitou, stejně jako zanedbávanou je a bude v oblasti využívání použitých slévárenských směsí osvěta a šíření věrohodných informací. Producenti i potenciální uživatelé by měli vědět, jaké druhotné suroviny a možnosti jejich využití jsou k dispozici v reálném čase a místě.
Radek Janoušek,
www.skladka.cz
(S využitím materiálů firmy Sand team, s.r.o.)
