Solidifikace patří k metodám vhodným zejména pro úpravu odpadů problematických svou konzistencí a obsahem mobilních iontů kovů. K takovým odpadům se řadí i galvanické kaly.
Sádra jako solidifikační pojivo se dosud používá v menší míře než pojiva typu cementu nebo vápna. Důvodem je především nižší odolnost sádry vůči působení povětrnostních vlivů a podmínek ve skládkovém tělese.
Způsoby jak využít sádru jako hlavní pojivový materiál se hledají zejména proto, že vzniká ve velkých množstvích jako odpad při vápenné vypírce kouřových plynů v odsiřovacích jednotkách (tzv.energosádrovec). Při solidifikačním procesu s eventuálním využitím energosádrovce by se tedy jednalo o souběžné odstranění dvou odpadních produktů.
Pro použití sádry jako solidifikačního pojiva je důležitým kritériem její pevnost po zatuhnutí, která je do značné míry ovlivněna porozitou výsledného solidifikátu. Porozita sádry závisí hlavně na množství nezreagované vody, která zůstává uzavřena v pórech, a tím póry ve skutečnosti vytváří. Při solidifikaci však nelze pracovat pouze se stechiometrickým množstvím vody vzhledem k nutnosti vytvoření prostředí, ve kterém probíhá vlastní hydratace v přítomnosti odpadu, a vzhledem k nutnosti formování sádrové kaše.
Zásadním problémem pro solidifikaci je však malá odolnost sádrových pojiv vůči působení vody. Markantní pokles pevnosti sádry již při nízkých hodnotách vlhkosti okolního prostředí je patrný z grafu.
Energosádrovec
Ve světě započal výzkum a vývoj odsiřovacích technologií na úrovni poloprovozů již před druhou světovou válkou. K průmyslovým aplikacím však došlo až v roce 1965 v reakci na vyhlášení zákonů na ochranu ovzduší v USA a v Japonsku. Do osmdesátých let minulého století se téměř výhradně používala metoda mokré vápencové vypírky. Po zavedení fluidních spalovacích kotlů se začala rozvíjet i suchá metoda odsiřování spočívající v přidávání vápence přímo do spalovací komory kotle.
V České republice byla příslušná legislativní úprava koncipována po roce 1989, a proto se s odsiřováním spalin z uhelných elektráren započalo až ve druhé polovině devadesátých let. Z tohoto hlediska je energosádrovec poměrně nový typ odpadu, jehož převážný podíl je zatím deponován na úložištích, případně použit na rekultivaci krajiny po těžebních pracích. Je rovněž cennou surovinou pro stavební průmysl. Pro tento účel se přidává jako aditivum do cementu pro stabilizaci tuhnutí nebo se používá pro výrobu sádrových stavebních materiálů, jako je štukatérská sádra, sádrové omítky, sádrokartonové desky, podklady podlah jako náhrada za podkladní beton atd.
Poměrně novou možností využití je jeho schopnost potlačit uvolňování methanu a fosforu ze sedimentů eutrofizovaných jezer či rybníků. Sádra působí v sedimentech jako pomalu se vyčerpávající zdroj síranů, což zvyšuje aktivitu sirných bakterií a stupňuje celkovou redukci organické hmoty.
Solidifikovaný odpad
K solidifikaci byly použity dva vzorky průmyslových odpadních kalů z provozů galvanoven. Kaly byly šedočerné barvy, sypké, homogenní s obsahem sušiny 42 %, resp 40 % hm. Vzorky byly stabilizované s konstantním obsahem těžkých kovů. Významný byl zejména obsah chromu, kadmia, mědi, niklu, olova a zinku.
V laboratorním měřítku byla připravena řada vzorků s různým poměrným zastoupením odpadu, energosádrovce a aditivních látek a získány solidifikáty, v jejichž matrici byly kontaminační kovy nejúčinněji imobilizovány. Kvalita takto připravených solidifikátů byla posuzována pomocí testů vyluhovatelnosti.
Solidifikace galvanických kalů s využitím energosádrovce jako pojiva byla úspěšná v případě kalů s obsahem chromu, olova a mědi. Pozitivní vliv na imobilizaci uvedených kovů mělo zejména použití elektrárenského popílku jako aditiva. U kalů s nadlimitním obsahem kadmia nedošlo k jeho imobilizaci a bylo by proto třeba prozkoumat vliv dalších aditiv na omezení pohyblivosti iontů tohoto kovu.
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Vypracováno v rámci řešení výzkumného záměru MŠMT ČR č.223200003
