Popioły lotne - lekceważone kruszywo

Drogownictwo stoi przed ogromnym wyzwaniem, jakim jest konieczność bezprecedensowego przyspieszenia budowy infrastruktury drogowej do 2012 r. - rocznie powinno przybywać ok. 400 km dróg ekspresowych i autostrad. Oprócz uchwalenia szeregu aktów prawnych, pieniędzy, zwiększenia możliwości wykonawczych biur projektowych i firm budowlanych do realizacji tych planów fizycznie potrzebne są ogromne ilości różnorodnych materiałów budowlanych i konstrukcyjnych, z czego ok. 90% to kruszywa oraz masy mineralne do robót ziemnych.


Geograficzne rozmieszczenie krajowych zasobów złóż do produkcji kruszyw jest nierównomierne i wymaga długich, a więc kosztownych przewozów. Już dziś obserwuje się wzrost cen oraz braki w podaży kruszyw. Jednym ze sposobów na wyjście z impasu byłoby przyzwolenie na powszechne korzystanie z materiałów alternatywnych. Nieracjonalne uprzedzenia powinny zostać odrzucone przez wszystkich uczestników procesu inwestycyjnego. Pomocne byłoby również przychylne nastawienie instytucji ochrony środowiska.

Gdy w latach 90. formułowano program budowy dróg ekspresowych i autostrad, przewidywano trudności z podażą kruszyw. Oszacowano więc odpady z przemysłu wydobywczego oraz energetyki i okazało się, że zasoby popiołów i popioło-żużli przekraczają 300 mln t, z czego połowa to produkty spalania węgla kamiennego.

Co istotne, największe elektrownie zawodowe, przemysłowe oraz elektrociepłownie opalane węglem kamiennym (bez odsiarczania lub z odsiarczaniem poza elektrofiltrami) znajdują się w rejonach pozbawionych złóż kruszyw. Logika nakazywałaby wykorzystanie tych zasobów kruszywa popiołowego, zwłaszcza że znacząco obniżyłoby to koszty lokalnych inwestycji komunikacyjnych.

Niestety stosowanie popiołów lotnych i żużli paleniskowych w drogownictwie ciągle napotyka na opory zwłaszcza ze strony czynników urzędowych. Jest to o tyle dziwne, że pierwsze nasypy wykonano już w latach 70. na Trasie Toruńskiej. Ignorowany jest argument, że 1m3 popiołu lotnego waży w stanie utrzęsionym ok. 1200 kg, podczas gdy ciężar 1m3 pospółki przekracza 2 t.

Według różnych źródeł na składowiskach znajduje się obecnie ok. 200 mln t popioło-żużli i co ważne, zasoby te występują na terenach pozbawionych złóż do produkcji kruszyw.

Wysiłek drogowców powinien skupić się na wykorzystaniu 2 podstawowych odmian odpadów z energetyki:

• produkty spalania (popioły i żużle) węgla kamiennego w instalacjach bez odsiarczania lub z odsiarczaniem wykonywanym poza filtrami. Popiół nie jest wówczas zmieniony przez produkty odsiarczania, takie jak gips i wapno,
  
• produkty spalania węgla brunatnego (z uwagi na własności wiążące znajdują inne zastosowanie i powinny zostać omówione oddzielnie).

Powstawanie popiołów i żużli

Tradycyjne spalanie węgla odbywa się w paleniskach rusztowych lub nowoczesnych paleniskach pyłowych. W piecach rusztowych temperatura spalania osiąga od 900 do 1400°C. Do pieców pyłowych zmielony węgiel jest wdmuchiwany, a spalanie odbywa się w temperaturach 1200-1750°C.

W palenisku spalany jest węgiel kamienny o ustalonej dla danego pieca kaloryczności, zawartości popiołu i innych parametrach. Węgiel jest przywożony do elektrowni z różnych kopalń. Tu jest uśredniany poprzez mieszanie i mielenie, tak aby zapewnić optymalny skład nadawy dla pieca (w kotłach energetycznych spalanie odbywa się w sposób ciągły, nadawa może występować jako wsad do pieca koksowniczego). Głównym czynnikiem popiołotwórczym w węglu kamiennym są minerały ilaste, takie jak illit, kaolinit, rzadziej pakiety illitowo-montmorylonitowe oraz kwarc i podrzędnie chloryt. W trakcie spalania części organiczne węgla oraz inne palne składniki, jak siarka, łączą się z tlenem, dając ciepło, powstają też gazy odlotowe odprowadzane do komina.