pécsi szc pollack mihály műszaki … · web viewÚtravaló Ösztöndíjprogram Út a...

Pécsi SZC Pollack Mihály Szakgimnáziuma, Szakközépiskolája és Kollégiuma, Minőség és fenntarthatóság- Geopolimerek

Útravaló Ösztöndíjprogram Út a tudományhoz alprogram 2016/2017. tanév

UT-2016-0011

Munkanapló

„Minőség és fenntarthatóság- Geopolimerek”

Pécsi SZC Pollack Mihály Szakgimnáziuma, Szakközépiskolája és Kollégiuma

Mentor: Szabó Kornélia

Készítette:- Kovács Anna- Muzsek Kristóf- Varga Tibor

1


1. Irodalmazás: magyar szakirodalom 2016.október 11.

Geopolimerek

A geopolimerek új típusú, szervetlen polimer szerkezetű amorf anyagok, mesterséges kőzetek.

A természetes ásványokból alacsony hőmérsékleten és nyomáson képződő háromdimenziós

alumínium-szilikátokat egy francia tudós Joseph Davidovics nevezte el geopolimerenek 1975-

ben.1

Geopolimerek kedvező tulajdonságaik révén számos szerkezeti anyagot tudnának helyettesíteni

a jövőben. Szervetlen polimerekbe építve biztonságosan és hosszú távon tárolhatók radioaktív

hulladékok. Több radioaktív hulladéktípus tárolására fejlesztett egy magyar cég geopolimer

anyagokat, ezek közül néhány előzetes tesztelése már folyik a Paksi Atomerőmű Zrt-ben. A

kutatás e területen folyamatos.2

Geopolimerek egyedülálló tulajdonságai:

kiváló mechanikai sajátságúak,

tűz- és hőállóak,

kismértékben zsugorodnak,

formába önthetőek,

körülbelül szobahőmérsékleten kötnek,

kis sűrűségűek,

valamint csekély az üvegházhatású gázemissziójuk (CO2).

Szerkezet:

A geopolimerek térhálós alumino-szilikát hálózatok, a szerkezetben töltést kiegyenlítő alkáli

kationokkal. (SiO4)4- és (AlO4)5- tetraéderek felváltva történő összekapcsolódásából kialakul a

szialát (szilícium-oxo-aluminát) háló azáltal, hogy a tetraéderek minden oxigénatomot közössé

tesznek. A szerkezeti üregekben pozitív ionokra van szükség. Ezen kationok lehetnek

alkálifémek vagy alkáliföldfémek például: Na+, K+, Ca2+ vagy Mg2+. A poliszialátok lánc és

gyűrű alakú vegyületek, melyekben a Si4+ és az Al3+ atomok kovalens köttetésben vannak

egymással valamint 4-es koordinációs számmal rendelkeznek. Ezen kovalens kötések a

„kőzetnek”, mint monolit óriásmolekulának nagy szilárdságot biztosítanak.

A poliszialátok a következő empirikus képlettel jellemezhetőek:

Mn ( - (SiO2)z – AlO2)n • wH2O ahol:

z = 1, 2, 3

1 https://hu.wikipedia.org/wiki/Geopolimerek2 http://www.gic.co.hu/polimerek.htm

2

https://hu.wikipedia.org/wiki/Kovalens_k%C3%B6t%C3%A9s


M = egyértékű kation: K+ vagy Na+

n = polikondenzációs fok

A geopolimerek előállítása többlépéses folyamat, melynek első lépésében összekeverik az

alumínium-szilikát port és a lúgoldatot. Ezt követi a töltőanyag és/vagy hulladék anyag

hozzáadása. Végül alapos homogenizálás után a kapott massza formába önthető. A

geopolimerizáció egy exoterm folyamat, amelynek mechanizmusa nem ismert pontosan.

Bekeverés után 1-2 óra elteltével alaktartóvá válnak. Végső szilárdságuk meghaladja a

cementét.

A geopolimerek környezetvédelmi szempontból is jelentősek, ugyanis szintézisének

alapanyagául különböző agyagok, szilikát tartalmú hulladékok, szolgálnak3:

bányászati meddő (érc-, szénbányászat)

erőműi hulladékok (salak, pernye)

3 Geopolimer és hidraulikus kötőanyag kutatás, Mucsi Gábor - Csőre Barnabás, Műszaki Földtudományi Közlemények, 84, 2013, 29–37.

3


kohászati salakok

hulladékégetési melléktermékek (salak, pernye)

vörösiszap

Zákány és Korim a Pannon Egyetem munkatársai tanulmányozták a lúgok mellett a vízüveg

beágyazásának hatását a szilárdságra. Ennek a folyadék komponensnek az optimális arányú

kiválasztása többszörösére növelheti a hajlítószilárdságát aktivált kaolin alapanyag esetén.4

Mintáink esetén épp ezért mi is megpróbáljuk a vízüveg alkalmazását.

2. Irodalmazás: külföldi szakirodalom, mintáink, méréseink megtervezése 2016. október 18.

Finnország leghíresebb egyetemén Oulu-ban 2012-től végeznek intenzív geopolimer

kutatásokat.5 A „geopolimerek megváltoztatják a világot” című cikkben állításuk szerint a

környezetvédelmi szempontból legjobb, hatékony építő- kötő anyagot sikerült megtalálni.

Egy 2015-ös geopolimerekről szóló tanulmányban részletes szerkezeti vizsgálatokról számoltak

be, amely feltérképezi a polimerizáció lépéseit. A mikroszkopikus felvételeken nyomon

követhető a pernye és a töltőanyag laza szerkezete:

A szálló szilikát tartalmú pernye és az alkáli aktivált vizes oldat gélesedési folyamatának

mikroszkópikus felvétele.6

Geopolimerek mikroszerkezeti jellemzőit tanulmányozták barnakőszenek esetében a Prágai

Egyetemen.7 A 2006-os kutatásban a porozitást nagy nyomású higany poroziméterrel

tanulmányozták, valamint BET izotermát vettek fel rá. A tanulmány során 28 napos szilárdulási

idő után történtek a vizsgálatok. A Geochem Kft. segítségével mintáink hasonló porozitás

vizsgálatát tervezzük megvalósítani.

Mintáink:

4 Zákány Ildikó, Korim Tamás: Alkáli aktivált szervetlen polimerek, mint kötőanyagok újabb generációja, 2011/3, 63.évf, Material Science5 Geopolymers are change the world, http://www.oulu.fi/university/node/417996 Geopolymer concrete: A review of some recent developments, B. Singh et al. Construction and Building Materials, Vol. 85, 2015, 78–907 Microstructure of geopolymer materials based on fly ash- F. ŠKVÁR et al., Ceramics − Silikáty 50 (4) 208-215, 2006

4


Alapanyagok:

- Beremendi Cementgyár: Visontai széntüzelésű pernye

- Pécsi Pannon Hőerőmű Zrt.:

2-es kazán filter: biomassza tüzelésű, szalmapernye

10-es kazán: vegyes biomassza tüzelés

salak

Tervezett mérések

- alapanyagaink vizsgálata:

desztillált vízzel kioldható komponensek vezetőképességének mérése

pH mérés

kloridion-tartalom meghatározás argentometriásan

- geopolimer standard legyártása visontai szén alap és nátronlúg segítségével

- geopolimer standard legyártása visontai szén alap, nátronlúg, vízüveg segítségével

- geopolimer standard legyártása visontai szén alap és kálium-hidroxid alkalmazásával

- a standardok: víztartalmának, geometriai térfogatának, porozitásának vizsgálata

- beágyazások: 2, 10 kazán töltőanyaga, 10w%

- beágyazás: őrölt salakanyag, őrlési idő változtatásával

A nátronlúg koncentrációjának megválasztása kisebb nehézségekbe ütközött. A

szakirodalmakban megtaláltuk a leggyakrabban alkalmazott lúgkoncentráció tartományt, de a

receptúrák, valószínűleg szándékosan hiányosak voltak. Ezek szakmai titkok. Végül egy 2015-

ben beküldött kínai cikkre támaszkodva indítottuk el a geopolimer gyártást.8

3. Alapanyag vizsgálatok elméleti háttere 2016. november 7.

Iskolánkban 11. évfolyamon tananyag a titrimetriás vizsgálat. Úgy gondoltuk, megfelelő

kioldás és hígítás mellett meg tudnánk határozni a kloridion-tartalmat argentometriásan

alapanyagainkból.

Elméleti háttér 9 : Csapadékos titrálások – Argentometria

A csapadékos titrálás olyan cserebomláson alapuló térfogatos elemzési mód, ahol a

meghatározandó anyagot a mérőoldattal csapadék formájában választjuk le. A titrálás során a

csapadék teljes leválasztásához fogyott mérőoldat térfogatából (a fogyásból), koncentrációjából

és a meghatározandó anyag ismert térfogatából (bemért mennyiség) a keresett anyag

mennyisége meghatározható.

8 Fly ashed based geopolymer: Clean production and Applications, Journal of a Cleaner Production, 20159 http://www2.sci.u-szeged.hu/inorg/Mennyisegi_analitika.pdf

5


A csapadékképződés akkor használható fel térfogatos elemzésre, ha

- a csapadék leválása gyors,

- a csapadék oldhatósága kicsi, tehát stabilitása nagy,

- a csapadék összetétele egyértelműen megadható,

- a titrálás végpontja megfelelően indikálható.

A fenti feltételek elsősorban a halogenidionok (Cl-, Br-, I-) ezüst-nitrát (AgNO3) mérőoldattal

történő meghatározása során teljesülnek.

A csapadékos titrálás végpontjelzésére olyan csapadékképző indikátort használunk, amely a

mérőoldattal rosszul oldódó, színes csapadékot képez, de ennek a csapadéknak az oldékonysága

nagyobb, mint a meghatározandó anyag által képzett csapadéknak. Az indikátor-mérőoldat

csapadék színe így csak akkor észlelhető, ha már a titrálólombikban nincs szabadon

meghatározandó anyag. A csapadékos titrálások során mindig semleges kémhatást kell

biztosítani, mert savas közegben a keletkezett csapadékok oldékonysága megnő, lúgos

közegben viszont más komponensek is kicsapódhatnak.

Kloridionok meghatározása csapadékos titrálással – Mohr szerint

A meghatározás alapja, hogy a kloridionok az ezüstionokkal rosszul oldódó, fehér csapadékot

képeznek, és így az AgNO3 mérőoldattal titrálhatók:

AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3

Ag+ + Cl- AgCl

fehér csapadék

A titrálás végpontjának jelzésére kálium-kromát (K2CrO4) indikátort használunk, mert a

kromátionok a AgNO3 mérőoldat Ag+-ionjaival rosszul oldódó, vörösbarna csapadékot

képeznek:

2 AgNO3 + K2CrO4 Ag2CrO4 + 2KNO3

2Ag+ + CrO42- Ag2CrO4

vörösbarna csapadék

1. 0,1 M AgNO 3-mérőoldat pontos koncentrációjának meghatározása

A ~0,1M AgNO3 oldat kis részével átöblítjük a bürettát, majd feltöltjük azt az AgNO3

oldattal. Három Erlenmeyer lombikba hasas pipettával kimérünk 10,0-10,0 ml NaCl

oldatot, hozzáadunk kb. 10 ml desztillált vizet és 2 ml K2CrO4-indikátort. Az elegyet addig

titráljuk az AgNO3 oldattal, míg az indikátorcsapadék vörösbarna színe megjelenik. A

titráláshoz fogyott 0,1 M AgNO3 oldat ml-nyi mennyiségét a bürettáról szemmagasságban

leolvassuk. A három titrálás eredményéből számítjuk ki az átlagfogyást, majd az 0,1 M

6


AgNO3 oldat pontos koncentrációját.

2. Mintáink kloridion tartalmának mennyiségi meghatározása argentometriásan

Táramérlegen lemérünk 10,00 g alapanyagot, majd főzőpohárba téve kb. 90 cm3 desztillált

vizet öntünk rá. 30 perc keverés, ultrahang fürdő rázatás után vákuumszűrjük. Ebből a

törzsoldatból 20,00-20,00 cm3-t Erlenmeyer lombikba pipettázunk. A törzsoldathoz 1 cm3

K2CrO4-indikátort adunk. A 0,1 M AgNO3 mérőoldattal addig titrálunk, míg a sárgás oldat

színe vörösesbarna árnyalatúvá válik. A párhuzamosan végzett három titrálás eredményéből

átlagot számítunk, majd az átlagfogyás segítségével kiszámoljuk a mintáink kloridion-

tartalmát tömegszázalékban.

Megjegyzés

A titrálás során keletkező AgCl csapadék oldhatósági szorzata 25 °C-on 1,6 * 10-10. A titrálás

során K2CrO4-indikátort használunk, amely az AgNO3 mérőoldat feleslegével vörös színű

Ag2CrO4 csapadékot ad. Ezen csapadék oldhatósági szorzatának értéke szobahőmérsékleten

10-11 nagyságrendű. Az Ag2CrO4 oldhatóságának csökkenése miatt ügyelni kell a végtérfogatra

és a felhasznált K2CrO4-indikátoroldat mennyiségére.

Vezetőképesség vizsgálatának elméleti háttere:

Vezető anyagokat két nagy csoportra oszthatjuk: a fémes vezetőkre és az ion vezetőkre

(elektrolitokra).

Elektrolitokban az elektromos áramot könnyen elmozduló ionok vezetik Az oldatokban lévő

ionok elektromos térben a töltésüknek megfelelően tériránnyal párhuzamosan, vagy szembe

mozognak, ami tulajdonképpen áramot jelent. Ezek a vezetési értékek lényegesen kisebbek,

mint fémes vezetők esetében, viszont a hőmérséklet emelésével nő az áramvezetés! Az oldatok

vezetőképessége függ az ionok méretétől, töltésétől, koncentrációjától. Additív tulajdonság,

azaz nem elkülöníthető a pozitív és negatív ionok vezetése.10

Konduktometriás mérési módszerrel lehetőségünk volt nagy pontossággal megállapítani egy

oldatban található összes ion mennyiségét. Mintaként a titrálásoknál is felhasznált minta

előkészítést alkalmaztuk, azaz desztillált vízzel kioldottuk 30 perc alatt a kioldható sókat. A

pályázati pénzből vásárolt ultrahangfürdő és kosár segítségével biztosítottuk a folyamat teljes

végbemenetelét. Szintén a pályázati pénzből vásárolt digitális konduktométerrel tudtuk

elvégezni a vizsgálatokat.

pH mérés elméleti háttere 11

10 http://ttk.pte.hu/analitika/letoltesek/jegyzet/ch03s02.html11 Laboratóriumi gyakorlatok, Műszeres analitikai és környezetvédelmi mérések, Sőre Ferenc-Tihanyi Pétger-Vámos István, 1999

7


A potenciometria egy elektroanalitikai eljárás, mely az elektrolitoldatba merített elektródok

felületén kialakuló elektródpotenciálok különbségének mérésén alapul. Az elektrokémiai cella

(ez esetben galváncella) egy indikátor- és egy referenciaelektródból áll, e két félcella közötti

feszültséget mérjük, miközben áram nem folyik át a cellán. A pontos mérésekhez szükséges,

hogy a referencia (viszonyító)elektródok potenciálja a mérés során közel állandó legyen,

ugyanis ekkor a mért elektródpotenciál-különbség csak az indikátor elektródon kialakuló

potenciálból származik, vagyis az elektródaktív anyag koncentrációjával (aktivitásával)

arányos. A referencia elektródok többnyire másodfajú elektródok, a gyakorlatban Ag/AgCl

vagy Hg/Hg2Cl2 elektródokat használunk. A másodfajú elektródok egy fémből, a fém rosszul

oldódó sójából, valamint a só anionjának nagy koncentrációjú oldatából állnak.

A potenciometria egy specális területe a pH mérés:

A pH-érzékeny üvegelektród az oldatok pH-jának meghatározására leggyakrabban használt

elektródtípus. Mérési tartománya pH 1-13 közé esik. Szerkezetének legfontosabb eleme egy

vékony üveggömb, melyben ioncsere-egyensúly alakul ki az oldat H+-jaival. Az üveggömb

belső oldalát pufferelt közegbe helyezve (állandó H+ koncentráció!), a két oldal között kialakuló

H+ koncentráció aránya csak a külső (minta) oldattérben lévő H+ koncentrációtól függ, így az

üveg két oldala között kialakuló potenciálkülönbség a minta hidrogénion koncentrációjával lesz

arányos. A napjainkban használt kombinált üvegelektródokban a hagyományos üvegelektród-

test köré egy referencia elektródot építenek még fel.

Kombinált üvegelektród sematikus ábrája pH méréshez.

8


4-5-6.ALAPANYAG VIZSGÁLATOK

Nedvességtartalom-, kloridion-tartalom meghatározás vezetőképesség mérés, pH mérés eredményei

2016. november 10-

17-23.

A biomassza 1 és 2 közötti különbség az, hogy az egyes csak szalmatüzelésű kazán, míg a 2-es

vegyes tüzelés tartalmaz mezőgazdasági hulladékot és fás szárúakat is. Nedvességtartalmat

105oC súlyállandóságig történő szárítással, analitikai mérlegen történő visszaméréssel

határoztuk meg. Három párhuzamos vizsgálatot végeztünk, átlagokat ábrázoltuk grafikonon.

Méréseink szerint a salak nedvességtartalma kiugró volt, kiderült, hogy a visszahűtésnél vízzel

fröcskölik a salakot az erőműben. Így e mintáknál a továbbiakban szárítást kell alkalmazni.

[g]

C pernyePetri csésze

Petri csésze+minta

szárítás után minta

Minta tömege szárítás után nedvesség

nedvesség tartalom [%]

1 51,8835 61,4904 61,482 9,6069 9,5985 0,0084 0,092 86,3968 93,0275 93,0196 6,6307 6,6228 0,0079 0,123 45,7405 53,0649 53,0542 7,3244 7,3137 0,0107 0,15biomassza1 átlag 0,121 85,7121 89,6066 89,5747 3,8945 3,8626 0,0319 0,822 49,2025 52,0174 52,0069 2,8149 2,8044 0,0105 0,373 86,8205 89,9157 89,9009 3,0952 3,0804 0,0148 0,48biomassza2 átlag 0,561 53,5081 63,957 63,9553 10,4489 10,4472 0,0017 0,022 51,1687 60,5312 60,5285 9,3625 9,3598 0,0027 0,033 46,2571 57,8146 57,8092 11,5575 11,5521 0,0054 0,05salak átlag 0,031 56,1045 59,2753 58,3295 3,1708 2,225 0,9458 29,832 85,5843 88,3831 87,6163 2,7988 2,032 0,7668 27,403 50,4369 52,8753 52,416 2,4384 1,9791 0,4593 18,84 átlag 25,35

C pernye biomassza1 biomassza20

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Ned

vess

égta

rtal

om [%

]

Alapanyagaink kiindulási nedvességtartalma. (Salakot nem ábrázolva, mert torzítja a grafikont.)

9


A kloridion- tartalom, pH- és vezetőképesség méréshez a 10,00-10,00 grammot mértünk ki

táramérlegen alapanyagainkból és 90ml desztillált vízzel töltöttük fel. Fél órán keresztül

mágneses keveréssel biztosítottuk az anyagok kioldódását, ultrahangfürdőbe helyeztük, majd

vákuum szűrtük. Melegítést nem alkalmaztunk.

Vezetőképesség méréssel az összes vízben oldható sóról, ionokról kaphatunk információt. A

mért vezetőképesség értékeken jól látszik, hogy az erőműi pernyék nagyságrenddel több sót

tartalmaznak. Ezeknek a geopolimer gyártását követően be kellene ágyazódniuk, nem szabadna

kioldódniuk, így megakadályozva a környezetkárosítást. Oldataink pH értékénél lúgos

kémhatást vártunk, azonban szembesültünk vele, hogy rendkívül lúgos az összes kiindulási

anyagunk. A hidroxidionok is emelik a vezetőképesség értéket.

pH

Fajlagos vezetőképesség

[µS/cm]C pernye mért korrigált

1 11,73 2506 24072 11,64 3160 30353 11,66 3060 2939

Átlag 11,68 2793Szalma

1 12,50 93400 896982 12,52 92000 883543 12,52 92500 88834

Átlag 12,51 88962Vegyes

1 12,48 15320 147132 12,43 17590 168933 12,44 17100 16422

Átlag 12,45 16009Salak 1 9,46 1258 12082 9,18 1878 18043 9,30 1343 1290

Átlag 9,31 1434

Átlag fajlagos vezetőképessé

g[mS/cm]

C pernye 2,793biomassza

1 88,962biomassza

2 16,009

10


salak 1,434

pHC pernye 11,68

biomassza1 12,51

biomassza2 12,45

salak 9,31

C pernye biomassza1 biomassza2 salak0

2

4

6

8

10

12

14

pH

A grafikonon látható, hogy minden kiindulási alapanyagunk pH értéke meglehetősen lúgos.

Szűrleteink kloridion-tartalmát is megvizsgáltuk, ugyanis a geopolimerek építészeti

felhasználása során, a kloridion káros, rozsdásodást okozó ion.

Erre argentometriás titrálással volt lehetőségünk ismert koncentrációjú ezüst-nitrát oldattal,

kálium-kromát indikátor mellett. A széntüzelésű pernye, a geopolimer váz nem tartalmazott

kloridiont. A kettes kazán filtere viszont igen magas koncentrációban, ezek szerint a szalma

tüzelésű pernye beágyazása esetén erre a paraméterre is figyelni kell.

Kloridion- tartalom

[g/dm3]C pernye nincs

biomassza1 19,4895

biomassza2 0,3905

salak 0,0284

11


12


7. Geopolimer standardok legyártása 2016. december 7.

Geopolimer standard:

Iskolánk félüzemi műveleti laboratóriumában tudtuk megvalósítani a geopolimer gyártását.

1. A kiindulási anyagokat 105oC-on súlyállandóságig szárítottuk.

2. Ezután az alapanyagokat golyósmalomban történő adott idejű, adott fordulatszámon

őröltük.

3. Kimértünk 200,00 grammot a széntüzelésű erőmű pernyéjéből.

4. Elkezdtük titrálni 10 mol/dm3-es NaOH-dal addig, míg keverő berendezésünkkel

keverhető állagú lett.

5. Ezután a légbuborékok eltávolítása érdekébe először rázógépbe helyeztük 15 percre,

majd ultrahangfürdőben rázattuk 30 percig.

6. Vákuum szárítószekrényben hagytuk megszilárdulni, napokig exikátorba tároltuk.

1. Őrlés golyós malomban 2. Anyagok kimérése 3. Állag beállítása

4.Homogénné keverés

13


5. Kiöntött geopolimer szilárdulása vákuum szárítószekrényben, exikátorban

-9. Zsugorodás vizsgálatok: Geometria térfogat, porozitás, nedvességtartalom vizsgálat

2016. december 14-19.

Kiöntés után a próbatestekből egzakt geometriájú magokat kellett fúrni a további mérésekhez. A

vízüveges minta morzsolódott, kis magminta volt csak előállítható belőle.

A geopolimer standardok vizsgálata során az alábbi rövidítéseket alkalmaztuk:

200g GP-1 visontai szén + 125ml 10mol/dm3-es NaOH oldattal készült minta

200g GPV-1 visontai szén + 70ml 10mol/dm3-es NaOH oldat + 40 ml vízüveg

A geopolimerek fúrása, csiszolása, magminta létrehozása:

Geopolimer eredeti fúrás előtti.

14


Fúrás utáni magminta.

Vízüveges geopolimeres magminta.

Nedvességtartalom meghatározás:

Kifúrt mintáink nedvesség tartalmát mértük 1 napos 105oC-os szárítószekrényes szárítás után. A

tömegvesztésből arra következtethetünk, hogy a polimerizáció folyamán jelentős víz kerül ki a

rendszerből. 1 nap alatt 17-22% nedvesség került ki. Két-három nap szárítás elteltével a

kismértékű tömegnövekedés hátterében karbonátosodási folyamatok állhatnak. Erre a fehér

kiválások utalnak, ugyanis a be nem épült NaOH képes a levegő szén-dioxidját megkötni. Ez a

karbonátosodási folyamat a vízüveges minta esetében nem jelent meg.

NaOH + CO2 = NaHCO3

Szárítási folyamat során a geometriai térfogat is kismértékben változott. Mivel tömegveszteség

már nem volt, így egy zsugorodási folyamat, tömörödés, a váz kialakulása következett be. Ezt

támasztják alá a porozitás és fajlagos sűrűség adatai is. A vázsűrűség a napok elteltével

növekszik, ezzel párhuzamosan a pórus térfogat kismértékben csökken a geopolimer standard

esetében. A vízüveges minta esetén pont az ellenkezőjét tapasztaljuk: a pórustérfogat nő, a

vázsűrűség csökken. A fajlagos sűrűség mindkét esetben növekszik. Ezekből az adatokból arra

következtethetünk, hogy a geopolimer szerkezetének kialakulása, száradása, szilárdulása hosszú

folyamat eredménye, mint amilyen egy cement kialakulása. A folyamat nem áll le pár nap alatt.

15


Szárítási adatlap

Minta neve Szárítás típusa Szárítási

hőmérséklet Kiindulási

tömeg Eltelt idő

Szárítás utáni tömeg

Tömeg- különbség

Tömeg- különbség

[°C ] [g] [nap] [g] [g] [%]

GP-1 szárítószekrény 105 42,7878 1 33,0178 -9,7700 -22,83%

GPV-1 szárítószekrény 105 8,8089 1 7,2543 -1,5546 -17,65%

Eltelt idő Tömeg-

különbség előzőtől

Eltelt idő Tömeg-

különbség előzőtől

Tömeg-különbség kezdetitől

[nap] [%] [nap] [%] [%]GP-1 2 0,64% 3 0,30% 0,94%GPV-1 2 -0,02% 3 0,02% -0,01%

Geometriai térfogat

Minta azonosító

1 nap szárítás (105 °C)

3 nap szárítás(105 °C) Változás

[cm3] hiba [cm3] [cm3] hiba [cm3] [%]GP-1_1 5,027 0,028 5,000 0,067 -0,54%GPV-1 6,196 0,119 6,091 0,149 -1,69%

A geometriai méreteket digitális tolómérő segítségével határoztuk meg, 11x mértük a mintatest

hosszának és átmérőjének méreteit és medián értékekből számoltuk a geometriai térfogatot.

10. Beágyazási kísérletek –Geopolimer szintézise töltőanyaggal 2017. január 10.

Beágyazási kísérletünk során három töltőanyag beágyazását tervezzük az erőműi hulladék

anyagokból. 10 tömegszázalékos koncentrációban hasonlítottuk össze a porozitásra, vázsűrűségre

gyakorolt hatását a töltőanyagnak. Irodalmi adatok szerint a hulladék típusától függően, akár 1:1

arányú összekeverést is elbírnak a rendszerek. Munkánk során először a két filter hamut a

biomassza 1 és biomassza 2 ágyaztuk be januárba. Megfigyeléseink szerint a 10-es kazán, azaz a

vegyes tüzelésű beágyazott geopolimer színe barnább lett. Szilárdulási idő után később április 20-

i jegyzőkönyvben találhatók a mérési eredményeink.

16


11. Geopolimerek tömegszázalékos összetételének változtatása 2017. január 18., február 15

A 2-es pernye esetében a beágyazást 10w% és 20w% koncentráció tartományban is elvégeztük.

A beágyazást január 18-án végeztük, a méréseket pedig február 15-én.

Minta-azonosító ρváz ρfajlagos φHe

[g/cm3] [g/cm3] [%]

GP-10w% 2,3282 1,197 48,60GP-20w% 2,0032 1,055 48,41

A mérési eredmények szerint a pernye mennyiségének növelése a geopolimerbe csökkenti a

vázsűrűséget, fajlagos sűrűséget, de a porozitás közel állandó marad.

17


12-13. Áztatási kísérletek: desztillált vizes, kénsav oldatos 2017. február 1-február 8.

A geopolimerek felhasználhatósága szempontjából rendkívül fontos, hogy mennyire állnak ellen

az időjárás körülményeinek. Ezért leaching tesztet, azaz áztatási próbát végeztünk desztillált

vízzel, valamint 5% kénsav oldattal. 10,00 gramm geopolimert 40cm3 desztillált vízzel, valamint

40cm3 kénsav oldattal fedtük el és egy hétig állni hagytuk.12

A vízüveges geopolimer standard mindkét folyadékra rendkívül rosszul reagált, szétesett. A

NaOH-os geopolimer a kénsav oldatos áztatás során megsárgult, de fizikailag ellenálló maradt. A

desztillált vízre szemmel látható változás nem történt. Megvizsgáltuk a szűrletek pH-ját, valamint

a vezetőképességét.

Eredményeink szerint mindkét esetben történt valamennyi lúg kioldódás. Valószínűleg a

polimerizáció során be nem épült lúg oldódott ki. Az oldatok pH-ja közepes mértékű lúgos

kémhatást mutatott. Ezt a magas vezetőképesség értékek is megerősítették, miszerint hidroxid-

ionok vezetése nagyságrenddel magasabb, mint más ionoké. Az eredeti kiindulási anyagokhoz

képest azonban még így is kisebb vezetéseket tapasztaltunk. Érdekes, hogy a desztillált vízre

kapott eredményeink nagyon hasonlóak. Ezek szerint a kioldódás, vagy éppen a nem kioldódás

körülbelül azonos a vízüveges és a csak nátronlúgos minta esetében, annak ellenére, hogy a

vízüveges minta elég morzsalékos volt. A kénsav oldatra kapott 3,24-es pH érték vízüveg minta

esetén egyértelműen azt jelenti, hogy a be nem épült, vagy kioldódott nátronlúgot a kénsav oldat

elkezdte közömbösíteni.

Érdemes lenne e szűrleteket AAS, vagy ICP technológiával megvizsgálni, amely segítségével ki

lehetne mutatni a fém-ionokat alacsony koncentrációban is. Hosszú távon talán projektünk

folytatása is lehetne.

Mérési eredményeink:

Desztillált víz 5% kénsav oldatEredeti

GP GPV GP GPV

pH 10,05 9,90 2,52 3,24 11,58

Fajlagos vezetőképesség

[mS/cm]12,10 12,05 23,82 24,56 2,793

12 Response of geopolymer concrete to sulphuric acid attack, Geopolymer, Green chemistry and sustainable developments solutions, online könyv

18


14. Geochem Kft. fizikai paraméterek vizsgálatának elmélete 2017.február 15.

A GEOCHEM Kft. egy dinamikusan fejlődő, high-tech felszereltségű, különböző anyagok fizikai

paramétereit meghatározó laboratóriummal rendelkező cég.

Fő tevékenységük a kutatás-fejlesztés, mely leginkább a nagyon tömör anyagok komplex

vizsgálatát, valamint speciális vizsgálóberendezések, eszközök fejlesztését célozza.13

Megérkezésünkkor először is körbevezettek minket a laboratóriumokon, röviden elmesélték

melyik helységben milyen munka folyik éppen.

1. Mintaelőkészítés: fúrás, csiszolás, mag minta készítés

2. Porozitás-, sűrűségmérés - He-piknometria

3. Pórustér-eloszlás mérés - Hg-porozimetria

4. Fiziszorpció, Mikroporozitás mérés - Autosorb

5. Permeabilitás mérés (vizes/gázos)

6. Permeabilitás mérés (gázos)

7. Akusztikus hullámterjedési sebesség mérése

8. Elektromos tulajdonságok mérése

9. Szemcseméret-eloszlás mérés

Partner kapcsolatunkban a Geochem Kft. munkatársai vállalták, hogy segítenek a legfontosabb

fizikai paraméterek megmérésében. Ennek során főként He piknometriás méréseket

végezhettünk.

Egy 5 mérőkamrás automata gáz piknométerrel (Quantachrome Pentapyc 5200e) mérhettünk,

amely szilárd anyagok (pl. testek, porok és törmelékek) valódi sűrűségének és térfogatának

pontos mérésére alkalmas. Amennyiben mintáink fúrhatóak és egzakt térfogattal rendelkeznek a

minta pontos geometriai térfogatának ismeretében a fajlagos sűrűség és a porozitás értéke

számíthatók.

Az ábrán az általunk is használt He piknométer látható.

13 http://www.geochem-ltd.eu/hu/node/273

19


15. Őrlési idő változtatása 2017. március 1.

Őrlési időnek leginkább a salak esetében volt jelentősége, a többi beágyazandó anyagot eleve

nagyon finom szemcseként kaptuk. A salakot először 2 napig 105oC-on szárítottuk, hogy

jelentős mennyiségű vizét elveszítse. Aztán golyósmalomban őröltük, 10-20-30 percig. A

fordulatszám sajnos a mi készülékünkön már nem látszik, de a max fokozaton használtuk

mindhárom esetben. Sajnos még így is maradtak bekristályosodott üvegszerű kavicsdarabok,

ezeket átszitáltuk. A szitálással csak a legnagyobb darabokat próbáltuk meg eltávolítani, hogy

az őrlési idő jelentősége kimutatható maradjon. Az általunk mért porozitás adatok szerint a 10

perces őrlési idő kevés, viszont a 20 és 30 perces őrlési idő esetében már nincs számottevő

változás a porozitás adatokban.

Őrlési idő Porozitás

10 perc 55,23

20 perc 49,52

30 perc 49,84

Az 55,23%-os porozitású 10 perces őrlésű salakból készült geopolimer valószínűleg a nagy

szemcsék miatt lett nagyobb porozitású, feltételezésünk szerint a pórusok eloszlása, méretei

sem homogének. Ennek részletesebb feltérképezési is érdekes feladat lehet.

16. Prezentációkészítés 2017. március 8.

Eredményeinket két áprilisban megrendezésre kerülő eseményen tervezzük bemutatni. Ezért

már ideje korán nekiláttunk a prezentáció készítésének. Időrendben az első a három napos 10.

Kémikus Diákszimpózium lesz, amelyen szakmai zsűri értékeli a munkánkat, tesz fel

kérdéseket.

Szintén április elején pedig iskolánk vegyész tagozatán hagyományszerűen minden évben

Műszaki Napot tartunk. Délelőtt meghívott előadók és diákelőadások lesznek hallhatóak.

Diák készítése során döbbentünk rá, hogy nem is olyan könnyű jó előadást megtervezni és

összerakni.

20


17. Geochem Kft, He porozitás, piknometria 2017. március 17.

Fogalmak:

A He-porozitás (magminták esetén, φHe): váztérfogatból és a geometriai térfogatból számított

paraméter [%]

váztérfogat: piknométer által mért térfogat [cm3]

fajlagos sűrűség (magminták esetén, ρfajlagos): a száraztömeg és a geometriai térfogat hányadosa

[g/cm3]

vázsűrűség (ρváz): száraztömeg és váztérfogat hányadosa [g/cm3]

Minta-azonosító

ρváz ρváz

hiba

ρváz

relatív hiba

ρfajlagos ρfajlagos

hiba

ρfajlagos

relatív hiba

φHe φHe hiba

φHe

relatív hiba

Vpórus

[g/cm3] [g/cm3] [%] [g/cm3] [g/cm3] [%] [%] [%] [%] [cm3/g]GP-1_1 2,5238 0,0024 0,10% 1,290 0,007 0,56% 48,87 0,29 0,59% 0,379GPV-1 2,5216 0,0011 0,04% 1,171 0,023 1,93% 53,57 0,90 1,67% 0,458GP-1_1-1 2,5430 0,0026 0,10% 1,298 0,007 0,56% 48,95 0,29 0,59% 0,377GPV-1-1 2,5204 0,0006 0,02% 1,176 0,023 1,93% 53,35 0,90 1,69% 0,454GP-1_1-1 2,5430 0,0026 0,10% 1,305 0,017 1,34% 48,68 0,69 1,41% 0,373GPV-1-1 2,5204 0,0006 0,02% 1,196 0,029 2,44% 52,55 1,16 2,20% 0,439

Geopolimereink nagy porozitásúak mintegy 48-53%, 3 nap után minimális csökkenés

tapasztalható a porozitásban, ezt megerősítette, a geometriai térfogat csökkenése is. A szárítás

során van zsugorodás. A vázsűrűség növekedése és a tapasztalt fehér kiválások lehetséges, hogy

a be nem épült NaOH karbonátosodása. Vízüveges geopolimer szerkezete 4-5% porózusabb.

Mérési eredmények kivonata:

Minta-azonosító

ρváz ρfajlagos φHe [g/cm3] [g/cm3] [%]

GP-1 2,5238 1,290 48,871 napos

GPV-1 2,5216 1,171 53,57GP-1 2,5430 1,305 48,68

3 naposGPV-1 2,5204 1,196 52,55

21


18. 10. Kémikus Diákszimpózium 2017. április 1.

A jubileumi szimpózium 2017. március 31. és április 2. között zajlott le. A Pécsi

Tudományegyetem munkatársai szervezték. A résztvevő diákok kutatómunkájukat

szekcióüléseken, tudományos előadások keretében mutathatták be és vitathatták meg. A mi

csoportunk-előadásunk témája a geopolimerek voltak, környezetkémiai szekcióban.

Érdeklődésüket mutatja az is, hogy először poszter szekcióban szerettünk volna témánkkal

indulni és a végén 10 perces előadás lett belőle. Nagyon sok érdekes és izgalmas előadás volt.

A szervezők kitűnő munkát végeztek a hangulat nagyon barátságos volt. Kicsit izgultunk a

kérdések miatt, de azért tudtunk rájuk válaszolni. Jó volt megismerkedni fiatalokkal, akik

szintén szeretik a kémiát, hasonló területen szeretnének tovább tanulni.

19. Vegyész Szaknapok 2017. április 10.

Iskolánk vegyész tagozatán hagyományszerűen minden évben Műszaki Napot tartunk. Délelőtt

Kémia Konferenciát szerveztünk, amely során meghívott előadók és diákelőadások voltak

hallhatóak. A délután szakmai vetélkedővel és tombolával folytatódott, majd tűzijáték zárta le

az estét. Idén Pécs város többi kémia iránt érdeklődő diákja számára is kinyitották a programot.

A prezentáció elkészítése során a feladatokat igazságosan felosztottuk, mind a diák készítésnél,

mind a beszéd során. Annál nehezebb volt azonban kiállni több mint 100 ember elé, akik még

értették és érdeklődtek is a mondandónk iránt. Igyekeztük a kutatási projekthez kedvet csinálni

a fiatalabb diákoknak.

A képen Muzsek Kristóf és Varga Tibor láthatóak előadás közben.

22


20. Lúg koncentráció hatásának jellemzése 2017. április 12.

A lúgkoncentráció tartomány befolyásoló hatásának feltérképezésére készítettünk 8 - 10 - 12

mol/dm3-es NaOH oldatokat. Ezek után megvizsgáltuk a legfontosabb fizikai paramétereket. 12

mol/dm3-es koncentráció esetében tapasztaltuk a legnagyobb váz és fajlagos sűrűséget,

legkisebb porozitást. A különbségek nem szignifikánsak, így továbbra is a 10 mol/dm3-es

koncentrációt választjuk a geopolimer gyártáshoz.

Minta-azonosító

ρváz ρfajlagos φHe

[g/cm3] [g/cm3] [%]GP-8 2,5250 1,290 51,22GP-10 2,5430 1,305 48,68GP-12 2,5620 1,313 47,95

.

21. Geochem Kft. fizikai paraméter vizsgálat - töltőanyaggal 2017. április 20.

Az előállított már töltőanyagot is tartalmazó mintákat szintén Kővágószőlősön a Geochem Kft.-

nél mértük meg. Most már nagyobb rutinnal érkeztünk, önállóban tudtuk végezni a feladatokat.

A minták a 2-es és 10-es kazán filter pernyét is tartalmazó geopolimerjeink voltak.

GPT – 2-es kazán filter, szalma tüzelés

GPF – 10-es kazán filter, vegyes tüzelés

1. Vázsűrűség mérés eredményei: a kiszárított töltőanyaggal is rendelkező geopolimerek

vázsűrűsége alacsonyabb, mint az eredeti geopolimeré. Ez várható is volt, hiszen a

szénpernye helyett a biomassza pernye lett 10%-ban beágyazva. Jelentősnek bizonyult

azonban a különbség a 2-es és a 10-es kazán között. A 10-es kazán vegyes tüzeléséből

származó pernye esetén szinte hasonló eredményt kaptuk eredeti geopolimerünkhöz,

ennek szerkezete, tulajdonságai hasonlóak. A 2-es kazán esetén le lett mérve

légszárazon és szárítottan is. A víz vesztés vázsűrűséget befolyásoló hatása jelentős.

Minta-azonosító

ρváz ρváz

hiba

ρváz

relatív hiba

[g/cm3] [g/cm3] [%]GP 2,5430 0,0012 0,07%GPT 1,9535 0,0018 0,09%GP-1-LSZ 2,0282 0,0003 0,01%GPT-LSZ 2,0047 0,0023 0,11%GPT_szárított 2,3282 0,0015 0,06%

GPF_szárított 2,5037 0,0015 0,06%

23


GP GPT GPF2.22.252.32.352.42.452.52.55

Vázsűsűség

Geopolimerek

Vázs

űrűs

ég [g

/cm

3]

2. Fajlagos sűrűség mérés eredményei: Sajnos a 10-es kazán mintája megrongálódott

fúrás közben, így nem lehetett egzakt térfogat hiányában fajlagos sűrűséget

meghatározni belőle. Viszont a 2-es kazán filter pernye esetén a fajlagos sűrűség

csökkenés 8,27%-osnak bizonyult. Ami közel azonos a 10w%-nyi beágyazás

mértékével.

Minta-azonosító

ρfajlagos ρfajlagos

hiba

ρfajlagos

relatív hiba

[g/cm3] [g/cm3] [%]GP 1,305 0,017 0,21%GPT 1,531 0,003 0,17%GP-1-LSZ 1,393 0,040 2,85%GPT-LSZ 1,453 0,002 0,14%GPT_szárított 1,197 0,002 0,20%

3. Porozitás mérés eredményei:

A porozitás csökkenése 10%-os beágyazás esetén mindössze 0,16% volt. Ez

elhanyagolható. A beágyazott anyagnak minimális a porozitásra gyakorolt hatása ezen

koncentráció esetében.

Minta-azonosító

φHe φHe

hiba

φHe

relatív hiba

Vpórusmegjegyzés

[%] [%] [%] [cm3/g]GP 48,68 0,69 1,41% 0,373

GPT 21,62 0,15 0,70% 0,141 nagy mintatestGP-1-LSZ 31,33 1,96 6,26% 0,225

GPT-LSZ 27,51 0,13 0,48% 0,189 kicsi mintatest, kifúrt GPT mintatest teteje

GPT_szárított 48,60 0,11 0,22% 0,406 nagy mintatestGPF_szárított - - - - törmelék

24


22. KOH alkalmazása geopolimerbe 2017. május 2.

A legyártott nátronlúgos geopolimer receptúránk szerint kálilúggal is megpróbáltuk a szén

pernye szilikát láncait kialakítani. Már a kiöntés pillanatában látszott, hogy színe barna és

szerkezete

morzsalékos, mintha kiszáradt volna. Természetesen a fúrás során szét is esett, így vázsűrűséget

tudtunk belőle csak meghatározni.

Jobb szélső a kálium-hidroxiddal készült geopolimer, barnább és már kiöntéskor sérült.

Vázsűrűség mérési eredményei: jelentős, 14,63%-os vázsűrűség csökkenés következett be

azonos receptúra szerint készített kálium-hidroxidos geopolimer esetén. Ez a csökkenési az

építőipari alkalmazhatóságát is rontja.

Minta-azonosító

ρváz ρváz

hiba

ρváz

relatív hiba

[g/cm3] [g/cm3] [%]

GP- NaOH 2,5430 0,0026 0,10%GP- KOH 2,1710 0,0015 0,07%

25


23. Látogatás a Pécsi Hőerőműbe 2017. május 10.

A projekt keretében ellátogattunk a Pécsi Hőerőműbe is. Nagyon gondot fordítanak a lakosság

tájékoztatására, ezért az igényesen kialakított, szuper felszereltségű látogatóközpont

megtekintésével kezdtük, majd bejárhattuk az erőmű bizonyos területeit is. Itt a nagy zaj miatt

fülünkbe helyezhető hangszórón keresztül hallhattunk mindent. Az erőmű területén nem

szabadott fényképezni.

Erőmű története 14 :

1900 évek elején a kertben található szenekre lettek figyelmesek.

30’ Újhegyi Erőmű, majd mázai, komlói és a pécsi erőmű megépülése.

1959- óta üzemel a mecseki szénre alapozott energiatermelés. Az erőmű Pécs város

területén helyezkedik el. Vasúti és közúti csatlakozás jó. Tájrendezett meddőhányó

területe: 19 ha, amelyen több mint 3 millió m3 meddő van elhelyezve. Az erőmű a

mecseki szénbányák másutt nem hasznosítható középtermékeinek felhasználására épült.

1989-ben kezdték a mélyművelésű bányákat bezárni, 4 blokk volt, 10 kiskazán, 220

MW. Megkezdték az átépítéseket, 1993-ig tartó rekonstrukció során berendezések 2/3

átépítették.

2000-től Kéntelenítő nélkül nem üzemelhet, ez óriási beruházás, és a környezetvédelmi

okokra hivatkozva az üzemanyagváltás mellett döntenek.

2004 nyarán Közép-Európa legnagyobb biomassza tüzelésű energiatermelő egysége

kezdte meg működését Pécsett.

Azóta lágyszárú biomassza-tüzelésű blokk megépítésével az új berendezés megfelelő

mennyiségű és minőségű, mezőgazdasági eredetű bálázott tüzelőanyaggal való ellátása

is.

Jelenleg biomassza (szalma, faapríték) van. A káros anyag kibocsájtások a honlapon

folyamatosan nyomon követhetők.

Pannon Hőerőmű feladatai:

1, villamos energiatermelés az országos hálózatra

2. távfűtés és ipari gőzszolgáltatás pécsi fogyasztóknak.

3. zöldenergia

Erőmű felépítése:

1. Tüzelőanyag fogadó, kezelő és tároló rész: ide érkeznek be a többnyire faipari, tűzifa

és fűrészipari melléktermékek, szalma stb. Ezek kerülnek az aprító berendezésbe, ami

14 http://www.pannonpower.hu/tagvallalatok/pannon-hoeromu-zrt

26


kb. gyufás skatulya méretű darabokat csinál belőle. A gépen elhelyezett kések (6db)

szálirányra merőlegesen vágja el a fát, majd a keletkező korongokat a gép kosara szedi

szét méret szerint. Majd a silókba kerül, ezek 4 óra időtartamig képesek ellátni a kazánt

tüzelőanyagokkal.

2. Az alaperőművi kazánház első 1/3-ban található a széntüzelésű 1960-ban épített

kazán, is megvan még. A porleválasztók megtalálhatóak itt, melyek a gáz tüzelés esetén

szükségtelenek. A „2” és „10.” kazán biomassza tüzelésű kazán következik, 4 db

elektrofilterrel, ezek közül csak a szélső kettő jobbat használják a füstgázokból a vegyes

tüzelésű fahamu leválasztására. Az égés során a fa először kiszárad, majd kigázosodik,

ezután történik meg az illóégés, és elégnek a szilárd részek is a fluidágyon. A régi

kazánokat átalakították: biomassza kazánná, gyakorlatilag csak a fala maradt meg. Fluid

ágyas kazán 24* 50 tonna aprítékot égetnek el naponta. Biomasszaként: faaprítékot,

lemezgyári melléktermékek, törköly (nem égetnek), keménylombúak, (dohány) égetnek.

A homok minősége, szemcsemérete rendkívül fontos. A megfelelő homokot megtalálni

- mivel a finn tervezők tengerparti homokra alapoztak - nehéz volt, végül a

Balatonfelvidéken találták meg a megfelelőt, mely 99-98% SiO2 tartalmú. A faaprítékot

oldalról vezetik be a 600-700oC-ra felmelegített kazánba, 98 bar nyomáson, a homok

elnyeli a tüzelőanyagot, a jó keveredés miatt pedig 850oC alatt, max 900 oC-on elég.

Üzemi hőmérséklete 830 oC. Magas hőfok a nagy K és Ca tartalom miatt káros, a

homokkal KSi, CaSi alkot, megolvad és összetapasztja a homokot. Az energiafűvek,

lágyszárúak, még magasabb koncentrációban tartalmaznak káliumot, és még

alacsonyabb hőfokon olvad meg.

3. Az előállított gőzt a gőzturbinákra vezetve mechanikai energia keletkezik. Ez 50MW

teljesítmény előállítására képes. A kapcsolt energiatermelés következtében távhő is

nyerhető a turbinából.

4. A turbinaház és a vezérlő blokk ezután következik. Ezután következnek a

hűtőtornyok. A fellépő óriási párolgási veszteségeket, mintegy 1 millió m3 Duna vízzel

pótolják, amely vezetéken érkezik Mohácsról parti szűrésű kutakból.

Az erőmű területén tartalékait nagyon kevésnek találtuk, nem elegendők egy hétre sem.

24. Látogatás a Bátaapáti Hulladéklerakó Telepen 2017. május 18.

27


Az Útravaló Ösztöndíjpályázat keretében látogatást tehettünk a Radioaktív Hulladékokat

Kezelő Közhasznú Nonprofit Kft. Bátaapáti Hulladéklerakó Telepén. Nagy sajnálatunkra

betonozási munkánk miatt csak a látogatóközpontot tekinthettük meg. A látogatóközpontban

tájékoztatást kaptunk a mai radioaktív hulladékhelyzetről országunkban. Kihangsúlyozták, hogy

a nagy radioaktivitású kiégett fűtőelemek tárolása nem itt történik. Tulajdonképpen annak még

csak egy átmeneti tárolója van és remélik, hogy az 50 év elteltével, nem a tárolást, hanem ezen

anyagok újrahasznosítását tudják megoldani a kutatók. Itt Bátaapátiban jelenleg kis-és közepes

radioaktivitású hulladékok tárolása folyik szigorú előírások szerint. Egy 10 perces filmben

összefoglalták számunkra a hulladék keletkezésének pillanatától az elhelyezésig az útját a

radioaktív szerszámoknak, kesztyűknek a Paksi Erőműből, kórházi hulladékoknak. A video

rendkívül részletes volt, minden méret, tömeg, mennyiség, autók márkája, típusa fel volt

tűntetve.

A Nemzeti Radioaktívhulladék-tároló 2008. szeptemberben kapott üzembe helyezési

engedélyt a felszíni telephely üzemeltetésére. A tároló felszíni létesítményeinek

üzemeltetésével párhuzamosan, a létesítési engedélynek megfelelően folytatódott a felszín alatti

térrész kialakítás. A létesítés második ütemében, 2012-re kihajtották az első két felszín alatti

tároló kamrát és megépültek a kiszolgáló technológiai rendszerek. Az első kamra ünnepélyes

átadására és az első vasbeton konténer végleges elhelyezésére 2012. december 5-én került sor.15

Nagyon jó volt látni, hogy milyen komoly és gondos munka folyik itt, hogy valóban

megnyugodhatunk, hogy minket, lakosokat semmilyen sugárzás, vagy káros hatás nem érhet. A

felszín alatti térségek állapotának folyamatos ellenőrzését a geotechnikai (földtani) monitoring

rendszer (szeizmoakusztikus mérőrendszerek, deformációmérő eszközök stb.), a tároló körüli

földtani gát állapotának ellenőrzését pedig a vízföldtani monitoringrendszer (víznyomásváltozás

mérés, vízkémiai viszonyok vizsgálata stb.) teszi lehetővé. „A mérési eredmények igazolják,

hogy a hatóság által megszabott kibocsátási határértékek maradéktalanul teljesülnek és a

kibocsátott radionuklidok aktivitása több nagyságrenddel az engedélyezett határértékek alatt

van. Elmondható, hogy a tároló üzemeltetése annak környezetére radiológiai szempontból a

természetes háttér fölötti többletterhelést nem okoz”. Partner cégünk a Geochem Kft. is végez

beton minőségi ellenőrzési munkákat a tároló területén.

Érdekes volt hallani, hogy a tervezett elágazásos kamra rendszert a földtani kutatások

inkább hosszan elnyúló kialakításra késztették. A kutatások intenzíven folynak most is, épülnek

15 http://www.rhk.hu/letesitmenyeink/nrht/tortenet/

28


a következő tározók.

Pécshez még közelebb Bodán is évek, évtizedek óta tervezik nagy radioaktivitású hulladékok

tárolását. Megtudtuk, hogy ez nem lakossági, nem politikai kérdés, hogy hol legyen egy tároló

kialakítva, hanem egyedül geológiai tényezőktől függ. A Bodán található agyagformáció pedig

ideális lehet. A világon csak 1-2 helyen megoldott a tárolása a kiégett fűtőelemeknek. Ezen

tárolók a mélysége akár elérheti az 1000 métert is. A fúrások méterének ára elérheti akár az 1

millió forintot is. Mindig számolni kell a vízzel és a vízmozgás sebességével, akármikor is víz

alá kerülhet a tároló. 1000 évre kellene megoldani a problémát, addig kell modellezni a

földmozgását, hogy a jövő generációját ne károsítsuk.

A látogatóközpont igényesen kialakított volt. A bemutató után egy tudáspróbának vethette alá

mindenki magát, és aki 90% felett tudott válaszolni a kérdésekre kis szuvenírt kapott. Mi

mindannyian egy-egy elegáns tollat választottunk emlékül. A látogatóközpontban a video film

volt a legjobb, a Pécsi Pannon Hőerőmű Látogatóközpontja diákbarátabb volt.

Bátaapáti Hulladék Lerakó Telep előtt.

29


25. Látogatás a Beremendi Cementműben 2017. június 2.

A Duna-Dráva Cement-Beremendi Cementgyár látogatását azért tűztük ki célul, mert a

legfontosabb alapanyagunkat a széntüzelésű pernyét innen kaptuk. A cementgyárban és

laboratóriumaiban jó néhány iskolánkban végzett diákkal találkozhattunk. Elsősorban

építőanyag-gyártók, amely cementet, transzportbetont, valamint kavics és beton-adalékanyag

termékeket jelent, de szolgáltatásaik a betontechnológia teljes spektrumára kiterjednek. A gyár

nagy hangsúlyt fektet a környezetvédelemre. Számos programot szervez az iskolás korosztály

számára, és a lakossági szemetet is felhasználja.

A cementipar sokak számára egyenlő a környezetszennyezéssel, negatív megítélésük

kompenzálására az elmúlt évtizedekben jelentős technológiai fejlesztéseket értek el, mellyel a

környezetkárosítókból szinte környezetvédőkké váltak. Fejlesztéseik főként az energia

hatékonyságra, valamint az ún. helyettesítő anyagok területére fókuszáltak. Kevesen tudják,

hogy a főként őrölt másodnyersanyagokból származó cement előállítás során a porkibocsátás a

1965 óta mintegy 5%-ról 0,01%-ra csökkentették. A leválasztott szilárd anyagok, csaknem

teljes mértékben, újrafelhasználásra kerülnek a gyártási folyamat különböző

szakaszaiban.

Cementipar „hulladékai”

Legismertebb kibocsátott anyag a por

Gáz halmazállapotú kibocsátások (NOx, SO2, CO2, szerves anyagok, nehézfémek)

Egyéb (zaj, vibráció)

Eredetük: elsősorban a felhasznált nyersanyagok, ill. nehézfém tartalmú tüzelőanyagokból

származnak:

Nehézfémek. közül Mo, Mn, V, Zn Co, Cr, Cu kioldódásuk minimális, kötött állapotban

vannak jelen

Félfémek Se, Te, Sb kioldódásuk minimális

A mérsékelten illékony nehézfémek leválasztása szükséges: Cd, Pb, Tl

Illékony nehézfémek kerülendők Pl. Hg, Ga

Cél: Emissziók minimalizálása. Ez többnyire valamilyen származékkészítéssel, vagy biológiailag

hozzá nem férhető formába hozásukkal történik.

A szennyezőanyag kibocsátás elsősorban a megfelelő égetési-együtt égetési technológiától, az

üzemeltetés körülményeitől (zárt technológia alkalmazása), az alapanyagok minőségétől,

megfelelő leválasztó berendezésektől függ.

30


Technológia jellemzői a forgókemencéknek

A cementgyáriakban alkalmazott forgókemencének az alternatív tüzelőanyagok hasznosítása

szempontjából kedvező jellemzői: 2000 ° C gáz - és 1450 ° C anyaghőmérséklet, ezen a magas

hőmérsékleten szinte az összes anyag ártalmatlanítható. Tartózkodási idő meghosszabbítása,

ezzel az égetés tökéletessé tétele.

Elegendő mennyiségű oxigén biztosítása

Nagy hőtehetetlenség

Bázikus környezet biztosítása

Hamu klinkerbe jutattása

Folyamatos üzem

Maximális hasznosulása energia/anyagtartalom.

Nagy hatással volt ránk hogy végre élőben is láthattunk ilyen berendezéseket, műszereket

működés közben. A laborok látogatása után még jó tanácsokat és útravalót is kaptunk itteni

mentorainktól: azaz tanuljunk sok műszeres analitikát és angol nyelvet, ha végeztünk a sulival,

várnak minket kollégának.

Csapat a cementgyárban.

31


26. Projektzárás, összegzés 2017. június 8.

A 9 hónapos projekt zárásaként beszélgettünk a legfontosabb eredményeinkről. Hamar eltelt az

idő és sok feladatot kellett megvalósítanunk októbertől. Rádöbbentünk, hogy nem is olyan

egyszerű egy logikus gondolatmenetet felépíteni a kutatási területen. Nem is olyan egyszerű a

mintát kijelölni, és rádöbbentünk mennyi-mennyi kérdés merül fel még utólag is. Egy-egy

eredmény újabb ötleteket vet fel. Különösen jó volt a Geochem Kft.-nél, hogy komolyan vették

a projektünk támogatását, segítették a méréseinket.

Összegzés:

Sikerült alapanyagainkból geopolimer standard legyártása

A geopolimer szerkezetébe sikerült erőműi töltőanyagot beágyazni

Megvizsgáltuk vízüveg alkalmazásának hatását geopolimerünk esetében

Áztatási próbának vettettük alá magmintáinkat, mely során történt kedvezőtlen

kioldódás

Kálium-hidroxid alkalmazása barnás, kézzel is törhető szerkezetű geopolimert adott

Az általunk előállított geopolimerek porozitása a vártnál nagyobb volt, nagy porozitása

és tűzálló volta miatt szigetelőanyagként való alkalmazását tartjuk lehetségesnek.

„Az éves kutatási munka nagyon tetszett. A radioaktivitás, radiológia tudományterületet érdekel

a legjobban. Különösen örültem, hogy eljuthattam a Bátaapáti Hulladéklerakó Telepre. A

kutatást, mint hivatást szívesen választanám jövőnek.” Kovács Anna

„A kutatási projektnek véleményem szerint több eredménye lett, mint amire számítottunk.

Szkeptikusan nem is gondoltam volna, hogy mérhető geopolimert sikerül legyártanunk.

Hasznos volt, hogy sok olyan eljárással találkoztunk illetve végeztünk, amelyekkel

specialitásuk miatt lehet, hogy még egyetemi tanulmányaink alatt sem találkozhatunk. Az

üzem- illetve laborlátogatások érdekesek voltak, mert láthattuk szakmánk sokszínűségét.”

Varga Tibor

„Részesei lehettünk annak, hogy miként kell megtervezni egy vizsgálatot, mintát előkészíteni.

Végig tudtunk csinálni egy kísérletet a tervezéstől, legyártásig és mérésig. Laboratóriumi

látogatásaink során megismerhettük, hogy milyen területeken tudunk a szakmánkban

érvényesülni, ami számomra a pályaválasztás tekintetében nagy szerepet játszik. Összességében

hasznosnak tartom a projektre fordított időt és energiát.” Muzsek Kristóf

32


Naplót lezárta:

Pécs, 2017. június 15.

…………………………………….Szabó Kornélia (mentor)

33


34

pécsi szc pollack mihály műszaki … · web viewÚtravaló Ösztöndíjprogram Út a...

Documents