Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO

1. Hornicko-geologická fakulta VŠB–TUO Kapitola 4 „Aplikace jílových sedimentů pro ušlechtilé stavební hmoty“ VEŘEJNÁ SOUTĚŽ VE VÝZKUMU A VÝVOJI Výzkumná centra - 1Mposkytovatel - MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY Jan Jelínek, Vladimír Slivka, Jiří Mališ, Tomáš Daněk

2. Obsah kapitoly Úvod 4.1 Tepelně alterovaný materiál v odvalech • Problematika využití hlušiny doprovázející těžbu uhlí jako potenciální druhotné suroviny pro výrobu hlinito-křemičitých žáruvzdorných ostřiv a plniv s uplatněním především v keramickém průmyslu; 4.2 Lokality 4.2.1 Kladensko-rakovnická oblast 4.2.2 Ostravsko-karvinský revír 4.2.3 Severočeský hnědouhelný revír • Princip vzniku záparů a endogenních požárů v odvalech; • dosahované teploty v centrech endogenních požárů; • šíření požárů v odvalech; • popis kaustické přeměny jílových hornin; • petrografická charakteristika antropogenních porcelanitů. 4.3 Odběr vzorků a makropetrografický popis 4.3.1 Tuchlovice 4.3.2 Ronna 4.3.3 Odra 4.3.4 Heřmanice 4.4 Použité analytické a experimentální metody 4.5 Výsledky a diskuse 4.6 Návrh využití antropogenních porcelanitů 4.7 Závěr

3. Odběry vzorků • Nově vytvořený postup vzorkování, založený na principech určených normou ČSN 72 1152 • Pozornost zaměřena na termicky modifikovaný materiál -makropetrografická klasifikace (Králík 1984). • Určení místa maximální termické aktivity není možné - chybí dokumentace skládkového hospodářství, - nebyl prováděn monitoring endogenních požárů. • Vzorky odebírány z povrchu odvalů, z erozních rýh a zářezů. • Odběry vzorků z větších hloubek pomocí mechanizace není možné provést – nebezpečí zažehnutí endogenního požáru • (viz odval Heřmanice, Odra).

4. Odběry vzorků Ostravská část OKR Vhodné lokality • odval Dolu Heřmanice • (17 mil. m3); • odval Dolu Odra • (3,75 mil. m3); • odval Dolu Petr Bezruč • (8 mil. m3). Heřmanice Odra Ema Šverma • odval Dolu Šverma • (5 / 0,32 mil. m3).

5. Odběry vzorků Kladenská pánev Vhodné lokality • odval Ronna (2,1 mil. m3); • odval Tuchlovice(18,3 mil. m3); • odval V Němcích (5,2 mil. m3); • odval U Jiřího (2,15 mil. m3).

6. Laboratorní výzkum • Laboratorní výzkumu byl zaměřen na: • komplexní stanovení chemického složení; • mineralogického složení tepelně alterovaného materiálu. Použité analytické metody: chemického složení - vlnově disperzní rentgenfluorescenční spektrometr - WD XRF (Spectroscan MAKC GVII) složení minerálních fází - RTG difrakční prášková analýza (Seifert – FPM (Co katoda 0,179026 nm)

7. Laboratorní výzkum Výsledky laboratorního výzkumu: Chemické složení • Podle chemického složení zkoumaný materiál splňuje podmínky kladené na průmyslové ostřivo. Požadavky na křemenný šamot

8. Laboratorní výzkum Výsledky laboratorního výzkumu: Minerální složení • Pro potřeby keramického průmyslu je nezbytné zájmový materiál zušlechtit.

9. Zušlechtění zájmového materiálu Metodický postup Metodický postup vychází z podmínek zjišťování fyzikálních a keramicko - technologických vlastností porcelanitů (Tománek 1959) a normou ČSN 72 1082 (Vypalovací zkoušky keramických surovin). Postup prací: • Drcení a homogenizace; • rozdělení vzorků na podsítné a nadsítné (0,063 mm); • výpal jednotlivých vzorků na 900oC, 1100oC, 1250oC a 1400oC; • zjištění minerálních fází pomocí RTG práškové difrakce; • makropetrografický popis dílčích vypálených vzorků.

10. Zušlechtění zájmového materiálu Metodický postup • postup prací byl testován na dvou referenčních vzorcích; • experimentálně zjištěný postup byl ověřen na zbývajících vzorcích; • výsledky byly statisticky vyhodnoceny.

11. Výsledky Výsledky testů: • přítomnost alkálií a vyššího podílů oxidu železa způsobují tavení směsi při nižších teplotách, než uvádějí fázové diagramy - krystalizace mulitu při teplotách do 1100 °C; • při výpalu na 1400 °C vzrůstá podíl mulitu již nepatrně; • vyšší podíl oxidů železa způsobil ve vzorcích vypálených na 1400 °C značnou pórovitost případně roztavení vzorku; • nejvhodnější teplota výpalu pro tvorbu mulitu je 1250 °C s prodlouženou dobou výpalu na 3 hodiny. Výpal:400 °C/h 800 °C /h1000 °C/h 1250 °C/h Výdrž: 3 h Ochlazení:samovolné chladnutí pece

12. Výsledky Minerální složení Po zušlechtění zkoumaný materiál splňuje podmínky kladené na ostřivo a plnivo do křemenného šamotu.

13. Návrh využití Návrh technologie odtěžování a likvidace odvalů jako ekologické zátěže • selektivní odtěžení termicky modifikovaného materiálu; • drcení, mletí a homogenizace; • tepelné zpracování v rotačních pecích při teplotě 1250 °C a snížené rychlosti posunu suroviny; • drcení výsledné suroviny na • požadovanou zrnitost.

14. Závěr • Zhodnocení: • Byly vybrány čtyři nejvhodnější odvaly. • Předmětný materiál bez úpravy nesplňuje podmínky kladené na průmyslové ostřivo - je nutné jeho zušlechtění. • Byl navržen a experimentálně vyzkoušen postup zušlechtění zájmového materiálu na úroveň parametrů průmyslově vyráběných ostřiv. • Výzkumem byla prokázána vhodnost použití této zušlechtěné druhotné suroviny pro výrobu žáruvzdorných ostřiv a plniv. • Byla navržena technologie odtěžování a průmyslového zušlechtění předmětných materiálů.

15. Kapitola 4 - Aplikace jílových sedimentů pro ušlechtilé stavební hmoty • Děkuji za pozornost.