Jak wykorzystać kruszywa pomiedziowe?

Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej we współpracy z KGHM Metraco opracowali pierwsze na świecie bloczki betonowe wibroprasowane z wykorzystaniem kruszyw pomiedziowych. Dzięki swoim właściwościom mogą być wykorzystane do wykonywania podziemnych konstrukcji górniczych.

Kruszywa pomiedziowe powstają z żużli – produktu ubocznego po wytopie miedzi. Rocznie powstaje około milion ton tego surowca, wykorzystywanego do tej pory głównie w budownictwie drogowym. Ze względu na znaczne ilości powstających żużli pomiedziowych KGHM Metraco szuka także nowego sposobu na ich zagospodarowanie. Jednym z pomysłów jest wykorzystanie ich w produkcji bloczków betonowych wibroprasowanych. Badaniami zajęli się specjaliści z Katedry Inżynierii Materiałów i Procesów Budowlanych na Wydziale Budownictwa Lądowego i Wodnego, a w nawiązaniu współpracy pomogli przedstawiciele Wrocławskiego Centrum Transferu Technologii. Projekt zakończono w lipcu 2023 r. Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej prowadzą rozmowy o kontynuacji współpracy, w tym rozszerzeniu jej o partnerów międzynarodowych.

Przebieg badań

Przez miesiące zespół prowadzony przez prof. dr. hab. inż. Łukasza Sadowskiego testował wiele różnych mieszanek, zaczynając od projektowania analitycznego, przez etap testów laboratoryjnych, aż do prób w skali rzeczywistej. – Testowanie receptur zaczynaliśmy od dokładnego odważenia składników, czyli cementu, kruszywa, piasku, wody i plastyfikatora. Później wsypywaliśmy je do mieszalnika i przygotowaliśmy mieszankę betonową, którą następnie odkładaliśmy do dojrzewania. Następnie przeprowadzaliśmy m.in. próby wytrzymałościowe, testowaliśmy nasiąkliwość i absorbcję wody – wyjaśnia Martyna Nieświec, asystentka naukowo-dydaktyczna z Katedry Inżynierii Materiałów i Procesów Budowlanych. – W ramach współpracy z uczelnią próbę technologiczną przeprowadzono w zakładzie Prefabrykacji Betard – dodaje.

Zastosowanie

Naukowcy podkreślają, że optymalnym sposobem wykorzystania bloczków betonowych wibroprasowanych z kruszyw pomiedziowych będą podziemne konstrukcje górnicze. – Dlatego idealnym rozwiązaniem byłoby, gdyby powstające w wytopie miedzi surowce były wykorzystywane lokalnie na miejscu. Unikamy wtedy choćby kosztów transportu materiałów – tłumaczy dr inż. Paweł Niewiadomski z Katedry Inżynierii Materiałów i Procesów Budowlanych. – To właśnie logistyka związana z transportem i przygotowaniem surowca była jednym z największych wyzwań w całym projekcie – dodaje.

To pierwsza tego typu umowa o współpracy pomiędzy KGHM Metraco i zespołem z Katedry Inżynierii Materiałów i Procesów Budowlanych, a realizacji zlecenia badawczego towarzyszy element komercjalizacji receptur bloczków betonowych wibroprasowanych. Firma rozważa rozpoczęcie produkcji bloczków z zastosowaniem receptury opracowanej przez naukowców z PWr i już teraz przywraca do ponownego zagospodarowania odpady i produkty uboczne powstające w procesie produkcyjnym KGHM.

Ochrona zasobów naturalnych poprzez innowacje

Wykorzystanie żużli pomiedziowych w zastosowaniach innych niż drogowe ma dla KGHM Metraco bardzo duże znaczenie. Firma prowadzi obecnie kilka projektów z tym związanych. W efekcie pozwala to na ochronę zasobów naturalnych, minimalizuje koszty, chociażby transportu, i pozwala na zagospodarowanie produktów ubocznych.

Prof. dr hab. inż. Łukasz Sadowski

Naszym zadaniem było opracowanie receptur bloczków betonowych wykonywanych w technologii wibroprasowania zawierających kruszywo pomiedziowe. To bardzo innowacyjne rozwiązanie, którego według naszej wiedzy w skali świata jeszcze nie testowano jeszcze. Co prawda w wielu krajach do betonu dodaje się tego typu kruszywa, ale metody z zastosowaniem elementów wibroprasowanych nie opracował jeszcze nikt. Trzeba też podkreślić, że nasz projekt przede wszystkim wiąże się z gospodarką o obiegu zamkniętym. Dodając do betonu różnego rodzaju surowce, w tym pochodzenia odpadowego, nadajemy im nową wartość, dbając przy tym nie tylko o ekologię, ale również bardzo często wpływając pozytywnie na ekonomiczność rozwiązania. Nad takimi technologiami pracuje się na całym świecie. Na przykład w Indiach naukowcy na bazie materiałów odpadowych chcą stworzyć beton jednocześnie przepuszczający wodę i filtrujący metale ciężkie, a w Australii szuka się natomiast sposobu na wykorzystanie betonu zawierającego materiały pochodzenia odpadowego w budowie sztucznych raf koralowych.

Galeria

Zobacz więcej