Popioły lotne
Popioły lotne ze spalania węgli otrzymywane są w wyniku spalania węgli kamiennych
czy brunatnych w paleniskach konwencjonalnych. Są one zawarte w powstałej po spaleniu
węgla mieszaninie pyłowo-gazowej, z której frakcja pyłowa (a więc właśnie popiół lotny) jest wytrącana głównie elektrostatycznie (w elektrofiltrach), niekiedy mechanicznie (np.filtry tkaninowe). Niestety, w warunkach polskich popioły lotne w dużej częśeci są odprowadzane hydraulicznie wraz z powstającymi także w trakcie spalania żużlami spod kotłów energetycznych, tworząc mieszaniny popiołowo-żużlowe. Zgromadzone na składowiskach mieszaniny popiołowo-żużlowe, poza faktem zmieszania różnych frakcji materiałów i wynikającego z tego dużego zróżnicowania pod względem składu ziarnowego, posiadają także odmienne właściwości w stosunku do popiołów lotnych z bieżącej produkcji. Są one bowiem zazwyczaj dezaktywowane i nie wykazują dużej aktywności pucolanowej (Hycnar 2002). Popioły lotne mają zróżnicowany skład chemiczny. Z węgla kamiennego z reguły uzyskuje się popioły zasobne w SiO2 i Al2O3 (rodzaj k i g wg normy BN-79/6722-09 — tab.1), a z węgla brunatnego na ogół bogatsze w CaO (rodzaj w, tab. 1). Skład chemiczny popiołu
uzyskiwanego w danej elektrowni czy elektrociepłowni jest bezpośrednią pochodną jakości użytkowanego przez zakład węgla.
Rodzaj popiołu Symbol SiO2 [%] Al2O3 [%] CaO [%] SO3 [%]
Krzemianowy k >40 <30 <10 <4
Glinowy g >40 >30 <10 <3
Wapniowy w >30 <30 >10 >3
Skład fazowy popiołów jest bardzo zróżnicowany nawet w obrębie poszczególnych
ziaren. Podstawowym składnikiem popiołów jest szkło, którego zawartosć przekracza nawet 80%. Szkło w popiołach lotnych jest zbliżone do szkła krzemionkowego, a także krzemianowo- glinowego przypominającego szkło żużlowe (Kurdowski 1990). W składzie chemicznym
fazy szklistej istotne znaczenie mają poza SiO2 i Al2O3 także wapń, magnez, niewielkie ilosci żelaza, alkalia i siarka. Wsród faz krystalicznych występują: kwarc, mullit, magnetyt, hematyt, spinele Al-Mg, wűstyt, pirotyn (Kurdowski 1990; Bolewski i in. 1991, Ratajczak
i in. 1999). Składnikami szkodliwymi są niespalony węgiel i związki siarki, których ilość zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury spalania. Niektóre popioły ze spalania węgla kamiennego mogą zawierać pierwiastki promieniotwórcze w ilosciach przekraczających
graniczne wartosci dla materiałów budowlanych.
Popioły lotne otrzymywane w polskich elektrowniach mają zróżnicowany skład chemiczny.
W elektrowniach użytkujących węgiel kamienny uzyskiwane są z reguły popioły zasobne w SiO2 i Al2O3 (rodzaj k). Popioły otrzymywane ze spalania węgli brunatnych z rejonów Bełchatowa, Adamowa i Konina wykazując dużą zawartosć CaO (nawet powyżej
30% dla węgli konińskich) i SO3 odpowiadają rodzajowi w (wapniowemu). Jedynie popioły
powstałe ze spalania węgla brunatnego ze złoża Turów reprezentują rodzaj g (glinowy), wykazując przy tym wysoką zawartosć Fe2O3 (tab. 2). Własciwooeci pucolanowe wykazują głównie popioły rodzaju k, co stwarza największe możliwosci ich wykorzystania w zastosowaniach
gospodarczych. Z kolei popioły turoszowskie, reprezentujące rodzaj g, są dobrym surowcem do produkcji wyrobów ceramiki budowlanej i klinkierowych. Najniższą przydatnosć wykazują popioły lotne rodzaju w, cechujące się dużą zmiennooecią składu chemicznego, ale ich wytwarzanie w Polsce jest obecnie bardzo ograniczone (w elektrowniach Pątnów-Adamów-Konin i Bełchatów otrzymuje się głównie mieszanki popio- łowo-żużlowe). Zdecydowana większosć otrzymywanych obecnie popiołów lotnych w Polsce to popioły rodzaju krzemianowego k, wytwarzane w elektrowniach, gdzie spalane są węgle kamienne i wykorzystywane gospodarczo niemal w 100%.
Popiół lotny może być wykorzystywany do:
produkcji betonów i betonów zbrojonych
produkcji elementów betonowych
produkcji betonów komórkowych
produkcji lekkiego kruszywa
produkcji ceramiki budowlanej
produkcji cementu i spoiw puculanowych
produkcji asfaltobetonów
wykonywania wypełnień kopalnianych
wykonywania iniekcji gruntowych
wykonywania podbudów drogowych jako materiał doziarniający dla poprawienia wartości U=d60/d10 oraz częściowy zamiennik spoiwa hydraulicznego (wapna, cementu).