Research on the possibility of valorization of waste from the process of burning lignite in the furances of the thermal power plants and heating plant in the Republic of Serbia

[А. Васић]

120 стр.

Техничко – технлошке науке - Рударско инжењерство и Заштита животне средине / Technical and technological sciences - Mining Engineering and Environmental Protection

Отпадна шљака настала сагоревањем лигнита из топлане у Ваљеву и термоелектране Костолац представља еколошки проблем, па је од суштинског значаја да се пронађе нова употребна вредност и врати у токове поновне употребе по концепту циркуларне економије. Предмет дисертације је испитивање две врсте отпадне шљаке као адсорбената етил–ксантата из индустријских отпадних вода, као и испитивање њихове потенцијалне употребе у грађевинској индустрији као замена за цемент у производњи малтера и бетона. Након урађене модификације обе отпадне шљаке јонима бакра и гвожђа, добијени материјали су окарактерисани хемијским и физичко–хемијским методама. Поред тога, малтер и бетон који садрже отпадну шљаку као замену за цемент су окарактерисани и физичко–механичким особинама. Резултати адсорпције су показали да је након 800 min уклoњено 98,12 % етил–ксантата на pH 10 при маси адсорбента од 200 mg/dm3 и почетној концентрације етил–ксантата од 20 mg/dm3. Код обе отпадне шљаке показано је да се етил–ксантат, за површину адсорбента везује углавном физисорпцијом или слабим хемијским везама. Кинетички резултати за обе отпадне шљаке показали су добро слагање са Псеудо моделом другог реда, Вебер - Морисовим и Бојдовим моделом, па се може закључити да се адсорпција одвија у више корака, како на површини, тако и у унутрашњости материјала. На реалном узорку отпадне воде из рудника у Бору показано је да су оба синтетисана материјала ефикасна у уклањању етил-ксантата (250 g отпадне шљаке може да пречисти 1 t рудничке воде). Испитивање малтера и бетона је показало да је максимална замена цемента отпадном шљаком 20 % и да при томе долази до побољшања физичко - механичких особина, па наведени материјали потенцијално могу користити у грађевинској индустрији.

The waste slag generated from lignite combustion at the Valjevo heating plant and the Kostolac thermal power plant represents a serious ecological hazard, therefore, it is crucial to find its new utility value and return it into the reuse streams in agreement with circular economy concept. This dissertation examines two types of waste slag as adsorbents for ethyl-xanthate from industrial wastewater and explores their potential use in the construction industry as a cement substitute in mortars and concretes. After modification with copper and iron ions, the obtained materials were characterized using chemical and physicochemical methods. Additionally, mortar and concrete containing waste slag as a cement substitute were analyzed for their physical-mechanical properties. Adsorption results showed that after 800 minutes, 98.12% of ethyl-xanthate was removed at pH 10 with a slag adsorbent mass of 200 mg/dm³ and an initial ethyl-xanthate concentration of 20 mg/dm³. Both types of waste slag showed that ethyl-xanthate is primarily bound to the adsorbent surface through physisorption or weak chemical bonds. The kinetic results for both slag types showed good correlation with the pseudo-second-order model, the Weber-Morris model, and the Boyd model, indicating that adsorption occurs in multiple steps, both on the surface and within the material. In the case of a real wastewater sample from a Bor mine, it was shown that both synthesized materials are potent in removing ethyl-xanthate (250g of waste slag can purify 1t of mining water). Testing of mortar and concrete revealed that the maximum cement substitution by waste slag is 20%, resulting in improvements of physical-mechanical properties, therefore, these materials have great potential for use in the construction industry.

сагоревање лигнита, отпадна шљака, замена цемента, производња малтера и бетона, модификација адсорбента, етил – ксантат, адсорпција, циркуларна економија, ,,зелена технологија”

lignite combustion, waste slag, cement replacement, mortar and concrete production, adsorbent modification, ethyl - xanthate, adsorption, circular economy, zerowaste.

628.4.043:504.5:622(043.3)

Tekst