Leijupetipolton lentotuhkat ja niiden käyttömahdollisuudet

Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli selvittää leijupetipolton lentotuhkien ominaisuuksia ja niiden käyttömahdollisuuksia kaatopaikkasijoituksen sijasta. Aluksi esitellään leijupetipolton teoriaa, jonka jälkeen esitellään syntyvien lentotuhkien ominaisuuksia ja lopuksi näiden ominaisuuksien tuomalla lisäarvolla mahdolliset käyttömahdollisuudet. Polttoprosessi on teollisuudessa yleinen energian tuottamiseksi käytetty menetelmä. Nykypäivänä kuitenkin lainsäädäntö säätelee kasvihuonepäästöjen ja kiinteän jätteen sallittua määrää, joita syntyy aina polttoprosesseissa. Jätemaksut ovat nousseet vuosi vuodelta, joten jätteille on keksittävä uusia käyttömahdollisuuksia. Polttoprosessien kiinteä jäte on tuhkaa, mikä on useimmiten sijoitettu kaatopaikoille tai täyttömaaksi. Leijupetipoltto verrattuna muihin polttoprosesseihin on ekologisempi alhaisempien operointilämpötilojen vuoksi. Leijupetipoltossa syntyy huomattavasti vähemmän kasvihuonekaasuja ja niitä voidaan edelleen prosessissa vähentää lisäämällä polttopetiin mm. kalkkikiveä. Lisäksi NOx-päästöt ovat matalammat kuin korkeamman lämpötilan omaavilla polttoprosesseilla. Lisäksi leijupetipolton käyttöä tukee sen soveltuvuus huonolaatuisille polttoaineille. Prosessissa syntyy kahdenlaista tuhkaa: pohjatuhkaa ja lentotuhkaa. Tässä työssä tarkastellaan lentotuhkaa. Lentotuhkaa on tutkittu suhteellisen paljon ja on huomattu, että niillä on pozzolaanisia eli itsekovettumisominaisuuksia. Lupaavia tuloksia onkin jo esitetty hiilenpölypolton lentotuhkille ja on selvää, että niitä voidaan hyödyntää mm. sementin täyteaineena tai korvaajana. Leijupetipolton lentotuhkien kiderakenne ja hieman erilainen koostumus heikentävät niiden pozzolaanisia ominaisuuksia, jolloin niitä ei voi käyttää täyteaineena sellaisenaan. Lentotuhkalle tarvitaan esikäsittelyä ja enemmän tutkimuksia, jotta niitä voidaan täydellisesti hyödyntää teollisessa mittakaavassa. Tutkimuksilla on todistettu, että leijupetipolton lentotuhkaa pystytään yhtäaikaisella jauhatuksella ja alkaliaktivaattoreiden käytöllä hyödyntämään sementin lisäaineena ja geopolymeeriaggregaatteina. Ennen teollisen mittakaavan käyttöä täytyy tutkimuksia kuitenkin tehdä lisää ja selvittää onko menetelmät taloudellisesti kannattavia.The aim of this Bachelor’s Thesis was to clarify the property and accessibility of the fly ash in fluidized bed combustion process. At the beginning, theory of fluidized bed combustion is presented and after that the properties of the fly ash is presented. Finally, the potential accessibilities of the fly ash are presented. Combustion process is the most common way to produce energy in the industry. In these days, the legislation regulates the permitted amount of greenhouse gas emissions and solid waste which are always generated in combustion process. Waste fees have risen from year to year so new uses of the wastes have to be invented. Solid waste in combustion process is ash which ends up mostly in landfills and filling land. Fluidized bed combustion, compared to the other processes, is greener because of lower operating temperature. Much less greenhouse gases are produced in fluidized bed combustion, and the greenhouse emissions can be easily decreased by adding limestone to the fluidized bed. Furthermore, the NOx emissions are lower than in higher temperature combustion processes. Fluidized bed combustion process can also burn low-quality fuels. During the process, two types of ashes, bottom ash and fly ash, are generated. Fly ash have been studied relatively much and it has been noticed that they have pozzolanic properties. Pozzolanic properties means that the fly ash has self-hardening properties naturally. Promising results have already been presented with fly ashes from pulverized coal combustion (PCC), and it is clear that they can be utilized as a cement filler or replacement material, for example. Crystal structure of fluidized bed combustion fly ashes and different chemical composition decrease their pozzolanic properties compared to PCC fly ashes, so they cannot be used as a filler material as such. Fly ash requires pre-treatment and more research so that they can be fully exploited in industrial scale. Studies have proved that fly ash of fluidized bed combustion can be utilized as a cement filler and as a geopolymeraggregat when grinding the fly ash and adding alkali activator at the same time. But more research needs to be done before using these methods in industrial scale