Development of the material for solidification based on carbonation of waste materials

Cieľom tejto práce bolo vytvoriť solidifikát z odpadných materiálov z výroby ocele. Ako spojivo bola využitá panvová troska (PTU), predupravená demetalizáciou, ako plnivá boli použité Fe kaly a zmes trosiek a sutín (ZTS) z Třineckých železáren, a. s. Spojivové vlastnosti PTU spočívajú vo vysokom obsahu kalcium silikátov, ktoré sú schopné reagovať s CO2 a vyvárať tak uhličitany, najmä kalcit (CaCO3), ktoré sa chovajú ako spojivo – tento proces sa nazýva karbonatácia. Ako prvý bol sledovaný vplyv náhrady PTU jednotlivými plnivami na pevnosť v tlaku karbonatovaných skúšobných telies. Na základe týchto výsledkov boli navrhnuté tri solidifikáty, u ktorých bola sledovaná pevnosť v tlaku ihneď po karbonatácii a po 28 dňoch, vylúhovateľnosť, nárast hmotnosti po karbonatácii, mineralogické zloženie a obsah uhlíka. Po 28 dňoch vzrástla pevnosť všetkých troch solidifikátov nad požadovaných 10 MPa. Ako referenčná vzorka bola použitá a analyzovaná čistá karbonatovaná PTU.The aim of this thesis was to create a material by solidification of waste materials from steel production. Ladle furnace slag (LFS) pre-treated by demetallization was used as a binder, Fe sludge and a mixture of slags and debris (MSD) coming from Třinecké železárny were used as fillers. The binding properties of LFS are the result of a high content of calcium silicates, which are able to react with CO2 and thus create carbonates, mainly calcite (CaCO3), which act as a binder – this process is called carbonation. Firstly, an effect of substitution of LFS by individual fillers on compressive strength of carbonated testing samples was examined. Based on these results, three solidified materials were proposed, of which compressive strength immediately after carbonation and after 28 days was observed. Leaching behaviour, weight gain of the samples after carbonation, their mineralogical composition, and carbon content were examined as well. Compressive strength of all three solidified materials raised above required 10 MPa after 28 days. Pure carbonated LFS was used and analysed as a reference sample.