Geleneksel seramik atıkları - her yıl metalik karottan parçalar atladı, ve tuğla üretimi - uzun zamandır kaçınılmaz bir çevresel yük olarak görülüyor. Toprak dolumları, bu kırıkların milyonlarca tonunu endüstriyel uygulamalara yönlendirerek, inşaat ve üretim sektörlerini her yıl, uzayı boş tutarlar ve bu atık akışın dairesel ekonomiye yönelik anlamlı ilerleme kaydedebiliyor.
Geleneksel Seramik Atık Anlayışı
Seramik atıklar, üretim birden çok aşamasından kaynaklanır: şekillendirme ve kurutmadan reddedilir, yangından sonra kırık savaşlar ve bitki seviyesinden alıntılar yapılır ve bitirmeler.Bu malzemelerin bileşimi oldukça tutarlıdır: ki, çamur ve tuğla üretimi, bir ışık aralığı (% 3) ve demirli bir miktar, yüksek çözünürlükte tekrarlanır.
Mevcut tasarruf uygulamaları sorunludur. Arazi dolumları değerli bir alan ve üreticilere yönelik ücretlendirme ücretlerini empoze eder. Dahası, seramik parçalar biyolojik olarak parça parçalanır ve keskin kenarları arazi dolum işlemlerini zorlayabilir. Bu faktörler alternatif yönetim stratejileri için acil bir ihtiyaç yaratır. Aynı zamanda, seramikin bir meydan okuma yapması gereken çok özelliktir - kimyasal saldırıya karşı direnç ve termal istikrar - tam olarak birçok inşaat ve kompozit uygulamalarda mühendislere karşı çalışır.
Atıkları Mühendislik Kaynaklarına Dönüştürmek
Seramik atıklar ham madde olarak kullanılabilir, toz veya organik boşlukları kaldırmak gerekir ve istenen bir parçacık büyüklüğü dağılımına bağlı olarak yapılır.İş yöntemi, hedef uygulamaya bağlıdır. Beton agresyonuna bağlı olarak, atık genellikle 20 mm'nin maksimum nominal büyüklüğüne ezilir ve toz veya organik yetersizlikler için yıkanır.For finer applications - örneğin, buharlı çimento yedek veya kompozit dolgular - malzeme parçalarına genellikle metalik atıkların çoğu için önerilen metalik atıkların çoğu için uygun değildir.
İşlenmiş seramik atıklarının fiziksel özellikleri mühendislik kullanımı için uygundur. Yüksek sert sertliği (Mohs sertlik yaklaşık 7) ve düşük su absorpsiyonu (tipik olarak% 2'den az) doğal agresyonlara mükemmel bir alternatif sağlar. Bir anlık parçacığı şekli beton karışımları oluşturmak için, kaba yüzey dokusu iyi bir bağ sağlarken, ki bu da küçük bir çimento torbasına kadar çimento torbasına kadar dayanıklı bir miktar çimentolu yağdırır.
İnşaat Uygulamaları
Betonda Megregate Olarak Seramik Atık
Geleneksel seramik atıkları için en basit uygulama, betonda doğal koarz veya iyi bir agresyon için bir yedek olarak yapılır. Numerous çalışmalar, seramik geri dönüştürülmüş oranların ek olarak, 30-50%'ye kadar beton karışımları eklenerek, yüksek betonarmelere yol açan beton parçaların yüksek oranda sıkıştırıldığı ve daha hafif betonarme noktalarının yüksek oranda ısıtıldığı yerdeki beton karışımları karıştırdığı şekilde, seramiklerin daha düşük yoğunlukları azaltıldığına kıyasla daha düşük maliyetlidir.
Pratik bir örnek, paving blokları ve çatı kaplamalarının üretimidir. Birkaç Avrupa ve Asya üreticileri zaten ürün hatlarına ezilmiş tahıl atıklarını dahil ederek, uygun karışım tasarım düzenlemeleri yapılırken, seramik agresyonunun kullanımı da kum ve mezar kesintisi için talep azaltır.
Çimento Değiştirme ve Tamamlayıcı Çimento
Yeraltı seramik atık tozu, vaat eden bir ekser çimento malzemesi olarak ortaya çıktı (SCM) Portland çimento ve su ile karıştırıldığında, seramik tozdaki silik ve ışıklı su, kalsiyum hidroxide tepki gösterdi - çimento hidrasyonun ürünü tarafından - ikincil kalsiyum silikat hidrat (C-S-H) jelleri ile eşitlenmiş çimento karışımları, basınç ve dayanıklılık artırmak için 28 gün sonra hidrasyon ve betonları azalttı.
Bu alt kurum, ilk olarak, seramik atıkları, ash veya calcined kil gibi doğal boşluklardan daha az enerji tüketmektedir, çünkü seramik materyali zaten orijinal üretim sırasında kovulmaktadır.SCM ile yapılan betonun karbon ayak izi, geleneksel betondaki beton üreticilerinkinden daha düşüktir.
Tuğ ve Kaplama İmalatında Geri Dönüşüm
Seramik atıklar ayrıca tuğla ve üretim döngüsüne bir ham madde olarak yeniden dönüştürülebilir. İyi bir parçacık büyüklüğüne ezilmiş ve taze bir çamurla karıştırıldığında, atıkların zaten sallanan bir malzeme, kurutulmuş ve kırılmış Firing denemeleri, 10-20% seramik atıkların çamura geri dönüştüğünü göstermiştir, bazıları da boyutsal stabiliteyi geriletir.
Üretim ve Mühendislik Uygulamaları
Bina malzemelerinin ötesinde, geleneksel seramik atıkları bir dizi mühendislik disiplininde kullanım bulur. Yüksek sertliği, termal stabilitesi ve kimyasal inertness, direniş veya rerakter özellikleri giymesi için uygun hale getirir. Aşağıdaki alt bölümler gelişim alanlarının birkaç umut verici bölümünü vurgulamaktadır.
Seramik Matrix Composites
Mühendisler seramik atıkların kullanımını seramik matrix kompozitlerde (CMC) takviyeli bir beton veya camlı matris olarak keşfederler - bir ışık, mullite, veya silikon tır - örneğin, yüksek ısıtıcı betonlar için kompozitler ve ısı değiştiriciler için başarıyla bir araya getirilirler.
Geopolimer Binders ve alkali-Activated Materials
Geopolimers, yüksek silik ve ışıklı bir içerik ile oluşturulan bir biner materyali sınıfı, alkalik bir fikre sahip kaynaktır (tipik olarak sodyum hidroxide ve sodyum silikte), yüksek silik ve hafife almalı kimyasallara sahip olan yüksek çözünürlükte (40-80 MPa), mükemmel bir öncüdür. Araştırma, bu metakahraman bazlı geopolimerler, bu tür kimyasal atıkların yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek basınç azaltıcı olmayan atıklar ile formüle edilebilir.
Yararlılar ve Refractories
Sertlik ve kovulan seramik atıklarının direnci, kullanımlarını bir aşındırıcı malzeme olarak sağlar. Crushed porcelain veya taşware derecelendirilebilir ve kuma dayanıklı bir ortam olarak kullanılabilir ve çelik ladles için betonarme ürünleri üretmek için kullanılırken, kiln astarları ve cam regenerleri.
Çevre ve Ekonomik Faydaları
Geleneksel seramik atıklarını mühendislik ham maddesi olarak kullanmak için çevresel durum zorlayıcı. Toprak doldurmaları, çimento veya tuğla üretimindeki beton atıklarını kullanarak kurtarılan bir malzemeden yararlanabilirler: Çimento ve yarıdan fazla, yaklaşık 0,5 ila 10 GJ termal enerji tasarrufu, sualtınların ve biyoçeşitliliğinin değiştirilmesi ile ilgili olarak, küresel iklim değişikliğine ilişkin olarak kaydedilen enerji tasarrufuna karşılaştırılabilir.
Ekonomik olarak, seramik atık işleme birden fazla fayda sunuyor. Üreticiler, inşaat malzemelerinin sabit kalmasına bağlı olarak 20 $ 'dan 80 $ 'a kadar genişleyebilir. Bu tasarruflar, baskı ve yenileme maliyetinin kısmen azaltılabilir. Seramik endüstrisindeki küçük ölçekli işletmeler tarafından satın alınabilir, yeniden inşa edilen maliyetle ilgili pazar sürekli olarak artabilir ve işlenebilir.
Doğrudan finansal kazanımlar ötesinde, seramik atıkları kurumsal sürdürülebilirlik profillerini geliştirir. Atık kaynaklarına sahip olan şirketler, düzenleyicilerle, yatırımcılarla ve çevre bilinçli tüketicilerle ayakta durmalarını sağlar. Avrupa Birliği'nde, genişletilmiş üretici sorumluluğu (EPR) inşaat ürünleri için planlar yakında seramikler içerebilir, geri dönüşüm zorunlu hale getirir.
Meydanlar ve Araştırma Yolları
İşleme Standartlaştırma
Yaygın kabul için en önemli engellerden biri, seramik atıklar için standart işlem yöntemlerinin eksikliğidir. Farklı kaynaklardan gelen atıklar kimyasal kompozisyonda, ısı ve faz içeriğine göre değişir. Red kil tuğlalar beyaz porselen parçalarından farklıdır, bu da Amerikan beton Enstitüsü (ACI) açık sınıflandırma ve kalite güvence protokolleri olmadan, son kullanıcılar - özellikle yapısal mühendisler - seramik piyasaları geri dönüştürülmüştür.
Kalite Kontrol ve Konistency
Tek bir atık akışı içinde bile, değişkenlik kaçınılmazdır. cam tabakaları, metal oksit pigmentleri ve organik kirleticiler X-ışın fluorsan (XRF) ve X-ray diffüzasyonu (XRD) kompozisyon yoluyla atıkların yeniden işlenmesini azaltabilir, çünkü inşaat uygulamaları ile birlikte atıkların ayrıştırılması gerekir, lezyonlar farklı bir şekilde sıkıştırılabilmesi için farklı lazer-ışınları azaltılabilir.
Future Innovation and Scale-Up
Çeşitli araştırma sınırları, seramik atıkları için daha geniş uygulamaları açabilir. Bir heyecan verici alan, 3D baskı filamentleri ve katkı maddeleri üretimi için bağlayıcı olan seramik atıkların kullanımıdır. Teknik Berlin Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, yakalanan CO2 ile işlenmiş bir baskılı geopolimer salçası geliştirdiler, bu da kalıcı olarak soran CO2'ye ihtiyaç duymadan karmaşık mimari bileşenlere ekspektif olarak eklenmiş olabilir.
Bu teknolojileri genişletmek, endüstriyel ölçekli bir ezilme, taşlama ve sınıflandırma ekipmanlarında yatırım gerektirir. Kamu-özel ortaklıklar risk sermaye harcamalarını bozabilir ve yeniden dönüştürülen malzemelere güven sağlayabilir.Performasyon projeleri, yeni malzemelerde ölçeklendirmeden önce seramik atıkların kullanımı gibi, yeni bir bakım testlerinde ve izleme programlarında gerçek dünya performans verileri sağlamak için gerçek dünya performans verileri sağlayabilir.
Son olarak, farkındalık ve eğitim önemlidir. Mimarlar, mühendisler ve inşaat yöneticileri, Amerikan Sivil Mühendisleri Derneği (ASCE) veya Yapısal Mühendisler Kurumu (IStructE) tarafından sunulan inşaat ve üretim endüstrileri tarafından sunulan kuruluşlar tarafından sunulan eğitim programları, en iyi uygulamaları yaymaya yardımcı olabilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Geleneksel seramik atık, bir kez bir ara sıra dışı bir kullanım sorunu olarak reddetti, yeni mühendislik ürünleri için ham bir malzeme olarak önemli bir söz veriyor. Beton agresyonlarından ve yeni piyasa gelirlerine karşı hassas malzemelerden geopoli bağlayıcı ve rerakter kompozitlere, ancak uygulama yelpazesi genişliyor ve genişliyor.Çevre faydaları - toprak doldurma diversiyonları, madencilik, daha düşük karbon emisyonları - maliyet tasarrufu ve yeni bir piyasa gelirlerine kadar ekonomik olarak tamamlanıyor.
For further reading on specific applications, consult the comprehensive review by ScienceDirect on ceramic waste utilization, the European Commission's Circular Economy Action Plan, or the case study on ceramic waste geopolymers published by ResearchGate.[0]