Glass wool as geopolymer raw material: Milling process waste with Mil-Tek IC60 screw mill
Kohvakka, Tuomas (2020)
Avaa tiedosto
Lataukset:
Kohvakka, Tuomas
2020
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2020121628605
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2020121628605
Tiivistelmä
Mineral wool waste in construction and demolition is left largely unutilized, with 2.5 million tons landfilled annually in the EU. This material can be used as a raw material for alkali-activated materials, or geopolymers, which could be used in traditional cement applications that have very large CO2-emissivities. Upcycling waste material to alternative cement is an important part of fighting global warming. In this study, glass wool from Saint Gobain ISOVER process waste was milled using a specialized screw mill built for mineral wool processing. The effectiveness of the mill in producing a geopolymer raw material was evaluated, as well as its overall suitability as a part of the ISOVER manufacturing process. Particle sizes and size-distributions were measured from milled acoustic panels made from glass wool. The material was made into a geopolymer sample and its properties were analyzed using optical microscopy and photographic measuring of the particles. The mill produced material that was fine enough for geopolymerization with the cumulative particle distribution values d50 = 36 µm and d80= 65 µm. Microscopic inspection showed the glass wool fibres having been mostly hydrolyzed within the sample, but compressive testing proved inconclusive. The overall performance of the mill was not optimal, as the process was prone to interference and interruptions. The raw material requirements are very specific, which affects the practicality of the mill as a part of a manufacturing process. Rakentamisessa ja purkamisessa syntyvää mineraalivillajätettä päätyy vuosittain kaatopaikalle 2,5 miljoonaa tonnia EU:n alueella. Tämä materiaali soveltuu erinomaisesti geopolymeerien, eli alkaliaktivoitujen materiaalien raaka-aineeksi. Geopolymeerejä voidaan käyttää vaihtoehtona perinteisissä sementtisovelluksissa, joilla on erittäin suuri hiilidioksidijalanjälki. Jätemateriaalien käyttäminen vaihtoehtoisina raaka-aineina, etenkin sementissä, on tärkeä osa ilmaston lämpenemisen hillitsemistä.
Tässä opinnäytetyössä Saint-Gobain ISOVERIN lasivillatehtaan prosessijätettä jauhettiin mineraalivillan käsittelyyn rakennetulla ruuvimyllyllä. Myllyn soveltuvuutta arvioitiin sekä geopolymeerin raaka-aineen tuottamisen suhteen, että laajemmin osana tuotantoprosessia.
Lasivillapohjaisista akustiikkapaneeleista jauhetusta materiaalista mitattiin raekoko ja raejakauma. Materiaalista valmistettu geopolymeerinäyte analysoitiin käyttämällä optista mikroskopiaa ja hiukkasten valokuvamittausta. Myös puristuslujuutta mitattiin.
Myllyn jauhama materiaali oli riittävän hienoa geopolymeerin raaka-aineeksi, kumulatiivisen raejakauman arvot olivat d50 = 36 µm ja d80 = 65 µm. Mikroskoopilla tarkastellussa näytteessä lasivillakuidut olivat enimmäkseen hydrolysoituneet, osoittaen alkaliaktivaation onnistuneen. Puristuslujuuden tulos jäi selvästi alle odotusten. Myllyn soveltuvuus jäi myös tavoitteista, koska jauhamisprosessi oli altis häiriöille ja keskeytyksille. Soveltuvan raaka-aineen vaatimukset ovat hyvin tarkat, mikä vaikuttaa laitteen käyttökelpoisuuteen tuotantoprosessissa.
Tässä opinnäytetyössä Saint-Gobain ISOVERIN lasivillatehtaan prosessijätettä jauhettiin mineraalivillan käsittelyyn rakennetulla ruuvimyllyllä. Myllyn soveltuvuutta arvioitiin sekä geopolymeerin raaka-aineen tuottamisen suhteen, että laajemmin osana tuotantoprosessia.
Lasivillapohjaisista akustiikkapaneeleista jauhetusta materiaalista mitattiin raekoko ja raejakauma. Materiaalista valmistettu geopolymeerinäyte analysoitiin käyttämällä optista mikroskopiaa ja hiukkasten valokuvamittausta. Myös puristuslujuutta mitattiin.
Myllyn jauhama materiaali oli riittävän hienoa geopolymeerin raaka-aineeksi, kumulatiivisen raejakauman arvot olivat d50 = 36 µm ja d80 = 65 µm. Mikroskoopilla tarkastellussa näytteessä lasivillakuidut olivat enimmäkseen hydrolysoituneet, osoittaen alkaliaktivaation onnistuneen. Puristuslujuuden tulos jäi selvästi alle odotusten. Myllyn soveltuvuus jäi myös tavoitteista, koska jauhamisprosessi oli altis häiriöille ja keskeytyksille. Soveltuvan raaka-aineen vaatimukset ovat hyvin tarkat, mikä vaikuttaa laitteen käyttökelpoisuuteen tuotantoprosessissa.