POHJANVAHVISTUSPÄIVÄ 2016 PÄÄKAUPUNKISEUDUN ENERGIANTUOTANNON TUHKIEN KORROOSIOVAIKUTUS

Transkriptio

1 POHJANVAHVISTUSPÄIVÄ 2016 PÄÄKAUPUNKISEUDUN ENERGIANTUOTANNON TUHKIEN KORROOSIOVAIKUTUS

2 ESITYKSEN SISÄLTÖ 1. Tausta 2. Ominaisuudet 3. Tuhkien aiheuttama korroosio 4. Tutkimus: Palamatta jääneen hiilen vaikutus sähköiseen ominaisvastukseen 5. Johtopäätökset 6. Jatkotutkimustarpeet

3 TAUSTA PK-SEUDUN KIVIAINES JA TUHKAT Rakentamiseen tarvittava maa- ja kiviainesmäärä 17 miljoonaa tonnia vuodessa 8 % 1 % Kivihiilituhkat Puolet tuodaan maaottamiseen tarkoitetuilta alueilta 28 % Yhdyskuntajätteenpolton tuhkat Voimalaitostuhkia ja -jätteitä syntyy n tonnia vuodessa 63 % Savukaasujen puhdistusjätteet Biotuhkat

4 TAUSTA PK-SEUDUN VOIMALAITOSTEN SIVUTUOTTEET Lentotuhka (LT) 8 % 26 % Pohjatuhka (PT) 10 % 56 % Jätteenpolton pohjakuona (JäPK) Rikinpoiston lopputuote (RPT)

5 LENTOTUHKAN ULKOISET OMINAISUUDET Muistuttaa portlandsementtiä Koostuu pyöreistä lasimaisista alumosilikaatesta Pozzolaaninen materiaali Hyödyntäminen sementti- ja betoniteollisuudessa Toimii betonin notkistimena Lisää lopullista lujuutta Hyödyntäminen maarakentamisessa Kevyt ja usein routimaton Kadut, tiet, kentät ym. Stabiloinnin sideaineena

6 LENTOTUHKAN GEOTEKNISET INDEKSIOMINAISUUDET Lentotuhka Siltti Rakeisuus Optimivesipitoisuus Maksimikuivairtotiheys Kitkakulma Vedenläpäisevyys Lämmönjohtavuus Hehkutushäviö (LOI) 0,002-0,1 mm % kg/m (luj.) m/s 0,4 0,6 W/mK 1 15 %

7 KIVIHIILEN LENTOTUHKAN KEMIALLINEN KOOSTUMUS Kemiallinen yhdiste kuivapaino-% Piidioksidi, SiO Alumiinioksidi, Al 2 O Rautaoksidi, Fe 2 O Kalsiumoksidi, CaO 4 10 Koostumus esitetään täysin hapettuneina yhdisteinä. Todellisuudessa mineraaliyhdisteinä, kuten Al 6 Si 2 O 3 (mulliitti) tai Fe 2 O 3 (hematiitti) Magnesiumoksidi, MgO 3 6 Kaliumoksidi, K 2 O 1 3 Natriumoksidi, Na 2 O 0 2 Sulfiitti, SO Kloridi, Cl 0,03 Korroosion kannalta olennaiset pitoisuudet. Sulfaatti- ja kloridi-ionien liukoisuuksissa suurta vaihtelua eri kivihiilien ja polttotekniikoiden välillä.

8 TUHKIEN AIHEUTTAMA KORROOSIO Maaperäkorroosioon vaikuttavia tekijöitä: Vesipitoisuus, happikonsentraatio, ph, redoxpotentiaali, kloridit ja sulfaatit sekä ominaisvastus Tuhka eroaa monella tavalla maaperästä korroosioympäristönä Tuhkien korroosiota tutkinut aikaisemmin mm. Havukainen et al. (1987) ja Rämö (1999). Hehkutushäviön vaikutus korroosioon? Amorfinen hiili on jalo puolijohtava materiaali

9 DIPLOMITYÖN TUTKIMUSOSIO Tutkimuksessa tarkasteltiin palamatta jääneen hiilen vaikutusta lentotuhkan sähköiseen ominaisvastukseen Aikaisemmassa tutkimuksessa (Naik et al. 2010) todettu korrelaatio kahden eri jäännöshiilipitoisen lentotuhkan välillä

10

11 JÄÄNNÖSHIILEN VAIKUTUS OMINAISVASTUKSEEN LT1 (LOI 4,5 %) LT2 (LOI 8,9 %) LOI w% 4,5 % 15,9 % 8,9 % 19,2 % 23,2 % 20,3 % 25,1 % 22,4 %

12 JOHTOPÄÄTÖKSET Tutkimus Ominaisvastus käytännössä riippumaton jäännöshiilipitoisuudesta Näytteen vesipitoisuudella, tiiveydellä sekä valmistuksesta kuluneella ajalla vaikutusta Tuhkamateriaaleille vaikea arvioida syövyttävyyttä ilman pitkäaikaisseurantaa Kirjallisuus Arviot nykyaikaisten tuhkien korroosiosta perustuvat lyhyen ajan seurantaan sekä merkittävään konservatismiin Korroosio alussa huomattavasti voimakkaampaa Alumiinia ei voida käyttää suojaamattomana tuhkien yhteydessä à rajattava käytön ulkopuolelle tai edellytettävä korroosionsuojausmenetelmää Galvaanisen korroosion riski epäjaloilla metalleilla à edellyttää pitkäaikaisseurantaa

13 JATKOTOIMENPITEET Korroosiokenttäkoe tuhkien ja uusiomateriaalien pitkäaikaisista vaikutuksista eri metallimateriaaleille à Sisältää uusiomaamateriaaleja sekä putkimateriaaleja à Tulosten tarkastelu esim. kolmena ajankohtana (esim. 1, 5, 15 vuotta) à Koejärjestelyjä aloitettu tämän työn yhteydessä Ominaisvastuksen määrityksessä laboratorioolosuhteissa monia vaikuttavia tekijöitä à in-situ määritys tai pieni näytemäärä

14

15

16

17

18

19 KIITOS!