POHJANVAHVISTUSPÄIVÄ 2016 PÄÄKAUPUNKISEUDUN ENERGIANTUOTANNON TUHKIEN KORROOSIOVAIKUTUS
ESITYKSEN SISÄLTÖ 1. Tausta 2. Ominaisuudet 3. Tuhkien aiheuttama korroosio 4. Tutkimus: Palamatta jääneen hiilen vaikutus sähköiseen ominaisvastukseen 5. Johtopäätökset 6. Jatkotutkimustarpeet
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. 265 000 tonnia vuodessa 63 % Savukaasujen puhdistusjätteet Biotuhkat
TAUSTA PK-SEUDUN VOIMALAITOSTEN SIVUTUOTTEET Lentotuhka (LT) 8 % 26 % Pohjatuhka (PT) 10 % 56 % Jätteenpolton pohjakuona (JäPK) Rikinpoiston lopputuote (RPT)
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
LENTOTUHKAN GEOTEKNISET INDEKSIOMINAISUUDET Lentotuhka Siltti Rakeisuus Optimivesipitoisuus Maksimikuivairtotiheys Kitkakulma Vedenläpäisevyys Lämmönjohtavuus Hehkutushäviö (LOI) 0,002-0,1 mm 20 50 % 1100 1400 kg/m3 28-36 47 77 (luj.) 10-7 10-6 m/s 0,4 0,6 W/mK 1 15 %
KIVIHIILEN LENTOTUHKAN KEMIALLINEN KOOSTUMUS Kemiallinen yhdiste kuivapaino-% Piidioksidi, SiO 2 45 55 Alumiinioksidi, Al 2 O 3 19 30 Rautaoksidi, Fe 2 O 3 8 12 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 3 0 2 Kloridi, Cl 0,03 Korroosion kannalta olennaiset pitoisuudet. Sulfaatti- ja kloridi-ionien liukoisuuksissa suurta vaihtelua eri kivihiilien ja polttotekniikoiden välillä.
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
DIPLOMITYÖN TUTKIMUSOSIO Tutkimuksessa tarkasteltiin palamatta jääneen hiilen vaikutusta lentotuhkan sähköiseen ominaisvastukseen Aikaisemmassa tutkimuksessa (Naik et al. 2010) todettu korrelaatio kahden eri jäännöshiilipitoisen lentotuhkan välillä
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 %
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
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
KIITOS!