Σύνθεση Ζεολίθου Από Ελληνικές Ιπτάμενες Τέφρες Παρουσία Υδατικών Διαλυμάτων Η2Ο2

Abstract

Η κατεργασία σε ανοιχτό σύστημα, 10g ιπτάμενης τέφρας των θειοασβεστιτικών ιπταμένων τεφρών του Λιγνιτικού Κέντρου Δυτικής Μακεδονίας (Λ.Κ.Δ.Μ.), και συγκεκριμένα των Α.Η.Σ. Καρδιάς, Λιπτόλ και Πτολεμαΐδας, με υδατικό διάλυμα 40, 80, 120, 160, 200, 240 mL 30% H2O2, είχε ως αποτέλεσμα, σε σταθερή θερμοκρασία 80 °C, τον σχηματισμό 2-40 %κ.β. ζεολίθου EPI-type (επιστιλβίτη). Με τις αργιλιοπυριτικές ιπτάμενες τέφρες του Λιγνιτικού Κέντρου Μεγαλόπολης δεν παρατηρήθηκε σχηματισμός ζεολίθου. Το μεγαλύτερο ποσοστό επιστιλβίτη (40 %κ.β.) σχηματίστηκε στο πείραμα με 240 mL 30% H2O2, με αρχική ιπτάμενη τέφρα από τον Α.Η.Σ. Καρδιάς. Η δεσμευτική ικανότητα της αρχικής ιπτάμενης τέφρας Α.Η.Σ. Καρδιάς μετρήθηκε σε 92 meq/100g, ενώ του ζεολιθοποιημένου στερεού προϊόντος με 34 %κ.β. επιστιλβίτη (πείραμα με 120 mL 30% H2O2) μετρήθηκε σε 136 meq/100g, δηλαδή παρατηρήθηκε αύξηση της δεσμευτικής ικανότητας κατά 48%. Στα πειράματα των ιπταμένων τεφρών του Λ.Κ.Δ.Μ., εκτός του επιστιλβίτη, ως νέες φάσεις σχηματίστηκαν το ένυδρο ασβεστιοαργιλικό ανθρακικό άλας (Cm) σε ποσοστά 2-20 %κ.β. και η γύψος σε 2-15 %κ.β.Με την επίδραση των υδατικών διαλυμάτων 30% H2O2, η περιεκτικότητα των άμορφων υλικών σε σχέση με τις αρχικές ιπτάμενες τέφρες μειώθηκε στα πειράματα σε 13-22 %κ.β. (από 27-42 %κ.β.), του ανυδρίτη μειώθηκε σε 4-11 %κ.β. (από 9-16 %κ.β.), της ασβέστου μειώθηκε σε 0-3 %κ.β. (από 4-14 %κ.β.) και του πορτλανδίτη μειώθηκε σε 0-6 %κ.β. (από 13 %κ.β.), ενώ η αρχική περιεκτικότητα του ασβεστίτη αυξήθηκε σε 8-26 %κ.β. (από 6-19 %κ.β). Ο ανυδρίτης (CaSO4), ως αρχικό συστατικό, καταναλώνεται μερικώς για τον σχηματισμό της νέας φάσης της γύψου (CaSO4.2H2O). Η άσβεστος (CaO) και ο πορτλανδίτης [Ca(OH)2], ως αρχικά συστατικά, καταναλώνονται για τον σχηματισμό του ασβεστίτη (CaCO3), της γύψου, του επιστιλβίτη [(Ca,Na)3Al6Si18O48.16H2O] και του Cm (Ca8Al4O14CO2.24 H2O). Τα άμορφα υλικά καταλανώνονται μερικώς για τον σχηματισμό του επιστιλβίτη, του Cm και πιθανώς της γύψου και του ασβεστίτη. Ο ρόλος των ασβεστιτικών, πυριτικών και αργιλικών άμορφων υλικών, είναι σημαντικός για τον σχηματισμό του Cm, το οποίο θεωρείται ενδιάμεση φάση στον σχηματισμό του επιστιλβίτη. Το ποσοστό του επιστιλβίτη αυξάνεται με την μείωση του Cm.Η περιεκτικότητα σε CaO, SiO2 και Al2O3 και οι σχετικές αναλογίες μεταξύ τους, στις αρχικές ιπτάμενες τέφρες του Λ.Κ.Δ.Μ., είναι σημαντικοί παράγοντες για τον σχηματισμό του επιστιλβίτη και του Cm. Η αρχική ιπτάμενη τέφρα του Α.Η.Σ. Καρδιάς στην οποία σε όλα ταπειράματά της σχηματίστηκαν τα υψηλότερα ποσοστά επιστιλβίτη (17-40 %κ.β.), περιέχει CaO 34,52 %κ.β., SiO2 31,93 %κ.β. και Al2O3 13,05 %κ.β.Η προσθήκη του 30%H2O2, σε σταθερή θερμοκρασία 80 °C, με την ταυτόχρονη παρουσία σημαντικού ποσοστού των ορυκτών άσβεστος (CaO) και πορτλανδίτης (CaOH2), δημιουργούν περιβάλλον υψηλής αλκαλικότητας (pH>11), δηλαδή συνθήκες κατάλληλες για να προχωρήσει η ζεολιθοποίηση με αρχικά υλικά τόσο από τις προϋπάρχουσες κρυσταλλικές ορυκτολογικές φάσεις όσο και από υλικά τα οποία προκύπτουν από την καταστροφή των οργανικών μακρομορίων τα οποία είχαν παραμείνει ως άκαυστο υλικό από τον αρχικό λιγνίτη. Με την καταστροφή – αποδόμησή των μακρομορίων αυτών προκύπτουν εντός του διαλύματος και πρόσθετες ανόργανες άμορφες φάσεις, πλούσιες σε αργίλιο, πυρίτιο και σίδηρο, οι οποίες συμβάλλουν - λειτουργούν αθροιστικά στη διαδικασία της ζεολιθοποίησης.