PRACE NAUKOWO-BADAWCZE

 

 

TEMATY DZIAŁALNOŚCI STATUTOWEJ ZREALIZOWANE W 2016 ROKU

Symbol 4N001S16;

Rajczyk Krystyna, Rolka Grzegorz, Różycka Karina, Kuterasińska Justyna, Giergiczny Elżbieta, Kochanek Henryk;

Celem wnioskowanego tematu było opracowanie innowacyjnego betonu, w którym w miejsce cementu zastosowano spoiwo geopolimerowe otrzymane przez alkalicznie aktywowane mineralne materiały odpadowe. Celem naukowym wnioskowanego projektu było w szczególności określenie wpływu spoiwa geopolimerowego na podstawowe właściwości betonu; proces narastania wytrzymałości, odporność na karbonatyzację, reakcję z kruszywem, trwałość betonu i stabilność jego określonych właściwości w czasie. Badania były realizowane głównie w Oddziale w Opolu z wykorzystaniem metod, urządzeń iaparatury badawczej w tym komory klimatyzacyjnej, urządzeń do badań wytrzymałościowych, Termicznej Analizy Różnicowej, rentgenografii, metody ASA. Aktualnie podjęty temat dotyczył opracowania technologii otrzymywania betonu bezcementowego na bazie modyfikowanych odpadów mineralnych, głównie specjalnie przygotowanych popiołów lotnych. Materiał badawczy stanowiły wyselekcjonowane frakcje popiołów lotnych ze spalania węgla kamiennego, rozdrobnione popioły fluidalne oraz popioły wapniowe ze spalania węgla brunatnego po odseparowaniu frakcji węglowych. Uzyskane betony przechowywane  zarówno na powietrzu jak i w wodzie charakteryzowały się wysoką wytrzymałością na ściskanie, w wielu przypadkach  znacznie przekraczającą wytrzymałość próbki wzorcowej, w której jako spoiwo stosowano cement. Niestety nie wszystkie próbki opracowanych betonów geopolimerowych przeszły pomyślnie test mrozoodporności. Modyfikacja receptury betonu poprzez wprowadzenie w miejsce pewnej ilości popiołu lotnego specjalnie przygotowanego dodatku, radykalnie poprawiła odporność geopolimerowego betonu na działanie mrozu, wody, dwutlenku węgla, pozwalając na osiągniecie wytrzymałości w niektórych przypadkach nawet powyżej 80MP.

Symbol 4N002S16;

Rajczyk Krystyna, Gąsior Daria, Giergiczny Elżbieta, Kochanek Henryk;

Celem pracy było opracowanie z materiałów odpadowych innowacyjnego nanomateriału jako aktywnego pucolanowego dodatku do cementu i betonu. Zrealizowany w 2016 roku I etap pracy dotyczył badań zmierzających do uzyskania nanoproszku na bazie surowców odpadowych i odpadów przemysłowych popiołowo-krzemionkowych. W ramach realizacji pracy dokonano obszernego przeglądu literaturowego dotyczącego aktualnego stanu rozwoju nanotechnologii w kraju i na świecie. Zwrócono szczególną uwagę na zastosowanie „nanoproduktów” w produkcji materiałów budowlanych. Mając na uwadze aspekty ekonomiczne w poszukiwaniu wyjściowych materiałów dla uzyskania aktywnych proszków uwzględniono możliwości uzyskania tanich nanomateriałów kompozytowych, zawierających cząstki na poziomie zarówno „nano” jak i „mikro” z odpowiednio przetworzonych surowców odpadowych i odpadów przemysłowych. Podstawowymi materiałami wyjściowymi były popioły lotne otrzymane z selektywnego odbioru, odpadowe gliny oraz dodatkowo rozmielone odpady mineralne. Badania realizowano przy zastosowaniu szeregu nawzajem się uzupełniających metod badawczych takich jak termiczna analiza rentgenograficzna, analiza rentgenograficzna, laserowa analiza uziarnienia. Ważnym elementem badań był pomiar rozkładu wielkości cząstek materiału metodą dynamicznego rozpraszania światła. Badania przeprowadzono przy pomocy analizatora wielkości cząstek i potencjału zeta (Zetasizer Nano ZS, Malvern Instruments).Dla oceny skuteczności oddziaływania opracowanych nanomateriałów przeprowadzono również badania wytrzymałościowe cementów z ich udziałem. Mimo iż w warunkach przeprowadzonych badań, stosując typowy sprzęt laboratoryjny stosowany w procesie rozdrabniania próbek  nie udało się doprowadzić wytypowane do badań materiały do postaci nanoproszków, uzyskane wyniki są obiecujące. Uszlachetnione mineralne materiały odpadowe, przetworzone poprzez proste procesy separacji i rozdrabniania lub termicznej aktywacji, a następnie rozdrabniania pozwoliły na otrzymanie aktywnych proszków, zawierających cząstki na poziomie zarówno „nano” jak i „mikro”.

Symbol 4N003S16;

Rajczyk Krystyna, Szota Marek, Prochota Agnieszka;

Celem podjętych badań w etapie III kontynuowanej pracy było określenie właściwości betonów wykonanych z nowych rodzajów cementów trójskładnikowych. Wyniki otrzymane w pracy potwierdziły możliwość wykorzystania nowych nisko-klinkierowych cementów trójskładnikowych w produkcji betonu. Najlepsze parametry wytrzymałościowe osiągał beton na cemencie żużlowo-wapiennym z 40% zawartością dodatków mineralnych. Zastąpienie żużla popiołem krzemionkowym (V) w kompozycji z wapieniem (LL) skutkuje pogorszeniem wytrzymałości betonu (spadek o ok 25%). W przypadku betonów z 55% zawartością dodatków mineralnych rozwój wytrzymałości wczesnej i 28 dniowej wyglądał bardzo podobnie, jednakże po 90 dniu dojrzewania wytrzymałość betonu na cemencie żużlowo-wapiennym spadła o ok. 15%. Redukcja wody zarobowej poprzez zastosowanie domieszki upłynniającej pokazuje jak korzystne rezultaty można osiągnąć dzięki stosowaniu domieszek do betonu. Uzyskane tym sposobem wytrzymałości betonu wskazują na dobrą kompatybilność zastosowanych cementów trójskładnikowych z domieszką upłynniającą
i pokazują możliwość wykonywania z nich betonów wysokiej wytrzymałości. Wyniki badań mrozoodporności po 150 cyklach zamrażania i rozmrażania wskazują, że badane betony zachowują mrozoodporność przy maksymalnym spadku wytrzymałości nie przekraczającym 8% w stosunku do próbek odniesienia i zaniedbywalnie małym ubytkiem masy wynoszącym ok. 0,1%.

Symbol 4N004S16;

Siemiątkowski Grzegorz, Olga Kacała, Nolepa Alfred, Kiprian Katarzyna;

Celem pracy było rozwiązanie problemu pozyskania surowców z wybranych odpadów oraz wytwarzania produktów z udziałem tych surowców. W ramach pracy :

  • Wytypowano odpady, które charakteryzują się trudnością w znalezieniu zagospodarowania.
Do odpadów tych należą:

- odpady ceglane, które za wyjątkiem kortów tenisowych i utwardzania dróg pozaklasowych, nie znajdują zastosowania

- popioły lotne i odpady denne ze spalania węgla brunatnego  w kotłach fluidalnych, które również nie znajdują zastosowania i ze względu na ich ilość stanowią duże wyzwanie  środowiskowe

- pyły z by-passu pochodzące z linii wypalania klinkieru portlandzkiego, które również stanowią duży problem w zagospodarowaniu,

  • Dodatkowo jako materiał referencyjny i porównawczy przyjęto glinę – jeden ze składników zestawu surowcowego do wypalania klinkieru portlandzkiego,
  • Zawężono obszar poszukiwań zastosowania do określenia właściwości adsorpcyjnych tych materiałów w środowisku wodnym,
  • Przeprowadzono proces rozdrabniania odpadów ceglanych do powierzchni geometrycznej około 3700 m2/kg,
  • Określono charakterystykę jakościową materiałów odpadowych obejmującą: rozkład granulometryczny odpadów stratę prażenia, skład tlenkowy (SiO2, CaO, MgO, Fe2O3, Al2O3, SO3, Na2O, K2O, Cl-), zawartość metali ciężkich i zdolność ich ługowania (Hg, Ni, Pb, Cr, Mn, AS, Cu, Zn, Co, V, Sb, Cd, Tl),
  • Wykonano wzorcowe roztwory wodne do badań,
  • Przeprowadzono proces badawczy określenia sorpcji związków z roztworów,
  • Przeprowadzono proces ługowania metali ciężkich z prób materiałów, które wcześniej zostały wykorzystane jako sorbenty,
  • Określono przydatność poszczególnych materiałów odpadowych jako nowy produkt: sorbent metali ciężkich w środowisku wodnym.
Najważniejszymi osiągnięciami pracy jest znalezienie możliwości zastosowania uciążliwych w zagospodarowaniu i utylizacji odpadów jako sorbentów metali ciężkich w środowisku wodnym.

Symbol 4N005S16;

Sładeczek Franciszek, Głodek-Bucyk Ewa, Kalinowski;

Najważniejszymi efektami realizacji pracy jest wykonanie dokumentacji technicznej instalacji pirolizy biomasy odpadowej w skali technicznej oraz budowa stanowiska badawczego
z reaktorem o pojemności 150 l. Stanowisko pracy przyczyni się w istotny sposób do rozwoju technologii termicznego przekształcania biomasy odpadowej (pirolizy, toryfikacji), zwłaszcza odpadów rolniczo-spożywczych, leśnych, komunalnych oraz osadów ściekowych. Zwiększy to możliwości zrównoważonej gospodarki tego typu odpadami, których wykorzystanie stwarza największe problemy- zarówno na poziomie lokalnym jak i krajowym. Uzyskane wyniki będą podstawą do wnioskowania o projekt badawczy procesu pirolizy różnych rodzajów biomasy, odpadów i ich mieszanin przy zmiennych reżimach technologicznych wzakresie temperatur 200-550oC oraz projektu urządzenia w skali przemysłowej.

Symbol 4N006S16;

Głodek-Bucyk Ewa, Kalinowski Wojciech, Sładeczek Franciszek Olga Kacała;

Celem pracy było określenie możliwości redukcji emisji rtęci w układzie wypalania klinkieru przy wykorzystaniu metod wtórnych. Przeprowadzono badania na doświadczalnej instalacji o przepustowości gazów wynoszącej 5000 m3n/h, którą zasilano gazami  odlotowymi  z układu wypalania klinkieru. Do instalacji poprzez lej zasypowy wprowadzano sorbent. Nadawa sorbentu wynosiła 8,6-9,6 g/m3n. Czas kontaktu sorbentu z gazami wynosił ok. 9 s. W trakcie badań prowadzono pomiary ciągłe podstawowych parametrów gazu przed i za reaktorem (temperatura, skład gazu O2, CO, CO2, NOx, SOx). Dodatkowo w sposób ciągły wykonywano pomiar koncentracji rtęci w gazach za reaktorem. W wyniku przeprowadzenia badań zaobserwowano redukcję rtęci w gazach, którą szacuje się na poziomie ok.  40%. Poziom redukcji jest trudny do określenia ze względu na to, iż nie wykonywano równocześnie ciągłego pomiaru koncentracji rtęci w gazach przed i za reaktorem. Dodatkowo stężenie rtęci w gazach jest bardzo zmienne. Z tego też powodu nie można jednoznacznie określić zależności stopnia redukcji od nadawy sorbentu.

Stosunkowo niska skuteczność redukcji rtęci przy wykorzystaniu biowęgla związana jest
z  parametrami stosowanego sorbenta. Stwierdzono również brak wpływu biowęgla  na ograniczenie emisji NOx oraz zaobserwowano, że przy równoczesnym podawaniu biowęgla
i nadtlenku wodoru znacznie zmniejszyła się efektywności redukcji NOxw stosunku gdy podawany był sam utleniacz.

Symbol 4N007S16;

Poluszyńska Joanna, Ślęzak Ewelina, Gąsior Daria, Kirejczyk Ewelina;

Celem badań było wskazanie metod pozwalających na ocenę zawartości wybranych zanieczyszczeń w wodach i ściekach. Praca obejmowała:

a) „Zastosowanie chromatografii jonowej jako skutecznej metody identyfikacji jonów fluorkowych w badaniach adsorpcji na modyfikowanym węglu aktywnym”,

b) „Biowęgiel jako efektywna odpowiedź na zanieczyszczenia antropogeniczne wód i ścieków”,

c)  „Opracowanie metody oznaczania estradiolu w próbkach wodnych”.

Symbol 4N008S16;

Rajczyk Krystyna, Giergiczny Elżbieta, Baran Tomasz, Adamski Grzegorz ;

Celem pracy było dokonanie oceny możliwości uzyskania w formie granulatu, kompleksowego dodatku do cementu, składającego się głownie z popiołu fluidalnego i gipsu z odsiarczania spalin, możliwego do wykorzystania jako regulatora czasu wiązania cementu. Według przyjętych założeń proces granulacji powinien przekształcić popiół fluidalny występujący w postaci pyłu w trwały granulat o odmiennych, bardziej korzystnych właściwościach niż wyjściowe materiały odpadowe. Założonym rezultatem powinno być wyeliminowanie w dużym stopniu pylenia materiału, korzystniejsze zachowanie się w czasie transportu i dozowania, a przede wszystkim jednoczesne wykorzystanie do produkcji cementu materiałów odpadowych z energetyki; gipsu z odsiarczania spalin i popiołów fluidalnych.

W ramach realizacji pracy przeprowadzono badania mające na celu poznanie procesów zachodzących w czasie przechowywania próbek granulatu, a w szczególności określenie wpływu warunków przechowywania granulatu na tworzenie się ettryngitu i trwałość granul. Zbadano również wpływ opracowanego dodatku gipsowo-popiołowego na czas wiązania cementu i proces narastania wytrzymałości.

Symbol 4N010S16;

dr inż. Wojciech Kalinowski, dr inż. Ewa Głodek-Bucyk, dr inż. Franciszek Sładeczek, mgr inż. Olga Kacała, dr inż. Krzysztof Perkowski, dr inż. Marcin Osuchowski, dr inż. Milena Zalewska, mgr inż. Izabela Kobus, mgr inż. Irena Witosławska;

Celem pracy było opracowanie powierzchniowego wymiennika ciepła  do odzysku ciepła odpadowego z procesów technologicznych. Udział pary wodnej, dwutlenku węgla oraz zanieczyszczeń gazowych zwłaszcza HCl, SO2 przy stosunkowo niskiej temperaturze (ok. 150-200 oC ) stwarzają zagrożenie wykraplania się związków agresywnych chemicznie w gazach  odlotowych . Ze względu na niewielkie wartości sił napędowych procesów wymiany ciepła i masy oraz obecność związków siarki w gazach odlotowych, odzysk energii cieplnej wymaga szczególnych rozwiązań. Najważniejszymi osiągnięciami realizacji pracy było:

-opracowanie technologii formowania, obrabiania, a także łączenia i wypalania elementów ceramicznego (SiC) wymiennika ciepła (skala laboratoryjna),

-opracowanie modelu wymiennika – typ wymiennika –krzyżowy, rurki 13/9,8 mm, układ rurek szeregowy/przestawny, moc cieplna 1,0-2,0 kW.

Otrzymane wyniki pracy będą wykorzystane do budowy ceramicznego wymiennika ciepła w skali laboratoryjnej, budowy stanowiska doświadczalnego do badań efektywności wymiany. Docelowo wyniki będą mogły być wdrożone do praktyki przemysłowej – przy konstruowaniu wysoko wydajnych układów odzyskowych.

Symbol 4N011S16;

Głodek-Bucyk Ewa, Gawlicki Marek, Marcjasz-Siemiątkowska Iwona;

W roku 2016 wydano drukiem cztery numery Prac ICiMB, nr 24, 25, 26, 27.

W powyższych numerach opublikowano: 37 obszernych artykułów, streszczenia zrealizowanych projektów i prac badawczych zebranych w 4 rozdziałach tematycznych oraz artykuły informacyjne związane z działalnością Instytutu. Podano również bieżące informacje dotyczące działalności certyfikacyjnej, patentowej, szkoleniowej, udziału pracowników w organizacjach krajowych i zagranicznych, uzyskanych nagród, wyróżnień i stopni naukowych. Czasopismo posiada 8 punktów  w ocenie recenzowanych czasopism naukowych z grupy B.

 

Zakres pracy obejmował:

  • skompletowanie artykułów z tematyki realizowanej w Oddziałach,
  • przygotowanie merytoryczne i graficzne,
  • recenzję artykułów,
  • przygotowanie materiałów informacyjnych do 4 numerów wydawnictwa, dotyczących działalności Instytutu (realizowane prace, konferencje i seminaria, certyfikaty, patenty, nagrody i wyróżnienia, uzyskane stopnie naukowe),
  • wydanie drukiem egzemplarzy nr 24, 25, 26, 27,
  • wprowadzenie na stronę internetową wydanych prac do pobrania w formie plików PDF.,
  • działania w kierunku szerszego rozpropagowania wydawnictwa,
  • indeksację czasopisma "Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych” w bazie Index Copernicus,
  • opracowanie i przekazanie ankiety do Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego dotyczącej nowej parametryzacji.

Symbol 4N012S16;

Kuterasińska Justyna;

Celem podjętych badań było określenie trwałości betonów wykonanych z wybranych kompozycji nowych rodzajów cementów trójskładnikowych CEM II/C i CEM/VI, pod względem odporności na cykliczne zamrażanie i rozmrażanie oraz na karbonatyzację. Wyniki otrzymane w pracy wykazały, że wzrost dodatków nieklinkierowych w składzie cementu obniża odporność na karbonatyzację badanych betonów. Najlepsze wyniki uzyskano dla betonu C(30S+10LL), w którym zastosowano cement z 40% zawartością mieszaniny żużla i wapienia (brak karbonatyzacji). W przypadku betonu wykonanego z cementu popiołowo-żużlowego (35%S i 20%V) głębokość karbonatyzacji nie przekraczała 10 mm i beton ten wykazuje większą odporność niż pozostałe dwa betony o symbolach C(30V-10LL) i C(35S-20LL). Z uzyskanych wyników badań można wywnioskować, że poza ilością dodatków nieklinkierowych w cemencie bardziej istotna jest ich kompozycja. Mniejsza zawartość (40%) mieszaniny żużla i wapienia jest najlepszą kompozycją, jeżeli chodzi o uzyskanie odporności na karbonatyzację, ale ta sama zawartość dodatków w kompozycji popiołu lotnego V i wapienia wypada najgorzej- nawet betony z cementów o wyższej zawartości dodatków nieklinkierowych (55%) ulegają karbonatyzacji w mniejszym stopniu. Wyniki badań mrozoodporności betonu C (30V-10LL) po 150 cyklach zamrażania i rozmrażania wskazują na zachowanie przez niego mrozoodporności. Spadek wytrzymałości w stosunku do próbek odniesienia wynosił 15 % a ubytek masy nie przekroczył 0,1%. Wyniki badań będą sukcesywnie publikowane i posłużą w realizacji pracy doktorskiej poświęconej nowego rodzaju spoiwom hydraulicznym.

 

 

TEMATY DZIAŁALNOŚCI STATUTOWEJ ZREALIZOWANE W 2015 ROKU

Symbol 4N001S15;

Głodek-Bucyk Ewa, Gawlicki Marek, Iwona Marcjasz-Siemiątkowska;

Przedmiotem realizacji tematu było wydanie w roku 2015 kolejnych numerów czasopisma "Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych”

Zakres pracy obejmował:

- skompletowanie artykułów z tematyki realizowanej w Oddziałach,

- przygotowanie merytoryczne i graficzne,

- recenzję artykułów,

- przygotowanie materiałów informacyjnych do 4 numerów wydawnictwa, dotyczących działalności Instytutu (realizowane prace, konferencje i seminaria, certyfikaty, patenty, nagrody i wyróżnienia, uzyskane stopnie naukowe),

- wydanie drukiem egzemplarzy nr 20, 21, 22, 23,

- wprowadzenie na stronę internetową wydanych prac do pobrania w formie plików pdf,

- działania w kierunku szerszego rozpropagowania wydawnictwa,

- indeksację czasopisma "Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych” w bazie Index Copernicus,

- opracowanie i przekazanie ankiety do Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego dotyczącej nowej parametryzacji.

W roku 2015 wydano drukiem cztery numery Prac ICiMB, nr 20, 21, 22, 23.

W powyższych numerach opublikowano: 30 obszernych artykułów, streszczenia zrealizowanych projektów i prac badawczych zebranych w 4 rozdziałach tematycznych oraz artykuły informacyjne związane z działalnością Instytutu. Podano również bieżące informacje dotyczące działalności certyfikacyjnej, patentowej, szkoleniowej, udziału pracowników w organizacjach krajowych i zagranicznych, uzyskanych nagród, wyróżnień i stopni naukowych. Prace ICiMB służą prezentacji i upowszechnieniu dorobku naukowego i technicznego pracowników Instytutu. W periodyku są publikowane prace teoretyczne, doświadczalne i przeglądowe oraz komunikaty wybranych prac studialnych, badawczych i wdrożeniowych realizowanych przez poszczególne Oddziały Instytutu.  Podawane są również informacje o działalności certyfikacyjnej, patentowej i szkoleniowej oraz informacje o uzyskanych nagrodach, wyróżnieniach oraz stopniach naukowych w Instytucie. Czasopismo uzyskało w 2015 roku 8 punktów  w ocenie recenzowanych czasopism naukowych z grupy B.

Symbol 4N002S15;

Rajczyk Krystyna, Rolka Grzegorz, Różycka Karina, Kuterasińska Justyna;

W ramach realizacji tematu przeprowadzono badania zmierzające do określenia wpływu zawartości rtęci w popiołach lotnych na ich właściwości w świetle wymagań dla poszczególnych zastosowań oraz opracowano rozwiązania pozwalające na wykorzystanie popiołów jako składnika cementów powszechnego użytku oraz betonów.

W pracy wykazano, że mimo licznych badań i wielu publikacji, zauważalny jest brak uporządkowanej wiedzy dotyczącej zwłaszcza zawartości rtęci w węglu, w ubocznych produktach spalania i materiałach budowlanych wyprodukowanych z ich udziałem. Zwrócono uwagę na stosowanie sorbentów do usuwania rtęci, które mogą wpływać negatywnie na jakość powstających w procesie spalania popiołów lotnych. Skutkiem wprowadzenia nowych rozwiązań obniżających poziom zawartości rtęci w gazach odlotowych może być podwyższenie zawartości rtęci w ubocznych produktach spalania, głównie popiołach lotnych, co może utrudnić lub nawet uniemożliwić ich dotychczasowe zastosowanie. Z punktu widzenia  utylitarnego ważnym, wynikającym z przeprowadzonych badań, jest stwierdzenie, iż poziom zawartości rtęci w przebadanych cementach komercyjnych nie stanowi zagrożenia z punktu widzenia ochrony środowiska. Biorąc jednak pod uwagę tendencje do wprowadzania w skład cementu coraz większych ilości składników innych niż klinkier portlandzki należy mieć na uwadze, że może to spowodować wzrost zawartości rtęci w cementach. Dlatego niezbędne jest monitorowanie zawartości rtęci szczególnie w popiołach lotnych i gipsach z odsiarczania spalin, gdyż dotychczasowy poziom zawartości rtęci może ulec zmianie w ślad za wprowadzaniem instalacji do wychwytywania rtęci w gazach odlotowych z procesów spalania. Z punktu widzenia naukowego ważne informacje wnoszą badania z zastosowaniem SEM/EDS, pokazujące sposób wbudowania się rtęci w uwodnionej matrycy cementowej.

Problemem badawczym, który został zasygnalizowany w pracy jest określenie wpływu rtęci na proces hydratacji cementu oraz trwałość i właściwości wytrzymałościowe zapraw i betonów z ich udziałem.

Symbol 4N004S15;

Rajczyk Krystyna, Szota Marek, Prochota Agnieszka;

Zrealizowany temat stanowi wstępny etap badań dotyczących określenia wpływu mikrowłókien bazaltowych na właściwości mechaniczne betonów nowej generacji. Dotychczasowe doświadczenia sprowadzają się do badań nad możliwością stosowania włókien szklanych do zbrojenia matrycy cementowej. Mimo, iż producenci włókien bazaltowych zapewniają o ich wysokiej wytrzymałości i trwałości, spotykane są opinie, że włókna bazaltowe mogą ulegać degradacji w środowisku twardniejącego zaczynu cementowego. W związku z tym we wstępnym etapie pracy zwrócono uwagę na tego typu problemy. Z punktu widzenia utylitarnego ważnym, wynikającym z przeprowadzonych badań spostrzeżeniem potwierdzającym opinie wielu badaczy jest fakt, że dodatek popiołu lotnego może obniżyć mrozoodporność betonu. Według uzyskanych wyników badań stwardniała zaprawa z cementu z dodatkiem popiołu lotnego krzemionkowego nie wytrzymała 150 cykli mrozoodporności. Po 100 cyklach zamrażania i odmrażania beleczki uległy całkowitej destrukcji. Dodatek włókien nieco zwiększył trwałość zapraw zawierających popiół lotny krzemionkowy. Uzyskane wyniki badań stanowią istotny wkład wiedzy na temat betonu zbrojonego krótkimi włóknami szklanymi i cementowymi.

Symbol 4N005S15;

Siemiątkowski Grzegorz, Nolepa Alfred, Kiprian Katarzyna;

Celem pracy było jest ustalenie w skali kraju ilości odpadów szklanych, ceramicznych, budowlanych i rozbiórkowych – odseparowanych z całkowitego strumienia odpadów oraz określenie, na podstawie doniesień i praktyk światowych, możliwości efektywnego odzyskiwania z nich surowców produkcyjnych.

Z analizy uzyskanych danych wynika, że w Polsce w 2013 roku zebrano w sumie 1266000 Mg odpadów z budowy, remontów, demontażu obiektów budowlanych oraz infrastruktury drogowej (z wyłączeniem gleby i ziemi z placów budowy). Dodatkowo w 2013 roku wytworzono ok. 1050000 Mg odpadów ze szkła gospodarcze oraz 19490300 Mg odpadów z przemysłu energetycznego. Analizując doniesienia i praktyki światowe, dotyczących technicznych i technologicznych aspektów efektywnego odzyskiwania surowców z odpadów określono, że w przypadku odpadów budowlanych i rozbiórkowych (głównie betonowych) ich ponowne wykorzystanie polega na kruszeniu i wykorzystywaniu jako kruszywo do podbudowy drób, budowy parkingów i fundamentów. Rozdrobnione odpady budowlane stosuje się także jako dodatek do betonu. Większy problem stanowią odpady ceramiczne. O ile odpady ceramiczne z glin szlachetnych (białych) znajdują zastosowanie jako substytut kruszyw naturalnych w betonie powodując wzrost parametrów wytrzymałościowych betonu i lepszą odporność na ścieranie, o tyle odpady ceramiczne z glin czerwonych nie znajdują takich możliwości zastosowania. Doświadczenia z zastosowań odpadów ceramicznych z glin czerwonych jako dodatku do betonu wykazały pogorszenie jego wytrzymałości na ściskanie oraz rozciąganie. Odpady te stanowią zatem wyzwanie do możliwości ponownego wykorzystania. Pozytywnym aspektem wykorzystania kruszyw z odpadów ceramicznych z glin czerwonych do produkcji betonu, jest stworzenie produktu znajdującego zastosowanie w elementach niekonstrukcyjnych, gdzie wymagany jest mały ciężar i duża ognioodporność. W przypadku szkła problematycznym okazuje się wykorzystanie drobnej stłuczki szklanej (głównie żarówkowej). Dotychczasowe wyniki badań świadczą także o dużym potencjale możliwości zastosowania w przemyśle materiałów budowlanych odpadów energetycznych oraz z przemysłu rud metali nieżelaznych.

Symbol 4N006S15;

Kiprian Katarzyna, Łach Przemysław, Nolepa Alfred, Siemiątkowski Grzegorz;

Celem realizacji pracy było przeprowadzenie badań i porównanie dwóch metod oznaczania składu morfologicznego zmieszanych odpadów komunalnych oraz wytypowanie dokładniejszej metody. Frakcja podsitowa (<80 mm) zmieszanych odpadów komunalnych charakteryzuje się dużą niejednorodnością. Z tego względu większość uzyskanych w poszczególnych frakcjach wyników, poza frakcją – „odpady papieru i tektury”, charakteryzowały się mniejszym odchyleniem standardowym, rozstępem oraz współczynnikiem zmienności dla próbki o masie 100 kg.

Analizując wyniki badania składu morfologicznego odpadów próbce o masie 5 kg stwierdzono, że w 2 powtórzeniach nie stwierdzono obecności frakcji – „odpady spożywcze pochodzenia zwierzęcego”. Przyczyną tego stanu rzeczy była zbyt mała masa próbki pobrana do badań w stosunku do niejednorodności zmieszanych odpadów komunalnych. Dla próbek o masie 100 kg sytuacja taka nie miała miejsca.

Na podstawie przeprowadzonych badań składu morfologicznego zmieszanych odpadów komunalnych stwierdzono, że wyniki dla próbki o masie ok 100 kg  dają lepszą korelację z wynikami badań próbki reprezentatywnej aniżeli wyniki uzyskane dla próbek o masie 5 kg.

Trzeba jednakże również zaznaczyć, że czasochłonność ręcznego sortowania materiału próbki o masie 100 kg (2 osoby – ok. 8 godz.) w stosunku do próbki o masie 5 kg (2 osoby – ok. 1 godz.) jest znacznie większa. Biorąc pod uwagę konieczność wykonania przynajmniej dwóch równoległych badań pracochłonność jest istotnym czynnikiem dla wykonania oznaczenia morfologii odpadów. Reasumując, należy stwierdzić, że w celu uzyskania najbliższego rzeczywistości obrazu składu morfologicznego odpadów komunalnych powinno się stosować metodę przedstawioną w wytycznych Ministerstwa Środowiska pobierając próbkę do badań o masie 100 kg.

Symbol 4N007S15;

Sładeczek Franciszek, Głodek-Bucyk Ewa, Kalinowski Wojciech, Poluszyńska Joanna, Ślęzak Ewelina, Sławińska Irena, Gąsior Daria, Kirejczyk Ewelina, Lenkiewicz Michał;

Podstawowym celem pracy było opracowanie koncepcji oraz bazowej technologii dla instalacji pirolizy biomasy odpadowej w skali technicznej do wytwarzania biowegla. Wybudowanie w dalszym etapie takiego urządzenia w hali technologicznej ICiMB w Opolu i próby produkcji różnych rodzajów biowęgla będą podstawą do wykonania instalacji przemysłowych dedykowanych dla specyficznej biomasy odpadowej.

Opracowanie technologii pirolizy biomasy wykonano równocześnie z przygotowaniem laboratorium do certyfikacji biowęgla, co jest niezbędne do jego szerokiego gospodarczego wykorzystania.

W pracy dokonano przeglądu działających instalacji pirolizy biomasy w skali technicznej pod kątem rozwiązań technologicznych i konstrukcyjnych oraz rodzajów przetwarzanej biomasy. Stwierdzono najlepszą przydatność technologii WSK Anlage dla wykonania badawczej instalacji w skali technicznej. Technologia ta działa w sposób okresowy, a czynnikiem grzewczym inicjującym proces są grzałki elektryczne. Na bazie technologii WSK Anlage przedstawiono koncepcję własnej instalacji technicznej do otrzymywania biowęgla, obejmującą schemat procesowy i obliczenia inżynierskie procesu. Opracowano bazową technologię  pirolizy biomasy odpadowej obejmującą dobór maszyn i urządzeń, rysunki zestawieniowe (mechaniczne, konstrukcje) oraz oszacowanie kosztów instalacji w skali technicznej. Instalacja składa się z komory reaktora o objętości roboczej 0,7m3 wyposażonej w grzałkę o mocy 3 kW, kondensatora, zbiornika sedymentacyjnego oraz skrubera do końcowego oczyszczania gazów. Układ kontroli i regulacji procesu składa się z programatora temperatury i czasu pirolizy, rejestratora wielokanałowego temperatur i ciśnień procesu, licznika strumienia pirogazu oraz licznika zużycia energii elektrycznej.

Dokonano także przeglądu wymagań dotyczących jakości i certyfikacji biowęgla dla różnych zastosowań takich jak; nawozy, polepszacze gleby, karma zwierzęca i innych. Podjęto działania przygotowawcze laboratorium do prowadzenia certyfikacji biowęgla w oparciu o wytyczne EBC (European Biochar Certification). Zebrano materiał do badań, opracowano procedury własne oraz ich walidację zgodnie z wytycznymi EBC. Dostosowano obowiązujące normy do wymogów EBC oraz opracowano budżety niepewności oraz raporty z walidacji metod badawczych.

Symbol 4N008S15;

Głodek-Bucyk Ewa, Kalinowski Wojciech, Sładeczek Franciszek;

Celem realizacji tematu było opracowanie sposobu możliwości wykorzystania entalpii gazów odlotowych niskotemperaturowych do produkcji energii elektrycznej, ciepła i chłodu oraz opracowanie koncepcji stanowiska doświadczalnego i projektu instalacji do badań wymienników. Na podstawie badań bilansowych linii wypalania klinkieru portlandzkiego obliczono potencjał energii odpadowej krajowego przemysłu cementowego. Ciepło odpadowe z układu wypalania klinkieru jest niemal w całości wykorzystane do suszenia surowców, gdyż w zdecydowanej większości linii produkcyjnych wilgotność złożowa surowców wynosi ok. 9-10%. Praktycznie tylko w 2 instalacjach wypalania klinkieru istnieje znaczny nadmiar energii cieplnej, kwalifikujący do nadbudowy układu wymiennika pieca typowym kotłem energetycznym. Ciepło z powietrzem nadmiarowym chłodnika bywa coraz częściej wykorzystane do suszenia paliw alternatywnych lub wilgotnych żużli. Jak wykazano poziom wykorzystanie tej formy energii wynosi średnio ok. 39%. We wszystkich cementowniach stosuje się natomiast układy by-passu, w  których temperatury gazów odlotowych mogą sięgać poziomu 200-300 oC. Dla ochrony materiałów filtracyjnych gazy odlotowe są schładzane do ok. 120-130 oC., zwykle przez zasysanie powietrza z otoczenia. Ciepło odpadowe z gazami by-passu nie jest praktycznie wykorzystywane, a może stanowić atrakcyjną alternatywę dla konwencjonalnych rozwiązań, zwłaszcza do produkcji energii elektrycznej lub suszenia paliw alternatywnych. Oprócz wymienionych źródeł energii odpadowej we wszystkich instalacjach występują gazy emitowane w procesie , których temperatura w większości przypadków wynosi 120-1600 oC.

Elementem łączącym układy wypalania materiałów budowlanych oraz układów odzysku energii odpadowej, są wymienniki ciepła. W układach produkcji energii elektrycznej energia ta pełni funkcję źródła ciepła dla czynników roboczych w obiegu energetycznym. Z uwagi na małe siły napędowe procesów wymiany ciepła w zakresie temperatur gazów odlotowych poszukuje się nowych rozwiązań wymienników  o dużych powierzchniach wymiany, dobrym przewodnictwie oraz odporności na zanieczyszczenia gazowe spalin. Zwiększenie strumienia energii odzyskanej np. przez podniesienie temperatury gazów odpadowych lub odzyskanie ciepła odparowania wilgoci z gazów może być źródłem dodatkowych korzyści.

Symbol 4N009S15;

Szewczyk Agnieszka, Poluszyńska Joanna, Ślęzak Ewelina, Sławińska Irena;

Celem realizacji pracy było przeprowadzenie badań wód o różnym stopniu zanieczyszczenia oraz składzie chemicznym, wraz z analizą wyników i wytypowaniem substancji, które poza zawartością biogenów mogą wskazywać na postępujący proces zakwitu wód. Badania te zmierzają do opracowania łatwej metody oznaczania stopnia zanieczyszczenia wód. Wyniki badań wskazują, że w ekosystemach wodnych, które zakwalifikowano jako czyste, suma stężeń anionów równa jest sumie stężeń kationów, natomiast w wodach zanieczyszczonych i eutroficznych obserwuje się przewagę anionów nad kationami, w tych samych próbkach zaobserwowano również wysokie stężenia ogólnego węgla organicznego OWO i wysoką przewodność elektryczną właściwą. Można wywnioskować, że część oznaczanych w tych wodach kationów zmieniła swoją formę, tworząc hydroksokationy i kationy metaloorganiczne, nieoznaczalne  metodą chromatografii jonowej. Wyniki badań wykazały duże różnice w składzie chemicznym badanych wód. W wodach zanieczyszczonych przeważają chlorki, siarczany bromki, sód i potas, co świadczy o dużym zasoleniu. Na podstawie tych wyników zostaną podjęte próby opracowania metody oceny stanu zanieczyszczeń wód, w oparciu o różnice w składzie chemicznym wód czystych (suma anionów = suma kationów) oraz wód zanieczyszczonych (suma anionów > suma kationów).

Symbol 4N0010S15;

Poluszyńska Joanna, Ślęzak Ewelina, Sławińska Irena;

Celem realizacji tematu było przeprowadzenie prób laboratoryjnych odzysku fosforu z osadów ściekowych stabilizowanych, suszonych oraz z popiołów powstałych ze spalenia osadów ściekowych.

Realizując temat pozyskano nowe informacje dotyczące zawartości fosforu w osadach ściekowych i popiołach z osadów ściekowych oraz informacje na temat stopnia odzysku fosforu z badanych próbek. Wyniki badań wykazały, iż w przypadku niskich zawartości fosforu w materiale, z którego starano się go odzyskać  (poniżej 5%), stopień odzysku jest niewielki i może okazać się nieopłacalny na skalę przemysłową.

Wyniki badań posłużą do usprawniania procesów związanych z odzyskiem fosforu
z osadów ściekowych oraz innych materiałów odpadowych o wyższych zawartościach tego pierwiastka w matrycy.

Symbol 4N0011S15;

Lenkiewicz Michał, Paprotny Włodzimierz, Ślęzak Ewelina;

Celem pracy było określenie przydatności dwóch metod badawczych: spektrometrii mas z indukcyjnie sprzężoną plazmą oraz spektrometrii ciekloscyntylacyjnej do oceny jakości opakowań ekologicznych. W wyniku realizacji pracy pozyskano informacje dotyczące zawartości metali ciężkich takich jak Zn, Ni, Cd, Pb, Mn, Fe, Cr, As, Cu oraz zawartości surowców odnawialnych w badanych próbkach. Przeprowadzone badania wykazały, że metoda spektrometrii mas z indukcyjnie sprzężoną plazmą (ICP-MS) oraz spektrometria ciekłoscyntylacyjna są w pełni przydatne do kontroli jakości opakowań ekologicznych.

Symbol 4N0012S15;

Gąsior Daria, Kirejczyk Ewelina;

Celem badań było określenie zdolności biowęgli do adsorpcji jonów rtęci z roztworów wodnych. Tym samym określono przydatność biowęgli różnego pochodzenia do oczyszczania ścieków i wód technologicznych zasobnych w związki rtęci oraz możliwości zastosowania biowęgla jako nowoczesnego, atrakcyjnego ekonomicznie adsorbentu. Zbadane biowęgle stanowiły produkty beztlenowej, termicznej obróbki biomasy (słomy żytniej) lub odpadów organicznych (odchodów zwierzęcych i osadów ściekowych). Opracowano również metody oznaczania w próbkach wodnych śladów czterech związków farmaceutycznych: 17α-etynyloestriadiolu, estronu, 17β-estradiolu oraz diklofenaku. Otrzymane wyniki mogą stanowić bazę do opracowania nowych materiałów sorpcyjnych, które przyczynią się do usprawnienia procesu oczyszczania wód zanieczyszczonych związkami rtęci.

Symbol 4N0013S15;

Kilian Artur, Kościanowski Jan, Ćwik Sebastian, Krystek Tomasz, Kultys Cezary;

Celem realizacji pracy było określenie efektywności spalania biomasy w paleniskach kotłowych małej mocy. Z uwagi na zróżnicowane cechy jakościowe paliw (rodzaj paliwa, skład chemiczny, pochodzenie, wilgotność, granulacja itp.) oraz własności paleniska (rodzaj palnika, sposób zapłonu paliwa, doprowadzenia powietrza, sterowanie itp.) proces spalania paliwa wpływa istotnie na sprawność urządzenia kotłowego. Jednym z elementów oceny efektywności procesu spalania paliwa jest zawartość zanieczyszczeń gazowych w spalinach. Celem praktycznym pracy była weryfikacja istniejących procedur pomiarowych (pomiary odbiorcze) dla kotłów energetycznych lub ich adaptacja dla warunków pracy małych kotłów na biomasę.

Praca pozwoliła na określenie parametrów procesu spalania wybranego asortymentu paliw, dla minimalnej wartości koncentracji TVOC w emitowanych gazach. Dokonano oceny porównawczej efektywności palenisk pod kątem oceny ich uciążliwości dla środowiska naturalnego (najkorzystniejsze wyniki uzyskano dla spalania peletów). Opracowano propozycję zmian konstrukcji palenisk w celu dostosowania ich do potrzeb niskoemisyjnego procesu spalania.

Symbol 4N0014S15;

Ślęzak Ewelina, Sławińska Irena;

Celem pracy była optymalizacja i dobór najskuteczniejszej procedury roztwarzania matrycy biowęgla oraz zbadanie wpływu sposobu mineralizacji próbek na wynik oznaczania w nich zawartości metali ciężkich.

Technika mineralizacji z udziałem pieca mikrofalowego posiada wiele zalet, zużywa niewielkie ilości odczynników i wymaga zdecydowanie krótszego czasu mineralizacji w porównaniu z innymi technikami roztwarzania. Optymalizacja najskuteczniejszej procedury mineralizacji matrycy biowęgla stanowiła najważniejsze wyzwanie w zrealizowanej pracy badawczej. Opracowana metoda okazała się metodą specyficzną i selektywną dla wybranych pierwiastków (Cd, Cr, Ni, Pb, Cu, As, Zn)  a tym samym można było zastosować ją podczas walidacji metody wielopierwiastkowej techniką spektrometrii mas ( ICP-MS).

Symbol 4N0015S15;

Szota Marek, Giergiczny Elżbieta, Prochota Agnieszka, Poluszyńska Joanna;

Celem pracy było podjęcie działań dla utrzymania zakresu akredytacji oraz zapewnienie jakości badań wykonywanych w Zakładzie Inżynierii Materiałowej poprzez ciągłe doskonalenie wprowadzonego systemu zarządzania.

Zakres przeprowadzonych prac obejmował:

- opracowanie programu wewnętrznych badań kontrolnych i programu badań PT/ILC oraz ich realizację,

- uczestnictwo w badaniach biegłości i międzylaboratoryjnych badaniach porównawczych,

- analizę wyników z międzylaboratoryjnych badań porównawczych/badań biegłości,

- opracowanie dla PCA sprawozdania z międzylaboratoryjnych badań porównawczych/ badań biegłości za rok 2014,

- obliczenie (ponowne oszacowanie) niepewności wyników dla oznaczeń z zakresu akredytacji,

- opracowanie programu wzorcowania i sprawdzania wyposażenia pomiarowego i badawczego na 2015 r. oraz jego realizację,

- nadzór nad wyposażeniem, w tym konserwacja, wzorcowanie i/lub sprawdzenie oraz ewentualne zakupy nowego wyposażenia,

- szkolenia zewnętrzne i wewnętrzne pracowników.

Uzyskane wyniki i badania posłużą do użytku wewnętrznego na potrzeby doskonalenia systemu akredytacji i stanowią element walidacji, sprawdzeń oraz weryfikacji posiadanych akredytowanych metod badawczych, jak również i dla metod nowo wdrażanych.

Symbol 4N0016S15;

Kościanowski Jan, Poluszyńska Joanna, Gąsior Daria, Ćwik Sebastian, Kilian Artur, Kirejczyk Ewelina, Lenkiewicz Michał, Paciorkowski Maciej, Paprotny Włodzimierz, Sławińska Irena, Ślęzak Ewelina;

Celem realizacji tematu było utrzymanie systemu zarządzania wg normy PN-EN ISO/IEC 17025 oraz poszerzenie zakresu akredytacji.

Ogólne wymogi dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujących, podlegają ciągłemu doskonaleniu i nadzorowaniu systemu zarządzania. Realizuje się to m.in. poprzez: dostosowywanie systemu do zmieniających się wymogów prawnych, wdrażanie nowych metod badawczych (opracowanie i walidacja własnych metod z uwagi na brak uwarunkowań normatywnych), uczestnictwo w szkoleniach i międzylaboratoryjnych badaniach porównawczych oraz systematyczne sprawdzanie wyposażenia pomiarowego.

W ramach realizacji powyższego zadania utrzymano akredytację w podmiocie AB 799, przeprowadzono konsolidację dwóch podmiotów AB 373 i AB 799 do jednego: AB 799 oraz uzyskano pozytywny wynik audytu PCA w dniach: 11-12.02.2016 i 15-16.02.2016. W ramach rozszerzenia zakresu akredytacji wdrożono około 60 nowych metod badawczych znormalizowanych i nieznormalizowanych zarówno w nowym jak i już realizowanym w laboratorium obszarze: biowęgiel, tworzywa sztuczne i materiały opakowaniowe, osady ściekowe, gleba, paliwa alternatywne, emisje, woda i ścieki.

Symbol 4N0017S15;

Rajczyk Krystyna, Łaskawiec Katarzyna, Baran Tomasz;

Celem pracy było sprawdzenie możliwości uzyskania aktywnego spoiwa wiążącego z odpadowej masy papierniczej. W oparciu o dotychczasowe wyniki ustalone zostały optymalne warunki termicznego przetworzenia odpadów papierniczych w aktywne spoiwo.

Założona koncepcja realizacji tematu przewidywała przeprowadzenie próby otrzymania aktywnego spoiwa w OSiMB ICiMB w Krakowie, z wykorzystaniem do tego celu instalacji pieca obrotowego opalanego olejem opałowym. Otrzymane spoiwo (charakteryzujące się zawartością reaktywnego tlenku wapnia oraz mineralnego składnika o właściwościach pucolanowych) stanowiło materiał doświadczalny do dalszych badań, mających na celu wskazanie kierunków zastosowania go do produkcji materiałów dla budownictwa.

Z przeprowadzonych badań przydatności spoiwa z odpadu papierniczego do produkcji betonu komórkowego wynika potrzeba kontynuacji prac w kierunku dopracowania optymalnej receptury ABK. Dalsze próby powinny być wykonane zarówno w skali laboratoryjnej jak i półtechnicznej. Do przeprowadzenia prób w szerszym zakresie niezbędna jest większa ilość surowca (odpadu papierniczego). Reasumując, w wyniku przeprowadzonych badań laboratoryjnych i próby w skali półtechnicznej możliwe jest otrzymanie z odpadu papierniczego materiału, charakteryzującego się właściwościami wiążącymi, który może być wykorzystany jako dodatek do cementu białego, spoiw, tynków i zapraw budowlanych. Celowym jest jednak prowadzenie dalszych badań w tym zakresie oraz pozyskanie partnera przemysłowego wytwarzającego odpowiednie odpady papiernicze.

 

 

TEMATY DZIAŁALNOŚCI STATUTOWEJ ZREALIZOWANE W 2014 ROKU

Symbol 4N001S14;

Janecka Lucyna, Głodek Ewa, Gawlicki Marek

Przedmiotem pracy było wydanie w roku 2014 kolejnych numerów czasopisma "Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych”

Zakres pracy obejmował:

- skompletowanie artykułów z tematyki realizowanej w Oddziałach,

- przygotowanie merytoryczne i graficzne,

- recenzję artykułów,

- przygotowanie materiałów informacyjnych do 4 numerów wydawnictwa, dotyczących działalności Instytutu (realizowane prace, konferencje i seminaria, certyfikaty, patenty, nagrody i wyróżnienia, uzyskane stopnie naukowe),

- wydanie drukiem egzemplarza nr 16, 17, 18, 19,

- wprowadzenie na stronę internetową wydanych prac do pobrania w formie pliku pdf,

- działania w kierunku szerszego rozpropagowania wydawnictwa,

- indeksację czasopisma "Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych” w bazie Index Copernicus,

- opracowanie ankiety do Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego dotyczącej nowej parametryzacji.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych” ISSN 1899-3230 to czasopismo z obszaru dyscypliny naukowej, nauk ścisłych i technicznych. Prace są wydawane 4 razy w roku w nakładzie łącznym 490 egz. Wydawnictwo adresowane jest do pracowników naukowych jednostek badawczo-rozwojowych i wyższych uczelni oraz kadry inżynieryjno-technicznej przemysłu i budownictwa.

Prace stanowią prezentację i upowszechnienie dorobku naukowego i technicznego pracowników Instytutu. W periodyku są publikowane prace teoretyczne, doświadczalne i przeglądowe oraz komunikaty wybranych prac studialnych, badawczych i wdrożeniowych realizowanych w Instytucie w rozbiciu na poszczególne Oddziały. Podawane są również informacje o działalności certyfikacyjnej, patentowej i szkoleniowej oraz informacje o uzyskanych nagrodach, wyróżnieniach oraz stopniach naukowych w Instytucie.

Symbol 4N002S14;

Kościanowski Jan, Poluszyńska Joanna, Lenkiewicz Michał, Kirejczyk Ewelina, Ślęzak Ewelina, Sławińska Irena, Paciorkowski Maciej, Gąsior Daria, Szewczyk, Ćwik Sebastian, Misiura Artur, Krystek Tomasz, Kultys Cezary

Celem realizacji pracy było utrzymanie i rozszerzenie zakresu akredytacji Laboratorium Pomiarów Przemysłowych i Środowiska. Zakres pracy objął:

a) kontynuację działań związanych z utrzymaniem akredytacji Laboratorium Pomiarów Przemysłowych i Środowiska w dotychczasowym zakresie oferowanych badań i poborów próbek,

b) rozszerzenie zakresu badań o nowe obiekty i badane cechy,

c) potwierdzenie spełnienia wymagań spójności pomiarowej poprzez: uczestnictwo w badaniach międzylaboratoryjnych (pomiary porównawcze w kooperacji z innymi akredytowanymi jednostkami).

Ogólne wymogi dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujących, podlegają ciągłemu doskonaleniu i nadzorowaniu systemu zarządzania. Realizuje się to m.in. poprzez: dostosowywanie systemu do zmieniających się wymogów prawnych, wdrażanie nowych metod badawczych (opracowanie i walidacja własnych metod z uwagi na brak uwarunkowań normatywnych), uczestnictwo w szkoleniach i międzylaboratoryjnych badaniach porównawczych oraz systematyczne sprawdzanie wyposażenia pomiarowego. Realizacja tematu pozwoliła na rozszerzenie akredytacji w zakresie nowych cech oraz obiektów badań takich jak gazy odlotowe próbki pobierane na filtry i roztwory pochłaniające, woda i ścieki, odpady, próbki paliw stałych, biopaliwa stałe.

Symbol 4N003S14;

Głodek-Bucyk Ewa, Sładeczek Franciszek, Kalinowski Wojciech

Celem realizacji tematu było rozszerzenie obecnie stosowanego algorytmu obliczeniowego układu wypalania klinkieru o model matematyczny poszczególnych składowych układu wypalania klinkieru. W ramach pracy zmodyfikowano istniejący algorytm komputerowy PIEC. Opracowano model matematyczny chłodnika rusztowego. W pracy przeprowadzono przegląd literaturowy stosowanych modeli matematycznych układu wypalania klinkieru jak również opracowano model chłodnika klinkieru. Pomimo tego iż modelowanie matematyczne jest najczęściej stosowaną metodą analizy pracy układów technologicznych pozycji literaturowych poświeconej temu zagadaniu jest stosunkowo niewiele. W  kilku pracach zaprezentowano sposób obliczania profilu temperatury klinkieru, powietrza oraz ścian chłodnika klinkieru przy wykorzystaniu  teorii przenikania  ciepła przez przegrodę. W innych pracach natomiast model chłodnika oparto o wymianę ciepła pomiędzy powietrzem a gorącym klinkierem. Przy opracowaniu modelu matematycznego wykorzystano teorię konwekcyjnej wymiany ciepła do analizy procesu wymiany ciepła w chłodniku. Opracowany model zawiera zestaw odpowiednich zależności podanych w postaci analitycznej oraz algorytmu pozwalającego na wyznaczanie przy ich pomocy wielkości poszukiwanych po podstawieniu wielkości zadanych do obliczeń. Model matematyczny bazuje na równaniach substancji i energii, zależnościach opisujących zachodzące zjawiska, parametrach opisujących właściwości substancji. Obliczenia przeprowadzono przy ogólnie stosowanych założeniach upraszczających. Poprawność opracowanego modelu matematycznego zweryfikowano porównując wyniki obliczeń z dostępnymi danymi pomiarowymi. Po pozytywnej weryfikacji kodu obliczeniowego przeprowadzono symulację pracy chłodnika. Obliczenia przeprowadzono przy założeniu zmiennego strumienia klinkieru i powietrza.

Symbol 4N004S14;

Kilian Artur, Kościanowski Jan, Ćwik Sebastian, Misiura Artur, Krystek Tomasz, Kultys Cezary

Celem prowadzonych prac była charakterystyka wielkości związków emitowanych do atmosfery, wykazanych wg normy PN-EN 303-5:2012. Sprawdzenie wartości emisyjnych różnego rodzaju paliw na instalacji pilotażowej.

Zakres pracy objął:

  • przygotowanie stanowiska badawczego zgodnego z wymaganiami odnośnie certyfikowania kotłów,
  • opis sprzętu i technik pomiarowych niezbędnych do realizacji badań,
  • wykonanie pomiarów zerowych dla wybranej metody badawczej,
  • dokonanie porównania pomiędzy pomiarami zerowymi w przypadkach wykorzystania wybranych typów kotłów opalanych odmiennymi paliwami.

Dla scharakteryzowania wielkości emisji uzyskanej w trakcie wykonywanych badań określano stężenia objętościowe składników gazowych za pomocą analizatora spalin PHOTON PGD-100 w zakresie: CO2,CO, NOx, SO2 oraz O2.

Pomiar zużycia węgla kamiennego określany był metodą bezpośrednią, wskazaną w normie PN-EN 303-5: 2012 „Kotły grzewcze – Część 5: Kotły grzewcze na paliwa stałe z ręcznym i automatycznym zasypem paliwa o mocy nominalnej do 300 kW – Terminologia, wymagania, badania i oznakowanie”. Pomiary wykonywane były przy wykorzystaniu wagi platformowej CAS HFS o zakresie pomiarowym 4÷600 kg. Przy wykorzystaniu tej samej metody wyznaczano ilość popiołu w celu zbilansowania kotła.

Dla przybliżenia i porównania wartości emisji uzyskanej ze spalania różnych typów paliw wykorzystano następujące kotły:

- ORLINGO 400 – którego konstrukcja została opracowana przez firmę „ORLAŃSKI”,

- Kocioł EKR firmy PPHU SIMAR Pleszew z podajnikiem AZP i paleniskiem retortowym wyposażonym w ruszt obrotowy o parametrach,

- Kocioł Buderus Logano G 205 z palnikiem ABC EKO na półciężkie i lekkie oleje.

Realizacja pracy pozwoliła na uzyskanie informacji na temat rzeczywistych wielkości związków emitowanych do atmosfery z palenisk małej mocy opalanych różnymi typami paliw przy oparciu wykonania pomiarów o normę służącą do certyfikacji kotłów tj.: PN-EN 303-5:2012 oraz zwrócenie szczególnej uwagi na minimalizację degradacji powietrza atmosferycznego przy wykorzystaniu kotłów grzewczych opalanych paliwami peletowymi.

Symbol 4N005S14;

Szewczyk Agnieszka

Celem realizacji pracy była identyfikacja substancji, które poza zawartością biogenów mogą wskazywać na postępujący proces eutrofizacji oraz zbadanie wpływu procesu eutrofizacji na skład chemiczny zbiorników wodnych zlokalizowanych na terenie województwa opolskiego.

Do badań wybrano wody zbiorników zamkniętych i przepływowych uznanych za eutroficzne, zbiorników wskazujących na postępujący proces eutrofizacji oraz zbiorników, których wskaźniki zanieczyszczenia nie wskazują na zmiany wywołane nadmiernym stężeniem biogenów. Analiza jonowa wybranych akwenów wodnych pozwoliła na dogłębne zinterpretowanie składu chemicznego badanych wód. Co miesięczny monitoring pozwolił na porównanie oraz wyszukanie różnic w stężeniach poszczególnych jonów. Wyniki badań wybranych zbiorników wodnych wskazują, znaczące różnice w składzie chemicznym badanych wód. W zbiornikach silnie zanieczyszczonych dominują chlorki, siarczany i bromki. Charakteryzują się one także stosunkowo dużym zasoleniem. Poza dużą konduktywnością wód, charakteryzują się innym udziałem stężeń analizowanych anionów w stosunku do kationów, co wskazuje na występowanie form kationów nieoznaczanych przy użyciu zastosowanej metody pomiarowej. Zmieniają się także proporcje pomiędzy stężeniami kationów jedno- i dwuwartościowych. Wyniki badań wskazują, że analiza zmian składu chemicznego wód może w przyszłości być wykorzystywana do prognozowania zmian zachodzących w ekosystemach wodnych.

Symbol 4N006S14;

Gąsior Daria, Kirejczyk Ewelina

Celem pracy było zbadanie procesu adsorpcji substancji ropopochodnych z wody na materiałach sorpcyjnych oraz porównanie szybkości i skuteczności działania tych materiałów. W ramach tematu zbadano kinetykę procesu adsorpcji, wyznaczono czas niezbędny do osiągnięcia równowagi zachodzących reakcji oraz scharakteryzowano proces w oparciu o znane modele adsorpcji.

Pierwszy etap pracy polegał na opracowaniu metodyki badawczej oraz stanowiska pomiarowego do oznaczania zdolności adsorpcyjnej badanych materiałów sorpcyjnych. Następnie przeprowadzono badania równowagowe oraz kinetyczne na posiadanych próbkach. Kolejnym etapem pracy było obliczenie zdolności adsorpcyjnych badanych materiałów. Procesy pomiaru adsorpcji prowadzono w warunkach dynamicznych z użyciem wytrząsarki laboratoryjnej, zmieniając warunki środowiskowe, w jakich prowadzono badania (odczyn pH oraz temperaturę).

Do badań adsorpcyjnych wykorzystano próbki materiałów adsorpcyjnych udostępnionych przez firmę „Carbon” – producenta węgli aktywnych, oraz próbki komercyjnie dostępnych adsorbentów mineralnych wytwarzanych na bazie diatomitów.

Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że substancje ropopochodne są bardzo dobrze sorbowane na powierzchni użytych materiałów sorpcyjnych (zarówno węgli aktywnych jak i diatomitów). Najlepsze właściwości adsorpcyjne wobec badanych substancji

wykazywały węgle aktywne o najdrobniejszym uziarnieniu. Na efektywność działania badanych adsorbentów znaczny wpływ miały takie parametry jak odczyn pH oraz temperatura, w której prowadzone były badania. Otrzymane wyniki mogą stanowić bazę do opracowania nowych, zmodyfikowanych materiałów sorpcyjnych, które przyczynią się do usprawnienia procesu oczyszczania wód zanieczyszczonych związkami ropopochodnymi.

Symbol 4N007S14;

Poluszyńska Joanna, Gąsior Daria, Lenkiewicz Michał, Paciorkowski Maciej, Szewczyk Agnieszka, Ślęzak Ewelina

Celem pracy była ocena przydatności popiołów lotnych ze spalania biomasy do wykorzystania gospodarce osadowej, do stabilizacji komunalnych osadów ściekowych. W ramach realizacji tematu przeprowadzono analizę literaturową dotycząca regulacji prawnych sposobów wykorzystania i właściwości popiołów lotnych ze spalania biomasy oraz metod stabilizacji osadów ściekowych. Zostały zebrane próbki popiołów lotnych ze spalania i współspalania biomasy w kotłach fluidalnych. Wykonano analizy fizykochemiczne próbek popiołów lotnych: zawartość metali ciężkich. Sporządzono wyciągi wodne z próbek i wykonano analizy metali ciężkich w wyciągach oraz zmierzono ich pH. Wykonano również oznaczenie zawartości wapna reaktywnego w badanych próbkach. Uzyskane wyniki badań, pozwolą wstępnie określić przydatność popiołów ze spalania biomasy do stabilizacji osadów ściekowych.

Symbol 4N008S14;

Siemiątkowski Grzegorz, Nolepa Alfred, Kiprian Katarzyna, Łach Przemysław

Celem pracy było określenie wpływu mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów komunalnych w różnych technologiach, na ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, ze składowanych odpadów. W ramach tematu przeprowadzono szczegółowe badania wpływu mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów komunalnych na ograniczenie emisji gazów cieplarnianych w dwóch przemysłowych instalacjach wielkotonażowych do mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów:

  • Instalacji Hantsch – reprezentującej technologię bioreaktorową/boksową zamkniętą z aktywnym napowietrzaniem bez nawilżania.
  • Instalacji Compost-System – reprezentującej technologię bioreaktorową/boksową zamkniętą z aktywnym napowietrzaniem i nawilżaniem.

Dla lepszej precyzyjności analizy wpływu mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów komunalnych na ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, uzyskane wyniki badań z dwóch powyżej wymienionych instalacji, uzupełnieniowo wynikami badań dokonanymi przez ten sam zespół autorów w latach wcześniejszych.

Analizie poddano stabilizowane tlenowo odpady pochodzące z instalacji w różnych okresach przetwarzania. Próby do badań pobrane zostały zgodnie z normami: polską oraz austriackimi. Określenie wpływu mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów komunalnych odbywało się na podstawie przeprowadzanych w jednakowych odstępach czasowych badań  prób stabilizowanych odpadów pod kątem jednostkowego zapotrzebowania na tlen przez drobnoustroje rozkładające frakcję bioegradowalną (wyrażone parametrem AT4) oraz  poprzez określania sumy wytworzonego gazu w teście inkubacyjnym (wyrażonej parametrem GS21). Ze względu na to, iż przeprowadzone badania określające efektywność różnych technologii przetwarzania odpadów w zakresie ograniczania biologicznej reaktywności odpadów są działalnością pionierską w skali kraju i jedną z niewielu w skali Europy (funkcjonującą tylko w Austrii i Niemczech), są one podstawą:

–        sformułowania unikalnych wniosków dla nowej dziedziny przetwarzania odpadów,

sformułowania wytycznych dla technologów procesu MBP w zakresie prowadzenia procesu biologicznego przetwarzania odpadów i wzrostu jego efektywności.

Symbol 4N009S14;

Kalinowski Wojciech, Sładeczek Franciszek, Głodek-Bucyk Ewa

Celem realizacji tematu było opracowanie efektywnego sposobu suszenia lekkich materiałów kawałkowych typu paliwa alternatywne z wykorzystaniem złoża fluidalnego. Jak wykazały prace poprzednich etapów, oprócz zagadnień emisji związków lotnych VOC z procesu suszenia oraz unosu lekkich składników suszonego materiału z gazami odlotowymi wystąpiły problemy związane z utrzymaniem warstwy fluidalnej na ruszcie oraz przede wszystkim trudności transportowe złoża.

W niniejszym etapie dokonano przeglądu istniejących technik transportu lekkich frakcji materiałów kawałkowych typu paliwa alternatywne RDF pod kątem stosowanych rozwiązań oraz opracowania transportu złoża fluidalnego wzdłuż rusztu i dostosowano stanowisko pomiarowe do weryfikacji proponowanych rozwiązań. Na podstawie wcześniejszych prób dokonano obliczeń wskaźników charakteryzujących efektywność procesu wymiany ciepła i masy dla zróżnicowanych wydajności układu suszenia przy założeniu zmienionego kształtu komory procesowej.

Dla materiałów ziarnistych lekkich frakcji podstawowy problem stanowi utrzymanie warunków fluidyzacji na całej powierzchni rusztu oraz zachowanie transportu poziomego warstwy.

W poszukiwaniu rozwiązania, obok własnych doświadczeń z prób na stanowisku doświadczalnym, dokonano przeglądu istniejących technik suszenia paliw alternatywnych RDF pod kątem stosowanych rozwiązań transportu materiału. Wykorzystano tu doświadczenia rzeczywistych technologii suszenia RDF w krajowym przemyśle cementowym.

Efektywność suszenia w fluidalnej warstwie materiału jest porównywalna z suszeniem w stanie zawieszenia (transport pneumatyczny), dla znacznie szerszego spektrum ziarnistości materiału i przy zdecydowanie niższych nakładach energetycznych. Jak wykazały badania na stanowisku, w związku z dużym zróżnicowaniem własności składników paliw alternatywnych (rodzaj materiału, gęstość właściwa, granulacja,) transport mechaniczny lekkich frakcji materiału z wykorzystaniem wibracji rusztu jest utrudniony, a niekiedy wręcz ustaje. W ramach realizowanej pracy opracowano koncepcję usprawnienia transportu poziomego przy zachowaniu mechanizmu wymiany ciepła i masy oraz podjęto prace modernizacji stanowiska doświadczalnego. Zaproponowano nowe rozwiązanie procesu suszenia, które wykorzystuje zalety suszenia materiałów w warstwie fluidalnej oraz działania wibracyjnego na złoże z wyeliminowaniem jego wad.

Otrzymane wyniki pracy w postaci projektu zgłoszenia patentowego pt „Sposób i urządzenie do suszenia lekkich frakcji materiałów kawałkowych w warstwie fluidalnej” będą mogły stanowić podstawę opracowania efektywnego sposobu suszenia, po weryfikacji na stanowisku doświadczalnym.

Symbol 4N010S14;

Skaliński Bartłomiej, Szota Marek, Rolka Grzegorz, Kuterasińska Justyna, Kochanek Henryk

Celem pracy było wdrożenie metod badawczych zgodnych z normą PN-EN 206-1
i normami przedmiotowymi na badania właściwości mieszanek betonowych i stwardniałych betonów oraz wprowadzenie wybranych metod w 2014 roku do zakresu akredytacji laboratorium badawczego Zakładu Inżynierii Materiałowej.

Zakres pracy objął doposażenie laboratorium w niezbędną drobną aparaturę, wykonanie serii badań mieszanek betonowych i betonów, walidację metod oraz udział 
w międzylaboratoryjnych badaniach porównawczych.

Badania porównawcze oraz przeprowadzony w październiku 2014 audyt potwierdziły kompetencje zespołu realizującego temat w zakresie badań mieszanek betonowych i betonów. Realizacja tematu pozwoliła na skuteczne wdrożenie w laboratorium Zakładu Inżynierii Materiałowej procedur badawczych dla oznaczania właściwości kruszyw, mieszanek betonowych i betonów przez co w znaczący sposób laboratorium rozszerzyło swoją ofertę badawczą.

Symbol 4N011S14;

Rajczyk Krystyna, Giergiczny Elżbieta, Szota Marek

Realizacja tematu dotyczyła badań związanych z modyfikacją właściwości popiołów lotnych w kierunku otrzymania wysokiej jakości innowacyjnego materiału geopolimerowego. Zgodnie z przyjętymi założeniami przeprowadzone badania zmierzały do osiągnięcia celów aplikacyjnych, mianowicie przetworzenia materiałów odpadowych w użyteczny produkt, spełniający wymagania techniczne do poszczególnych zastosowań oraz do spełnienia wymagań z punktu widzenia ochrony środowiska.  Otrzymane wyniki badań pozwoliły na ustalenie warunków alkalicznej aktywacji tj. - stężenia roztworów alkalicznych oraz parametrów naparzania dla uzyskania dwóch potencjalnych produktów: spoiwa geopolimerowego oraz granulatu geopolimerowego. Badaniami objęte były specjalnie wyselekcjonowane i przygotowane popioły lotne ze spalania węgla kamiennego i brunatnego oraz mikrosfery i popioły fluidalne. Praca została zrealizowana przy pomocy szeregu nawzajem się uzupełniających metod badawczych: mikroskopii elektronowej, analizy dyfraktometrycznej, termicznej analizy różnicowej. Określono skład fazowy badanych materiałów zwracając szczególną uwagę na identyfikację związków utworzonych w wyniku procesu geopolimeryzacji.

Do najważniejszych osiągnięć realizacji tematu zaliczyć można opracowanie sposobu otrzymywania wysokiej jakości spoiwa geopolimerowego w oparciu o specjalny popiół lotny i przetworzony termicznie materiał odpadowy. Rozwiązanie to stanowić będzie przedmiot zgłoszenia patentowego. Osiągnięciem jest również uzyskanie z popiołów lotnych granulatu geopolimerowego mimo iż takie rozwiązanie jest dopiero w początkowym etapie badań.

Symbol 4N012S14;

Kuterasińska Justyna

Celem badań było zoptymalizowanie składu grupy cementów charakteryzujących się niską zawartością klinkieru portlandzkiego i wysoką zawartością  innych niż klinkier portlandzki składników głównych, takich jak granulowany żużel wielkopiecowy, kamień wapienny oraz popiół lotny krzemionkowy. Badania nad tego typu spoiwami dążą do wdrożenia ich w produkcji betonu, co pozwoliłoby otrzymywać betony nie różniące się pod względem właściwości mechanicznych, fizycznych i trwałościowych od betonów wykonywanych na „czystych” cementach portlandzkich CEM I. Zastąpienie znacznej ilości klinkieru w cemencie przez wymienione składniki jest działaniem zgodnym z założeniami zrównoważonego rozwoju, bowiem działanie to przekłada się między innymi na ograniczenie emisji CO2 w procesie produkcji cementu. W badaniach przeprowadzone zostaną próby zmniejszenia współczynnika w/c w zaprawach i betonach poprzez zastosowanie superplastyfikatora. W późniejszych etapach badań przeprowadzone zostaną badania trwałościowe betonów (mrozoodporność, odporność na działanie środowisk agresywnych chemicznie, karbonatyzacja) oraz badania środowiskowe dotyczące wymywalności substancji szkodliwych oraz immobilizacji metali ciężkich w analizowanych matrycach spoiwowych.

W przeciągu ostatniego roku przygotowano 8 mieszanek cementów trójskładnikowych, które zostały kompleksowo zbadane zgodnie z wymaganiami obowiązującej normy PN-EN 197-1:2012. Ponadto oznaczono konsystencję zapraw metodą stolika rozpływu zgodnie z PN-EN 1015-3 oraz ciepło hydratacji metodą izotermiczną według procedury zawartej
w CEN/TR 16632:2014. Wykonano również zaprawy o nienormowej, obniżonej zawartości wody przy użyciu domieszki upłynniającej. Przeprowadzone badania chemiczne, fizyczne
i mechaniczne przyniosły interesujące wyniki i skłoniły do dalszych prac związanych
z nowym rodzajem niskoklinkierowych cementów. Zakłada się kontynuację badań na betonach wykonanych z otrzymanych cementów w celu określenia trwałości oraz najważniejszych cech użytkowych.

Symbol 4N013S14;

Giergiczny Elżbieta, Rolka Anna, Skaliński Bartłomiej, Góralna-Włodarczyk Katarzyna, Szota Marek, Rolka Grzegorz, Kuterasińska Justyna, Moczko Anna, Płachetka Karina, Komasara Alina, Kochanek Henryk, Pietrasz Henryka, Mylek Irena

Celem pracy było podjęcie działań dla utrzymania akredytacji i zapewnienia jakości badań wykonywanych w Zakładzie Inżynierii Materiałowej poprzez ciągłe doskonalenie systemu zarządzania oraz wprowadzenie nowych oznaczeń do zakresu akredytacji. W 2014 roku wnioskowano do PCA o poszerzenie zakresu akredytacji o badania mieszanki betonowej, badania stwardniałego betonu, oznaczenie składu ziarnowego kruszyw  oraz oznaczenia rtęci w wybranych obiektach. Kompetencje laboratorium do wykonywania tych badań zostały ocenione  podczas dwóch auditów zewnętrznych PCA, które zostały przeprowadzone w 2014 r. Wykazane niezgodności usunięto poprzez działania korygujące a dowody, w formie raportów, przesłano do PCA. Działania te zostały zaakceptowane przez PCA. Do zapisanych spostrzeżeń ustosunkowano się poprzez podjęcie działań zapobiegawczych. Oprócz auditów zewnętrznych, zgodnie z wcześniej opracowanym programem, w laboratorium ZIM zostały przeprowadzone dwa audity wewnętrzne. Temat został zrealizowany zgodnie z założonym harmonogramem. Cel, którym było utrzymanie akredytacji i wprowadzenie nowych oznaczeń do zakresu akredytacji został osiągnięty.

Symbol 4N014S14;

Różycka Karina, Rolka Grzegorz, Góralna-Włodarczyk Katarzyna

Podstawowym celem pracy było porównanie oraz ocena stosowanych technik pomiarowych oznaczania rtęci oraz wdrożenie metod i opracowanie procedur jej oznaczania przy użyciu analizatora rtęciowego AMA 254.

Uzyskane wyniki badań próbek pozwoliły na scharakteryzowanie poszczególnych materiałów odnośnie zawartości rtęci i porównanie z dopuszczalnymi wymaganiami normowymi i ustawowymi. W ramach pracy wdrożono techniki pomiarowe oznaczania rtęci przy użyciu analizatora rtęciowego, opracowano procedury na oznaczanie rtęci w poszczególnych materiałach budowlanych oraz utworzono stanowiska badawcze umożliwiającego badania stężeń rtęci. Wybrane próbki zostały przebadane pod kątem zawartości rtęci w różnych, akredytowanych laboratoriach, otrzymane wyniki zostały zweryfikowane i wykorzystane do walidacji metody. W niniejszej pracy przedstawiono wiele technik pomiarowych rtęci, które charakteryzują się różnymi parametrami i warunkami użytkowania. Istotna jest wiedza na temat zasad działania aparatów oraz wypracowanie odpowiedniej metody badań zawartości rtęci w materiałach i surowcach budowlanych, co zapewni możliwość otrzymania precyzyjnych wyników. Realizacja pracy pozwoliła na wprowadzenie oznaczenia rtęci do zakresu akredytacji Laboratorium nr AB 373 - Opracowanie instrukcji badawczej IB-4 dotyczącej oznaczania rtęci przy pomocy analizatora AMA 254.

Symbol 4N015S14;

Garbacik Albin, Rajczyk Krystyna

Temat międzyoddziałowy – wnioskodawca Oddział. SiMB)

Symbol 4N016S14;

Janecka Lucyna, Głodek-Bucyk Ewa, Gawlicki Marek, Weisser Patryk

Celem organizacji Konferencji, która odbyła się w dniach 21-23.05.2014r., w Hotelu Klimczok w Szczyrku była wymiana doświadczeń sfery nauki i praktyki przemysłowej w obszarze technik wytwarzania materiałów budowlanych, ceramicznych, szklarskich i ogniotrwałych cechujących się niską energochłonnością i ograniczonym oddziaływaniem na środowisko naturalne.

Zakres prac obejmował:

1. Prace przygotowawcze:

- sprecyzowanie celu i zakresu merytorycznego Konferencji,

- ustalenie ośrodków naukowych i technicznych oraz potencjalnych referentów,

- rozpoznanie dotyczące ośrodków konferencyjnych wizytacja i ich rezerwacja,

- przygotowanie komunikatów oraz rozesłanie ich potencjalnym uczestnikom,

- zakup materiałów konferencyjnych (teczki, notatniki, długopisy, identyfikatory).

2. Przygotowanie merytoryczne konferencji:

- ocena merytoryczna zgłoszonych referatów i zakwalifikowanie ich do wygłoszenia lub przedstawienia w formie posterów.

3. Organizacja konferencji:

- organizacja sesji naukowych,

- przygotowanie sesji posterowej,

- wydanie drukiem materiałów konferencyjnych.

W Konferencji wzięli udział specjaliści z dziedziny ochrony środowiska i gospodarki odpadami ośrodków naukowych polskich i zagranicznych oraz przedstawiciele przemysłu renomowanych firm polskich i zagranicznych.

Zakres tematyczny związany był z:

1. Energooszczędnymi i niskoemisyjnymi technologiami wytwarzania materiałów i kompozytów w ceramice, szkle, materiałach budowlanych i ogniotrwałych.

2. Proekologicznymi metodami produkcji.

3. Metodami badawczymi w procesach technologicznych i ochrony środowiska.

4. Surowcami odpadowymi i paliwami alternatywnymi w procesach technologicznych

5. Zarządzaniem jakością w przemyśle.

6. Kształtowaniem cech użytkowych wyrobów wytworzonych z udziałem odpadów przemysłowych.

7. Nowymi materiałami i kompozytami.

8. Wyzwaniami stawianymi przez ustawodawstwo przemysłowi materiałów budowlanych, ceramiki, szkła i materiałów ogniotrwałych. Wygłoszonych zostało 35 referatów, uzupełnionych prezentacjami firm. Odbyła się również sesja posterowa.

 

Symbol 4N017S14;

Poluszyńska Joanna, Ślęzak Ewelina

Celem realizacji pracy była ocena możliwości wykorzystania komunalnych osadów ściekowych w celu odzysku związków fosforu.

W ramach realizowanego tematu przeprowadzono analizę literaturową dotyczącą zwartości fosforu w osadach ściekowych oraz proponowanych metod jego odzysku. Zebrano próbki osadów ściekowych. W zgromadzonych próbkach wykonano analizy fizykochemiczne zawartości związków fosforu oraz innych pierwiastków, w tym metali ciężkich. Opisano wyniki badań oraz oceniono teoretyczną możliwość odzysku fosforu z osadów ściekowych lub popiołów powstałych ze spalania osadów. W pracy zebrano i opisano w artykule pt. ”Fosfor z komunalnych osadów ściekowych” stosowane na świecie technologie i procesy odzysku fosforu z osadów ściekowych. Istniejące metody pozwalają na odzyskiwanie fosforu z osadów zgodnie ze strategią UE, która naciska na ponowne wykorzystanie odpadów do odzysku surowców, których złoża w naturalnych warunkach ulegają gwałtownemu zmniejszeniu.

Symbol 4N018S14;

Kiprian Katarzyna, Nolepa Alfred, Łach Przemysław, Siemiątkowski Grzegorz

Celem realizacji pracy statutowej było opracowanie metod wyznaczania mocy akustycznej źródła. Do wykonania badań wytypowano dwie normy – PN–EN ISO 3744 oraz PN–EN ISO 3746. Obydwie normy są zalecane do pomiarów źródeł stacjonarnych, których nie można przenieść do laboratorium. Środowisko badawcze było polem akustycznym zbliżonym do pola swobodnego w pobliżu jednej lub kilku płaszczyzn odbijających dźwięk w pomieszczeniu lub w przestrzeni otwartej. Norma PN–EN ISO 3744 opisuje metodę techniczną natomiast norma PN–EN ISO 3746 opisuje metodę orientacyjną.

Realizację pracy rozpoczęto od kwalifikacji metody badawczej. Opisano i porównano wymagania obydwu norm. Wykonano badania 9 źródeł hałasu zgodnie z normą  PN–EN ISO 3744 i wyznaczono dla nich moce akustyczne.

Przeprowadzono analizę spełnienia wymagań zawartych w normie wykorzystanej do badań. W badaniach wykorzystano miernik całkujący o 1 klasie dokładności, w związku z czym wymaganie normy PN–EN ISO 3744 zostało spełnione. Reasumując wszystkie wymagania normy PN–EN ISO 3744 zostały spełnione co oznacza, że moce akustyczne wyznaczono z 2 klasą dokładności tj. metodą techniczną. Metoda ta jest preferowana do celów deklarowania hałasu. Dostarcza wystarczającą ilość informacji do podjęcia działań technicznych np. w celu zwalczania hałasu. Otrzymane wyniki będą wykorzystane w dalszych pracach Zakładu Inżynierii Procesowej i Środowiska. Efektem wdrożenia metodyki wyznaczania mocy akustycznej urządzeń przemysłowych będzie możliwość poszerzenia oferty skierowanej do przemysłu w zakresie monitorowania emisji hałasu do środowiska.

Symbol 4N019S14;

Głodek-Bucyk Ewa, Sładeczek Franciszek, Kalinowski Wojciech

Celem realizacji tematu była analiza zagadnienia optymalizacji wymiennika ciepła tak aby zapewnić efektywne kosztowo rozwiązanie. Kompleksowo w ramach pracy planuje się określenie możliwości wykorzystania entalpii gazów odlotowych niskotemperaturowych do produkcji energii elektrycznej, ciepła i chłodu. Efektem realizacji pracy będzie koncepcja instalacji wykorzystania ciepła odlotowego niskotemperaturowego w układzie trigeneracji. Praca prowadzona jest dwuetapowo: przegląd literaturowy (Etap 1) oraz opracowanie koncepcji pilotowej instalacji odzysku ciepła odpadowego (Etap 2).

Symbol 4N020S14;

Sładeczek Franciszek, Głodek-Bucyk Ewa, Kościanowski Jan

Celem pracy jest określenie warunków sprzyjających powstawaniu związków organicznych jak również sposobów ograniczania ich emisji. Jednym z zanieczyszczeń gazowych powstających w procesie wypalania klinkieru są związki organiczne mierzone jako całkowity węgiel organiczny TOC. Związki te powstają w wyniku obróbki termicznej surowców i spalania paliw w instalacji. Praca miała charakter pomiarowo-obliczeniowy. Pomiary stężeń TOC w gazach i materiałach (surowce, paliwa, produkty) wykonano na obiektach rzeczywistych. Przeprowadzono obliczenia bilansu TOC w układzie piecowym oraz ocenę wielkości emisji TOC do powietrza w odniesieniu do jej ilości na wejściu do pieca.

Otrzymane wyniki przedstawiono w formie liczbowej (tabele danych i wyniki obliczeń) oraz w wersji graficznej (wykresy).

Symbol 4N021S14;

(Temat międzyoddziałowy – wnioskodawca Centrala Zakład Doświadczalny Środków Zdobniczych)

Symbol 4N022S14;

Sładeczek Franciszek, Głodek-Bucyk Ewa, Stec Katarzyna

Podstawowym celem pracy było określenie wielkości emisji pyłowej w zakresie najdrobniejszych frakcji tj. PM10 i PM2,5 (wielkości ziaren poniżej 10 oraz 2,5 mm) oraz zanieczyszczeń metali ciężkich wprowadzanych z tymi pyłami do atmosfery. Analiza emisji

pyłowej w w/w zakresie dotyczy procesów przemysłowych sektora mineralnych materiałów

budowlanych – cement, wapno, materiały ogniotrwałe.

Praca została wykonana, zgodnie z decyzją Dyrektora Instytutu, w zakresie ograniczonym do zadania 1 - Metody pomiarów emisji PM10 i PM2,5 oraz analiz zanieczyszczeń metali zawartych w tych pyłach. W ramach tego zakresu wykonano: przegląd legislacji krajowej i UE w zakresie wymagań badania emisji zarówno PM10 i PM2,5 jak i metali oraz przegląd literatury światowej i krajowej dotyczącej badań pyłów PM10 i PM2,5 jak i zanieczyszczeń metali w tych pyłach – dla obiektów przemysłowych oraz terenów wiejskich i miejskich. Przedstawiono opis metodyki separacji frakcji pyłów zawieszonych oraz oznaczeń zawartości wybranych metali na w/w pyłach. Poza zakresem pracy wykonano separację kilku pyłów przemysłowych z cementowni i wapienników (na urządzeniu Alpinie Zickzack) w OIPMB oraz analiz metali na tych pyłach w OMO Gliwice metodą analizy ICP. Najważniejszym osiągnięciem realizacji tematu było uruchomienie stanowiska separatora Zickzack i opracowanie metody separacji pyłów przemysłowych na frakcje PM10 i PM2,5 (OIPMB) oraz sprawdzenie przydatności metody IPC dla oznaczeń śladowych zawartości metali na pyłach zawieszonych z instalacji przemysłowych.

Wyniki badań mogą być wykorzystane do określenia wielkości i wskaźników emisji metali z pyłów PM10 i PM2,5 w procesach przemysłu mineralnego. Dane takie są także potrzebne do uzupełnienia bazy krajowej (KOBiZE)– zgodnie z obowiązującymi przepisami.

 

 

TEMATY DZIAŁALNOŚCI STATUTOWEJ ZREALIZOWANE W 2013 ROKU

Symbol 4N001S13;

Janecka Lucyna, Głodek Ewa

Przedmiotem pracy było wydanie w roku 2013 kolejnych numerów czasopisma "Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych”

Zakres pracy obejmował:

- skompletowanie artykułów z tematyki realizowanej w Oddziałach,

- przygotowanie merytoryczne i graficzne,

- recenzję artykułów,

- przygotowanie materiałów informacyjnych do 4 numerów wydawnictwa, dotyczących działalności Instytutu (realizowane prace, konferencje i seminaria, certyfikaty, patenty, nagrody i wyróżnienia, uzyskane stopnie naukowe),

- wydanie drukiem egzemplarza nr 12, 13, 14, 15,

- wprowadzenie na stronę internetową wydanych prac do pobrania w formie pliku pdf,

- działania w kierunku szerszego rozpropagowania wydawnictwa,

- indeksację czasopisma" Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych” w bazie Index Copernicus,

- opracowanie ankiety do Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego dotyczącej nowej parametryzacji.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych” ISSN 1899-3230 to czasopismo z obszaru dyscypliny naukowej, nauk ścisłych i technicznych. Prace są wydawane 4 razy w roku w nakładzie łącznym 490 egz. Wydawnictwo adresowane jest do pracowników naukowych jednostek badawczo-rozwojowych i wyższych uczelni oraz kadry inżynieryjno-technicznej przemysłu i budownictwa.

Prace stanowią prezentację i upowszechnienie dorobku naukowego i technicznego pracowników Instytutu. W periodyku są publikowane prace teoretyczne, doświadczalne i przeglądowe oraz komunikaty wybranych prac studialnych, badawczych i wdrożeniowych realizowanych w Instytucie w rozbiciu na poszczególne Oddziały. Podawane są również informacje o działalności certyfikacyjnej, patentowej i szkoleniowej oraz informacje o uzyskanych nagrodach, wyróżnieniach oraz stopniach naukowych w Instytucie. W roku 2013 wydano drukiem cztery numery Prac ICiMB Nr 12, 13, 14, 15.

Rocznie w powyższych numerach opublikowano : 35 obszernych artykułów, streszczenia zrealizowanych projektów i prac badawczych zebranych w 4 rozdziałach tematycznych, artykuły informacyjne związane z działalnością Instytutu oraz podane zostały bieżące informacje dotyczące działalności certyfikacyjnej, patentowej, szkoleniowej, udziału pracowników w organizacjach krajowych i zagranicznych, uzyskanych nagród, wyróżnień i stopni naukowych.

Symbol 4N002S13;

Kościanowski Jan, Poluszyńska Joanna, Ćwik Sebastian, Misiura Artur, Tomasz Krystek, Kultys Cezary

Celem pracy było utrzymanie i rozszerzenie zakresu akredytacji Laboratorium Pomiarów Przemysłowych i Środowiska.

Zakres pracy objął:

kontynuację działań związanych z utrzymaniem akredytacji Laboratorium Pomiarów Przemysłowych i Środowiska w dotychczasowym zakresie oferowanych badań
i poborów próbek,

rozszerzenie zakresu badań o nowe obiekty i badane cechy w fazie emisji,

potwierdzenie spełnienia wymagań spójności pomiarowej poprzez: uczestnictwo w badaniach międzylaboratoryjnych (pomiary porównawcze w kooperacji z innymi akredytowanymi jednostkami). Opracowane w Laboratorium Pomiarów Przemysłowych i Środowiska nowe metody badań zostały pozytywnie ocenione i zatwierdzone przez auditorów Polskiego Centrum Akredytacji. Realizacja przedmiotowej pracy pozwoliła na rozszerzenie zakresu specjalistycznych usług pomiarowych oraz badawczych opolskiego Oddziału Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, które świadczone są na potrzeby sprawozdawczości środowiskowej oraz wykonywania analiz mających na celu ograniczenie oddziaływania zakładów przemysłowych na środowisko.

Symbol 4N003S13;

Szewczyk Agnieszka, Poluszyńska Joanna, Maciej Paciorkowski, Gąsior Daria

Głównym celem pracy badawczej było opisanie oraz oznaczanie ubocznych produktów dezynfekcji wód oraz omówienie powstających produktów dla jakości wód. Zostały opisane metody oznaczania nieorganicznych produktów w wodach powstających podczas stosowania chloru, dwutlenku chloru oraz ozonu. Program badawczy objął: analizę literaturową, kalibrację sprzętu i opracowanie metody badawczej, pobranie próbek wody użytkowej, część eksperymentalną – wykonanie oznaczeń, analizę wyników, wyznaczanie parametrów walidacyjnych, podsumowanie i sformułowanie wniosków.

Próbki wody pobrane ze wszystkich punktów badawczych zostały przebadane pod kątem oznaczenia chlorków, chlorynów, chloranów i bromianów metodą chromatografii jonowej. Dodatkowo określono temperaturę „n situ” próbek. Próbki do badań pobrano z pięciu stacji uzdatniania wód zlokalizowanych na terenie województwa opolskiego. Stacje uzdatniania z których pobrano próbki oznaczono kolejnymi numerami.

Wodę pobrano przed procesem dezynfekcji oraz po procesie dezynfekcji w celu sprawdzenia funkcjonalności aparatury uzdatniającej z pięciu stacji uzdatniania. Pobieranie wód odbywało się w odstępach comiesięcznych - od miesiąca czerwca do miesiąca listopada 2013 roku.

Symbol 4N004S13;

Siemiątkowski Grzegorz, Nolepa Alfred, Kiprian Katarzyna, Łach Przemysław

Celem pracy było opracowanie metodyki oznaczania stopnia stabilizacji odpadów przy wykorzystaniu testu inkubacyjnego GS21 i przygotowanie stanowiska badawczego do przeprowadzania badań zgodnie z opracowaną metodyką. Zakres pracy obejmował: opracowanie metodyki oznaczania stopnia stabilizacji odpadów przy wykorzystaniu testu inkubacyjnego GS21, przygotowanie stanowiska badawczego, przeprowadzenie badań testowych.

Metodyka oznaczania stopnia stabilizacji odpadów przy wykorzystaniu testu inkubacyjnego GS21, została opracowana na podstawie austriackich normatywów. Służy ona do określania w warunkach laboratoryjnych sumarycznej ilości gazu wydzielanego ze składowanych odpadów w okresie 21 dni.

Głównym założeniem dla opracowania metodyki badawczej było odzwierciedlenie w skali laboratoryjnej procesów jakie zachodzą w masie odpadów deponowanych na składowiskach.

Symbol 4N005S13;

Głodek Ewa

Prowadzenie prac eksperymentalnych z wykorzystaniem rzeczywistych instalacji jest kosztowne, trudne i wiąże się z ryzykiem powstania uszkodzeń badanych obiektów lub wywołaniem zakłóceń ich pracy. Dlatego też modelowanie matematyczne jest najczęściej stosowaną metodą analizy pracy układów technologicznych. Celem realizacji tematu było rozszerzenie obecnie stosowanego algorytmu obliczeniowego układu wypalania klinkieru
o model symulacyjny wykorzystania entalpii gazów odlotowych do produkcji energii elektrycznej. Poprawność opracowanego modelu matematycznego zweryfikowano porównując wyniki obliczeń z dostępnymi danymi literaturowymi. Po pozytywnej weryfikacji kodu obliczeniowego przeprowadzono symulację konwersji entalpii gazów odlotowych do energii elektrycznej przy wykorzystaniu układu ORC. Obliczenia energetycznego wykorzystania ciepła odpadowego przeprowadzono dla układu wypalania klinkieru metody suchej o wydajności 8000 t/dobę. W analizowanym układzie można wykorzystać ciepło odpadowe powietrza nadmiarowego chłodnika. Przeprowadzone obliczenia wykazały, iż sprawność termiczna układu wynosi 20,6% a moc elektryczna brutto turbiny zasilanej czynnikiem organicznym wynosi 4,66 MW. Wysokie koszty zakupu energii powodują, że znajdują uzasadnienie próby jej wytwarzania we własnym zakresie. Korzyści z takiego rozwiązania to wykorzystanie ciepła odpadowego do produkcji „czystej energii” (zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych), która nie jest związana z dodatkową emisją pyłową i gazową, wykorzystanie energii w miejscu jej wytworzenia bez strat przesyłowych, zmniejszenie zużycia paliw nieodnawialnych oraz obniżenie kosztów produkcji. Efekt ekonomiczny zależy od strumienia energii odpadowej, zastosowanego rozwiązania układu skojarzonego, wielkości produkcji energii i możliwości jej wykorzystania.

Jak wynika z przeprowadzonych analiz w warunkach krajowego przemysłu cementowego istnieje 8 linii technologicznych, w których można efektywnie wykorzystać ciepło odpadowe z gazów odlotowych i/lub powietrza nadmiarowego chłodnika klinkieru. Dla analizowanych instalacji wypalania klinkieru moc turbozespołów wynosi od 1,4 do 5,9 MWel. Łączna moc kształtuje się na poziomie 31 MWel. Natomiast roczna produkcja energii elektrycznej wynosi potencjalnie 198 GWh.

Symbol 4N006S13;

Sładeczek Franciszek

Celem pracy była ocena wielkości emisji pyłowej w zakresie najdrobniejszych frakcji tj. PM10 i PM2,5 (wielkości ziaren poniżej 10 oraz 2,5 mm) pod kątem zanieczyszczeń organicznych jakie wprowadzane są ztymi pyłami do atmosfery (trwałe związki organiczne TZO). Analiza emisji pyłowej będzie dotyczyła procesów przemysłowych sektora mineralnych materiałów dla wytypowanych obiektów (cement, wapno, ceramika). W ramach pracy wyremontowano i uruchomiono stanowisko przesiewacza laboratoryjnego Alpine Zickzack do separacji pyłów w zakresie ziarn 2 - 80 µm. Przed przystąpieniem do badań wykonano analizy rozkładu ziarnowego wyjściowych pyłów pobranych z odpylaczy przemysłowych. Stwierdzono, że pyły cementowe należą do najdrobniejszych, w dalszej kolejności sklasyfikowano wapiennicze, pyły z tunelowego pieca ceramicznego okazały się najgrubsze. Do badań zanieczyszczeń wytypowano 7 rodzajów materiałów z przemysłu cementowego, wapienniczego oraz ceramicznego, z których po separacji na przesiewaczu Alpine Zickzack uzyskano 14 próbek frakcji PM10 i PM2,5. Do analiz zanieczyszczeń organicznych wytypowano jednak 9 próbek, sześć z pieców cementowych, dwie z pieców wapienniczych i jedną z ceramicznego pieca tunelowego. Tylko dwie próbki z cementowni C1 oraz C2/1 uznano ewidentnie jako PM2,5. W kolejnych próbkach C2/2, C3, W1 oraz W2 nie udało się wyraźnie uzyskać różnicy między frakcjami 10 i 2,5 µm, zatem przyjęto próbki oznaczone PM2,5 (wykresy rys. 9, 11, 13, 15) jako PM10. Analiza zanieczyszczeń TOC na wybranych pyłach przemysłowych potwierdziła ich obecność we frakcjach PM10 oraz PM2,5. Jednak określenie ich rzeczywistej wielkości wymaga jeszcze znacznie większej ilości zarówno próbek jak i analiz. Z tych wstępnych badań wynika, że pomiar emisji TOC jedynie w formie gazowej nie odzwierciedla całkowitej ilości tego związku uwalnianego do powietrza. O tym, czy zanieczyszczenie TOC na pyłach ma znaczący wpływ na emisję całkowitą decydują zarówno wielkość emisji pyłowej jak i koncentracja TOC. Analizy stężeń PCB wykazały, że wszystkie próbki mają wynik poniżej zakresu metody wynoszącej 20 mg/kg s.m. Nie oznacza to jednak braku tego zanieczyszczenia na pyłach przemysłowych. Z dotychczasowych badań emisyjnych wynika, że stężenia tego związku powinny być na podobnym poziomie jak dioksyn czyli rzędu ng/próbkę. Zatem poziom PCB mogą oznaczać tylko laboratoria akredytowane w zakresie analizy dioksyn, takie jak np. Instytut Zdrowia w Ostrawie czy ALS Laboratory Group w Pradze.

Symbol 4N007S13;

Janecka Lucyna, Wojciech Kalinowski, Ewa Głodek

Przedmiotem realizowanej pracy było opracowanie programu obliczeń pozwalającego na określenie wielkości by-passu oraz dokonywanie ocen wpływu zmian jakości stosowanych paliw, surowców na obieg składników lotnych. Zmodyfikowany program obliczeniowy bilansu składników lotnych w procesie wypalania klinkieru BILANS SKŁADNIKÓW LOTNYCH jest zintegrowany z programem PIEC umożliwiającym wykonywanie obliczeń bilansu materiałowo-cieplnego linii wypalania klinkieru. Opracowany model bazuje na rachunkowej metodzie Ritzmanna, Webera i Krefta, którą rozwinięto dla potrzeb bilansu instalacji oraz bilansu strefowego. W obliczeniach wykorzystuje się wyniki pomiarów technologicznych, wyniki analiz własności fizykochemicznych surowców, produktów pośrednich procesu wypalania, klinkieru oraz paliw zebranych z rzeczywistych linii produkcyjnych. Umożliwia to na dokonanie obliczeń bilansu składników lotnych dla różnych technologii wypalania klinkieru i różnych warunków pracy układów technologicznych. Program umożliwia prognozowanie skutków technologicznych, wynikających z planowanych zmian stosowanych surowców i paliw w tym zwłaszcza ze zmiennego udziału paliw alternatywnych w procesie ich współspalania z paliwami konwencjonalnymi. Do najprostszych zastosowań modeli można zaliczyć określenie wielkości by-passu gazów piecowych dla uniknięcia zaburzeń przepływu mąki surowcowej, ustalenie dopuszczalnego udziału paliw alternatywnych w mieszance paliwowej oraz określenie wpływu stosowania tych paliw na jakość klinkieru.

Symbol 4N008S13;

Skaliński Bartłomiej, Szota Marek

Celem pracy było wdrożenie nowych metod badawczych zgodnych z normą PN-EN 413-1 na badania właściwości fizykochemicznych cementów murarskich i wprowadzenie ich w 2014 roku do zakresu akredytacji laboratorium badawczego Zakładu Inżynierii Materiałowej. Zakres pracy obejmował doposażenie laboratorium w niezbędną aparaturę, wykonanie serii badań wybranych cementów, przeprowadzenie badań porównawczych, obliczenie odchyleń standardowych powtarzalności i odtwarzalności oraz oszacowanie niepewności pomiarów. W kolejnym etapie realizacji tematu wytypowano cementy i wykonano serie niezbędnych oznaczeń, takich jak: wytrzymałości na ściskanie po 7 i 28 dniach, początku czasu wiązania, stałości objętości, pozostałości na sicie 90 µm, zawartości powietrza, zatrzymania wody, zawartości siarczanów, zawartości chlorków. Na podstawie uzyskanych wyników obliczono udział poszczególnych składników w badanych cementach. Ostatnim zadaniem pracy było przeprowadzenie badań porównawczych oraz obliczenie odchylenia standardowego powtarzalności i odtwarzalności.

Symbol 4N009S13;

Rajczyk Krystyna, Giergiczny Elżbieta, Płachetka Karina, Szota Marek

Realizowany temat dotyczył badań związanych z modyfikacją właściwości popiołów lotnych w celu opracowania nowego wysokiej jakości produktu, a w ślad za tym poszerzenie zakresu wykorzystania popiołów. Badaniami objęte zostały popioły lotne konwencjonalne ze spalania węgla kamiennego i brunatnego, popioły lotne z procesów współspalania biomasy oraz popioły fluidalne. W wyniku przeprowadzonych badań ustalono, że alkaliczna aktywacja popiołów lotnych jest procesem chemicznym, który prowadzi do przekształcenia amorficznej, szklistej fazy glinokrzemianowej popiołów w geopolimerowa strukturę, trudną do zdefiniowania gdyż utworzone związki wykazują charakter zarówno krystaliczny, półkrystaliczny i amorficzny. Popioły lotne poddane działaniu 3mol roztworowi NaOH, mimo zastosowanych warunków obróbki termicznej w czasie 24 godzin w temperaturze 80°C jedynie w niewielkim stopniu uległy polimeryzacji. Stosując 8 M roztwór NaOH i proces niskoprężnego naparzania otrzymano po 24 godzinach stwardniały materiał charakteryzujący się wysokimi wytrzymałościami na zginanie i na ściskanie. W szczególnym przypadku, spoiwo uzyskane z drobnoziarnistego popiołu krzemionkowego po alkalicznej aktywacji i 24 godzinach naparzania osiągnęło poziom wytrzymałości na ściskanie 50MPa i wytrzymałość na zginanie 6 MPa. Ustalono, że właściwości spoiwa geopolimerowego otrzymanego przez alkaliczną aktywację popiołów zależą przede wszystkim od rodzaju i ilości aktywatora, temperatury i czasu reakcji oraz rodzaju popiołów i dodatków w materiałach kompozytowych. W wyniku alkalicznej aktywacji badanych popiołów w warunkach niskoprężnego naparzania uzyskano materiał o charakterze stwardniałego cementu geopolimerowego, który charakteryzuje się wysokimi wytrzymałościami. Spoiwo wykazuje duże skłonności do immobilizacji metali ciężkich co jest związane z właściwościami struktury geopolimerowej i zeolitowej.

Symbol 4N010S13;

Rolka Grzegorz, Szota Marek

Celem pracy było zbadanie wpływu metody przygotowania i przechowywania próbek na aktywność pucolanową i hydrauliczną popiołów lotnych stosowanych do mieszanek związanych spoiwem hydraulicznym. W tym celu laboratorium zostało doposażone w automatyczny aparat Proctora oraz suszarkę laboratoryjną. Wykonano szereg badań aktywności pucolanowej i hydraulicznej według zróżnicowanych procedur badawczych. Prace obejmowały następujące zagadnienia: dobór odpowiedniej konsystencji mieszanki, w przypadku popiołów krzemionkowych określenie optymalnej ilości wapna dodawanego do mieszanki, sposób zagęszczenia i formowania prób oraz warunków przechowywania. Analiza wyników pozwoliła ocenić wybrane metody badawcze pod kątem wykorzystania w laboratorium. Materiałami wyjściowymi użytymi do przygotowania mieszanek spoiwowych stanowiących przedmiot badań były: popiół lotny wapienny ze spalania węgla oraz konwencjonalny popiół lotny z węgla kamiennego.

Symbol 4N011S13;

Kuterasińska Justyna, Giergiczny Elżbieta, Płachetka Karina, Ślęzak Ewelina, Rolka Grzegorz

Celem pracy było opracowanie rodziny spoiw hydraulicznych, których podstawowym składnikiem był zmielony, granulowany oraz szybowy żużel pomiedziowy, stanowiący odpad przemysłowy powstający w KGHM. Do aktywacji żużla użyto sodowego szkła wodnego o zmiennym stosunku molowym SiO2/Na2O (różnych wartościach modułu krzemianowego). Zakres pracy obejmował: studium literaturowe, uzyskanie i zmagazynowanie odpowiednio dużej partii żużla pomiedziowego, przygotowanie próbek żużla o określonej powierzchni właściwej, oznaczenie promieniotwórczości naturalnej żużli pomiedziowych, określenie wymywalności metali ciężkich roztworami oróżnym pH, oznaczenie składu chemicznego oraz składu fazowego i aktywności żużla pomiedziowego, określenie mielności żużli pomiedziowych (wskaźnik Bonda), wstępne badania wpływu rozdrobnienia żużli pomiedziowych aktywowanych sodowym szkłem wodnym o różnych modułach krzemianowych na kształtowanie się właściwości aktywowanych spoiw żużlowych, opracowanie wyników badań.

Realizacja pracy pozwoliła na sprecyzowanie następujących wniosków:

  • żużle pomiedziowe są materiałami mało aktywnymi . Porównując ich właściwości do wymagań normy PN-EN 15167-1:2006, służącej do oceny aktywności granulowanych żużli wielkopiecowych, można stwierdzić, że w większości przypadków nie spełniały one tych wymagań,
  • aktywacja alkaliczna dawała pozytywne rezultaty jedynie przy użyciu granulowanego żużla pomiedziowego, w którym 100 % masy zasadniczej stanowiła faza szklista,
  • na wytrzymałość spoiwa decydujący wpływ ma ilość i rodzaj użytego aktywatora (im większy dodatek szkła wodnego tym lepsze wyniki),
  • szkło wodne charakteryzujące się najniższym modułem krzemianowym (R 151-1,7, Mk= 1,79) najlepiej wpływało na właściwości mechaniczne otrzymywanych z jego użyciem spoiw żużlowych,
  • wzrost rozwinięcia powierzchni właściwej żużla korzystnie wpływa na wytrzymałość w przypadku zastosowania większej ilości aktywatora,
  • próbki zapraw poddane przyspieszonemu dojrzewaniu w postaci naparzania wykazywały znaczny wzrost wytrzymałości na ściskanie,
czas naparzania ma wyraźny wpływ na wytrzymałość próbek z 7% dodatkiem aktywatora. Spoiwa alkaliczne z 10% zawartością szkła wodnego osiągają podobny poziom wytrzymałości na ściskanie.

Symbol 4N012S13;

Giergiczny Elżbieta, Jarocka Anna

Celem pracy było podjęcie działań dla utrzymania akredytacji oraz zapewnienie jakości badań wykonywanych w Zakładzie Inżynierii Materiałowej poprzez ciągłe doskonalenie wprowadzonego systemu zarządzania oraz poszerzenie zakresu akredytacji o nowe oznaczenia. W pracy wyszczególniono i omówiono działania jakie zostały podjęte w tym celu w Zakładzie w roku 2013.

Zakres pracy objął:

  • wdrożenie procedury badawczej opisanej w normie PN-EN 1097-7:2008 „Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw - Część 7: Oznaczanie gęstości wypełniacza - Metoda piknometryczna” dotyczącej badania gęstości ziarn popiołu lotnego/wynikająca ze zmian zapisów w nowym wydaniu normy PN-EN 450-1:2012,
  • opracowanie oraz wdrożenie własnej procedury badawczej na oznaczanie zawartości fosforu całkowitego (w przeliczeniu na P2O5),
  • rozszerzenie zakresu akredytacji laboratorium o nowe oznaczenia,
  • doskonalenie,
  • przeprowadzenie przeglądu zarządzania,
  • przeprowadzenie auditu wewnętrznego,
  • przeprowadzenie auditu zewnętrznego PCA w nadzorze,
  • uczestnictwo w badaniach biegłości i/lub międzylaboratoryjnych badaniach porównawczych w roku 2013,
  • spójność pomiarowa / realizacja działań wynikających z programu wzorcowania
    i sprawdzania wyposażenia pomiarowego i badawczego,
  • szkolenia zewnętrzne i wewnętrzne pracowników ZIM.
Realizacja celu zaowocowała utrzymaniem przez Polskie Centrum Akredytacji certyfikatu akredytacji dla Zakładu Inżynierii Materiałowej na kolejne lata.

Symbol 4N013S13;

Szota Marek

Symbol 4N014S13;

Poluszyńska Joanna, Kościanowski Jan, Gąsior Daria, Szewczyk Agnieszka, Paciorkowski Maciej, Lenkiewicz Michał

Celem pracy było opracowanie i wdrożenie metod badań odpadów i paliw, w zakresie oznaczania metali ciężkich, całkowitego węgla organicznego (TOC) i strat prażenia (LOI) oraz przygotowanie opracowanych procedur analitycznych do rozszerzenia zakresu akredytacji Laboratorium Pomiarów Przemysłowych i Środowiska.

Program badawczy objął: analizę literaturową dotyczącą metod referencyjnych oznaczania metali, całkowitego węgla organicznego (TOC), start prażenia (LOI), zawartości wody w odpadach, analizę literaturową dotyczącą metod referencyjnych oznaczania chlorynów, chloranów, bromianów i chlorków w wodach użytkowych, metodykę pobierania próbek wód powierzchniowych i użytkowych, opracowanie metod przygotowania próbek do badań (przygotowanie wyciągów wodnych, mineralizacja), opracowanie metod oznaczania poszczególnych pierwiastków i związków chemicznych, walidacje opracowanych metod badawczych i wdrożenie w zakres prac laboratorium.

Z uwagi na wydłużające się terminy zakupów nowej aparatury badawczej zrezygnowano z zakresu oznaczania metali ciężkich i TOC w odpadach. W miejsce tych metod wprowadzono metody oznaczania chloranów, chlorynów i bromianów w wodach, zawartości wilgoci w odpadach, sporządzenie wyciągów wodnych z odpadów. Dodatkowo przygotowano procedury analityczne dotyczące oznaczania amoniaku, HCl i HF oraz tlenków siarki jako SO42-, metodą chromatografii jonowej, w fazie emisji.

W wyniku realizacji tematu możliwe będzie wdrożenie do praktyki laboratoryjnej nowych metod analitycznych. Do rozszerzenia zakresu akredytacji podczas audytu PCA w styczniu 2014 roku przygotowano następujące metody:

  1. Stężenie chlorynów w wodach zgodnie z PN-EN ISO 10304-4:2002
  2. Stężenie chloranów wodach zgodnie z PN-EN ISO 10304-4:2002
  3. Stężenia bromianów w wodach zgodnie z PN-EN ISO 15061:2003
  4. Pobieranie próbek wody powierzchniowej zgodnie z PN-EN ISO 5667-4:2003P
    i PN-EN ISO 5667-6:2003P
  5. Pobieranie próbek wody użytkowej zgodnie z PN-EN ISO 5667-5:2003P
  6. Straty prażenia w odpadach zgodnie z PN-EN 15169:2011+Ap1 2012
  7. Zawartość suchej masy w odpadach zgodnie z PN-EN 14346:2011
  8. Pobór i oznaczenie stężenia amoniaku w gazach odlotowych zgodnie z PB-ZP-5 oraz PN-EN ISO 14911:2002
  9. Stężenie SO2, gazy odlotowe, metoda chromatografii jonowej zgodnie z PN-EN 14791:2006 i PN-EN ISO 10304-1:2009/AC:2012

10. Stężenie HCl, gazy odlotowe, metoda chromatografii jonowej zgodnie
z PN-EN 1911-:2011 i PN-EN ISO 10304-1:2009/AC:2012

11. Stężenie HF, gazy odlotowe, metoda chromatografii jonowej zgodnie
z ISO 15713:2006 i PN-EN ISO 10304-1:2009/AC:2012

Stężenie HF, gazy odlotowe, metoda jonometryczna zgodnie z ISO 15713:2006

Symbol 4N015S13;

Gąsior Daria

Celem pracy było przeprowadzenie badania zawartości substancji ropopochodnych w glebie oraz powierzchniowo spływających wodach deszczowych i roztopowych z utwardzonych powierzchni w pobliżu wybranych stacji dystrybucji paliw.

Program badawczy objął: pobór próbek gleb, wód podziemnych oraz opadowych z terenów stacji dystrybucji paliw zlokalizowanych w mieście Opolu (około 20 próbek pobieranych w odstępach comiesięcznych), badanie pobranych próbek w zakresie oznaczania odczynu pH, przewodności elektrycznej właściwej oraz węglowodorów ropopochodnych, analizę otrzymanych wyników badań celem przyporządkowania badanych wód podziemnych do odpowiedniej klasy czystości wód zgodnie z obowiązującymi dokumentami prawnymi, ocenę stopnia degradacji gleby na obszarze o wysokim ryzyku skażenia produktami naftowymi, określenie stopnia zanieczyszczenia środowiska wodnego, w tym sieci wód podziemnych oraz opadowych produktami naftowymi na terenie stacji paliwowych w wysoce zurbanizowanym obszarze miejskim.

Próbki wody pobierane ze wszystkich punktów badawczych zostały przebadane pod kątem oznaczenia w nich odczynu pH, przewodności elektrycznej właściwej oraz zawartości węglowodorów ropopochodnych metodą chromatografii gazowej. Dodatkowo w przypadku wód podziemnych zostały określone temperatura „in situ” próbek oraz poziom lustra wody w piezometrach stanowiących punkty pomiarowe.

Próbki do badań pobierano z piezometrów zlokalizowanych na terenach siedmiu stacji dystrybucji paliw w Opolu. Stacje, z terenu których pobierano próbki oznaczono kolejnymi numerami. Orientacyjne ich rozmieszczenie na terenie miasta Opola przedstawiono na mapce zamieszczonej w sprawozdaniu. Wodę podziemną pobrano z sześciu stacji paliwowych z uwagi na brak piezometrów na obszarze siódmej stacji, natomiast wodę opadową pobrano z czterech lokalizacji, gdyż pozostałe stacje nie posiadały studzienek, w których gromadziłaby się woda opadowa, a woda ta odprowadzana była bezpośrednio do kanalizacji miejskiej. Pobory wód odbywały się w odstępach comiesięcznych.

Analiza otrzymanych wyników wykazała, że na terenie wybranych stacji dystrybucji paliw wykazano bardzo duże zanieczyszczenie wód gruntowych substancjami ropopochodnymi. Skala zanieczyszczeń wskazuje na konieczność prowadzenia dalszych badań monitorujących stan wód, zwłaszcza w odniesieniu do wód podziemnych. Z kolei stan wód opadowych obecnych na stacjach objętych monitoringiem wykazuje ogólnie dobry stan chemiczny. Nie odnotowano przekroczeń najwyższych dopuszczalnych wartości wskaźników zanieczyszczeń, których granice zawarte zostały w rozporządzeniu.

Symbol 4N016S13;

Siemiątkowski Grzegorz, Nolepa Alfred, Kiprian Katarzyna, Łach Przemysław

Celem pracy było opracowanie koncepcji bioreaktora umożliwiającego efektywną stabilizację tlenową odpadów komunalnych, uwzględniającą wymagania BAT oraz wymagania procesowe prawodawstwa polskiego. Oprócz spełnienia tych wymagań, w opracowaniu koncepcji bioreaktora szczególna uwaga była poświęcona możliwości wykorzystania ciepła powstałego w trakcie procesu tlenowej stabilizacji odpadów. Zakres pracy objął: opracowanie koncepcji bioreaktora umożliwiającego efektywną stabilizację tlenową odpadów komunalnych, przygotowanie projektu urządzenia, wykonanie bioreaktora testowego.

W ramach realizacji pracy, opracowana została koncepcja budowy bioreaktora opartego o zamykany kontener hakowo-rolkowy, o wymiarach zewnętrznych 7m ´ 2,8m ´ 2,8m (długość, szerokość, wysokość). Przewidziano zaizolowanie wszystkich jego ścian oraz wieka i podłogi 10 cm warstwą wełny mineralnej. Dla prawidłowego przebiegu procesu tlenowej stabilizacji oraz uzyskania maksymalnego rozkładu frakcji organicznej konieczne jest właściwe nawilżanie wsadu. W tym celu w otwieranym wieku bioreaktora, pomiędzy izolacją, przewidziano do zabudowy system rurowego rozprowadzania wody do zraszaczy. Ze względu na to, że instalacje do mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów komunalnych są nowością na rynku polskim, brak jest doświadczenia w ich eksploatacji i niewiele jest wyników badań potwierdzających jakość procesów przetwarzania w tych instalacjach. Realizacja niniejszego tematu i budowa bioreaktora pozwoli na prowadzenie badań i optymalizację procesów biologicznego przetwarzania. Samo opracowanie bioreaktora będzie podstawą do ochrony patentowej jego konstrukcji.

Symbol 4N017S13;

Kalinowski Wojciech

Przedmiotem realizacji niniejszej pracy badawczej było opracowanie efektywnego sposobu suszenia lekkich materiałów kawałkowych, typu paliwo alternatywne
z wykorzystaniem złoża fluidalnego. Efektywność suszenia w fluidalnej warstwie materiału jest porównywalna z suszeniem w stanie zawieszenia (transport pneumatyczny), dla znacznie szerszego spektrum ziarnistości materiału i przy zdecydowanie niższych nakładach energetycznych. Jak wykazały prace poprzedniego etapu, podczas suszenia wilgotnych paliw alternatywnych w wymienniku bezprzeponowym przy temperaturach gazów ok. 200 oC obserwowano unos lekkich frakcji paliw z suszarni oraz emisję związków lotnych VOC, której głównym składnikiem są węglowodory grupy C6 H14. Dla ustalenia źródeł ich pochodzenia oraz określenia warunków prowadzenia procesu suszenia (warunki termiczne, warunki tlenowe, atmosfera gazowa) przy minimalizacji emisji zanieczyszczeń wymagane były dalsze badania. Planowany zakres prac badawczych na stanowisku badawczym objął:

- pomiar wydajności suszarni,

- pomiar parametrów materiału suszonego (wlot, wylot),

- pomiary technologiczne procesu: parametry czynnika suszącego, parametry gazów odlotowych, wykonanie pomiarów emisji gazowej, wysokość złoża materiału.

Wyniki pomiarów były podstawą do określenia parametrów procesu oraz wartości wskaźników charakteryzujących intensywność procesów wymiany ciepła i masy w złożu fluidalnym. Na podstawie wyników pomiarów i obliczeń ustalono podstawowe parametry pracy modelowej suszarni: wydajności, stopień ubytku wilgoci, zapotrzebowanie ciepła w funkcji parametrów technologicznych. Otrzymane wartości współczynników wnikania ciepła mieszczą się w zakresie a = 80-110 [W/(m2deg)]. Wyniki symulacji procesu wskazują na bardzo wysoką efektywność procesu wymiany ciepła pomiędzy gazami grzewczymi,
a materiałem suszonym. Wartości współczynników wnikania masy, obliczone z danych eksperymentalnych oraz wskaźniki charakteryzujące proces wymiany masy, leżą w obszarze niskich wartości. Trzeba także zauważyć, że obliczeniowe wskaźniki obliczeniowe są odniesione do przekroju czynnego modelu, więc wartości rzeczywiste odniesione do powierzchni rusztu będą o ok. 50% wyższe. Nie zmienia to jednak ogólnej oceny efektywności procesu. W związku z dużym zróżnicowaniem własności składników paliw alternatywnych (rodzaj materiału, gęstość właściwa, granulacja,) stosowanie techniki fluidyzacji złoża może mieć ograniczone zastosowanie. Z uwagi na właściwości procesu suszenia materiału w warstwie istnieje możliwość stosowania niższych temperatur czynnika suszącego i efektywnego wykorzystania energii odpadowej z procesów technologicznych np. powietrza nadmiarowego z chłodzenia klinkieru. Zastosowanie w praktyce techniki suszenia fluidalnego lekkich frakcji paliw alternatywnych wymaga rozbudowy układów pneumatycznej separacji lekkich frakcji suszonego materiału.

Symbol 4N018S13;

Paprotny Włodzimierz, Janecka Lucyna, Kalinowski Wojciech

Celem realizowanego tematu było opracowanie projektu pustaków z grupy produkowanych typoszeregów optymalnie drążonych pod kątem podwyższenia ich izolacyjności cieplnej. W ramach realizacji projektu przewidywano: opracowanie programu obliczeniowego i wykonanie oceny wpływu rodzaju i ilości drążeń na izolacyjność cieplną pustaków ceramicznych, optymalizację drążeń wytypowanych pustaków, powszechnie stosowanych w budownictwie pod kątem uzyskania największej izolacyjności, opracowanie projektu nowej konstrukcji pustaków ceramicznych.

W toku realizacji tematu prowadzono rozmowy z kilkoma zakładami produkcji ceramiki budowlanej. Firma LODE Sp. z o.o. w Paczkowie była zainteresowana wynikami badań. Przeprowadzona w tym zakładzie próba cięcia pasma w kierunku poprzecznym do drążeń dała wynik negatywny. Pasmo masy po prasie próżniowej wykazało deformacje czerepu. Zrezygnowano w związku z tym z dalszych prób przemysłowych, zadania projektowe skoncentrowano na optymalizacji układu drążeń, wykorzystując w tym celu opracowany program obliczeniowy.

Realizacja pracy pozwoliła na sformułowanie następujących wniosków:

  • spośród trzech analizowanych modeli drążeń, model III może mieć zastosowanie jedynie
    w przypadkach, gdy izolacyjność cieplna nie odgrywa zasadniczej roli gdyż jego współczynnik przewodzenia ciepła jest większy niż dla pozostałych modeli, zwłaszcza dla wyższych współczynników przewodzenia ciepła materiału czerepu i większych grubości ścianek wewnętrznych,
  • modele drążeń I i II są do siebie bardzo zbliżone, ale drążenia wykonane według modelu II, przy tych samych wymiarach pustaka i ścianek wewnętrznych i zewnętrznych, dają nieco korzystniejsze wyniki wartości współczynnika przewodnictwa cieplnego pustaka aniżeli w modelu I gdyż w modelu II wymiary pustek powietrznych w kierunku poprzecznym do przepływu ciepła, przy tej samej ich grubości, są większe niż w modelu I,
  • parametry cieplne pustaków ceramicznych uzależnione są od grubości szczelin powietrznych, ich kształtu oraz grubości ścianek wewnętrznych i zewnętrznych. Wyniki symulacji wskazują, że zmniejszenia grubości szczelin i ich wydłużenie mają większy wpływ na współczynnik przewodzenia ciepła niż grubość ścianek wewnętrznych pustaka,
  • istnieją techniczne przeszkody, ograniczające dowolność przy projektowaniu i produkcji pustaków ceramicznych, jak na przykład kierunek cięcia strugi po prasie,
zwiększone wymagania jakie będą musiały spełniać ściany zewnętrzne od roku 2014, będą bardzo trudnym do spełnienia warunkiem dla jednowarstwowych przegród wykonywanych
z pustaków ceramicznych.

Symbol 4N019S13;

Mateuszuk Stanisław, Paprotny Włodzimierz, Rząsa Mariusz, Adamczyk Zbigniew, Weisser Patryk

Praca była kontynuacją tematu z roku 2012. Liczne problemy, które pojawiły się wtedy zostały przeanalizowane i wyciągnięto wnioski. Została przeanalizowana dokładnie literatura pod kątem badań podstawowych właściwości atramentów przewodzących prąd elektryczny dla technologii InK-Jet oraz zostały określone parametry i wymagania, co do wielkości kropel nanoszonych na elementy ceramiczne, średnicy dyszy wylotowej głowicy drukarki oraz lepkości atramentu pigmentowego. Przeprowadzone eksperymenty zadruku płytek ceramicznych drukarką HP340C oraz Epson Stylus kolor potwierdziły, że można zbudować prototyp drukarki drukującej atramentem pigmentowym opracowanym w Zakładzie Środków Zdobniczych ICIMB w Warszawie. Na podstawie wniosków z pierwszych zadrukowanych płytek prototyp drukarki oparto o następujące wytyczne:

- głowica drukująca została oparta na elementach piezoelektrycznych. Element ten pod wpływem przyłożonego napięcia elektrycznego ulega deformacji umożliwiającej wyrzut kropli tuszu. Ponieważ element piezoelektryczny deformuje się w stopniu, który zależy od przyłożonego napięcia można kontrolować wielkość, szybkość i częstotliwość tworzenia kropelek w większym stopniu niż to ma miejsce w technologii termicznej,

- zbiornik z atramentem pigmentowym ułożono obok urządzenia. Taki układ powodował możliwość mieszania atramentów w czasie pracy drukarki. Takie rozwiązanie wymagał charakter i właściwości reologiczne atramentów będących zawiesiną ciała stałego o kilkakrotnie większym ciężarze właściwym aniżeli mieszanina rozpuszczalników. Mieszanie atramentu powodowało, że atrament nie rozwarstwiał się, co zauważono podczas wstępnych zadruków,

- stałą temperaturą atramentu. Temperatura wpływa w znacznym stopniu na lepkość oraz napięcie powierzchniowe, co przekłada się na jednorodność i wielkość kropel atramentu nanoszonych na płytki ceramiczne i ścienne przez głowicę drukującą,

- możliwość czyszczenia głowic w sposób zautomatyzowany po wydrukowaniu partii płytek w celu uzyskania następnej partii zadrukowanych płytek w niezmienionej jakości,

- została zmodyfikowana elektronika w celu mobilniejszego sterowania głowicami drukującymi,

- zmniejszono na bazie doświadczeń średnicę cząstek pigmentu do rozmiaru poniżej
5 mikrometrów. Napięcie powierzchniowe atramentu pigmentowego nie przekroczyło 32mN/m.

Wykonanie licznych zadruków, według w/w założeń, na płytkach ceramicznych pozwoliło na sformułowane następujących wniosków:

- wizualnie drukarka drukowała kolorami do pewnego czasu w zależności od partii dostarczonego atramentu pigmentowego. Po czasie tym dysze głowicy drukującej ulegały procesowi zalepiania się, co powodowało niedrożność kanałów spustowych głowicy,

- cząstki pigmentu ulegały procesowi aglomeracji w wyniku czego następował szybki proces sedymentacji w zbiorniczkach i napływ do kanałów głowicy drukującej większych połączonych cząstek pigmentowych powodując niedrożność dysz nanoszących atrament pigmentowy,

- płytki ceramiczne po zadrukowaniu zostały wypalone w piecu elektrycznym aby utrwalić pigment na nich w temperaturze 720oC i w czasie 45 minut. Po wypaleniu zadrukowana płytka zostawała czysta, co potwierdzało, że pigment zostawał w zbiorniczkach głowicy drukującej i nie był nanoszony. Uzyskiwany kolor podczas zadruku był kolorem zabarwionej cieczy atramentu pigmentowego, który podczas procesu wypału odparowywał z płytki,

- prace zadrukowywania atramentem pigmentowym płytek ceramicznych powinny iść
w kierunku zwiększenia średnicy dysz drukujących, zmniejszenia średnicy i polarności cząstek pigmentowych w celu wyeliminowania do minimum procesu szybkiej aglomeracji,

- zmniejszenie polarności cząstek pigmentowych może odbyć się np.: pokryciem ich substancją żywiczną. Substancje takie stosuje w swoich atramentach pigmentowych firma Epson.

Symbol 4N020S13;

Rolka Grzegorz

Symbol 4N021S13;

Cekus Maciej

Praca badawcza objęła przeprowadzenie analizy metod poszukiwania twórczych rozwiązań problemów i wybór odpowiedniej metody. Celem było przeprowadzenie badania
w przemyśle cementowym, opracowanie wyników, odnalezienie obszarów działania dla wdrożeń innowacyjnych w tym przemyśle w powiązaniu z jednostkami badawczymi. Opracowanie umożliwiło ustalenie kluczowych elementów, które w istotny sposób wpływają na rozwijanie i inicjowanie procesów sprzyjających innowacjom w instytutach badawczych. Ponad to realizacja pracy pozwoliła na ocenę obecnego stanu innowacyjności w przemyśle cementowym, a docelowo będzie stanowić diagnozę dla opracowania prognoz w kontekście preferowanych kierunków rozwoju mechanizmów wzrostu innowacyjności oraz budowania przewagi konkurencyjnej w gospodarce rynkowej. Wykonanie niniejszej pracy badawczej umożliwiło poznanie głównych kierunków inwestycyjnych przemysłu cementowego w Polsce. W oparciu o uzyskane dane można prognozować kierunki innowacji w jakich Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych może stanowić wsparcie dla producentów cementu oraz przygotować się do złożenia oferty współpracy w zakresie opracowania obniżania energochłonności produkcji, opracowania nowych produktów na bazie surowców alternatywnych, opracowania koncepcji zmniejszenia emisji oraz odnalezienia obszarów, w których można dokonać bardziej efektywnych rozwiązań technologicznych. Należy uznać, że kierunki wskazane w opracowaniu umożliwią utworzenie mechanizmu wzrostu innowacyjności w kontekście budowania przewagi konkurencyjnej na rynku producentów cementu.

 

 

TEMATY DZIAŁALNOŚCI STATUTOWEJ ZREALIZOWANE W 2012 ROKU

Symbol 4N002S12;

Kościanowski Jan, Sładeczek Franciszek, Skotnicki Paweł

Niniejsza praca stanowiła kontynuację pracy statutowej opracowanej w ubiegłym roku pt. „Opracowanie metodyki pomiaru wybranych zanieczyszczeń objętych raportowaniem PRTR” (symbol 4N002S11), w której skupiono się na przygotowaniu metodyki oznaczeń związków nieorganicznych takich jak podtlenek azotu N2O, cyjanowodór HCN, amoniak NH3 oraz frakcji pyłowych PM 10 i PM 2,5. W ramach bieżącej pracy podjęto próbę opracowania metodyk poboru substancji organicznych takich jak antracen, benzen, naftalen, di ftalan (DEHP), PCB PCDD/DF, WWA, NMVOC celem oznaczenia ich stężeń w fazie emisji. Laboratorium Pomiarów Przemysłowych i Środowiska jest przygotowane do pobierania omawianych w pracy zanieczyszczeń organicznych zarówno pod względem merytorycznym jak i technicznym. Biorąc jednak pod uwagę brak zainteresowania przyszłych klientów oznaczaniem wyżej wymienionych zanieczyszczeń celem raportowania w ramach PRTR należałoby rozważyć sens prowadzenia dalszych działań zmierzających do akredytowania omawianych metod poboru. W chwili obecnej z omówionej w pracy grupy zanieczyszczeń zainteresowaniem cieszy się jedynie pobór i określanie emisji PCDD/F oraz PCB, ale wynika to z innych uwarunkowań prawnych i nie jest związane z raportowaniem PRTR. Na pobór i określanie emisji PCDD/F oraz PCB laboratorium uzyskało akredytację i prowadzi te oznaczenia jako pomiary rutynowe.

Symbol 4N003S12;

Głodek Ewa, Sładeczek Franciszek, Mateuszuk Stanisław, Kalinowski Wojeciech

Praca polegała na określeniu korzyści termodynamicznych i ekologicznych związanych z zastosowaniem różnych warunków spalania w układzie pieca obrotowego. Efektem końcowym pracy było opracowanie modelu matematycznego, który zawierał zestaw odpowiednich zależności podanych w postaci analitycznej oraz algorytm pozwalający na wyznaczanie przy jego pomocy wielkości poszukiwanych, po podstawieniu wielkości zadanych do obliczeń. Poprawność opracowanego modelu matematycznego zweryfikowana została na podstawie porównania wyników obliczeń z dostępnymi danymi pomiarowymi. Po pozytywnej weryfikacji kodu obliczeniowego przeprowadzono symulację pracy układu wypalania klinkieru przy zwiększonym udziale paliw alternatywnych. Opracowany model umożliwia symulację pracy układu wypalania klinkieru w zmiennych warunkach jak również jest dobrym narzędziem inżynierskim umożliwiającym ocenę pracy instalacji w warunkach rzeczywistych. Model matematyczny układu należałoby rozbudować o modele cząstkowe składowych układu (chłodnika rusztowego, pieca obrotowego, cyklonowego wymiennika ciepła/prekalcynatora) jak również opracować model wykorzystania entalpii gazów odlotowych do produkcji energii elektrycznej.

Symbol 4N004S12;

Sładeczek Franciszek, Głodek Ewa, Janecka Lucyna

Celem pracy było określenie zachowania się lotnych metali (Hg, Tl, Cd) w układzie wypalania klinkieru cementowego. W ramach realizowanej pracy przeprowadzono rozpoznanie literaturowe, badania laboratoryjne lotności pierwotnej Hg, Tl i Cd w surowcach stosowanych w procesie, badanie indentyfikacyjne w zakresie poziomu lotnych metali oraz obiegu metali lotnych w procesie produkcji klinkieru w dwóch wytypowanych instalacjach pieca obrotowego. W oparciu o przeprowadzone badania uwalniania się metali lotnych pod wpływem temperatury oraz o wyniki bilansów stwierdzono, że lotne metale Hg, Tl i Cd w instalacji wypalania klinkieru prawie całkowicie odparowują w obrębie wymiennika cyklonowego. Przedstawione w pracy wykresy 1-3 wykazały, że odparowanie rtęci nastąpiło już w temperaturze około 1500 C, talu powyżej 3500C a kadmu powyżej 8000C. Bilanse metali lotnych wykonane dla dwóch różnych instalacji wypalania klinkieru pokazały, że różnice w obiegu badanych metali wynikały z rodzaju instalacji i stosowanej technologii. Wykazały to wyraźnie bilanse rzeczywiste. W przypadku instalacji I bilans całego układu metali zamknął się dość dobrze dla kadmu i talu, natomiast gorzej było w przypadku rtęci, co wynikło z ograniczonych możliwości pomiarowych w niektórych miejscach instalacji. Bilans całego układu instalacji II wykazał większe różnice. Związane było to prawdopodobnie z metodami analitycznymi. Analizy wykonano w dwóch różnych laboratoriach z różniącą się znacznie niepewnością pomiarową. W realizowanej pracy napotkano na duże trudności analityczne w oznaczaniu stężenia metali lotnych. Pomiary wykazały, że dla prawidłowej analizy obiegu metali lotnych konieczne byłoby zwielokrotnienie zarówno badań analitycznych jak i testów na obiektach w zróżnicowanych warunkach technologicznych. Dopracować należałoby także model bilansowania obiegu metali. Praca wymaga kontynuacji.

Symbol 4N005S12;

Skotnicki Paweł, Kościanowski Jan, Poluszyńska Joanna, Ćwik Sebastian, Misiura Artur, Kultys Cezary

Celem pracy było podjęcie działań dla utrzymania i rozszerzenia zakresu akredytacji Laboratorium Pomiarów Przemysłowych. Zakres zrealizowanej pracy obejmował:

  1. wykonanie działań związanych z utrzymaniem akredytacji Laboratorium Pomiarów Przemysłowych i Środowiska w dotychczasowym zakresie oferowanych badań i poborów próbek,
  2. rozszerzenie zakresu badań o nowe obiekty i badane cechy tj. :
    • urządzenia ochrony środowiska (wykonanie testów funkcjonalności, kalibracji QAL2 oraz rocznych sprawozdań AST stacjonarnych systemów automatycznego monitoringu zanieczyszczeń AMS),
    • gazy odlotowe (pobór próbek gazów w celu oznaczania masowego stężenia SO2 metodą tronową)
  3. potwierdzenie spełnienia wymagań spójności pomiarowej poprzez uczestnictwo w badaniach międzylaboratoryjnych (pomiary porównawcze w kooperacji z innymi akredytowanymi jednostkami.

Realizacja założeń przedmiotowej pracy została wykonana w następujących etapach:

  • Etap 1: bieżące prowadzenie dokumentacji systemu zarządzania,
  • Etap 2: opracowanie procedur badawczych dla przedmiotowych zakresów badań (procedura rocznego testu kontrolnego i kalibracji dla systemów AMS, procedura poboru próbek gazów i oznaczenie stężenia SO2 metodą tronową)
  • Etap 3: uczestnictwo w międzylaboratoryjnych badaniach porównawczych dla opraco­wanych metod badawczych.

Symbol 4N006S12;

Janecka Lucyna, Głodek Ewa

Przedmiotem pracy było wydanie w roku 2012 kolejnych numerów czasopisma "Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych”. Zakres pracy obejmował:

- skompletowanie artykułów z tematyki realizowanej w Oddziałach,

- przygotowanie merytoryczne i graficzne,

- recenzję artykułów,

- przygotowanie materiałów informacyjnych do 2 numerów wydawnictwa, dotyczących działalności Instytutu (realizowane prace, konferencje i seminaria, certyfikaty, patenty, nagrody i wyróżnienia, uzyskane stopnie naukowe),

- wydanie drukiem egzemplarza nr 9, 10 i 11 ( z ramach działalności statutowej rozliczony nr 9 i11),

- wprowadzenie na stronę internetową wydanych prac do pobrania w formie pliku pdf,

- działania w kierunku szerszego rozpropagowania wydawnictwa,

- opracowanie procedury recenzyjnej oraz procedury zabezpieczającej przed zjawiskiem ghostwriting prowadzenie prac edytorskich wydawnictwa.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych” ISSN 1899-3230 to czasopismo

z obszaru dyscypliny naukowej, nauk ścisłych i technicznych. Prace są wydawane 2 razy w roku w nakładzie łącznym 470 egz. Wydawnictwo adresowane jest do pracowników naukowych jednostek badawczo-rozwojowych i wyższych uczelni oraz kadry inżynieryjno-technicznej przemysłu i budownictwa. Prace stanowią prezentację i upowszechnienie dorobku naukowego i technicznego pracowników Instytutu. W periodyku są publikowane prace teoretyczne, doświadczalne i przeglądowe oraz komunikaty wybranych prac studialnych, badawczych i wdrożeniowych realizowanych w Instytucie w rozbiciu na poszczególne Oddziały. Podawane są również informacje o działalności certyfikacyjnej, patentowej i szkoleniowej oraz informacje o uzyskanych nagrodach, wyróżnieniach oraz stopniach naukowych w Instytucie. W roku 2012 wydano drukiem trzy numery Prac ICiMB Nr 9, 10 Nr 11 (nr 9 i 11 rozliczony w ramach prowadzonej działalności statutowej). Rocznie w numerach 9 i 11 opublikowano : 29 obszernych artykułów, 64 streszczenia zrealizowanych projektów i prac badawczych zebranych w 5 rozdziałach tematycznych oraz artykuły informacyjne związane z działalnością Instytutu. Wydawane numery są regularnie wysyłane do Centrali i wszystkich Oddziałów Instytutu oraz w świetle prawa polskiego jako tzw. egzemplarze obowiązkowe zgodnie obowiązującym rozporządzeniem. Pozostałe numery są rozsyłane w ramach wymiany międzybibliotecznej lub sprzedawane na zamówienie. Wydawnictwo uzyskało 4 punkty w ocenie recenzowanych czasopism naukowych z grupy B.

Symbol 4N007S12;

Szota Marek

Celem pracy było opracowanie metody badawczej (bądź kombinacji metod) umożliwiającej identyfikację popiołu wapiennego definiowanego w normie na cementy powszechnego użytku PN-EN 197-1 jako popiół W. Zakres przeprowadzonych prac objął:

- analizę i przegląd literatury związanej tematycznie z zagadnieniem,

- określenie właściwości popiołów wapiennych ze spalania węgla brunatnego z krajowej energetyki zawodowej w świetle aktualnych wymagań normowych,

- badania składu fazowego z wykorzystaniem analizy dyfrakcyjnej i termicznej analizy różnicowej,

- charakterystykę popiołów z punktu widzenia wpływu na środowisko,

- określenie parametru rozróżniającego popiół wapienny od innych dodatków mineralnych stosowanych w produkcji cementu,

badania obecności popiołu wapiennego w przygotowanych cementach z wykorzystaniem analizy rentgenograficznej. W wyniku realizacji tematu opracowano metodę stwierdzającą obecność popiołu wapiennego w cementach, która jednocześnie w sposób przybliżony pozwala na określenie ilości tego popiołu.

Symbol 4N008S12;

Kalinowski Wojciech, Werszler Adam, Suchodolski Ryszard

Celem pracy były badania zanieczyszczeń gazowych emitowanych z procesu suszenia wilgotnych paliw alternatywnych dla założonych stanów technologicznych procesu oraz ocena efektywności energetycznej procesu suszenia. Dla potrzeb badań suszenia wilgotnych materiałów typu paliwa alternatywnego dokonano adaptacji stanowiska badawczego. Podstawowy zakres prac objął:

- przegląd instalacji doświadczalnej przepływowej,

- wykonanie uszczelnienia instalacji gazowej,

- wykonanie instalacji doprowadzenia gazów suszących do komór podrusztowych,

- modernizacja układu podawania paliwa do suszenia,

- zmiana źródła ciepła z paleniska kotła WB-5 na wytwornice ciepła,

- zaizolowanie kanałów doprowadzających medium grzewcze do stanowiska.

Przeprowadzone badania potwierdziły, że podczas bezpośredniego kontaktu medium grzewczego
z paliwami alternatywnymi obserwuje się zwiększenie emisji zanieczyszczeń gazowych. w gazach odlotowych z suszarni fluidalnej pojawiła się zwiększona koncentracja węglowodorów CnHc+2 zwłaszcza heksanu C6H14. Dla ustalenia źródeł ich pochodzenia oraz określenia warunków prowadzenia procesu suszenia przy minimalizacji zanieczyszczeń wymagane są dalsze badania.

Występujące rozbieżności wartości współczynników wymiany ciepła i współczynników wymiany masy mogą wskazywać na konieczność modyfikacji modelu procesu właściwego dla suszenia materiałów ziarnistych w złożu fluidalnym. Wydaje się celowym zebranie większej ilości materiału doświadczalnego do opisu procesu suszenia. Dla zwiększenia możliwości badawczych modelowej suszarni fluidalnej i zwiększenia zakresu zmienności granulacji materiału wilgotnego, proponuje się modyfikację kształtu komory procesowej.

Symbol 4N009S12;

Ślęzak Ewelina, Giergiczny Elżbieta

W ramach realizacji pracy wdrożono procedurę badawczą ilościowego oznaczania składników cementu w oparciu o metodę selektywnego rozpuszczania opisaną w CEN/TR 196-4:2007. W poszczególnych etapach pracy przeanalizowano i przygotowano procedurę badawczą, dokonano zakupu odpowiedniego sprzętu oraz odczynników chemicznych, uruchomiono stanowiska badawcze, wykonano szereg badań wybranych cementów oraz przeprowadzono międzylaboratoryjne badania porównawcze. Na podstawie otrzymanych wyników obliczono odchylenia standardowe powtarzalności i odtwarzalności. Otrzymane wyniki ilościowego oznaczania składników cementu, porównanie ich z wynikami otrzymanymi w innym laboratorium oraz obliczone odchylenia standardowe powtarzalności i odtwarzalności wskazują na prawidłowe wykonywanie tych oznaczeń. Zakład Inżynierii Materiałowej ICiMB Oddział w Opolu wystąpi do Polskiego Centrum Akredytacji o wprowadzenie na najbliższym audicie ilościowego oznaczania składników w cemencie do zakresu akredytacji.

Symbol 4N010S12;

Rajczyk Krystyna, Rolka Grzegorz, Szota Marek, Giergiczny Elżbieta, Jarocka Anna

Celem pracy były badania nad możliwością waloryzacji popiołów wapniowych ze spalania węgla brunatnego dla wykorzystania ich w budownictwie drogowym. W pracy omówiono możliwości zastosowania popiołu lotnego jako składnika drogowych spoiw hydraulicznych i mieszanek związanych spoiwem hydraulicznym w świetle wymagań nowych norm europejskich. Przeprowadzono próbę uszlachetniania popiołu wapniowego poprzez odseparowanie frakcji węglowych i domieszaniu odpowiedniej ilości konwencjonalnego popiołu krzemionkowego. Zostały także zbadane właściwości hydrauliczne i pucolanowe opracowanych popiołów.

Symbol 4N011S12;

Rajczyk Krystyna, Giergiczny Elżbieta, Płachetka Karina, Rolka Grzegorz

Celem pracy było badanie zawartości rtęci w próbkach stałych i ciekłych. Zakres pracy obejmował:

- rozpoznanie dotyczące stanu wiedzy w zakresie emisji rtęci do środowiska w procesie spalania węgla,

- możliwości redukcji emisji rtęci ze spalania węgla w energetyce zawodowej oraz akumulacja rtęci w popiołach lotnych w świetle danych literaturowych,

- wykorzystanie metody ASA do pomiaru zawartości rtęci w próbkach stałych i ciekłych,

- badania zawartości rtęci w popiołach lotnych ze spalania węgla kamiennego i węgla brunatnego oraz z procesów współspalania.

Oznaczenie stężenia rtęci w wodach zostało wykonane poprzez zastosowanie techniki zimnych par polegającej na tym, że rtęć, która obecna jest w roztworze w postaci jonowej redukuje się do postaci elementarnej. Wyznaczono także granicę wykrywalności oraz oznaczalności stężenia rtęci. Oznaczenie rtęci w próbkach stałych tj. popiołach lotnych wykonano przez zastosowanie aparatu AMA 254, który pozwolił oznaczenie śladowych ilości tego pierwiastka. Uzyskane wyniki mogą świadczyć o tym, że popioły lotne ze spalania węgla brunatnego zawierają większe ilości rtęci niż popioły ze spalania węgla kamiennego. Wyniki badań (metodą ASA) obecności związków rtęci w wodach stojących usytuowanych w pobliżu Elektrowni Opole wykazały, że zawartość rtęci jest poniżej zakresu oznaczalności.

Symbol 4N012S12;

Rajczyk Krystyna, Szota Marek, Jarocka Anna, Płachetka Karina, Rolka Grzegorz, Ślęzak Ewelina

W pracy przedstawiono aktualne światowe trendy w zastosowaniu naturalnych, ekologicznych materiałów budowlanych oraz zarys rozwoju budownictwa naturalnego w kraju z wykorzystaniem jako materiału budowlanego niewypalonej gliny. Omówiono zagadnienia dotyczące normalizacji i kontroli jakości surowca, wyrobów budowlanych z surowej gliny oraz technik budowlanych opartych na zastosowaniu tego materiału. Jednym z efektów realizacji pracy będzie opracowanie projektu mającego na celu propagowanie ekologicznego i energooszczędnego budownictwa z surowej gliny na Opolszczyźnie oraz transferu wiedzy i innowacji w tym zakresie.

Symbol 4N013S12;

Jarocka Anna, Giergiczny Elżbieta

Celem pracy było podjęcie działań dla utrzymania akredytacji oraz zapewnienie jakości badań wykonywanych w Zakładzie Inżynierii Materiałowej poprzez ciągłe doskonalenie wprowadzonego systemu zarządzania oraz poszerzenie zakresu akredytacji o nowe oznaczenia. W sprawozdaniu wyszczególniono i omówiono działania jakie zostały podjęte w tym celu w Zakładzie w roku 2012. Zakres pracy objął:

  • uaktualnienie dokumentacji systemu zarządzania i dostosowanie jej do nowej nazwy Oddziału w Opolu,
  • wdrożenie procedur badawczych dotyczących badań popiołu lotnego dla mieszanek związanych spoiwem hydraulicznym według normy PN-EN 14227-4:2005 „Popiół lotny do mieszanek związanych spoiwem hydraulicznym”,
  • przeprowadzenie auditu wewnętrznego,
  • przeprowadzenie auditu zewnętrznego PCA w nadzorze,
  • wykonanie działań korygujących po przeprowadzonych auditach,
  • analiza wyników z międzylaboratoryjnych badań porównawczych za 2011 r,
  • uczestnictwo w badaniach biegłości i/lub międzylaboratoryjnych badaniach porównawczych w roku 2012,
  • obliczenie niepewności wyników dla oznaczeń objętych zakresem akredytacji,
  • opracowanie programu badań kontrolnych i jego realizacja,
  • realizacja działań wynikających z programu wzorcowania i sprawdzania wyposażenia pomiarowego i badawczego,
  • szkolenia zewnętrzne i wewnętrzne pracowników ZIM,
  • realizacja ustaleń z przeglądu zarządzania z 2011 roku
Realizacja celu zaowocowała utrzymaniem przez Polskie Centrum Akredytacji certyfikatu akredytacji dla Zakładu Inżynierii Materiałowej na kolejny rok.

Symbol 4N014S12;

Nolepa Alfred, Siemiątkowski Grzegorz

Celem pracy było przeprowadzenie analizy technologii przetwarzania zmieszanych odpadów komunalnych, odpadów pozostałych po selektywnym zbieraniu frakcji przeznaczonej do odzysku (frakcji energetycznej lub materiałowej), recyklingu i unieszkodliwiania (termicznego lub poprzez deponowanie na składowisku). Zakres tematu objął:

  • studium literaturowe,
  • analizę metod stabilizacji,
  • analizę możliwości odzysku i unieszkodliwiania odpadu po mechaniczno-biologicznym przetworzeniu.
  • analizę efektywności różnych technologii mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów.

Symbol 4N015S12;

Łach Przemysław, Kiprian Katarzyna, Kosacka Roksana

Celem pracy było opracowanie metod poboru próbek gleby. W pracy przeprowadzono przegląd literaturowy w aspekcie analizy aktów prawnych i normatywów w celu określenia metod i technik wykonywania poboru próbek gleby aby możliwe było spełnienie wymogów prawa krajowego w tym zakresie. Określono główne obowiązki operatorów instalacji z zakresu ochrony gleb w związku z wejściem w życie dyrektywy 2010/75/UE (IED).Przedstawiono i opisano rodzaje zanieczyszczeń emitowanych przez różne gałęzie przemysłu. Przedstawiono podstawowe schematy poboru. Przedstawiono sprzęt do poboru prób gleby. Opisano rodzaje stosowanych pojemników. Opracowana została instrukcja poboru prób gleby zgodna z PN - ISO 10381-5:2009.

Symbol 4N016S12;

Poluszyńska Joanna, Gąsior Daria, Szewczyk Agnieszka, Paciorkowski Maciej, Kilian Ewelina

Celem pracy było opracowanie metody oznaczania wybranych węglowodorów aromatycznych na stanowiskach pracy, z wykorzystaniem chromatografii gazowej z detekcją jonizacji płomieniowej (GC-FID). Praca obejmowała opracowanie metody oznaczania wybranych węglowodorów aromatycznych takich jak: benzen, toluen, etylobenzen, ksyleny, kumen (izopropylobenzen), styren w próbkach pobranych na stanowiskach pracy. w opracowaniu metody wykorzystano informacje zawarte w następujących normach:

- PN-Z-04023-02:1989 – Ochrona czystości powietrza - Badania zawartości (w mieszaninach) szkodliwych substancji wydzielających się z wyrobów lakierowych nitrocelulozowych. Oznaczanie acetonu, alkoholi: etylowego, n-butylowego, izobutylowego, etoksybutylowego, butoksyetylowego; octanów: etylu, n-butylu, etoksyetylu; toluenu iksylenu na stanowiskach pracy metodą chromatografii gazowej,

- PN-Z-04016-7 – Badania zawartości benzenu i jego homologów z nasyconym łańcuchem bocznym. Oznaczanie benzenu, toluenu, etylobenzenu, (m+p)-ksylenu i o-ksylenu w gazach odlotowych (emisja) metodą chromatografii gazowej.

Analizie poddano 26 próbek pobranych metodą pasywną w pomieszczeniach Laboratorium Pomiarów Przemysłowych i Środowiska (sekcja ds. środowiska), w pomieszczeniach warsztatu oraz 3 próbki wzbogacane i 3 próbki do wyznaczenia współczynników desorpcji. Wyniki badań zostały przedstawione w formie tabelarycznej. W wyniku realizacji tematu możliwe będzie wdrożenie do praktyki laboratoryjnej nowych metod analitycznych. Przewiduje się również rozwój badań związanych z problematyką zanieczyszczeń powietrza, występujących na stanowiskach pracy.

Symbol 4N017S12;

Paciorkowski Maciej, Poluszyńska Joanna, Gąsior Daria, Szewczyk Agnieszka, Kilian Ewelina

Celem pracy było opracowanie metod: poboru prób odpadów po mechaniczno-biologicznym przetworzeniu, oznaczenia parametru AT4 oraz walidacja otrzymanej metody. Opracowano instrukcję postępowania podczas oznaczania parametru AT4 w próbkach odpadu. W instrukcji określono zakres czynności podczas przygotowania prób do badań oraz pomocniczych takich jak nawilżenie materiału. Sporządzono kompletną procedurę PO-ZP-4 oznaczania parametru AT4 oraz metody obliczeń stosowane po pomiarze. Poprawność metody sprawdzono porównując otrzymane wyniki z wynikami dla tych samych próbek otrzymanymi w innym niezależnym laboratorium. W ostatnim etapie pracy przygotowano program walidacji do opracowanej metody. Z uwagi na charakter oznaczenia i specyficzne właściwości badanych materiałów, nie było możliwe oznaczenie wszystkich parametrów walidacyjnych.

Symbol 4N018S12;

Mateuszuk Stanisław, Kalinowski Wojciech, Paprotny Włodzimierz, Rząsa Marek, Adamczyk Zbigniew, Weisser Patryk, Chmielewska Danuta, Synowiec Barbara, Gebel Roman

W wyniku przeprowadzonych eksperymentów dokonano wyboru drukarki atramentowej do nanoszenia na płytki ceramiczne ścienne i podłogowe atramentu pigmentowego opracowanego w Zakładzie Środków Zdobniczych ICIMB w Warszawie. Wybrano do drukowania drukarkę firmy Hewlett-Packard o symbolu HP 940C. Drukarkę przerobiono w sposób mechaniczny tak aby mogła drukować na płytkach ceramicznych o maksymalnych wymiarach 210 x 297 cm (format A4). Przeróbki dotyczyły układu podawania płytek pod głowice drukujące oraz układu sterowania poprzez wyłączenia niektórych czujników. Do wydruku wykorzystano oprogramowanie i sterowniki zaimplementowane dla niej przez producenta Hewlett-Packard. Podczas wstępnych zadruków atramentami pigmentowymi zauważono, że można drukować około 15-20 płytek bez zmian kolorystycznych zaimplementowanych rysunków. Wszystkie wydruki były realizowane z programu MICROSOFT OFFICE WORD 2003. Przeprowadzone eksperymenty zadruku płytek ceramicznych drukarką HP 940C potwierdziły, że można zbudować prototyp drukarki drukującej atramentem pigmentowym opracowanym w Zakładzie Środków Zdobniczych ICIMB w Warszawie. Na podstawie wniosków z pierwszych zadrukowanych płytek prototyp drukarki powinien być oparty o następujące wytyczne:

- głowica drukująca powinna być piezoelektryczna. Element ten pod wpływem przyłożonego napięcia elektrycznego ulega deformacji umożliwiającej wyrzut kropli tuszu. Ponieważ element piezoelektryczny deformuje się w stopniu, który zależy od przyłożonego napięcia można kontrolować wielkość, szybkość i częstotliwość tworzenia kropelek w większym stopniu niż to ma miejsce w technologii termicznej,

- zbiornik z atramentem pigmentowym powinien znajdować się obok urządzenia. Zbiorniki, z których podawany byłyby podawane atramenty winny być wyposażone w pracujące bez przerwy mieszadła. Takiego rozwiązania wymaga charakter atramentów będących zawiesiną ciała stałego o kilkakrotnie większym ciężarze właściwym aniżeli mieszanina rozpuszczalników. Mieszanie atramentu spowoduje, że atrament nie będzie się rozwarstwiał tak jak zauważyliśmy podczas wstępnych zadruków i nie będzie zatykał kanalików głowicy drukującej,

- stałą temperaturą atramentu. Temperatura wpływa w znacznym stopniu na lepkość oraz napięcie powierzchniowe, co przekłada się na jednorodność i wielkość kropel atramentu nanoszonych na płytki ceramiczne i ścienne przez głowicę drukującą,

- możliwość czyszczenia głowic w sposób zautomatyzowany po wydrukowaniu partii płytek w celu uzyskania następnej partii zadrukowanych płytek w niezmienionej jakości,

- modyfikacja elektroniki w celu mobilniejszego sterowania głowicami drukującymi.

Symbol 4N019S12;

Suchodolski Ryszard, Adamczyk Zbigniew

Celem pracy było wykonanie prototypu młynka do rozdrabniania kompostu. Prototyp urządzenia zaprezentowano po raz pierwszy na Międzynarodowych Targach Ochrony Środowiska POLEKO w Poznaniu w dniach 20-23 listopada 2012 r. Główne zalety wykonanego urządzenia to:

- lej zasypowy o poj. ok. 50 l zamykany z zabezpieczeniem,

- kontener o poj. 120 l odbierający rozdrobniony materiał,

- funkcja automatycznego nawrotu napędu w przypadku zatrzymania noży tnących,

- zabezpieczenie przeciążeniowe napędu rozdrabniacza,

- stabilna i trwała konstrukcja,

- zautomatyzowany serwis.

Zaprojektowane urządzenie dostosowane jest do przygotowywania prób odpadów pod kątem badań AT-4. Przeprowadzone próby wykazały pełną przydatność młynka do realizacji postawionego zadania ponieważ uzyskany wymiar ziarna jest mniejszy od wymaganego (2 cm).

Symbol 4N020S12;

Rajczyk Krystyna

Celem pracy było przedstawienie w formie monografii wyników wieloletnich badań prowadzonych nad możliwością waloryzacji popiołów fluidalnych do ich wykorzystania w produkcji materiałów budowlanych. Pierwsza część pracy zawiera badania własności fizykochemicznych popiołów fluidalnych oraz ich wpływu na proces hydratacji zaczynów, zapraw i betonów. W drugiej części przedstawiono badania nad możliwością uszlachetniania popiołów fluidalnych.

 

 

TEMATY DZIAŁALNOŚCI STATUTOWEJ ZREALIZOWANE W 2011 ROKU

Symbol 4N001S11;

GŁODEK EWA, SŁADECZEK FRANCISZEK, MATEUSZUK STANISŁAW, TRĘBACZ JAROSŁAW

Celem pracy było opracowanie sposobu termicznego rozkładu odpadów/biomasy dla potrzeb modernizacji układów opalania pieca obrotowego w cementowni. W pracy przedstawiono przegląd literaturowy dotyczący właściwości fizyko-chemicznych wybranych paliw oraz kinetykę ich dekompozycji. Poddano badaniu wybrane paliwa w celu określenia ich zachowania się podczas procesu pirolizy. Przedstawiono dwie koncepcje układów zgazowania, których podstawowymi elementami są reaktor zgazowania oraz komora spalania Opracowano koncepcję stanowiska badawczego. Praca ma charakter poznawczy a jej wyniki mogą stanowić podstawę do ubiegania się o grant finansowany przez NCBiR.

Symbol 4N002S11;

KOŚCIANOWSKI JAN, SKOTNICKI PAWEŁ, SŁADECZEK FRANCISZEK, WERSZLER ADAM, ĆWIK SEBASTIAN

Celem pracy było opracowanie metodyki pomiarów dla wybranych zanieczyszczeń z listy tzw. PRTR (Europejski Rejestr Uwolnień i Transferu Zanieczyszczeń) oraz wykonanie pomiarów przemysłowych. W pracy przeprowadzono analizy dotychczas stosowanych metod pomiaru wybranych zanieczyszczeń takich jak: pył (PM2,5, PM10), amoniak (NH3), cyjanowodór (HCN), metan (CH4), podtlenek azotu (N2O) oraz wypracowano własne metody badawcze która pozwolą na poszerzenie oferty dla przemysłu celem określenia brakujących wskaźników uwolnień dla poszczególnych instalacji cementowych i innych oraz ich przekazywanie na zasadach komercyjnych. Wyniki pracy zostaną wykorzystane w praktyce przez Laboratorium Pomiarów Przemysłowych i Środowiska umożliwiając poszerzenie zakresu jego akredytacji.

Symbol 4N003S11;

SUCHODOLSKI RYSZARD, GOŁAS KRZYSZTOF

Celem pracy było opracowanie zestawu do wytwarzania brykietów ze słomy, które mogą być użyte jako paliwo w piecach kuchennych w małych gospodarstwach rolnych. Aby uzyskać opłacalność używania omawianych brykietów jako paliwa, koszt brykietu musi być konkurencyjny do ceny węgla Pozwoli to zagospodarować nadwyżki słomy, tym samym unikniemy spalania pozostałej słomy na ściernisku. Przeprowadzono analizę kosztów wytwarzania brykietów istniejących na rynku polskim oraz przeanalizowano technologię ich produkcji W oparciu o analizę kosztów opracowano koncepcję oraz założenia techniczne mobilnego zestawu do wytwarzania brykietów ze słomy podczas koszenia zbóż. Koszt produkcji brykietów w projektowanym zestawie będzie niższy od kosztów obecnie wytwarzanych brykietów. Wyniki pracy zostaną wykorzystane do wykonania prototypu mobilnego urządzenia do produkcji peletów lub brykietów ze słomy (do wykorzystania w gospodarstwach domowych, lokalnych kotłowniach, piecach cementowych.

Symbol 4N004S11;

GOŁAS KRZYSZTOF

Celem pracy było potwierdzenie tezy, iż odpowiednie ukształtowanie przepływu gazu przez komorę elektrofiltru (poprzez wybór odpowiedniej konfiguracji pól prędkości) może przyczynić się do wzrostu skuteczności jego pracy. W pracy uwzględniono zjawisko wtórnego porywania pyłu, jak również rozkładu ziarnowego. Ponadto dokonano analizy wpływu kształtu elektrody ulotowej na modyfikację parametrów pola elektrycznego. Zakres pracy obejmował:

  • krytyczną analizę teorii odpylania elektrostatycznego,
  • analizę wpływu zmian pola przepływu (dla większej liczby konfiguracji) oraz wtórnego porywania pyłu na skuteczność odpylania elektrofiltru z uwzględnieniem rozkładu ziarnowego,
  • wpływu kształtu elektrody ulotowej na parametry pola elektrycznego.
Praca stanowi materiał źródłowy. Może być wykorzystana również w pracach projektowych modernizacji istniejących elektrofiltrów w celu poprawy efektywności odpylania, zwłaszcza w przemyśle energetycznym.

Symbol 4N006S11;

KALINOWSKI WOJCIECH, TREMBACZ JAROSŁAW, SUCHODOLSKI RYSZARD

Podstawowym celem realizacji tematu było opracowanie sposobu suszenia wilgotnych materiałów kawałkowych, ziarnistych żużli itp. z wykorzystaniem niskotemperaturowego ciepła odpadowego. Wcześniejsze badania modelowej suszarni wykazały brak kontroli wysokości warstwy materiału wzdłuż drogi transportu, trudności w utrzymaniu złoża w stanie fluidalnym oraz przepadanie materiału do części podrusztowej. W zrealizowanym etapie pracy wykonano gruntowną modernizację stanowiska doświadczalnego oraz przeprowadzono próby suszenia wybranego asortymentu materiału ziarnistego. Zakres modernizacji objął przebudowę komory podrusztowej wraz z układem doprowadzenia gazów suszących, modernizację uszczelnienia układu odbioru produktu oraz generalną rekonstrukcję wytwornicy gazów. Na podstawie wyników prób suszenia na stanowisku doświadczalnym obliczono podstawowe parametry pracy: zapotrzebowanie ciepła i mocy, wydajności, obciążenia rusztu oraz sprawność procesu w funkcji parametrów technologicznych (wydajności i temperatury gazu suszącego). Otrzymane wartości współczynników wnikania ciepła i masy  = ok. 40 W/(m2K),  =ok. 0,035kg/(m2s) wskazują na stosunkowo wysoką efektywność procesu suszenia w modelowej suszarni. W dalszych etapach prac przewiduje się wykorzystanie opracowanej technologii do suszenia innych materiałów kawałkowych o wysokiej wilgotności.

Symbol 4N007S11;

WEISSER PATRYK, PAPROTNY WŁODZIMIERZ, ADAMCZYK ZBIGNIEW, MARCJASZ-SIEMIĄTKOWSKA IWONA

Celem tematu było opracowanie sposobu optymalnego wykorzystania niskotemperaturowej energii odpadowej z gorących powierzchni oddawanej głównie na drodze promieniowania cieplnego. Opracowania wykonane wcześniej przez Oddział Instytutu w Opolu wykazały, że rozwój badań nad niskotemperaturową energią odpadową ma uzasadnienie i może wskazać wydajne źródło energii do zasilania innowacyjnych układów kogeneracyjnych, siłowni elektrycznych oraz chłodziarek absorpcyjnych. W zrealizowanym etapie pracy wykonano badania pilotażowe, określając czas nagrzewania powierzchni w wyniku działania źródła ciepła w funkcji odległości. W pracy wykorzystano przygotowane i zaprojektowane lamelowe wymienniki ciepła.. Dla celów pomiarowych wykonano konstrukcje oraz układ źródło energii-wymiennik absorpcyjny. Na podstawie wyników prób z wykorzystaniem kamery termowizyjnej określono rozkład temperatury powierzchni. Wstępne wyniki świadczą o konieczności podjęcia dalszych badań o szerszym zakresie pomiarowym oraz symulacyjnym W dalszych etapach prac przewiduje się wykorzystanie urządzenia pilotażowego do badań efektywności wykorzystania niskotemperaturowej energii odpadowej, zwłaszcza w przemyśle cementowym, szklarskim i ceramicznym. Zainstalowanie wysokosprawnych wymienników nad piecami cementowymi lub innymi powierzchniami o wysokich temperaturach zapewni zasilanie układów odbiorczych, nie wpływając negatywnie na proces wypalania klinkieru portlandzkiego. W dobie rosnących cen energii elektrycznej paliw temat należ traktować jako temat ze wszech miar rozwojowy, z wieloma elementami innowacyjności.

Symbol 4N008S11;

SIEMIĄTKOWSKI GRZEGORZ, BOŻYM MARTA, MACEDOWSKA -CAPIGA AGNIESZKA, KILIAN EWELINA, PACIORKOWSKI MACIEJ, NOLEPA ALFRED

W ramach realizacji tematu zostały opracowane wybrane metody pobierania prób i oznaczania zanieczyszczeń pyłowo gazowych w próbkach na stanowiskach pracy w oparciu o obowiązujące normy: PN-Z-04008-7:2002 + Az 1:2004 , PN-91/Z-04030/05 , PN-91/Z -04030/06. Opracowano instrukcję stanowiskową do poboru próbek powietrza i oceny zawartości pyłu całkowitego i respirabilnego metodą filtracyjno-wagową. Przygotowano i zrealizowano program walidacji metody badawczej. Do oznaczania amoniaku i chlorowodoru zostały opracowane i wdrożone własne procedury badawcze. Metodę oznaczania amoniaku na stanowisku pracy oparto na informacjach zawartych w normie PN-90/Z-04009/03, zmieniono jedynie odczynnik używany do analizy kolorymetrycznej, z odczynnika Nesslera na dichlorocyjanuran sodu. Podstawą do opracowania własnej metody oznaczania chlorowodoru była norma PN-92/Z-04225/02 "Ochrona czystości powietrza. Badania zawartości chlorowodoru. Oznaczanie chlorowodoru na stanowiskach pracy metodą turbidymetryczną z pobieraniem próbek na sączki". W ramach obecnej pracy sprawdzoną już metodę oznaczania HCl w fazie emisji zaadoptowano do oznaczania HCl na stanowiskach pracy.

Symbol 4N09S11;

BOŻYM MARTA, MACEDOWSKA -CAPIGA AGNIESZKA, KILIAN EWELINA, PACIORKOWSKI MACIEJ

Celem pracy było porównanie wyników uzyskanych dla dwu pośrednich metod oznaczania parametru OWO w wodzie tj. metody miareczkowej i kolorymetrycznej z wynikami uzyskanymi metodyką referencyjną, którą jest spektroskopia w podczerwieni (IR). Ogólny Węgiel Organiczny (OWO) jest ilościowo oznaczany jako jeden ze składników materii organicznej w wodach. Parametr ten często jest wykorzystywany jako wskaźnik jakości wody czy jej czystości. Zwykle OWO w wodach bada się metodą spektroskopii w podczerwieni. Do wzbogacenia próbek wybrano wodoroftalan potasu i salicylan sodu. Próbki wody wzbogacano na poziomie 5 i 20 mg C/l. Kryterium oceny stanowiła analiza wyników próbek wzbogacanych i porównanie wartości odzysków. Zarówno dla wodoroftalanu sodu jak i salicylanu sodu zadowalające odzyski otrzymano jedynie dla próbek wzbogacanych na wyższym poziomie analitycznym powyżej 20 mg C/l. Zasada ta dotyczyła wszystkich trzech porównywanych metod analitycznych. Odzyski dla wodoroftalanu sodu, po wyeliminowaniu błędu grubego wynosiły 105% i 107% dla metody referencyjnej, 101% dla metody kolorymetrycznej oraz 84% i 111% dla metody miareczkowej, z czego wymagany poziom odzysku mieści się w granicach od 90-110%, a zadowalający od 80-120%. Odzyski dla salicylanu sodu, po wyeliminowaniu błędu grubego wynosiły 99% i 104% dla metody referencyjnej, 86% i 103% dla metody kolorymetrycznej oraz 105% i 108% dla metody miareczkowej, z czego wymagany poziom odzysku mieści się w granicach od 90-110%, a zadowalający od 80-120%. (przy wymaganym poziomie odzysku). Z dwóch wykorzystanych w badaniach wzorców wzbogacających, wodoroftalan potasu i salicylan sodu, lepszym wzorcem wzbogacającym okazał się wodoroftalan sodu. Dodatkowo porównano także odzyski dla glukozy jako wzorca, uzyskane w pracy z roku 2009. Uzyskane wartości wykazały, iż najbardziej przydatnym wzorcem do wzbogacania próbek w celu oznaczania OWO jest glukoza. Oznacza to, iż wodoroftalan sodu i salicylan sodu mogą być wykorzystane jako wzorce wzbogacające jedynie w przypadkach wzbogacania próbek na poziomie wyższym od 20 mg C/l. W wyniku przeprowadzonych badań w ramach realizacji tematu oraz badań w roku 2009 potwierdzono, iż metoda oznaczania OWO przy użyciu testów kuwetowych (kolorymetryczna) może być metodą alternatywną dla metody referencyjnej IR dla stężeń powyżej 10 mg C/l. Wyniki badań będą wykorzystane do kontynuacji prac badawczych dotyczących zanieczyszczeń wód wyrażonym jako ogólny węgiel organiczny.

Symbol 4N10S11;

BOŻYM MARTA, MACEDOWSKA -CAPIGA AGNIESZKA, KILIAN EWELINA, PACIORKOWSKI MACIEJ

Celem pracy była optymalizacja parametrów oznaczania węglowodorów ropopochodnych. Węglowodory ropopochodne są uznawane za często występujące zanieczyszczenie środowiska stwarzające zagrożenie zwłaszcza dla ekosystemów wodnych. Analizę próbek prowadzono na podstawie jednego wybranego programu temperaturowego. Jako węglowodory ropopochodne oznaczono wszystkie węglowodory alifatyczne o temperaturze wrzenia od n-dekanu (C10H22) do n-tetrakonatnu (C40H82). Jako ekstrahent wykorzystano heksan. Ekstrakty były odwadniane na kolumnie wypełnionej bezwodnym siarczanem sodu oraz Florisilem. W celu określenia czasu retencji oznaczanych węglowodorów wykorzystano mieszaninę C10 i C40. Wzorce kalibracyjne zostały sporządzone z mieszaniny oleju napędowego oraz smarowego. Do sprawdzenia wydajności rozdziału roztworów wzorcowych wykorzystano mieszaninę kolejnych alkanów: C10, C13, C15, C20, C40. Mieszanina ta została wykorzystana do weryfikacji możliwości wykorzystania systemu chromatograficznego do rozdziału n-alkanów oraz otrzymania zadowalającej odpowiedzi detektora. Ekstrakty były analizowane metodą chromatografii gazowej, przy wykorzystaniu dwóch chromatografów (Dani i Shimadzu) wyposażonych w detektory FID oraz niepolarne kolumny kapilarne (30 m x 25 mm x 25 µm). Wykorzystano tutaj metodę iniekcji Split. Zgodnie z metodologią normy (PN-EN ISO 9377-2:2003) całkowitą zawartość węglowodorów ropopochodnych (TPH) oznaczono jako sumę węglowodorów o czasach retencji od n-dekanu do n-tetrakontanu. Zoptymalizowano metodę ekstrakcji, oczyszczania oraz program temperaturowy analizy chromatograficznej węglowodorów ropopochodnych. Stwierdzono, że metoda ekstrakcji z wykorzystaniem mieszadła magnetycznego daje lepsze efekty niż metoda wytrząsania ręcznego, natomiast ekstrakt powinien być oczyszczany poprzez mieszanie z Florisilem. Dodatkowo przygotowano program walidacji do opracowanej metody. Wyniki badań stanowią materiał źródłowy i zostaną wykorzystane do prac mających na celu akredytację opracowanej metody.

Symbol 4N011S11;

KIPRIAN KATARZYNA, NOLEPA ALFRED, SIEMIĄTKOWSKI GRZEGORZ, KOTLARZ MIROSŁAWA

Celem pracy było opracowanie procedur badawczych z podziałem na pomiary hałas przemysłowego, komunikacyjnego, drogowego i stanowiskowego. W pracy dokonano przeglądu literaturowego w aspekcie analizy aktów prawnych i normatywów w celu określenia metod i technik wykonywania pomiarów hałasu, aby możliwe było spełnienie wymogów prawa krajowego w tym zakresie. Opracowane zostały instrukcje wykonywania pomiarów i oceny poziomu hałasu w pomieszczeniach przeznaczonych do przebywania ludzi, wprowadzanego do środowiska w związku z eksploatacją dróg, i od instalacji i urządzeń przemysłowych, oraz pomiarów zorientowanych na zadania. ( np.pomiary hałasu na stanowiskach pracy. Wszystkie instrukcje opracowano na podstawie obowiązujących norm i rozporządzeń.

Symbol 4N012S11;

RAJCZYK KRYSTYNA, GIERGICZNY ELŻBIETA

Celem pracy było opracowanie materiałów, które w wyniku termicznej aktywacji odpadu flotacyjnego umożliwią uzyskania aktywnego spoiwa mineralnego. Przeprowadzono badania dla poznania procesu hydratacji innowacyjnego spoiwa jakim jest aktywny materiał powstający w procesie aktywacji termicznej odpadu flotacyjnego, wzbogacony dodatkiem pucolanowym. Wyniki badań pozwolą na opracowanie, w oparciu o odpady przemysłowe, spoiwa wieloskładnikowego o charakterze spoiwa hydraulicznego, trwałego w warunkach wilgotnościowych.

Symbol 4NO13S11;

RAJCZYK KRYSTYNA, GIERGICZNY ELŻBIETA, JAROCKA ANNA, PŁACHETKA KATARZYNA

Celem pracy było poznanie wpływu procesów współspalania z węglem innych paliw na jakość popiołów lotnych powstających w energetyce zawodowej. Przedmiotem badań były popioły lotne uzyskane z kotłów konwencjonalnych. Określony został wpływ udziału podwyższonych ilości biomasy w paliwie na właściwości popiołów lotnych. Oceniono ich przydatność jako dodatku do betonu oraz wpływ na podstawowe właściwości betonu. Przeprowadzono również badania zawartości w popiołach metali ciężkich i zbadano inne własności popiołów mające wpływ na środowisko. Materiał badawczy stanowiły głównie popioły otrzymane w warunkach przemysłowego spalania, dostarczone przez firmę Renevis. Przeprowadzono szereg prób spopielania biomasy w warunkach laboratoryjnych, określając skład chemiczny i fazowy popiołów z różnego rodzaju biomasy oraz ich właściwości umożliwiające wskazanie odpowiednich kierunków ich wykorzystania. Wyniki pracy są materiałem źródłowym i zostaną wykorzystane do napisania publikacji oraz stanowią bazę do opracowania wniosku o grant.

Symbol 4N014S11;

RAJCZYK KRYSTYNA

Celem realizacji tematu było opracowanie monografii pt „Popioły fluidalne i możliwości ich uszlachetnienia", w której zebrane są wyniki obszernych badań prowadzonych w Oddziale Inżynierii Procesowej Materiałów Budowlanych nad poznaniem procesów hydratacji popiołów fluidalnych i możliwości ich waloryzacji. Monografia zostanie wydana w czasopiśmie "Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych". Ujęte w pracy wyniki dotyczą nowatorskich badań własnych, podejmowanych w zakresie poznania i wykorzystania popiołów fluidalnych. Praca zawiera również wyniki badań innych autorów, umożliwiające krytyczną weryfikację dotychczasowych poglądów na zagadnienia omawiane w monografii, jak i propozycje rozwiązań dotyczących metod waloryzacji popiołów fluidalnych. Monografia zawiera interesujący materiał poznawczy, który przy permanentnym niedoborze na rynku wydawniczym pozycji literaturowych poświęconych popiołom lotnym, a zwłaszcza popiołom lotnym z kotłów fluidalnych, będzie dobrym źródłem, w oparciu o które łatwiej będzie rozwijać w Instytucie prace aplikacyjne związane z przemysłowym zagospodarowaniem różnego rodzaju UPS.

Symbol 4N015S11;

RAJCZYK KRYSTYNA, GIERGICZNY ELŻBIETA, JAROCKA ANNA, SZOTA MAREK

W ramach realizacji pracy przeprowadzono badania nad możliwością termicznej aktywacji odpadowej masy papierniczej z wytwórni papieru. Badania przeprowadzono z zastosowaniem wielu, nawzajem uzupełniających się metod badawczych: analizy dyfraktometrycznej, mikroskopii elektronowej, termicznej analizy różnicowej. Określono optymalną temperaturę termicznego przetwarzania badanego materiału. Uzyskany w wyniku obróbki cieplnej materiał charakteryzował się dużą zawartością reaktywnego tlenku wapnia. Materiał uzyskany po termicznym przetworzeniu odpadu papierniczego może stanowić specjalnego rodzaju wapno hydrauliczne, mogące znaleźć zastosowanie do wykonywania tynków wapiennych.

Symbol 4N016S11;

ROLKA GRZEGORZ, ŚLĘZAK EWELINA, SZOTA MAREK

W ramach realizacji tematu dokonano oceny krajowych popiołów lotnych otrzymanych w wyniku spalenia węgla kamiennego i węgla brunatnego oraz współspalania węgla kamiennego z biomasą pod kątem wykorzystania do mieszanek związanych spoiwem hydraulicznym do budowy dróg, płyt lotniskowych i innych terenów komunikacyjnych zgodnie z normą PN-EN 14227-4. W ramach realizacji pracy opracowano i wdrożono w Zakładzie Inżynierii Materiałowej procedury badawcze dotyczące popiołów lotnych do mieszanek związanych spoiwem hydraulicznym do stosowania w wieloskładnikowych spoiwach drogowych.

Symbol 4N017S11;

GRZEGORZ SIEMIĄTKOWSKI

Przedmiotem pracy była problematyka wykorzystania rejestrowanych danych pomiarowych z systemu monitorowania linii wypalania klinkieru portlandzkiego (w tym temperatury płaszcza pieca) do dokonania bieżącej oceny grubości wymurówki, a także zbadanie możliwości przewidywania sytuacji awaryjnych wymurówki w piecu obrotowym. W oparciu o dane literaturowe i analizę procesów fizyko-chemicznych zachodzących w piecu obrotowym, przedstawiono problem niszczenia i uszkodzeń materiałów ogniotrwałych oraz ich wpływu na wskaźniki eksploatacyjne pieca obrotowego. Na podstawie przeprowadzonych analiz i rozważań teoretycznych, badań dokonanych na obiekcie oraz porównania wyników obliczeń z danymi pomiarowymi, sformułowano następujące wnioski:

  1. Pomiar temperatury płaszcza pieca jest parametrem, który umożliwia przeprowadzenie oceny stanu wymurówki wewnątrz pieca.

  2. Opracowany program komputerowy, w oparciu o algorytm obliczeniowy i przedstawioną strukturę systemu ekspertowego, prawidłowo określa grubość wymurówki i napieku ochronnego pieca obrotowego.
  3. Różnica pomiędzy rzeczywistymi pomiarami wymurówki po zatrzymaniu pieca a wynikami obliczeń nie przekroczyła 10%.
  4. Istnieje możliwość doboru odpowiednich struktur neuronowych do prognozowania stanu wymurówki w piecu obrotowym.
  5. Rozbudowany o neuronowy moduł prognostyczny system ekspertowy pozwolił na opracowanie 5 dniowych prognoz, które wykazały:

    – uzyskanie 71 % dokładności w przewidywaniu grubości wymurówki,

    – uzyskanie 92% trafności w przewidywaniu wystąpienia sytuacji awaryjnych wymurówki, przy jednoczesnej nadintrpretacyjności w tej kategorii wynoszącej 12%.

  6. System ten, oparty na sieciach neuronowych typu MLP (Multi-Layer Perceptrons) o strukturze: 110 neuronów wejściowych, 17 neuronów ukrytych i 3 neurony wejściowe, wykazał się najlepszymi możliwościami w zdolności dopasowania się do danych w różnych warunkach. Zostało to potwierdzone wynikami uzyskanymi w poszczególnych strefach pieca obrotowego, gdzie panują zróżnicowane warunki oddziałujące na wykładzinę ogniotrwałą. Opracowany system diagnostyczno -prognostyczny stanowić może ważny element doradczym dla obsługi technologicznej w cementowni i pozwoli na wcześniejsze przygotowanie się do awarii wymurówki oraz ograniczenie czasów postojów pieców związanych z pracami remontowymi wymurówki, a tym samym na zmniejszenie strat w produkcji klinkieru portlandzkiego.

Przewiduje się praktyczne wykorzystanie pracy poprzez wdrożenie w przemyśle cementowym w celu diagnostyki i sterowania procesem wypalania klinkieru.

 

 

TEMATY DZIAŁALNOŚCI STATUTOWEJ ZREALIZOWANE W 2010 ROKU

Symbol 4N001S10;

KIPRIAN KATARZYNA, JANETA JAROSŁAW, LIGUS GRZEGORZ, NOLEPA ALFRED

Celem pracy było dokonanie oceny funkcjonowania gospodarki odpadami w gminach na przykładzie województwa opolskiego w zakresie technik stosowanych przy zbiórce, odzysku i unieszkodliwianiu odpadów. Gminy w przeważającej większości w całości objęte są systemem gospodarki odpadami komunalnymi, który polega głównie na gromadzeniu, częściowej segregacji, częściowym odzysku, usuwaniu, a przede wszystkim na składowaniu odpadów.

Podstawową metodą likwidacji odpadów komunalnych wytworzonych na terenie gmin jest ich składowanie, co nie odpowiada standardom obowiązującym na terenie Unii Europejskiej. Aby udało się zrealizować unijne zobowiązania w zakresie osiągnięcia wynegocjowanych standardów 2001 roku standardów gospodarki odpadami komunalnymi. Ministerstwo Środowiska przygotowało projekt ustawy o zmianie ustawy o utrzymaniu czystości i porządku w gminach oraz niektórych innych ustaw. Przeprowadzona inwentaryzacja gmin województwa opolskiego wykazała, że istniejący system gospodarki odpadami komunalnymi obejmuje odpady powstałe w gospodarstwach domowych, w jednostkach działalności gospodarczej oraz obiektach użyteczności publicznej. Na podstawie danych zebranych z poszczególnych gmin opisano metody stosowane przy zbiórce, odzysku i unieszkodliwianiu odpadów
oraz porównano je z aktualnie dostępnymi technikami. W zakresie organizacji odbierania odpadów komunalnych od właścicieli nieruchomości gminy starają się sprostać standardom UE, choć w zakresie utylizacji i zagospodarowania innego niż składowanie odpadów komunalnych, nie spełniają wymagań. Wyniki pracy mogą być wykorzystane przy wykonaniu prac eksperckich z zakresu dokumentacji środowiskowych, a zgromadzone dane mogą być przydatne w konstruowaniu programów gospodarki odpadami na obszarach gmin.

Symbol 4N002S10;

POLUSZYŃSKA JOANNA, BOŻYM MARTA, NAROLSKA JOANNA

Celem pracy było porównanie stopnia pochłanialności oleistych substancji ropopochodnych na powszechnie stosowanych sorbentach mineralnych i organicznych oraz alternatywnych naturalnych sorbentach organicznych. W ramach realizacji pracy przeprowadzono studium literaturowe na temat dostępnych na rynku i powszechnie stosowanych sorbentów mineralnych oraz nowych sorbentów organicznych, zebrano materiał do badań w postaci sorbentów naturalnych (alternatywnych) oraz sorbentów mineralnych i organicznych stosowanych i dostępnych w handlu oraz olej przekładniowy o gęstości 0,89g/cm^3, zbadano sorpcję wybranych materiałów (25 próbek), porównano stopnie pochłanialności związków ropopochodnych na różnych badanych sorbentach.

Z przeprowadzonych badań wynika, iż najlepszy stopień sorpcji osiągnięto dla sorbentu organicznego o nazwie handlowej PEAT-SORB, dla których stopień sorpcji wyniósł 4,4 g oleju na 1 g sorbentu. Z badanych alternatywnych sorbentów organicznych najlepsze wyniki sorpcji uzyskano dla trocin, dla których stopień sorpcji wyniósł 2,8 g oleju na 1 g sorbentu. Sorbent organiczny PEAT-SORB posiadł czterokrotnie lepsze właściwości sorpcji od sorbentu mineralnego Eco-Dry Plus.

Symbol 4N003S10;

BOŻYM MARTA, POLUSZYŃSKA JOANNA, NAROLSKA JOANNA, BONKOSZ-HALSKA MARLENA, SŁAWIŃSKA IRENA, NOLEPA ALFRED

Celem pracy była analiza technik kompostowania osadów ściekowych pochodzących z komunalnych oczyszczalni ścieków pod kątem ich dalszego wykorzystania do celów przyrodniczych bądź energetycznych. Osady ściekowe nadają się do kompostowania. Z uwagi na specyficzny skład proces powinien przebiegać z udziałem materiału strukturotwórczego, jakim są odpady roślinne. Techniki stosowane do kompostowania odpadów mogą być wykorzystane także dla osadów ściekowych. Ograniczeniem przyrodniczego stosowania kompostów z osadów ściekowych jest zawartość metali ciężkich. Wówczas komposty takie mogą zostać wykorzystane do celów energetycznych. Natomiast ograniczeniem zastosowania metod termicznych do utylizacji osadów ściekowych może być silne uwodnienie oraz niekorzystna konsystencja, uniemożliwiająca ich aplikację. W takim przypadku kompostowania daje pozytywne efekty, zmniejsza uwodnienie, dezynfekuje oraz polepsza konsystencję osadów, Wydaje się jednak, że połączenie obu metod czyli kompostowania i spalania, z uwagi na czasochłonność, nie jest najlepszym rozwiązaniem problemu zagospodarowania osadów ściekowych. W przypadku zanieczyszczonych osadów możliwa jest ich bezpośrednia utylizacja termiczna w piecach cementowych. W celu poprawy konsystencji i uwodnienia do osadów dodaje się materiał wapnujący, a w celu podniesienia kaloryczności, miesza z innym paliwem stałym.

Z uwagi na konieczność zagospodarowania osadów ściekowych przez oczyszczalnie ścieków, kompostowanie powinno być przeprowadzone głównie w celu dalszego wykorzystania na cele przyrodnicze, zgodnie z obowiązującym prawem. Natomiast wykorzystanie energetyczne takiego kompostu można zastosować raczej w przypadku silnego zanieczyszczenia produktu końcowego.

Symbol 4N004S10;

POLUSZYŃSKA JOANNA

Celem pracy było zbadanie wpływu różnych sposobów stabilizacji osadów ściekowych, takich jak wapniowanie, hydrofitowe odwadnianie, suszenie oraz kompostowanie na zawartość WWA. W ramach realizacji pracy zebrano 62 próbki osadów z wybranych oczyszczalni ścieków. Przebadano próbki osadu stabilizowanego wapnem, osad kompostowany z trocinami, osad suszony solarnie, wermikompost  oraz osady surowe. Wykonano analizy chromatograficzne ekstraktów na zawartość w nich wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA), a następnie porównano wyniki badań dla wszystkich czterech metod stabilizacji osadów, oceniono wpływ stabilizacji osadu na zawartość w nich WWA. Stwierdzono, iż przetworzone osady ściekowe mogą być wykorzystane przyrodniczo, po odpowiednim przetworzeniu. Wykazano, iż wszystkie z badanych metod przetwarzania osadów spowodowały znaczny spadek zawartości WWA. Najniższe stężenie sumy WWA w przetworzonych osadach ściekowych odnotowano dla osadów suszonych solarnie. Stężenia wskaźnikowego WWA benzo(a)pirenu, w badanych próbkach przetworzonego osadu ściekowego nie przekraczała maksymalnej zawartości-6 mg/kg s.m. zawartej w projekcie unijnym dotyczącym dopuszczalnych stężeń WWA w osadach ściekowych przeznaczonych do rolniczego i przyrodniczego wykorzystania.

Symbol 4N005S10;

WEISSER PATRYK, SKOTNICKI PAWEŁ, GOŁAS KRZYSZTOF, KOŚCIANOWSKI JAN, ĆWIK SEBASTIAN, KOTLARZ MIROSŁAWA

Celem realizacji tematu było opracowanie sposobu odzysku ciepła odpadowego z płaszcza pieca cementowego. Dla wybranych konstrukcji wymiennika przeprowadzono badania doświadczalne procesu wymiany ciepła ze stref wysokotemperaturowych pieca w funkcji temperatury płaszcza, prędkości strumieni powietrza, temperatury otoczenia oraz wybranych parametrów konstrukcyjnych. W 1 etapie pracy opracowano koncepcje układu instalacji doświadczalnej modelowego wymiennika ciepła wraz z wytycznymi systemu pomiarowo
-rejestrującego. We współpracy z firmą GEA Opole wytypowano kilka rodzajów wymienników do odzysku ciepła. Porównano możliwości wykorzystania niskotemperaturowych układów ORC do produkcji energii elektrycznej, wytwornic absorpcyjnych do produkcji wody lodowej w systemach chłodzenia, wymienników płytowych oraz płaszczowo-rurowych do wytwarzania mediów grzewczych.

Symbol 4N006S10;

SŁADECZEK FRANCISZEK, TREMBACZ JAROSŁAW, GOŁAS KRZYSZTOF

Celem niniejszej pracy było przedstawienie koncepcji pilotowej instalacji wypalania klinkieru w atmosferze wzbogaconej tlenem na palniku głównym pieca obrotowego. W pracy wykonano przegląd literaturowy stanu wiedzy nt wypalania  klinkieru w  technice oxyfuel, przeprowadzono podstawowe obliczenia technologiczne spalania oxyfuel na palniku piecowym oraz przedstawiono koncepcję pilotowej instalacji dla palnika piecowego. Symulacje komputerowe procesu pozwoliły ustalić, że w istniejących instalacjach piecowych przy stężeniu tlenu na palniku głównym ok. 60% możliwe jest uzyskanie ok. 17% wzrostu wydajności pieca, przy mniejszym o ok. 5% całkowitym zapotrzebowaniu ciepła. Preferowanym kierunkiem modernizacji układów wypalania klinkieru jest zwiększanie ilości spalanych paliw alternatywnych i biomasy na palniku głównym pieca. Przyjmując kryterium zachowania temperatury płomienia oraz wydajności pieca przy udziale ok 60% tlenu na palniku można w praktyce podwoić udział paliw odpadowych typu PAS, spalanych w palniku głównym pieca, podnieść do ok. 60% udział ciepła z suszonych osadów ściekowych oraz do ok. 40% trocin (biomasy). Najbardziej znaczący efekt środowiskowy wypalania oxyfuel stanowi redukcja emisji CO2, wynikająca z wprowadzenia do procesu większej ilości biomasy, która w systemie handlu emisjami jest rozliczana jako zerowa. Na podstawie wykonanych w pracy obliczeń można uzyskać  unikniętą emisję CO2 rzędu 102 do 183 kg/kgkli. Taka redukcja daje możliwość zbliżenia się do poziomu 766 kg/Mg klinkieru obowiązującego w UE od roku 2014. Należy także podkreślić możliwość zwiększenia termicznej utylizacji osadów ściekowych, które w świetle aktualnych przepisów nie mogą być składowane na wysypiskach, zmniejszenie wymagań jakościowych dla paliw konwencjonalnych oraz zmniejszenia emisji NOx z procesu wypalania klinkieru.
Jest to istotny obecnie problem w związku z wyraźną tendencją UE do obniżania limitów emisji BAT tlenków azotu dla pieców cementowych do 450 mg/Nm3.

Symbol 4N007S10;

WERSZLER ADAM, KOŚCIANOWSKI JAN, SKOTNICKI PAWEŁ, WEISSER PATRYK

Celem realizowanej pracy było opracowanie procedur badawczych dla pomiarów składu gazów odlotowych emitowanych z procesów technologicznych, zwłaszcza procesu wypalania klinkieru, produkcji wapna oraz produkcji ciepła w kotłach energetycznych. Dla analizatorów gazów: wieloskładnikowego GASMET DX 4000 i OVF 300 do oznaczania TOC, działających wg metod referencyjnych, opracowano procedury badawcze, wykonano badania międzylaboratoryjne oraz dokonano walidacji opracowanych metod. Na wybranym obiekcie przemysłowym przeprowadzono próbę terenową.  Dla potrzeb akredytacji pomiarów przy wykorzystaniu zakupionych analizatorów przygotowano niezbędną dokumentację. Komisja akredytacyjna PCA pozytywnie oceniła wykonane prace.

Symbol 4N008S10;

GŁODEK EWA, TREMBACZ JAROSŁAW, JASKÓŁA RENATA

Celem realizacji tematu było opracowanie sposobu termicznego rozkładu odpadów/biomasy oraz opracowanie projektu reaktora zgazowania dla potrzeb modernizacji układów opalania pieca obrotowego w cementowni. Przeprowadzono przegląd literaturowy: wpływu wybranych parametrów na proces zgazowania oraz dostępnych i stosowanych technik zgazowania biomasy/odpadów. Dla założonych parametrów technologicznych procesu wypalania klinkieru cementowego wykonano adaptacje modelu obliczeniowego „Piec”. Przeprowadzono obliczenia symulacyjne pracy pieca przy założeniu współspalania węgla z syngazem, uzyskanym z trzech różnych paliw (opony, biomasa i RDF), na palniku głównym. Obliczenia symulacyjne wykonano przy wydajności wynoszącej ok. 47.000 tkl/h. Wydajność ta odpowiada wydajności rzeczywistej, przemysłowej linii wypalania klinkieru przy spalaniu tylko i wyłącznie pyłu węglowego. Symulacja współspalania wykazała, iż w celu uzyskania odpowiednich parametrów technologicznych  (np. różnica temperatur pomiędzy płomieniem a materiałem) można współspalać z węglem max 30% syngazu z biomasy, 60% syngazu z RDF lub ponad 80% syngazu z opon.

Symbol 4N010S10;

GIERGICZNY ELŻBIETA, RAJCZYK KRYSTYNA

W ramach realizacji przedstawionej pracy oznaczono wskaźniki aktywności pucolanowej popiołu lotnego wg PN-EN 450-1:2009 przy wykorzystaniu różnych cementów porównawczych. W badaniach stosowano cementy przygotowane w laboratorium na bazie jednego klinkieru, ale z różnymi składnikami drugorzędnymi oraz cementy pobrane od różnych producentów. Przeprowadzono także badania wpływu tych cementów na proces hydratacji zaczynu cementowo-popiołowego oraz określono wpływ właściwości zastosowanego cementu porównawczego na wartość badanych wskaźników aktywności.

W wyniku badań stwierdzono, iż istotnym czynnikiem wpływającym na wartość oznaczanego wskaźnika aktywności pucolanowej popiołów lotnych są właściwości zastosowanego cementu porównawczego, a zwłaszcza rodzaj dodatków drugorzędnych oraz zawartość tlenków alkalicznych.

Symbol 4N011S10;

RAJCZYK KRYSTYNA, GIERGICZNY ELŻBIETA, JAROCKA ANNA, PŁACHETKA KARINA, ŚLĘZAK EWELINA, ROLKA GRZEGORZ

W związku z wprowadzaniem w krajowej energetyce zawodowej zwiększonej ilości biomasy i innych palnych materiałów do współspalania z węglem, ważnym zagadnieniem, z punktu widzenia możliwości wykorzystania w budownictwie, staje się jakość popiołów lotnych z palenisk kotłowych. Nawiązana współpraca z przedstawicielami krajowej energetyki zawodowej, w szczególności skupionej wokół Polskiej Unii Ubocznych Produktów Spalania pozwoliła na pozyskanie materiału doświadczalnego do badań wpływu stosowania podwyższonej ilości biomasy na kształtowanie się właściwości fizykochemicznych popiołów. Metodami analizy dyfraktometrycznej i Termicznej Analizy Różnicowej zbadano skład fazowy popiołów powstających w procesie współspalania różnego rodzaju biomasy z węglem. Przy pomocy mikroskopu elektronowego określono strukturę i kształt ziaren popiołów. Określony został również wpływ udziału podwyższonych ilości biomasy na zawartość metali ciężkich i inne własności związane z wpływem na środowisko. Przeprowadzone badania wskazują jednoznacznie, że wprowadzanie do procesu współspalania z węglem większych ilości biomasy wywiera wpływ na jakość popiołów lotnych w świetle wymagań aktualnych norm dla popiołu lotnego jako dodatku do betonu i cementu. Wzrost udziału biomasy w procesie współspalania z węglem nie wpływa na podwyższenie wskaźników określających poziom promieniotwórczości naturalnej popiołów lotnych. Wręcz przeciwnie, badania wykazały, że popiół powstały ze spalania 100% biomasy wykazuje najniższą promieniotwórczość. Dostrzegalny jest natomiast wpływ ilości i rodzaju stosowanej biomasy na zawartość metali ciężkich.

Symbol 4N012S10;

SZOTA MAREK

Celem pracy było badanie oddziaływania różnego rodzaju domieszek chemicznych na zaprawy zawierające popioły lotne o różnych stratach prażenia i różnej miałkości. W pracy przedstawiono wyniki badań wodożądności popiołów lotnych, a także rozpływy zapraw zmodyfikowanych domieszkami upłynniającymi i uplastyczniającymi oraz popiołów, które posiadają miałkość powyżej 40% masy i stratę prażenia powyżej 9% masy. W wyniku badań stwierdzono, iż istnieją zależności pomiędzy stratami prażenia a wodożądnością i/lub miałkością, a wodożądnością. Wykazano, że wraz ze wzrostem straty prażenia i/lub miałkości wodożądność również rośnie. Badania potwierdziły również, że domieszki chemiczne nowej generacji na bazie polimerów (w szczególności upłynniacze) w znacznie większym stopniu potrafią zredukować ilość wody zarobowej lub upłynnić mieszankę, niż domieszki na bazie lignosulfonianów.

Symbol 4N013S10;

LIGUS GRZEGORZ, KIPRIAN KATARZYNA, JANETA JAROSŁAW, NOLEPA ALFRED

Celem pracy było dokonanie przeglądu prawodawstwa, technik  pomiarowych oraz metod oceny i prognozowania w zakresie emisji hałasu przemysłowego i drogowego. W pracy zostały również scharakteryzowane znaczące źródła emisji hałasu przemysłowego i drogowego w sposób umożliwiający odniesienie się do problemu oceny emisji akustycznej na potrzeby prac eksperckich w zakresie sporządzania dokumentacji środowiskowej inwestycji. Aby możliwe było osiągnięcie powyższego celu pracy zakres pracy objął studia literaturowe w aspekcie analizy aktów prawnych i normatywów, przeglądu znaczących źródeł hałasu przemysłowego i drogowego wraz z analizą dostępnych w literaturze przedmiotu wyników badań akustycznych. Wyniki pracy mogą być wykorzystane przy wykonywaniu prac eksperckich z zakresu dokumentacji środowiskowych dla inwestycji oraz działań mających na celu akredytowanie pomiaru hałasu w laboratoriach pomiarowych.

Symbol 4N015S10;

KALINOWSKI WOJCIECH, PECIAK WŁADYSŁAW, SUCHODOLSKI RYSZAD, KOŚCIANOSKI JAN

Podstawowym celem realizacji tematu było opracowanie sposobu suszenia wilgotnych materiałów kawałkowych, ziarnistych, żużli, popiołów w fluidyzowanej warstwie, głównie z uwagi na korzystne cechy takiego procesu: wysoką intensywność procesów wymiany ciepła i masy, relatywnie niskie zużycie energii oraz mniejszą wrażliwość na występowanie ziarna nadmiarowego,w porównaniu do suszenia w stanie zawieszenia. Długi czas przebywania materiału w suszarni pozwala na zmniejszenie temperatury czynnika suszącego, co stwarza możliwość efektywnego wykorzystania energii odpadowej np. entalpii powietrza nadmiarowego z chłodnika klinkieru. W bieżącym etapie realizacji zbudowano i uruchomiono stanowisko doświadczalne do badań modelu fizycznego suszarni fluidalnej. Zgodnie z założeniami, w budowie stanowiska doświadczalnego suszarni fluidalnej wykorzystano w maksymalnym stopniu elementy, stanowiące wyposażenie hali technologicznej Instytutu. Po rozruchu instalacji wykonano wstępne próby technologiczne suszenia drobnoziarnistego żużla granulowanego oraz dokonano oceny procesu suszenia.

Jednostkowe obciążenie rusztu gazami suszącymi (t= 230-260C) maleje ze wzrostem temperatur suszenia i wydajności suszarki i w próbach nie przekroczyło 1,0 m3n/m2s.m. Maksymalne opory przepływu powietrza suszącego przez złoże, dla wydajności ok. 1300 kg/h, przy wysokości warstwy h = 50mm wyniosły 1900 Pa. Wstępne wyniki próby potwierdziły możliwość wykorzystania badanej konstrukcji w procesie suszenia, chociaż uzyskane wartości współczynników wnikania ciepła i masy okazały się stosunkowo niskie, a w konsekwencji także gęstości strumienia odparowanej wody m’H2O w przeliczeniu na pusty przekrój osiągnęły niezbyt wysoki poziom  m’H2O = (86 – 166) [kg/(m2h)]. Dla poprawy efektywności procesu przewiduje się zwiększenie grubości złoża oraz  modyfikację konstrukcji komory podrusztowej dla wyeliminowania zauważonych nieprawidłowości (przesyp drobnych frakcji nadawy, blokowanie kanałów gazowych).

Symbol 4N016S10;

SIEMIĄTKOWSKI GRZEGORZ

Przedmiotem pracy było zagadnienie związane z możliwością wykorzystania rejestrowanych danych pomiarowych z systemu monitorowania linii wypalania klinkieru (w tym temperatury płaszcza pieca) do dokonania bieżącej oceny grubości wymurówki, a także zbadanie możliwości przewidywania sytuacji awaryjnych wymurówki w piecu obrotowym. W oparciu o dane literaturowe i analizę zjawisk fizyko-chemicznych zachodzących w piecu obrotowym, przedstawiono problem awaryjności materiałów ogniotrwałych oraz jej wpływ na wskaźniki eksploatacyjne pieca. Na podstawie przeprowadzonych analiz i rozważań teoretycznych, dokonanych badań na obiekcie oraz porównania wyników obliczeń z danymi pomiarowymi, stwierdzono, że pomiar temperatury płaszcza pieca jest parametrem, który umożliwia przeprowadzenie oceny stanu wymurówki wewnątrz pieca, a dobór odpowiednich struktur neuronowych pozwala na prognozowanie stanu wymurówki w piecu obrotowym. Opracowana aplikacja, w oparciu o algorytm obliczeniowy i przedstawioną strukturę systemu ekspertowego, prawidłowo szacuje grubość wymurówki i napieku ochronnego (błąd < 10%). Opracowany system, oparty na sieciach neuronowych typu MLP (Multi-Layer Perceptrons) o strukturze: 110 neuronów wejściowych, 17 neuronów ukrytych i 3 neurony wyjściowe, wykazał się najlepszymi możliwościami w zdolności dopasowania się do danych w różnych warunkach  Zostało to potwierdzone wynikami uzyskanymi w poszczególnych strefach pieca, gdzie panują odmienne uwarunkowania technologiczne oddziałujące na wykładzinę ogniotrwałą. Opracowany system może być przydatnym narzędziem diagnostyczno-prognostycznym dla służb technologicznych w cementowni dla diagnozowaniu stanu pracy wykładziny ochronnej w różnych warunkach pracy pieców obrotowych.

Symbol 4N017S10;

GOŁAS KRZYSZTOF

Celem pracy była analiza wpływu wybranych konfiguracji pól prędkości przepływu gazu przez komorę elektrofiltru na skuteczność jego pracy, przy uwzględnieniu m.in. wtórnego porywania pyłu oraz rozkładu ziarnowego transportowanego pyłu. Analiza została przeprowadzona dla wybranych, pracujących w przemyśle jednostek  odpylających.  W pracy przedstawiono elementy  teorii odpylania elektrostatycznego, opracowano model matematyczny ruchu cząstki w polu elektrycznym z uwzględnieniem oddziaływania grawitacji oraz sił zewnętrznych wynikających z oporów przepływu oraz oddziaływania niejednorodności pola elektrycznego. Wykonano analizę wpływu zmian konfiguracji przepływu oraz wtórnego porywania pyłu na skuteczność odpylania elektrofiltru. Badania symulacyjne wpływu zmian pola prędkości gazu zapylonego w przekroju poprzecznym komory procesowej z uwzględnieniem rozkładu składu ziarnowego pyłu (w oparciu o program Fluent) pokazały, że odpowiednio ukształtowane przepływy spalin przez komorę procesową filtra pozwalają na podniesienie sprawności działania odpylaczy elektrostatycznych. W praktyce oznacza to możliwość projektowania wybranych cech konstrukcyjnych komory procesowej, a zwłaszcza elementów kierująco-dławiących dla optymalizacji pracy urządzeń przemysłowych.

Symbol 4N018S10;

PAPROTNY WŁODZIMIERZ, ADAMCZYK ZBIGNIEW

Celem pracy była modernizacja konstrukcji laserowego analizatora uziarnienia LAU‑11, opracowanego i zbudowanego w latach 90-tych w Instytucie Mineralnych Materiałów Budowlanych, mająca na celu poszerzenie możliwości pomiarowych przyrządu od strony drobnych frakcji pyłów, w celu umożliwienia wyznaczania koncentracji pyłów PM10 i PM2,5.

W ramach pracy rozszerzono konstrukcję przyrządu o dodatkowe cztery kanały pomiarowe, wyposażone w fotodetektory umieszczone pod kątami od 190 do 550 do osi optycznej co znacznie poszerzyło możliwości pomiarowe przyrządu. Zmodyfikowano programy obsługi przyrządu oraz algorytmy kalibracyjne i pomiarowe. Dodatkowe kanały zaopatrzono we wzmacniacze pomiarowe połączone z dodatkowym sterownikiem mikroprocesorowym zapewniającym komunikację ze zmodyfikowanymi programami narzędziowymi przyrządu. Przeprowadzono komputerową symulację rozkładów kątowych widm dyfrakcyjnych dla próbek o różnych rozkładach uziarnienia w funkcji parametrów optycznych materiałów próbki i ośrodka dyspergującego. Podczas wzorcowania przyrządu pojawiły się problemy z kalibracją frakcji poniżej 10µm (brak wzorców) oraz wystąpiła konieczność weryfikacji dotychczasowych próbek kalibracyjnych. Przeprowadzono porównanie wyników kalibracji dla istniejącej dotychczas konfiguracji przyrządu oraz zmodyfikowanej. W wyniku pracy stwierdzono, że w zakresie stosowanych próbek kalibracyjnych, nowa konstrukcja lepiej od dotychczasowej aproksymuje składy ziarnowe badanych (nieznanych) próbek pyłu.

 

 

TEMATY DZIAŁALNOŚCI STATUTOWEJ ZREALIZOWANE W 2009 ROKU

Symbol 9/433/S;

RAJCZYK KRYSTYNA

Temat stanowił II etap pracy dotyczący poznania i wykorzystania popiołów fluidalnych. W pracy  omówiono wyniki badań prowadzonych w Zakładzie Inżynierii Materiałowej, dotyczących waloryzacji popiołów fluidalnych pod kątem wykorzystania ich jako dodatku mineralnego do cementu i betonu. W pracy zwrócono szczególną uwagę na problemy związane ze specyficznymi właściwościami popiołów fluidalnych, które w świetle aktualnych norm  wykluczają zastosowanie nie uszlachetnionych popiołów fluidalnych w produkcji materiałów budowlanych. Omówiono wyniki przeprowadzonych badań, których celem było poddanie popiołów fluidalnych specjalnym zabiegom poprawiających ich własności w tym: uszlachetnianie popiołów fluidalnych poprzez proces wstępnej, kontrolowanej hydratacji, wstępne składowanie popiołów jako droga do ich wykorzystania, rozdrabnianie popiołów fluidalnych oraz termiczna aktywacja. Wyniki przedstawionych w I i II etapie powinny być opracowane w formie monografii i  wydane w  wydawnictwie  "Prace SCMOiB.

Symbol 9/716/S;

KALINOWSKI WOJCIECH, PECIAK WŁADYSŁAW, GOŁAS KRZYSZTOF, SUCHODOLSKI RYSZARD

Jedną z metod intensyfikacji procesów suszenia jest prowadzenie procesu wymiany ciepła materiałów stanie zawieszenia materiałów w gazach suszących. Z analizowanych wariantów rozwiązań procesu technologicznego wybrano suszenie w złożu fluidalnym. Duża powierzchnia bezpośredniego kontaktu gazu i pyłu, warunki cieplno-przepływowe w złożu fluidalnym sprzyjają intensywnej, równoczesnej wymianie ciepła i masy (pary wodnej) pomiędzy materiałem suszonym, a gazami grzewczymi. Zagadnienia praktyczne ukierunkowano na wykonanie konstrukcji modelowej suszarki. W teoretycznej części pracy, niniejszego etapu wykonano symulacje komputerowe procesu suszenia materiału ziarnistego w prądzie krzyżowym. Na podstawie obliczeń cieplnych procesu określono podstawowe parametry pracy suszarni w warunkach pracy modelu, dla zróżnicowanych warunków początkowych. W części praktycznej wykonano dokumentację techniczną stanowiska doświadczalnego. Przyjęto przy tym założenie maksymalnego wykorzystania infrastruktury hali technologicznej oraz elementów istniejących stanowisk modelowych (palenisko, wymiennik cyklonowy, odpylacz, wentylator). W roku 2009 rozpoczęto także budowę stanowiska i w ramach pracy wykonano model fizyczny podstawowego agregatu- suszarki fluidalnej. W dalszych etapach pracy przewiduje się dokończenie budowy instalacji doświadczalnej, rozruch stanowiska oraz wykonanie badań dla wybranej grupy wilgotnych materiałów odpadowych.

Symbol 9/713/S;

DUDA JERZY, GOŁAS KRZYSZTOF, SKOTNICKI PAWEŁ, GOŁAS ANDRZEJ

Celem pracy było przedstawienie aktualnie stosowanych rozwiązań układów kogeneracyjnych na przykładzie ciepłowni lokalnych. W pracy omówiono:

  • różnice pomiędzy wytwarzaniem ciepła i energii elektrycznej w sposób skojarzony (kogeneracja) i rozdzielony oraz wynikające z nich korzyści ekonomiczne i ekologiczne w stosunku do kogeneracji,
  • podstawowe uwarunkowania prawne związane z wytwarzaniem energii w kogeneracji,
  • podstawowe rozwiązania technologiczne układów kogeneracyjnych: układy z turbinami parowymi, układy z tłokowymi silnikami spalinowymi, układy z turbinami gazowymi, układy z ogniwami paliwowymi, układy gazowo-parowe, układy z mikroturbinami gazowymi, układy z ogniwami paliwowymi, układy z silnikiem Stirlinga, układy wykorzystujące obieg ORC, układy obiegiem Kaliny i inne.

Autorzy szczególną uwagę zwrócili na zagadnienia związane z wykorzystaniem biomasy.

Przedstawiono stosowane rozwiązania w tym zakresie:

  • układy wykorzystujące fermentację beztlenową,
  • układy wykorzystujące  zgazowanie termiczne,
  • układy związane ze spalaniem biomasy w kotłach z paleniskiem atmosferycznym.
Podkreślono znaczenie, jakie posiadają układy zintegrowane ze zgazowaniem biomasy, które mogą być łączone z ogniwami paliwowymi (w przypadku zastosowania reformingu uzyskanego gazu wodorowego), czy też dodatkowo rozbudowywane o moduł ORC. Zwrócono uwagę na obiecujące rezultaty, jakie przynoszą badania układów z silnikiem śrubowym. Ponadto w pracy poruszono zagadnienie związane z trigeneracją (skojarzone wytwarzanie ciepła, chłodu i energii elektrycznej). Zwrócono także uwagę na możliwości związane z modernizacją ciepłowni już istniejących (np. poprzez wymianę kotłów węglowych na układy składające się z turbiny gazowej i kotła odzyskowego).

Symbol 9/715/S;

WEISSER PATRYK, SKOTNICKI PAWEŁ

W celu przeprowadzenia analizy możliwości zaimplementowania przedmiotowego układu do odzysku ciepła odpadowego w przemyśle cementowym konieczna jest faza badawcza obejmująca dokładne poznanie zjawisk fizycznych zachodzących w obrębie płaszcza pieca, zbudowanie modelu wymiany ciepła oraz instalacji pilotażowej na rzeczywistym obiekcie przemysłowym. W niniejszym opracowaniu skupiono się nad metodyką wyznaczenia efektywnego strumienia ciepła odpadowego z płaszcza pieca cementowego w celu określenia możliwości jego wykorzystania jako źródła zasilania dla układów kogeneracyjnych. Niezbędnym krokiem do osiągnięcia zamierzonego celu jest opracowanie metodyki pomiaru/obliczeń i dobór odpowiedniego systemu pomiarowo-rejestrującego, który pozwoli na porównanie wyników wyznaczonych analitycznie i empirycznie nie tylko na jednym konkretnym obiekcie, ale także aby docelowo, w przypadku powodzenia projektu móc zasymulować podobne instalacje w innych warunkach.

Symbol 9/435/S;

RAJCZYK KRYSTYNA, JAROCKA ANNA, PŁACHETKA KARINA, ŚLĘZAK EWELINA

Praca stanowiła II etap badań nad możliwością wykorzystania odpadowych gipsów powstających w procesie neutralizacji ścieków kwaśnych przy produkcji miedzi. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących eliminacji występujących w odpadach zanieczyszczeń poprzez procesy fizyczne wymywania i filtracji. Stwierdzono, że zawarte w odpadowym gipsie metale ciężkie należą do trudno wymywalnych. Natomiast przeprowadzone próby wymywania przy stosowaniu odpowiednich parametrów czasu i temperatury mogą doprowadzić do całkowitego wymycia chloru. Prowadząc badania zmierzające do uszlachetnienia odpadowego gipsu zwrócono szczególną uwagę na wykorzystanie go jako regulatora czasu wiązania cementu. W tym celu określono wpływ dodatku gipsu po neutralizacji ścieków kwaśnych na czas wiązania cementu i proces narastania wytrzymałości.

Symbol 9/434/S;

GIERGICZNY ELŻBIETA

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości popiołów lotnych zakwalifikowanych wg normy PN-EN 450-1:2009 do różnych kategorii ze względu na wielkość strat prażenia (kategoria A, B, C) i miałkości (kategoria N, S). Zbadano wpływ dodatku takich popiołów na kształtowanie się właściwości kompozytów cementowo-popiołowych oraz przeprowadzono ocenę efektywności działania domieszek chemicznych w obecności popiołów lotnych o różnej miałkości i zawartości strat prażenia. Stwierdzono, że popioły lotne zakwalifikowane do różnych kategorii charakteryzują się różną wodożądnością i aktywnością pucolanową, wykazują różną efektywność we współpracy z domieszkami chemicznymi. Najlepsze parametry w tym zakresie  wykazują popioły lotne kategorii S i A, co predestynuje do stosowania ich w betonach nowej generacji (beton wysokowytrzymałościowy, beton wysokowartościowy, beton samozagęszczający się wibrobeton).

Symbol 9/436/S;

SZOTA MAREK

Celem pracy było przybliżenie właściwości popiołów lotnych tzw. wapniowych powstających ze spalania węgla brunatnego. Pokazano właściwości chemiczne i fizyczne popiołów oraz możliwości ich wykorzystania jako dodatku do cementu. Pokazano zmienność właściwości chemicznych na podstawie wyników badań uzyskanych z laboratorium jednej z elektrowni. Zamieszczono również wyniki badań fizycznych popiołów, które zostały poddane aktywacji poprzez odpowiednie domielenie. W wyniku badań stwierdzono, że badany popiół lotny ze spalania węgla brunatnego poddany aktywacji poprzez domielenie w odpowiednim czasie daje wyniki wytrzymałościowe porównywalne z wynikami cementu wzorcowego a w późniejszych okresach dojrzewania nawet wyższe.

Symbol 9/712/S;

TREMBACZ JAROSŁAW, SŁADECZEK FRANCISZEK, KOŚCIANOWSKI JAN, WEISSER PATRYK

Wprowadzony w 2006r. rejestr PRTR rekomenduje uwolnienia (zwłaszcza substancje organiczne) nie wykazywane w dotychczasowych przepisach środowiskowych. Dla procesu wypalania klinkieru w odniesieniu do uwolnień do powietrza, rejestr rozpatruje 26 zanieczyszczeń, z których aż 12 nie było dotychczas mierzonych w Polsce. Obecnie wskaźniki te przyjmowano z dostępnych danych literaturowych. W pracy podano sposoby oszacowanie uwolnień niezorganizowanego PM10 z procesów przygotowawczych (kruszenie, przenoszenie, przeładunek, składowanie) oraz z pojazdów transportu wewnętrznego (wozidła, ładowarki, ciężarówki). Przedstawiono także potencjalne możliwości pomiarów przez Instytut niektórych zanieczyszczeń takich jak:

  • nowy analizator Gasmet DX-4000 - N2O, HCN, benzen, metan, amoniak;
  • pobór próbek + analiza chromatograficzna - antracen, naftalen, diftalan (DEHP), PCB, WWA, NMVOC.
Wymaga to opracowania metodyki i walidacji metod pomiaru w/w zanieczyszczeń. W związku z tym proponuje się dalszą realizację tej pracy.

Symbol 9/321/S;

BOŻYM MARTA, POLUSZYŃSKA JOANNA, SŁAWIŃSKA IRENA

Celem pracy było opracowanie metody oznaczania azotu Kjeldahla oraz form azotu: amonowej oraz azotanowej (III) i (V) w próbkach wód i ścieków. Materiał badawczy stanowiły próbki wód podziemnych pochodzących z piezometrów znajdujących się na terenie czynnego składowiska odpadów komunalnych oraz ścieki (bytowe i odcieki ze składowiska). Wybrano po dwie metody spektrofotometryczne dla każdego oznaczenia, w celu wybrania najbardziej przydatnej w praktyce laboratoryjnej. Metody zostały ocenione po uwzględnieniu parametrów walidacyjnych, takich jak granica wykrywalności i oznaczalności, zakres roboczy, liniowość, współczynniki kierunkowe prostych, współczynnik zmienności i czułość metody oraz poprawność i precyzja. Na podstawie uzyskanych wyników dokonano wyboru metody oznaczeń azotu amonowego, azotanowego(III) i azotanowego(V) dla próbek wód i ścieków. Dla azotu amonowego wybrano metodę z dichlorocyjanuranem sodu, z uwagi na szerszy zakres metody, uzyskanie dobrych parametrów analitycznych oraz mniejszy wpływ matrycy na wyniki niż dla metody z odczynnikiem Nesslera. W przypadku azotanów(III) uzyskano zbliżone wyniki dla obu sprawdzanych metod, tj.: z kwasem sulfanilowym i 1-naftyloaminą (PN-73-C-04576) oraz metody absorpcyjnej spektrometrii cząsteczkowej wg PN-EN 26777.1999. Zdecydowano się jednak na wykorzystanie w laboratorium metody absorpcyjnej spektrometrii cząsteczkowej, z uwagi na stosowanie mniej toksycznych odczynników podczas analiz. W oznaczeniu azotanów(V) satysfakcjonujące wyniki uzyskano jedynie dla metody z salicylanem sodu. Druga sprawdzana metoda z 2,6-dimetylofenolem może być stosowana jedynie dla próbek o dużej zawartości tej formy azotu.

Symbol 9/323/S;

POLUSZYŃSKA JOANNA, SŁAWIŃSKA IRENA, BOŻYM MARTA

Celem pracy było opracowanie metody oznaczania trihalometanów (THM) w próbkach wody pitnej, metodą chromatografii gazowej z detektorem wychwytu elektronów (GC-ECD). W ramach prac zakupiono kolumnę chromatograficzną oraz wzorce certyfikowane do oznaczania trihalometanów THM. Opracowano metodę oznaczania THM przy pomocy chromatografii gazowej z detektorem wychwytu elektronów GC-ECD. Następnie wykonano krzywe kalibracyjne oraz wyznaczono granice wykrywalności i oznaczalności. Na podstawie wykonanych krzywych kalibracyjnych wyznaczono zakresy liniowe dla metody chromatograficznej. Po opracowaniu metody analizy THM na GC-ECD wykonano wstępne badania zawartości THM w próbkach wody fortyfikowanych wzorcem trihalometanów. Wykorzystano metodę ekstrakcji ciecz-ciecz poprzez wytrząsanie próbki wody z rozpuszczalnikiem organicznym, który w tym przypadku stanowiła mieszanina pentanu i acetonu. Stopnie odzysku THM wyznaczono na podstawie analiz próbek wody wzbogaconych wzorcem THM. Z dostępnych danych literaturowych, analiz sporządzonych roztworów kalibracyjnych oraz Rozporządzenia Ministra Zdrowia w sprawie dopuszczalnych wartości sumy THM-ów w wodzie pitnej ustalono objętość próbki oraz objętość rozpuszczalników do analizy. Następnie wykonano analizy środowiskowe próbek wody pitnej z ujęcia zlokalizowanego w Laboratorium. Opracowana w laboratorium metoda badawcza oznaczania trihalometanów w wodzie pozwala na wykrycie tych związków na poziomie stężeń 0,01 µg/l wody. Sporządzone krzywe kalibracyjne dla przedziału stężeń 0,01-0,1 µg/ml jedynie w przypadku chloroformu dały satysfakcjonujące rezultaty za wyjątkiem jednego punktu krzywej. Z analizy krzywych kalibracyjnych można wywnioskować, iż metoda pozwala na wyznaczenie trzech zakresów liniowych, w których współczynnik liniowości R2 byłby równy przynajmniej 0.99. Na podstawie sporządzonych krzywych kalibracyjnych wyznaczono granice oznaczalności trihalometanów w wodzie na poziomie stężeń 0,05 – 10 µg/l wody. Dla porównania dopuszczalne stężenie trihalometanów w wodzie przeznaczonej do spożycia dla ludzi wg Rozporządzenia Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007 wynosi, dla sumy THM, 100 µg/l. Opracowana w laboratorium metoda pozwala więc na oznaczenie tych związków na poziomach niższych od wartości dopuszczalnej. Wyznaczone stopnie odzysku dla czterech oznaczanych trihalometanów nie dały satysfakcjonujących wyników, dlatego konieczne jest dalsze prowadzenie badań nad innymi metodami izolacji tych związków z próbek wody. Metoda wymaga jeszcze wielu badań nad dokładnym ustaleniem zakresów liniowości obliczonych także na podstawie z wzbogaconych próbek środowiskowych, a także próbek materiału certyfikowanego.

Symbol 9/324/S;

POLUSZYŃSKA JOANNA

Celem pracy było porównanie różnych metod przetwarzania osadów ściekowych oraz zbadanie wpływu przetwarzania na zawartość wybranych związków organicznych-wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA). W ramach pracy zbadano zawartość 16-tu WWA wg EPA w osadach ściekowych surowych i stabilizowanych, pochodzących z trzech komunalnych oczyszczalni ścieków, z terenu województwa opolskiego. Z dwóch oczyszczalni ścieków pobrano i przebadano próbki osadu surowego po prasie oraz osadu z dodatkiem wapna palonego, natomiast z jednej oczyszczalni próbki osadu surowego oraz osadu z trocinami. Dodatkowo z jednej z oczyszczalni ścieków pobrano próbki dochodzącego do niej ścieku surowego (przed oczyszczeniem) oraz próbki ścieku oczyszczonego, w celu zbadania wpływu procesu oczyszczania na zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w oczyszczonym ścieku wprowadzonym do środowiska. Do badań zawartości WWA w osadach ściekowych wykorzystano metodę opracowaną w Laboratorium Badań Środowiska. Do analizy ścieków wykorzystano opracowaną w laboratorium akredytowaną metodę oznaczania WWA w wodach i ściekach wg procedury SOP 9 MB. Dokonano oceny jakościowej i ilościowej zawartości WWA w badanych próbkach osadów ściekowych i ścieków. Wyniki przedstawiono i omówiono w sprawozdaniu z pracy. Wstępnie oceniono wpływ stosowanych metod stabilizacji wapnem palonym i trocinami, na zawartość WWA w osadach. Powyższe badania stanowią bazę dla kolejnych doświadczeń związanych z analizą wpływu różnych metod stabilizacji na zawartość WWA w osadach ściekowych, które mogą zostać przeznaczone do przyrodniczego wykorzystania.

Symbol 9/322/S;

BOŻYM MARTA, POLUSZYŃSKA JOANNA, SŁAWIŃSKA IRENA

Celem pracy było porównanie kilku metod oznaczania ogólnego węgla organicznego w próbkach wód i ścieków oraz wyłonienie metody konkurencyjnej do metody referencyjnej, czyli spektrometrii w podczerwieni. W pracy poddano analizie próbki wód podziemnych pochodzących z piezometrów wokół składowiska odpadów oraz ścieki. Próbki wzbogacono glukozą na różnym poziomie, w zależności od rodzaju próbki. Do analizy OWO w próbkach wody i ścieków oraz po ich wzbogaceniu, wykorzystano cztery metody analityczne, tj.: metodę spektrofotometrii podczerwieni zgodnie z normą PN-EN 1484:1999, metodę kolorymetryczną z wykorzystaniem testów OWO (LCK 385, LCK 386, LCK 387), metodę miareczkową z dwuchromianem potasu oraz metodę wagową, jako stratę po prażeniu, zgodnie z normą PN-78/C-04541. Najbardziej zbliżone do metody referencyjnej (spektrometrii IR) wyniki uzyskano dla metody testów kuwetowych. Jednak z uwagi na wysoki koszt analizy tą metodą, alternatywnie może zostać wykorzystana metoda miareczkowa. Metoda wagowa obarczona była największym błędem oznaczania OWO. Planuje się kontynuację badań, w których zostaną wykorzystane inne zakresy analityczne oraz wzorce wzbogacające.

Symbol 9/711/S;

GŁODEK EWA, JANECKA LUCYNA, JASKÓŁA RENATA

Celem pracy było określenie ilości odpadów z przemysłu rolno-spożywczego powstających na terenie województwa opolskiego, które mogą być wykorzystane, w procesie fermentacji metanowej, do produkcji biogazu oraz określenie najkorzystniejszego wariantu pracy biogazowi (rodzaj zastosowanego substratu, wielkość biogazowi) z ekonomicznego punku widzenia. W pracy przeprowadzono identyfikację stanu istniejącego w zakresie możliwości wykorzystania odpadów z przemysłu rolno-spożywczego do produkcji biogazu. Stwierdzono, iż w województwie opolskim największą grupę odpadów stanowią: odchody zwierzęce, odpadowa tkanka zwierzęca (kod 020202), wytłoki, osady i inne odpady z przetwórstwa roślin (kod 020380, 020780). W oparciu o wyżej wymienione substraty, przeprowadzono uproszczoną analizę ekonomiczną. Analiza potwierdziła, iż budowa biogazowi utylizujących tylko odchody zwierzęce nie są opłacalne. Aby poprawić efektywność biogazowni należy zastosować kosubstrat w postaci odpadów z przemysłu spożywczego, a w szczególności odpadów poubojowych, których utylizacja jest źródłem przychodu inwestycji. Innym sposobem zwiększenia efektywności inwestycji, niż użycie substratów o dużej wydajności biogazu czy odpłatnej utylizacji odpadów z przemysłu spożywczego jest odpowiednie usytuowanie biogazowni dające możliwość zagospodarowania ciepła.

Symbol 9/714/S;

SŁADECZEK FRANCISZEK, TREMBACZ JAROSŁAW, GOŁAS KRZYSZTOF

Generalnie należy stwierdzić, że istnieją możliwości techniczno-technologiczne spalania pyłu węgla brunatnego z kopalni Bełchatów w przemyśle cementowym w Polsce. Przyjęte podstawowe wymagania jakościowe dla pieców cementowych to: wartość opałowa na palnik główny 22 MJ/kg, na kalcynator / komorę wzniosu -15 MJ/kg, zawartość siarki - < 1%, zawartość chloru - < 0,1%. W piecach obrotowych pył węgla brunatnego z kopalni Bełchatów o kaloryczności w stanie roboczym 19 MJ/kg może być stosowany albo jako mieszanka z węglem kamiennym na palniku albo bezpośrednio do kalcynatora / komory wzniosu. Do obliczeń potencjalnego zapotrzebowania ciepła wybrano 8 cementowni w odległości do 230 km od kopalni w miejscowości Rogowiec. Całkowite zastąpienie węgla kamiennego na palniku jest możliwe przez dodatek czystego tlenu do powietrza pierwotnego. Udział ten wynosi ok. 40% dla węgla brunatnego o kaloryczności 19 MJ/kg. Odpowiada to ilości 0,235 nm3/ nm3 czystego tlenu w powietrzu pierwotnym. Przy uwzględnieniu spalania jako paliwa dodatkowego zużytych opon oraz 30% paliw alternatywnych (wg aktualnego stanu ok. 20%) oszacowane roczne zapotrzebowanie dla sektora wynosi ok. 565 tys. ton. Wymaga to budowy na terenie kopalni instalacji produkcji pyłu węgla brunatnego o wydajności nominalnej 80 t/h.

Z porównania cen jednostkowych pyłów węgla kamiennego i brunatnego dla potrzeb wypalania klinkieru cementowego wynika, że cena węgla brunatnego jest ok. 20% niższa. Biorąc pod uwagę dodatkowe nakłady inwestycyjne cementowni na zbiorniki zapasu pyłu, cena ta na dzień dzisiejszy nie wydaje się być zbyt atrakcyjna. Głównym powodem, dla którego inwestycja jest nieopłacalna dla KWB Bełchatów są wysokie nakłady inwestycyjne suszarni WTA (ponad 70% kosztów dostaw). W związku z tym rozważano inną możliwość technologii przygotowania tego węgla do wypalania klinkieru. Jej główne założenie polega na suszeniu w innej, znacznie tańszej, poziomej suszarni fluidalnej. Końcowy przemiał jest przewidziany alternatywnie na terenie kopalni lub cementowni, przy pełnym wykorzystaniu instalacji przemiału węgla kamiennego. Dla przedstawienia konkurencyjnego rozwiązania w stosunku do techniki WTA, wydaje się celowe szczegółowe opracowanie wymogów technicznych i technologicznych suszenia węgla brunatnego w innym układzie suszarni fluidalnej oraz alternatywnej możliwości dostawy rozdrobnionego, podsuszonego węgla do cementowni i przemiału na miejscu w istniejących przemiałowniach węgla kamiennego.
 

 

POLECAMY:

 

CO2

 

Chromatograf

 

AT4

 

Urządzenia

 

Prace ICiMB

 

PORTALE TEMATYCZNE:

Gekon

E2BEBIS

OSZ

Kompostowanie

OZE

PRTR

EBO

Opolska Platforma Innowacyjna

Wszystkie prawa zastrzeżone ICiMB 2014