Märkäpuretun lentotuhkan hyödyntäminen kaivoksen louohostäytössä

Abstract

Lentotuhkaa syntyy kivihiilen ja orgaanisen aineen polttoprosessissa palamistuotteena. Kivihiilituhka on hyväksytty betonin lisäaineeksi, mutta orgaanista tuhkaa ei saa käyttää nykymääräysten mukaan betonin sideaineena. Tässä työssä tutkitaan niin sanotun orgaanisen tuhkan käyttöä kaivoksen louhostäyttötarkoitukseen. Orgaanista tuhkaa syntyy turpeen, puuhakkeen, kantojen tai muun vastaavan aineen polttoprosessin palamistuotteena. Lentotuhkaa pystytään osittain hyödyntämään kaivoksen louhostäytössä. Sitä syntyy kuitenkin enemmän kuin ehditään käyttää, ja suuri osa lentotuhkasta joudutaan varastoimaan ulos, jolloin se pääsee kostumaan.

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää, voidaanko märkäpurettua lentotuhkaa käyttää kuivapuretun lentotuhkan tapaan kaivoksen louhostäytössä, reagoiko kostunut lentotuhka enää uudelleen ja saavuttaako koekappaleet 1 MPa:n puristuslujuuden.

Työ suoritettiin laboratoriotestein. Lentotuhkalle määritettiin kosteusprosentti, jotta saatiin muodostettua kullekin lentotuhkanäytteelle oma resepti. Prismakoekappaleet valmistettiin aktiivisuusindeksin määrittelevän standardin mukaisella menetelmällä. Näiden kappaleiden puristuslujuus testattiin seitsemän ja 28 vuorokauden iässä. Kappaleiden tuloksia verrattiin kuivasta lentotuhkasta tehtyjen kappaleiden tuloksiin. Myös sideainelietteestä tehtiin koekappaleita, joiden annettiin kovettua 28 vuorokatta. Näiden kappaleiden tuloksia ei kuitenkaan voitu käyttää varsinaiseen vertailuun, koska tuloksia oli vähän ja myöhäisemmässä vaiheessa tehdyt kappaleet eivät ehtineet kovettua.

Työn ansiosta saatiin selville, että märkäpurettu lentotuhka reagoi heikosti ja hitaasti kuivapurettuun lentotuhkaan verrattuna. Kosteusprosentti vaikuttaa lentotuhkan käytettävyyteen. Lujuudenkehitystä ei juuri tapahdu ensimmäisen viikon jälkeen kosteasta lentotuhkasta valmistetuilla kappaleilla. Kaikki prismakoekappaleet saavuttivat kuitenkin halutun 1 MPa:n lujuuden. Märkä, ulos varastoitu lentotuhka soveltuu huonosti sellaisenaan kaivoksen louhostäytössä käytettäväksi.

Fly ash is generated when coal or organic material is burned in thermal and electric power plants. Fly ash can be partly recycled in quarry fill of mine. The amount of fly ash may be so large that it is not possible to use all of it at once. Leftovers are stored outside without any shelter so it absorbs dampness. Coal fly ash is accepted material in concrete but organic fly ash is not because it is generated from burning organic materials, for example peat or stump.

The purpose of this thesis was to study if wet demolished organic fly ash can be used in quarry fill of mines. The main questions were: Will wet fly ash react again after bond is broken and will it achieve compressive strength of the 1 MPa.

The work was performed by different laboratory tests. The moisture percentage of fly ash was defined and based on that each fly ash got own recipe for the test piece paste. The standard of Activity index was the base on testing process. The test pieces were made of wet demolished fly ash and dry demolished fly ash. The pieces were tested in seven and twenty-eight days. The results of wet demolished fly ash pieces was compared to pieces which were made of dry demolished fly ash. Bigger test pieces were made of adhesive slurry. These pieces took much time to get solid and for this reason there are no any results of it.

The results of this thesis showed that wet demolished fly ash reacts weakly and slowly compared to dry demolished fly ash. The progress of compressive strength was slight after the first week. However all pieces achieved the aim of the 1 MPa compressive strength. In conclusion it can be said that wet fly ash, as it stated, suits poorly for quarry fill of mine.