Pohjois-Suomen energia- ,kaivos- ja paperiteollisuuden sivutuotteet sideaineina kaivostäytöissä ja metsäautoteissä

Abstract

Teollisuudessa syntyvien sivutuotteiden käyttömahdollisuuksia tutkitaan nykyisin suuressa määrin niin talous- kuin ympäristötekijöidenkin vuoksi. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää Pohjois-Suomen energia-, kaivos- ja paperiteollisuuden sivutuotteiden käyttömahdollisuutta metsäautoteiden ja kaivostäyttöjen sideaineena puristuslujuuden näkökulmasta. Opinnäytetyö oli osa Kainuun Etu Oy:n ja Oulun seudun ammattikorkeakoulun rakennuslaboratorion teettämää tutkimushanketta.

Opinnäytetyön alussa tilaaja valitsi sideainetutkimuksessa käytettävät raaka-aineet ja suunnitteli sideaineiden koostumukset. Valintaperusteina olivat tilaajan selvittämät lujuudelliset ja taloudelliset tekijät. Raaka-aineiksi valikoitiin turvepohjainen lentotuhka, rikastushiekka, metakaoliini, dolomiittikalkki ja OPA-sakka.

Opinnäytetyön käytännön osuus käynnistettiin massojen valmistuksella. Seuraavaksi määritettiin koekappaleiden tiheys ja lopulta puristuslujuus kolmessa eri ikävaiheessa. Kaikki käytännön työvaiheet tehtiin Oulun seudun ammattikorkeakoulun rakennuslaboratoriossa kesän 2012 aikana.

Tutkimuksessa todettiin, että edellä mainittujen teollisuusalojen sivutuotteita voidaan käyttää sideaineena yhdessä sementin kanssa metsäautoteissä ja kaivostäytöissä. Metsäautoteiden lujuusvaatimus 0,5 - 2,0 MPa täyttyi kahdeksan massan osalta. Näistä massoista kolme täytti myös kaivostäyttöjen lujuusvaatimuksen 2,8 - 3,3 MPa. Sideainetutkimuksessa valmistettiin yhteensä 17 sideaineeltaan erilaista massaa. Yhdeksän massaa ei saavuttanut vaadittuja lujuusvaatimuksia.

Tuloksista kävi ilmi, että muuttamalla runkoaineen kokoa ja sideaineseoksia voitaisiin myös vaatimukset alittavien massojen osalta päästä metsäautoteiden lujuusvaatimusten tasolle. Tulevaisuudessa on tärkeää tutkia sideaineita myös käytännön olosuhteissa.

Industry produces many gangue minerals. Using these minerals sensibly is a problem in these days because environmental control is undergoing many changes. The goal of this thesis was to research gangue minerals from Northern Finland’s energy, mining and paper industry as addition in backfills and tote roads. The main purpose was to find a mineral mixture that gains the required strength test results. This thesis is a part of a research project which Kainuun Etu Ltd. has commissioned from Oulu University of Applied Sciences.

The materials and the type of mixtures that would be used in this research were selected at the beginning of this thesis. The Mixtures of additions were chosen on the grounds of economical and the assumed strength factors. In this thesis it was decided to use fly ash, tailings, dolomite chalk, metakaolin and OPA-sediment as addition.

The practical part of the thesis included mass making, determination of density and strength testing in three phase of life. All practical parts were carried out during summer 2012 in the construction laboratory of Oulu University of Applied Sciences.

According to the results of the compressive tests, the above-named gangue minerals can work as addition together with cement. However, these materials do not achieve the backfill or tote road strength requirements if they are used without cement.

In the future it would be important to carry on laboratory testing before proceeding to actual circumstances. Some researching task could be to modify the mixture of additions and aggregate.