Evaluation of Fly Ash in Bridge Deck Concrete, MLR-84-2, 1985

Fly ash was used in this evaluation study to replace 15% of the cement in Class D-57 structural concrete containing ASTM C494 Type B, retarding admixtures. Two Class "C" ashes and one Class "F" ash from Iowa approved sources were examined in each mix. When Class "C" ashes were used, they were substituted on the basis of 1.0 pound for each pound of cement removed. When Class "F" ash was used, it was substituted on the basis of 1.25 pounds of ash for each pound of cement removed. Compressive strengths of the retarded mixes, with and without fly ash, were determined at 7, 28 and 56 days of age. In most cases, with few exceptions, the mixes containing the fly ash exhibited higher strengths than the same concrete mix without the fly ash. The exceptions were the 7, 28, and 56 days of the mixes containing Class F ash. The freeze/thaw durability of the concrete studied was not affected by the presence of fly ash. The data obtained suggested that the present Class D-57 structural concrete mix with retarding admixtures can be modified to allow the substitution of 15% of the cement with an approved fly ash when Class III coarse aggregates are used. Setting times of the concretes were not materially changed due to the incorporation of fly ash.

Implantación de microcogeneración en el equipamiento municipal : "Centro de Historia de Zaragoza"

A raíz de la evolución del precio de la energía y de las medidas adoptadas a nivel mundial para el llamado “desarrollo sostenible”, la legislación europea ha liderado las correcciones a efectuar en los procesos protagonistas del consumo de recursos y de contaminación del medio ambiente. En la última década el proceso viene acelerándose para cumplir con los objetivos marcados, amparándose en unas ya consolidadas estadísticas sobre las repercusiones prácticas de cada una de las iniciativas proyectadas. Una de las tecnologías a emplear es la cogeneración, es decir, la producción simultánea de calor y electricidad. A diferencia de otras soluciones más ambiciosas, y por tanto con mayor incertidumbre en su aplicación práctica, la cogeneración es una respuesta ya madura y viable, directamente aplicable a industrias y con un claro apoyo institucional. El objetivo principal de este trabajo es demostrar mediante un estudio técnico – económico, la viabilidad de la solución planteada en este tipo de edificios, mediante la aportación de datos reales y contrastados. Así como establecer los parámetros e indicadores de medición que permitan elegir dicha tecnología como la solución óptima para el ahorro y eficiencia económica en su sector de aplicación. Entre las conclusiones más destacadas de este proyecto están los beneficios que aporta tanto al usuario del sistema como al conjunto de la sociedad, siendo este último aspecto fundamental en su financiación y subvención. Por otra parte, son instalaciones desconocidas en ciertos edificios por lo que este trabajo debe contribuir a su desarrollo y adopción por parte de las empresas de servicios energéticos.

Fly Ash Soil Stabilization for Non-Uniform Subgrade Soils, Volume I: Engineering Properties and Construction Guidelines, TR-461, 2005

Soil treated with self-cementing fly ash is increasingly being used in Iowa to stabilize fine-grained pavement subgrades, but without a complete understanding of the short- and long-term behavior. To develop a broader understanding of fly ash engineering properties, mixtures of five different soil types, ranging from ML to CH, and several different fly ash sources (including hydrated and conditioned fly ashes) were evaluated. Results show that soil compaction characteristics, compressive strength, wet/dry durability, freeze/thaw durability, hydration characteristics, rate of strength gain, and plasticity characteristics are all affected by the addition of fly ash. Specifically, Iowa selfcementing fly ashes are effective at stabilizing fine-grained Iowa soils for earthwork and paving operations; fly ash increases compacted dry density and reduces the optimum moisture content; strength gain in soil-fly ash mixtures depends on cure time and temperature, compaction energy, and compaction delay; sulfur contents can form expansive minerals in soil–fly ash mixtures, which severely reduces the long-term strength and durability; fly ash increases the California bearing ratio of fine-grained soil–fly ash effectively dries wet soils and provides an initial rapid strength gain; fly ash decreases swell potential of expansive soils; soil-fly ash mixtures cured below freezing temperatures and then soaked in water are highly susceptible to slaking and strength loss; soil stabilized with fly ash exhibits increased freeze-thaw durability; soil strength can be increased with the addition of hydrated fly ash and conditioned fly ash, but at higher rates and not as effectively as self-cementing fly ash. Based on the results of this study, three proposed specifications were developed for the use of self-cementing fly ash, hydrated fly ash, and conditioned fly ash. The specifications describe laboratory evaluation, field placement, moisture conditioning, compaction, quality control testing procedures, and basis of payment.

Teollisuuden jätteet ja niiden hyötykäyttö Kouvolan seudulla

Vuonna 2000 Suomessa syntyi jätteitä ja niihin rinnastettavia sivutuotteita yhteensä noin 127miljoonaa tonnia. Tästä määrästä lähes 17 miljoonaa tonnia oli peräisin teollisuudesta. Kouvolan seudun teollisuus tuottaa vuosittain jätettä noin 650 000 tonnia, josta suurimman osan muodostaa metsäteollisuus. Suurin osa teollisuuden jätteestä Kouvolan seudulla on kuitenkin helposti hyödynnettävää puujätettä. Hyötykäytön kannalta hankalia jätejakeita ovat etenkin paperiteollisuuden suuret jätevirrat, kuten kattilatuhkat. Kouvolan seudun teollisuusyrityksille suunnatuissa haastatteluissa selvisi, että jätteiden hyödyntäminen ja siihen suunnattavat resurssit vaihtelevat varsin paljon yrityksittäin ja toimialoittain. Parhaiten jätteitä pystytään hyödyntämään suurimmissa yrityksissä. Tyypillisiä syitä jätteiden hyödyntämättä jäämiselle ovat mm. kiinnostuksen, tiedon ja jätteelle sopivan hyötykäyttökohteen puuttuminen. Jos teollisuuden jätteiden hyötykäyttöä halutaan Kouvolan seudulla lisätä, tulee huomiota kiinnittää erityisesti alueella syntyviinsuuriin hyödyntämättä jääviin jätevirtoihin, mutta myös pk-yritysten tilanteeseen. Osassa pk-yrityksiä kaikki jäte toimitetaan edelleen kaatopaikoille. Jätealan lainsäädännössä annetaan tavoitteita jätteen hyötykäytön lisäämiseksi. Tavoitteiden saavuttamiseksi Suomessa tarvitaan runsaasti lisää jätteenkäsittelykapasiteettia. Jätevirtojen ympärille tuleekin tulevaisuudessa kehittymään uutta jätealan liiketoimintaa. Kouvolan seudulla jätealan toimintaa on muodostunut erityisesti Anjalankosken Ekoparkin alueelle. Alueelle voisi tulevaisuudessa kehittääesimerkiksi metsäteollisuuden sivutuotteiden ympärille rakentuvan osaamiskeskuksen. Liiketoimintamahdollisuuksia on myös esimerkiksi rakennusjätteen ja lasin kierrätyksessä sekä jätteen biologisessa käsittelyssä.

Kaatopaikkakaasun hyötykäyttömahdollisuudet Anjalankosken Ekoparkissa

Kaatopaikalle sijoitetut biohajoavat orgaaniset jätteet muodostavat jätetäytön hapettomissa olosuhteissa kaatopaikkakaasua, joka koostuu pääasiassa metaanista ja hiilidioksidista. Kaatopaikkakaasun sisältämän metaanin takia, kaasusisältää merkittävästi energiaa, joka on hyödynnettävissä eri tavoin. Tämän diplomityön tavoitteena oli tarkastella vaihtoehtoja Anjalankosken Keltakankaan kaatopaikoilla muodostuvan kaatopaikkakaasun hyödyntämiseksi. Tarkastellut vaihtoehdot tarjoavat ympäristöllisten hyötyjen lisäksi liiketoiminnallista hyötyä Ekoparkissa toimiville yrityksille. Tutkimuksessa tehdyt laskelmatosoittivat, että työssä tarkastellut kaatopaikkakaasun hyötykäyttövaihtoehdot ovat sekä taloudellisesti että kaasun riittävyyden kannalta hyödynnettävissä. Esimerkiksi kaatopaikkakaasun hyödyntämisellä kaukolämmön tuotannossa voidaan kattaa noin kolmannes Anjalankosken vuotuisesta kaukolämmön tarpeesta. Kaatopaikkakaasun lietteen kuivauskapasiteetti kattaa Pohjois-Kymenlaaksossa muodostuvan jätevesilietteen käsittelytarpeen. Biopolttoaineen kuivauskapasiteetti on riittävä olemassa oleviin valmistuslaitosten tuotantokapasiteetteihin verrattuna. Myös perinteisillä sähkön- ja lämmöntuotantotekniikoilla voidaan kattaa Ekoparkin oma sähkön- ja lämmöntarve. Kaatopaikkavesien haihdutus ei tulosten perusteella ole sekä taloudellisesti että kaasun riittävyyden kannalta hyödynnettävissä. Tuhkan vitrifioinnissa haasteen muodostaa investointikustannuksen suuruus. Anjalankosken Ekoparkin yritykset voivat hyödyntää työn tuloksia uuden liiketoiminnan kehittämiseen. Lisäksi tuloksia voidaan hyödyntää soveltaen eri kokoluokan kaatopaikkojen kaatopaikkakaasujen hyötykäyttöä suunniteltaessa.

Lämmitysvoimalaitoksella tuotetun kaukolämpöenergian korvaaminen erillishankinnalla

Diplomityön tavoitteena on määrittää rajahinta Mertaniemen lämmitysvoimalaitoksella tuotetun kaukolämpöenergian korvaamiselle erillishankinnalla Lappeenrannan Energian kannalta tarkasteltuna. Tarkoituksena on muodostaa taulukkolaskentapohjat erilaisille lämmönkorvaustapauksille sekä päivittää kyseisen lämmitysvoimalaitoksen sähköteho/kaukolämpöteho -karakteristikat. Työssä selvitetään myös lämmön erillishankinnan vaikutusta laitoksen ajotapaan. Laadittujen laskentapohjien ja karakteristikoiden avulla arvioitiin erillishankinnan kannattavuutta suunnitellun UPM-Kymmene Oyj:n Kaukaan voimalaitoksen, paikkakunnan teollisuuslaitoksien, Mertaniemen voimalaitoksen kaasukattiloiden sekä Lappeenrannan Energian lämpökeskuksien lämmöntuotannon tapauksissa. Lisäksi työssä tehtiin kustannuslaskelma kiinteälle lämpökeskukselle sekä laadittiin optimointilaskelma lämmöntuotannon polttoaineiden käytölle. Tuloksiksi saatiin, että yhteistuotanto on erillishankintaa paljon edullisempaa kaikissa tapauksissa. Kaukaan voimalaitoshankkeesta Lappeenrannan Energia jättäytyi täten toistaiseksi pois. Paikkakunnan teollisuuslaitoksilta ostetaan lämpöä edelleen, koska se on todettu edulliseksi yhteistuotannon seisokkien aikaan. Lappeenrantaan suunnitellaan uutta kiinteää lämpökeskusta, mutta sen käyttö korvaamaan yhteistuotantoa ei kannata nykyisillä polttoaineen hinnoilla.

Jäännöshiilen ja kalkkikiven reaktiokinetiikan mallinnus kiertoleijukattilan tulipesässä

Työn tavoitteena oli kehittää mallit jäännöshiilen ja kalkkikiven reaktiokinetiikan sekä jäännöshiilen jauhautumisen ennustamiseksi kiertoleijukattilan tulipesässä. Kehitetyt mallit toimivat tulipesämallin osamalleina. Perustuen mallinnettuihin reaktionopeuksiin ja jauhautumiskäyttäytymiseen tulipesämalli ennustaa kalkkikivihiukkasten rikinsidonnan ja jäännöshiilen jakautumisen erikokoisiksi hiukkasiksi tulipesässä ja tuhkissa. Työssä kehitetyt mallit perustuvat olemassa oleviin kalkkikiven ja polttoaineen reaktiivisuustesteihin laboratorio-kokoluokan leijukerrosreaktorissa. Mallit huomioivat myös tulipesän olosuhteet. Menetelmät kelpoistettiin onnistuneesti kaupallisen kokoluokan kiertoleijukattiloista mitattujen ja tulipesämallilla laskettujen taseiden avulla. Mallien kehittämistä tullaan jatkamaan.

Biopolttoaineseoksen poltosta aiheutuvien ongelmien arviointityökalu.

Biopolttoaineiden erityispiirteitä ovat alhainen lämpöarvo, korkea kosteuspitoisuus ja suuri haihtuvien aineiden määrä. Lisäksi biopolttoaineiden tuhkat sisältävät runsaasti alkaleja. Näistä ominaisuuksista seuraa ongelmia, jotka on otettava huomioon biopolttoainetta polttavan voimalaitoksen suunnittelussa ja käytössä. Diplomityössä selvitetään biopolttoaineiden poltosta aiheutuvat ongelmat ja niiden syyt sekä kehitetään työkalu, jonka avulla voidaan arvioida biopolttoaineseoksen polton ongelmien syntymistä. Arviointi tapahtuu biopolttoaineseoksen ominaisuuksien perusteella. Kattilassa vallitsevien, polton aikaisten olosuhteiden vaikutusta syntyviin ongelmiin ei tässä työssä tarkastella. Kun lähtötiedoista lasketut, ongelmien synnyn kannalta olennaiset polttoaineseoksen ja sen tuhkan ominaisuudet tunnetaan, verrataan niitä työssä koottuihin raja-arvoihin. Jos laskettu arvo on suurempi kuin rajaksi asetettu arvo, on todennäköistä, että kattilassa esiintyy ongelmia. Suurimmat ongelmat biopolttoaineiden leijupoltossa ovat likakerrostumien muodostuminen lämpöpinnoille, leijukerroksen sintraantuminen ja agglomeroituminen sekä lämpöpintojen korkealämpötilakorroosio. Raja-arvoina käytetään sekä tutkimustuloksina saatuja että käytännön kokemuksiin perustuvia arvoja. Raja-arvoja määritettäessä on huomioitu niiden soveltuvuus tarkastelun kohteena olevalle voimalaitokselle, jonka tyyppi ja kokoluokka vaikuttavat käytettäviin raja-arvoihin. Työkalu tukee keskikokoisen biovoimalaitoksen, jossa palaminen tapahtuu kerrosleijukattilassa, tuotteistusprosessia. Työkalua käytetään voimalaitoksen tuotteistuksessa optimaalisen polttoaineseoksen etsimiseen, riskienhallintaan sekä konseptikehitykseen. Lisäksi työkalua tullaan käyttämään valmiin tuotteen myyntiin ja markkinointiin.

Characterization Method for Comminution Behavior of Limestone and Fuel Ash in a Circulating Fluidized Bed Boiler

Työn tavoite oli kehittää karakterisointimenetelmät kalkkikiven ja polttoaineen tuhkan jauhautumisen ennustamiselle kiertoleijukattilan tulipesässä. Kiintoainekäyttäytymisen karakterisoinnilla ja mallintamisella voidaan tarkentaa tulipesän lämmönsiirron ja tuhkajaon ennustamista. Osittain kokeelliset karakterisointimenetelmät perustuvat kalkkikiven jauhautumiseen laboratoriokokoluokan leijutetussa kvartsiputkireaktorissa ja tuhkan jauhatumiseen rotaatiomyllyssä. Karakterisointimenetelmät ottavat huomioon eri-laiset toimintaolosuhteet kaupallisen kokoluokan kiertoleijukattiloissa. Menetelmät kelpoistettiin kaupallisen kokoluokan kiertoleijukattiloista mitattujen ja fraktioittaisella kiintoainemallilla mallinnettujen taseiden avulla. Kelpoistamistaseiden vähäisyydestä huolimatta karakterisointimenetelmät arvioitiin virhetarkastelujen perusteella järkeviksi. Karakterisointimenetelmien kehittämistä ja tarkentamista tullaan jatkamaan.

Quantitative elemental analysis of dry-ashed bark and wood samples of birch, spruce and pine from south-western Finland using PIXE

A total of over 200 different samples of bark and wood of Silver birch, Norway spruce and Scots pine were analysed. Samples were taken from several areas in western Finland, some with known sources of atmospheric heavy metal emission (Harjavalta, Ykspihlaja). Also analytical data for pine needles from some sites are reported. The chemical analyses were performed by thick-target particle-induced X-ray emission (PIXE) spectrometry after preconcentration by dry ashing of samples at 550oC. The following elements were quantified in most of the samples: P, S, K, Ca, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Rb, Sr, Cd, Ba and Pb. The ash percentage and the chemical composition of ashes of different wood materials were also obtained, as dry ashing was used in the analytical procedure. The variations in elemental concentrations in wood and bark of an individual tree, expressed as RSDs, were mostly in the range 10 – 20 %. For several trees of the same species sampled from small areas (< 1 ha), the variations in elemental concentrations were surprisingly high (RSDs 20 – 50 %). In the vicinity of metal plants, effects of strong atmospheric heavy metal pollution (pollution factor above 100) were observed in pine bark. The increase of heavy metal content in wood samples from the same sites was quite small. Elemental concentrations in ashes of bark and wood, from areas with no local source of atmospheric pollution, were relatively uniform. Based on this observation an alternative way of demonstrating atmospheric pollution of tree bark is discussed.

Response of the Thermal Conductivity as a Function of Water Content of a Burnt Mediterranean Loam Soil

The purpose of this research is to explore the variability on the soil thermal conductivity -λ- after a prescribe fire, and to assess the effects of the ashes on the heat transfer once it"s were incorporated into the soil matrix. Sampling plot was located in the Montgrí Massif (NE of Spain). A set of 42 soil samples between surface and 5 cm depth was collected before and after the fire. To characterize the soil chemical and physical variables were analyzed. To determine the vari-ability on the soil λ a dry-out curve per scenario (before and after fire) was determined. SoilRho® method based on ASTM D-5334-08 which was validated by LabFerrer was used. Soil thermal conductivity has shown changes in their values. Indeed, in all moisture scenarios the values of soil λ decreased after soil was burnt. The critical point in the rela-tionship ϴ (λ) for the soil after fire which always was stronger than soil before to be burnt. Soil with"white" ashes showed a high thermal conductivity. An X-Ray diffractometry analysis allowed to clarify and to verify these results. To sum up, we could say that thermal conductivity presents changes when the scenario changes, i.e. before and after to be burnt. On the other hand, the volume of ashes incorporated on the soil increased the differences between no burnt and burnt soil, showing even some improvements on the heat transfer when water content started to govern the process.

Efeito da adição de Na2O na viscosidade e devitrificação do vidro obtido a partir de cinzas volantes e Li2O

Glass-ceramic materials can be produced by the addition of LiO2 to fly ashes disposible in Southern Brazil. These glass-ceramics are based on the Al2O3-SiO2-Li 2O system. The high viscosity of the obtained glasses, however, makes forming useful articles with these materials difficult. In this study we investigate the effect of adding low cost Na2CO3 on the melt viscosity and on the nature of the developed crystalline phases. It was intended that the ultimate crystalline phase (LiAlSi3O8) should not be altered. With additions up to 3 wt. % Na2CO3, the viscosity was apparently lowered and no new crystalline phase were detected.

Estudo do efeito da quantidade de óxido de ferro em cinzas pesadas de carvão mineral na obtenção de vitrocerâmicos

Bottom ash has been used as raw material to glass and glass ceramic production because it is a source of SiO2 and Al2O3. However, the high concentration of iron (about 10% wt.) difficulty the control of the nucleation and the crystallization processes. The iron content was reduced by magnetic process, where the magnetite phase was mainly removed. In order to compare glass ceramics obtained from original and low iron bottom ashes, microstructural and dilatometric characterizations were performed.

Utilização de zeólita preparada a partir de cinza residuária de carvão como adsorvedor de metais em água

Coal ashes produced in coal-fired power plant could be converted into zeolites and can be used as low-cost adsorbents for the treatment of effluents contaminated with high levels of toxic metals. The capacity of synthetic zeolites for the removal of cadmium, zinc and copper ions from aqueous solutions has been investigated under different operating conditions. Zeolite from bottom chimney showed higher removal efficiency for metals ions than zeolite from feed hopper and mixing mill. The results indicated that the treated bottom ash could be applied in environmental technology as an immobilizer of pollutants.

Aplicabilidade das cinzas da casca de arroz

Currently, the accumulation of rice husk is a serious environmental problem. The burning of rice husk generates a considerable volume of ash, that falls to the ground and gets into the air and the rivers, causing a disequilibrium in the ecosystem. This motived research into solutions that aim to exploit the husks for energy generation and the ashes for developing diverse technological products. This work presents the possibilities of using rice husks and their ashes after burning.