Elősemlegesítési kísérletek
A kezdeti minták előállítása érdekében 2018. augusztusától- egy korábbi vörösiszap kísérlet sorozat miatt rendelkezésre álló nyomástartó reaktor átalakításával- laborkísérleteket folytattunk le a vörösiszap széndioxid felvevő képességének vizsgálatára. Az itt tapasztalt adatok létfontosságúak a teljes kutatási tevékenység megvalósíthatóságának és elérhető eredményesség szempontjából.
Az elősemlegesítéshez használt berendezés egy forgódob, ami egy DN 300 méretű acélcsőből készült. A vízszintes tengelyű berendezés mindkét végén szűkítő idommal, lezárt, hegesztett sík záró lemezekkel ellátott nyomástartó edény.
Az elősemlegesítő berendezés működési elve:
A reaktordob egyik végén a tengelyt állványra szerelt hajtómű tartja, ellenkező végén egy futógyűrű támaszkodik fel a két oldalon elhelyezett csapágyazott görgőkre. A forgódob futógyűrű felőli oldalán található a 300-as karimás kötés, ahol a berendezés vörösiszappal történő feltöltése lehetséges. A záró fedélen található a szén-dioxid gáz bevezetését és leürítését biztosító csonk golyóscsappal, egy nyomásmérő óra, valamint egy biztonsági szelep. A készüléket meghajtó villanymotor a frekvenciaváltó beépítésével szabályozható fordulatszámú lett.
Az elősemlegesítési kísérletek során berendezés forgó dobjába elhelyezünk 10 kg vörösiszapot, majd az edényzet lezárása után ellenőrizzük a nyomástartást. Miután megbizonyosodtunk róla, hogy a berendezés üzemkész, ekkor a berendezést feltöltjük - jellemzően 2 bar nyomásértékig - szén-dioxid gázzal. Ezután elkezdjük a frekvenciaváltó segítségével egy adott fordulatszámon a reaktort forgatni. A nyomásesés figyelve lehet arra következtetni, hogy a betöltött anyag gázfelvétele megkezdődött. Az első kísérleti tapasztalataink igazolták, hogy a vörösiszap erőhatás hatására elfolyósodik, azaz a lerakása során is megtartotta tixotróp tulajdonságát. Emiatt felkenődik az edényzet falára, és az állaga emiatt nem lesz egyenletes, ami a gázfelvételt akadályozza.
A további kísérletek során vasgolyókat töltöttünk a vörösiszap mellé, hogy az egyenletes anyageloszlást valamint a szén-dioxid beoldódást javítsuk. Ezzel a módszerrel a szén-dioxid hozzáadás hatására a keletkezett anyagnak az állaga egyenletesebb lett és a pH értékét is sikerült 10,8-11,0-es értékre levinni. Probléma volt, hogy a forgatás hatásra az acélgolyók előbb-utóbb felragadtak az eszköz falára a vörösiszappal.
Az anyag feltárhatóságát javítandó, második kísérleti lépésként egy nehezebb és nagyobb segédeszközt tettünk a keverő reaktorba, egy DN 100-as átmérőjű csőre láncokat és acéldarabokat hegesztettünk spirálisan lefutva. Az újítás miatt a minta nem tapadt le az edényzet falára, a módszerrel már 10 pH körüli értékeket tudtunk produkálni a kezelt mintákban. Tapasztalatunk szerint elősemlegesítéshez használt berendezés legideálisabb forgási sebessége a 40 fordulat/perc, amit a kísérletek során azóta is alkalmazunk.
A kinyert in situ vörösiszap mintákból a konzorciumi partnereknek is leszállítottuk a kísérleteikhez szükséges alapanyagot, akik a kezelt, elősemlegesített mintákkal is megkezdhették a kísérleteiket (pl. vaskinyerés, talajjal való bekeverés).
A konzorciumi partnerek az átadott mintákat megvizsgálták, és – elsősorban szilikáthasznosítás és a bioleaching technológia miatt – további pH csökkentést kértek, 8,5 – 9,0 pH-ra.
A kéréseket megvizsgálva megállapítottuk, hogy ez a kémhatás további vörösiszap mechanikai bontással nem teljesíthető, csak adalékanyag beoldásával. Megvizsgáltuk a szóba jöhető anyagokat, tömegével ipari szinten a gipsz hozzáadagolása jöhetett számításba. Több beadagolási koncentrációt vizsgáltunk, az elvárt kémhatás 5 % gipsz adagolásnál körül stabilizálódott.
A reaktoros elő-kísérletek végzésével szinkronban a VIII-as tározón próbakút kialakításával vizsgáltuk meg a nagytömegű lehelyezett bányászati hulladék gázfelvevő képességét. Ennek ismerete alapvetően fontos a későbbi semlegesítési kísérleteinkhez.