Možnosti společného zpracování odpadních materiálů vznikajících při zpracování přírodního kamene a stavebních odpadů na územích obcí

Václav Vachuška

Doctoral thesis

Possibilities of Common Processing of Waste Materials Arising from the Compilling of Natural Stone and Construction Waste Generated in the Areas of Municipalities

Abstract:

V rámci České republiky (dále jen ČR) dochází k postupnému zmenšování zásob přírodního kamene na ložiscích, kde je povolena těžba, část z nich se blíží dokonce vytěžení a zároveň nedochází k otevírání nových. Přírodní kamenivo je důležitá nerostná surovina strategického významu, nezbytná pro zajištění budoucí výstavby nejen/zejména veřejné infrastruktury. Již nyní je ale nepochybné, že stávající provozovaná ložiska přírodního kamene v ČR nebudou schopna pokrýt jeho plánovanou potřebu. Stavební průmysl spotřebovává obrovské množství přírodního kameniva a těžební společnosti čelí celé řadě významných vlivů, které musí řešit. Jedná se zejména o zajištění množství a udržitelnou těžbu, stabilní kvalitu dodávaného kameniva, vliv těžby na okolní prostředí i nakládání s odpady, které při těžbě a úpravě vznikají. V současné době se společnosti zaměřené na těžbu a zpracování hmotnostně dominantních primárních minerálních surovin (přírodního kamene a štěrkopísků) potýkají s narůstajícími problémy spojených s likvidací odpadních materiálů, které vznikají zejména při jejich drcení a třídění. Vzhledem k přirozeným vlastnostem zpracovávaného přírodního kamene, dostupných technologií používaných k jeho úpravě a doposud zavedeným způsobům využití všech frakcí přírodního kameniva jsou některé jeho části v současné době stavebním trhem neakceptovatelné a tedy neprodejné. Jedná se zejména o kamenný odprašek (částice o velikosti do 0,063 mm), jehož množství je ve frakcích kameniva a pro konkrétní využití ve stavebnictví limitováno. Se vstupem v platnost nového zákona o odpadech a s ním povinnosti zajištění maximální možné míry opětovného použití a recyklace stavebních a demoličních odpadů (dále jen SDO), vzniká potřeba nalezení celoplošného uplatnění pro tento duh odpadu. Dosavadní praxe hledá i vhodné využití pro popílky a další inertní anorganické materiály. Kamenný odprašek lze využít samostatně, s SDO nebo společně s dalšími odpadními materiály pro výrobu nových, ekologických stavebních výrobků, které najdou ve stavebnictví své přirozené uplatnění. Navrhované materiálové využití dosud nevyužívaných, respektive obtížně uplatnitelných odpadů umožňuje těžařským a stavebním společnostem a municipalitám přejít od lineárního modelu ekonomiky tzv. „take – make – waste“ k cirkulárnímu modelu, převzít zodpovědnost za své odpady a přeměnit je zpět na hodnotné výrobky. Tato práce popisuje experimentální výzkum, jehož cílem bylo ověřit použití kamenného odprašku a SDO pro navrhované mobilní technologie, které budou schopné zpracovat kamenný odprašek společně s SDO a dalšími inertními odpadními materiály pro výrobu stavebních výrobků jako 100 % náhradu přírodního kameniva ve vybraných stavebních výrobcích. Disertační práce prezentuje výsledky, které jsou zcela nové a otevírají další možnosti masivního uplatnění kamenných odprašků a stavebních odpadů v kvalitních výrobcích s regionálním uplatněním na základě spolupráce lokálních původců odpadů – těžebních a stavebních společností a municipalit při budování a posilování lokáních ekonomik.

Abstract:

Within the Czech Republic, there is a gradual reduction in natural stone stocks in areas where mining is allowed, some of them are even close to being mined, and at the same time, new ones are not being opened. Natural aggregate is an essential mineral raw material of strategic importance, necessary to ensure the future construction of not only/especially public infrastructure. It is already beyond doubt that the existing natural stone deposits in the Czech Republic will be unable to cover their planned need. The construction industry consumes a massive amount of natural aggregate, and mining companies see many significant impacts that they must address. This is mainly about ensuring quantity and sustainable mining, stable quality of supplied aggregate, the effect of mining on the surrounding environment and the management of waste generated during mining and processing. Currently, companies focused on extracting and processing mass-dominant primary mineral raw materials (natural stone and gravel sands) are faced with increasing problems associated with liquidation materials, which arise especially during their crushing and sorting. Due to the natural properties of the processed natural stone, the available technologies used for its treatment and the hitherto established ways of using all fractions of natural aggregate, some of its parts are currently unacceptable to the construction market and therefore unsaleable. This is mainly stone dust (particles up to 0.063 mm in size), the amount of which is limited in aggregate fractions and for specific use in the construction industry. With the entry into force of the Waste Act and the obligation to ensure the maximum possible rate of new use and recycling of construction and demolition waste (hereinafter referred to as CDW), there is a need to find a comprehensive application for this type of waste. Current practice is also looking for practical use for fly ash and other inert inorganic materials. Stone dust can be used alone, with CDW or other waste materials, to produce new, ecological construction products that find their natural application in the construction industry. The proposed material utilization of unused or applicable waste enables mining and construction companies and municipalities to move from the linear economy model of the so-called "take – make – waste" to a circular model, take responsibility for their waste and transform it into valuable products. This work describes experimental research, the aim of which was to verify the use of stone dust and CDW for the proposed mobile technologies that will be able to process stone dust together with CDW and other inert waste materials for the production of construction products as a 100 % replacement of natural aggregate in selected construction products. The dissertation presents entirely new results and opens up further possibilities for the massive application of stone dust and construction waste in quality products with regional application based on the

Keywords

Kamenný odprašek, stavební a demoliční odpad, mobilní technologie, přírodní kámen, umělé kamenivo, stavební výrobek, cirkulární ekonomika, recyklace

Keywords

stone dust, construction and demolition waste, mobile technology, natural stone, manufactured aggregate, construction product, circular economy, recycling

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 1. 2024

Thesis defence

• Supervisor: Hana Vojtková
• Reader: Pavla Rovnaníková, Jiří Botula, Slavomír Hredzák

VSB – Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Inženýrská ekologie / Ochrana životního prostředí v průmyslu