←Tu należy umieścić zdjęcie.Podstawowe informacje o projekcie
Z powodu wyczerpywania się surowców naturalnych jak również z powodu zwiększenia się wymagań wobec wszelkiego rodzaju materiałów, do życia codziennego wprowadzane są coraz bardziej zaawansowane technologie. Od materiałów nie wymaga się już tylko i wyłącznie trwałości, ale również pożądane są bardziej zaawansowane cechy. Obecnie budowane budynki nie tylko mają być trwałe, wytrzymałe, ładne, ale powinny same się oczyszczać, czy też oczyszczać atmosferę w której się znajdują, po to aby ludzie funkcjonowali w bezpiecznym i zdrowym środowisku.
Jednym z procesów który można zastosować aby możliwe było uzyskanie umiejętności oczyszczania powietrza przez budynki jest fotokataliza. Jest to proces odkryty kilka lat temu i opisany przez Fujishimę i Hondę w czasopiśmie „Nature”. Do zajścia procesu fotokatalizy, potrzebne jest światło, oraz fotokatalizator. Światło wzbudza fotokatalizator i na jego powierzchni generują się pary ”elektro-dziura” które są centrami utleniania i redukcji w skutek szeregu reakcji powstają rodniki hydroksylowe, które są w stanie rozłożyć związki organiczne do ditlenku węgla i wody. Najbardziej popularnym fotokatalizatorem jest TiO2, popularny biały pigment. Największym producentem tego pigmentu w Polsce są Grupa Azoty Zakłady Chemiczne Police S.A. Fotoaktywność materiałów uzyskuje się przez wprowadzenie fotokatalizatorów w matrycę takiego materiału. Coraz częściej stosowany jest fotoaktywny cement, którego zaletą jest umiejętność samooczyszczania się jak również oczyszczania powietrza, ale wadą jest jego cena, uwarunkowana kosztami otrzymywania fotokatalizatora. Dlatego też fotoaktywne cementy są około siedem razy droższe niż czysty cement. Celem projektu jest zaproponowanie metody otrzymywania fotoaktywnych cementów, która ma polegać na zmodyfikowaniu istniejących technologii produkcji cementu tak aby nie było konieczności tworzenia osobnych instalacji do produkcji fotokatalizatorów.
W ostatnich latach branża materiałów budowlanych bardzo zainteresowała się procesem fotokatalizy. Fotokatalizatory są dodawane do cementów, gipsów, modyfikowane są nimi szyby i ceramika. Na Rysunku 1 przedstawiono przykładowe realizacje z zastosowaniem fotoaktywnych cementów.
Fotoaktywne cementy są nawet 7 razy droższe niż cementy niemodyfikowane. Spowodowane jest to tym iż drogie są same fotokatalizatory, które w warunkach przemysłowych otrzymywane są dwiema metodami siarczanową i chlorkową i w obu technologiach wymagane są wysokie temperatury aby uzyskać ditlenek tytanu o odpowiedniej strukturze krystalograficznej. Gotowe fotokatalizatory dodawane są do cementów w końcowym etapie produkcji razem z innymi dodatkami i domieszkami.
Nowością tego projektu jest wykorzystanie potencjału linii technologicznej otrzymywania cementu i linii technologicznej otrzymywania bieli tytanowej. W technologii otrzymywania cementu metodą suchą i mokrą surowce podawane są do pieca obrotowego w którym są kalcynowane, a temperatura dochodzi nawet do 1450°C. Po kalcynacji klinkier chłodzony jest w chłodniku w którym schładzany jest do temperatury około 100°C i następnie mielony z różnymi dodatkami i domieszkami. Technologia otrzymywania bieli tytanowej jest o wiele bardziej skomplikowana i składa się z wielu etapów, ale również w tym procesie jest proces kalcynacji, gdzie w piecach obrotowych temperatura dochodzi do 1300°C. W Polsce biel tytanowa otrzymywana jest metodą siarczanową w Grupie Azoty Zakłady Chemiczne Police S.A., otrzymany materiał ma strukturę krystalograficzną rutylu i dodatkowo jest otoczkowany tlenkami metali w celu likwidacji jakiejkolwiek fotokatalitycznej aktywności gdyż dodawany jest do wielu materiałów jako biały pigment i jego reaktywność jest wysoce niewskazana. Aby była możliwa produkcja fotoaktywnego anatazu należało by obniżyć temperaturę kalcynacji i unikać dodatków prażalniczych. Jeżeli nawet ktoś chciałby dodawać w ten sposób otrzymany anataz do cementu do ten sposób otrzymywania cementów jest już opatentowany.
Na Rysunku 2 a) przedstawiony jest fragment ciągu technologicznego produkcji cementu – chłodnik, a na Rysunku 2 b) przedstawiono schemat technologiczny otrzymywania bieli tytanowej. Kluczem do stworzenia nowej tańszej technologii otrzymywania cementu, jest wykorzystanie temperatury panującej w chłodniku do uzyskania modyfikowanego klinkieru poprzez wprowadzenie do chłodnika półproduktu z technologii otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową pobranego z ciągu technologicznego przed etapem wprowadzenie dodatków prażalniczych i przed kalcynacją. Miejsce pobrania półproduktu z ciągu technologicznego otrzymywania bieli tytanowej i wprowadzenie do chłodnika przedstawione jest na Rysunku 2 za pomocą niebieskiej strzałki. Metoda ta jest objęta zgłoszeniem wynalazku w trybie PCT nr PCT/PL2020/050016.
