Znajomość składu chemicznego żużli nie wystarcza do określenia jego wpływu na ekosystem regionu, gdyż uwalnianie się metali ciężkich zależy od struktury krystalicznej, w której są one związane oraz warunków zakwaszenia pH i utleniająco-redukcyjnych Eh w środowisku. Żużel pomiedziowy jest bardzo niejednorodny pod względem struktur, tekstur i składu mineralnego. Jego struktura jest miejscowo zwarta, gęsto upakowana, przechodząca do drobno i grubo porowatej, okrągłej i owalnej. Dominuje struktura drobnoziarnisto-igiełkowa, hipokrystaliczna do jawnokrystalicznej. Pod mikroskopem widoczne są różne formy kryształów połączonych w agregaty polikrystaliczne, między którymi występuje masa szklista z zawiesiną kryształów igiełkowatych (do 0,3 mm), dendrytowych i szkieletowych. Pomiary twardości żużla granulowanego wykazały duży rozrzut od 4,2 do 8,3 według skali Mohsa z przewagą twardości 4,8 do 6,4. Wskazuje to na niejednorodną krystalizację oraz dużą zmienność struktury i tekstury. Zaobserwowano też dużą zmienność sprężystości i elastyczności. Pomiędzy kryształami i szkliwem występują liczne związki międzymetaliczne w postaci bornitu (Cu5FeS4), metaliczna miedź, srebro, ołów, chromit, magnetyt, stopy Pb z Cu, Ag, Sb, Ni i Co oraz związki chemiczne, takie jak arsenek Ni i Co, antymonek Ni o wielkości do 0,5 mm o nieforemnym i owalnym kształcie. Ołów nie wchodzi do krzemianów, a tworzy własne fazy krystaliczne w postaci stopów miedzi i srebra. Z uwagi na bardzo drobną postać faz zawierających metale i półmetale oraz znaczne ich rozproszenie, mogą one w łatwy sposób został uwolnione i w postaci pyłu przeniknąć do gleby i wód powierzchniowych. Może to doprowadzić do miejscowej koncentracji metali ciężkich, zwłaszcza gdy będzie narażenie ich na ścieranie, a więc rozdrabnianie. Związki metali i półmetali z reguły nie są trwałe w warunkach środowiskowych pH, Eh (utleniająco-redukcyjnym), gnicia oraz działania mikroorganizmów, ułatwiających przechodzenie w różne postacie tlenków, wodorotlenków, siarczanów, fosforanów i związków kompleksowych rozpuszczalnych w wodzie, mogących przenikać do wód gruntowych.
Własności fizyczne granulowanego żużla pomiedziowego
Z tab. 3 uderza rozbieżność danych o twardościach pochodzących z polskich firm żużli pomiedziowych, mimo że Polgrit jest jedynym producentem surowca do wszystkich firm w Polsce. Wymaganie normy PN EN ISO 111 26-3 stawiają następujące warunki: twardość w skali 10 stopniowej Mohsa > 6, przewodnictwo ekstraktu wodnego < 25 mS/m = 250 ?S/cm, zawartość chlorków rozpuszczalnych < 0,0025% wagowego, zawartość wolnej krystalicznej krzemionki SiO2 < 1% oraz wilgotności granulatu żużla pomiedziowego maksimum 0,2%. Polskie żużle pomiedziowe gwarantują 0,5%, co wskazuje na zbyt słabe wysuszenie i jest przyczyną skłonności do zlepiania się ziaren ściernych i zatykanie dysz (powodując przerwy w pracy).
Kształty ziaren żużla pomiedziowego przyjmują postaci pokazane na rysunku 1. Ziarna najbardziej korzystne to tak zwane izometryczne o wymiarach 1 × 1 × 1. Widoczne na rysunku ziarna pałeczkowate (iglaste) o wymiarach 1 × 0,33 × 0,33 i haczykowate (mieczykowate) o wymiarach 1 × 0,66 × 0,3 pochodzą ze szkliwa oblepiającego ziarna ścierne, które rozbijają się przy pierwszym użyciu ścierniwa, będąc głównym składnikiem pyłów na stanowisku pracy i zawierają najwięcej toksycznych pierwiastków w ścierniwie.
Własności technologiczne granulowanego żużla pomiedziowego
Wydajność oczyszczania do stopnia oczyszczania Sa 3 żużlem pomiedziowym granulowanym, wielkości 0,4 d 1,6 mm, przy ciśnieniu 0,392-0,588 MPa (3,92-5,88 bar), dyszą typu Venturiego o średnicy krytycznej 8 mm, wynosiła: przy usuwaniu grubej zgorzeliny hutniczej na stali St 3 - 6 m2/h, przy oczyszczaniu blach skorodowanych - 10-14 m2/h.
Zużycie ścierniwa w wyżej podanych warunkach wynosiło: przy usuwaniu starych powłok lakierowych - 20 kg/m2, przy usuwaniu rdzy - 30 kg/m2, przy usuwaniu zendry (zgorzeliny) hutniczej - 40 kg/m2.
Badania oczyszczania elementów kadłuba statków ze stali St 3 do stopnia oczyszczenia Sa 3, przeprowadzone w Gdańskiej Stoczni Remontowej przez K. Woźniaka i J. Darkowicza granulatem żużla pomiedziowego wielkości 0,4-2,5 mm, dyszą Venturiego wielkości 12 mm, przy ciśnieniu 0,85 MPa (8,5 barów) są pokazane w tabeli 4.
Granulacje żużla pomiedziowego granulowanego oferowanych przez polskich dostawców:
Polgrit: 0,2-0,5; 0,2-1,0; 0,2-1,4; 0,2-2,8 mm
Komant: 0,2-0,8; 0,4-1,4; 0,4-3,2 (dla stoczni remontowych); 1,4-3,2; 3,2-5 mm
Unigrit: 0,2-1,0; 0,2-2,0; 0,2-2,8 mm.
Trwałość granulowanego żużla pomiedziowego badano w Instytucie Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie na aparacie KP - 1 firmy G. Fischer AG (tab. 5). Omówienie tych wyników przedstawiam w moim ujęciu polegającym na kanonicznej zasadzie, że ścierniwo nie powinno być stosowane, gdy 50% ziaren ściernych ulegnie rozpadowi, czyli utraci swój wymiar.
