Στην παρούσα Διατριβή παρουσιάζεται η μελέτη της δυνατότητας αξιοποίησης της ερυθράς ιλύος, ΕΙ, η οποία παράγεται κατά τη διαδικασία παραγωγής της αλουμίνας με τη διεργασία Bayer, για την παραγωγή δομικών παραδοσιακών κεραμικών, κύρια τούβλων και κεραμιδιών. Μελετήθηκαν αργιλούχα μίγματα με ΕΙ για ποσοστά ΕΙ από 10%κβ έως και 100%κβ.Επιγραμματικά, για την ΕΙ, πραγματοποιήθηκε χαρακτηρισμός και μελέτη της θερμικής συμπεριφοράς της. Για τα μίγματα της ΕΙ με αργιλούχες Α' ύλες, πραγματοποιήθηκε θεωρητικός σχεδιασμός τους, ενώ μελετήθηκε η επίδραση των σταδίων ανάμιξης και λειοτρίβησης, η επίδραση της ΕΙ στην πλαστικότητα, η θερμική συμπεριφορά, οι φυσικομηχανικές ιδιότητες των τελικών κεραμικών, η επίδραση της θερμοκρασίας και ατμόσφαιρας όπτησης καθώς και η περιβαλλοντική τους συμπεριφορά. Πραγματοποιήθηκαν επιπρόσθετα πιλοτικές δοκιμές παραγωγής τούβλων και κεραμιδιών. Τα αποτελέσματα της διατριβής, οδήγησαν στην ανάπτυξη μιας βέλτιστης διεργασίας παραγωγής κεραμικών με ΕΙ, η οποία αφορά στο σχεδιασμό του μίγματος με ΕΙ και την όπτησή του σε αναγωγικές συνθήκες. / In the present thesis, Bayer's process red mud, RM, is being studied as an additive and raw material for the production of heavy clay ceramics, mainly bricks and roofing tiles. A number of clay mixtures with RM were studied, for a RM content ranging from 10wt% to 100wt%. In summary, RM was characterised and studied for its thermal behaviour whereas, for the clay mixtures with RM, their design is provided, and the effect of comminution steps, the effect of RM on plasticity, their thermal behaviour, the influence of firing temperature and atmosphere, the physicomechanical properties of the end bodies, as well as their environmental behaviour are studied. In addition, pilot plan scale experiments were performed for the production of bricks and roofing tiles. The results of this thesis, led to the development of an optimised process for the production of ceramics with RM, which emphasises on the design of the body mixture as well as on the firing in reducing conditions.

Η δέσμευση του P με την μορφή του στρουβίτη θεωρείται από τις εναλλακτικές μεθόδους ανάκτησης του P από τα υγρά απόβλητα. Ο στρουβίτης χρησιμοποιείται ως αργά αποδεσμευόμενο λίπασμα, ως υλικό για την σταθεροποίηση αμμωδών εδαφών και συμβάλλει στην αειφόρο ανάπτυξη. Η καταβύθιση του στρουβίτη σε υπέρκορα διαλύματά του υπό σταθερή θερμοκρασία εξαρτάται από τον υπερκορεσμό και από την παρουσία ξένων ιόντων ή ουσιών. Στόχος της παρούσας διατριβής, ήταν η μελέτη της κινητικής της καταβύθισης του στρουβίτη σε συνθήκες σύστασης αντίστοιχες των αστικών αποβλήτων. Η θερμοδυναμική ανάλυση γίνεται με μοντελοποίηση του ειδομορφισμού της υδατικής φάσης ενώ η μελέτη της κινητικής με την μέθοδο του σταθερού υπερκορεσμού η οποία επιτρέπει την διερεύνηση του ρόλου των ιόντων Ca, των βαρέων μετάλλων και οργανικών υδατοδιαλυτών ενώσεων με μεγάλη ακρίβεια και επαναληψιμότητα. Επίσης, διερευνήθηκε ο ετερογενής σχηματισμός του στρουβίτη με την χρήση κρυσταλλικών φύτρων στρουβίτη, SiO2, CaCO3 και πυριτικής άμμου για την μελέτη της πρόσφυσης του καταβυθιζόμενου στερεού στα υποστρώματα αυτά. Προσδιορίστηκε επίσης το γινόμενο διαλυτότητας του στρουβίτη προσεγγίζοντας την ισορροπία από υπέρκορα και ακόρεστα διαλύματα σε διαφορετικές τιμές ιονικής ισχύος. Με την ενζυμική υδρόλυση πολυφωσφορικών οξέων από ειδικά ένζυμα, τις φωσφατάσες, και την σταδιακή απελευθέρωση φωσφορικών ιόντων επετεύχθη ελεγχόμενη καταβύθιση του στρουβίτη σε υψηλούς υπερκορεσμούς. Τέλος, μελετήθηκε η κινητική της διάλυσης του στρουβίτη σε ακόρεστα διαλύματα συνθετικού αποβλήτου και σε διαφορετικές τιμές pH. Από τα κινητικά αποτελέσματα, με βάση την κλασσική θεωρία τη πυρηνογένεσης, προέκυψαν στενά όρια μεταστάθειας του συστήματος και η επιφανειακή διάχυση των δομικών μονάδων ότι είναι το βραδύ στάδιο, το οποίο ελέγχει την καταβύθιση. Το ποσοστό απομάκρυνσης φωσφόρου ήταν 60-65% και από τις δοκιμές συσσωμάτωσης, προέκυψαν ελαφρά σταθεροποιημένα δοκίμια κατάλληλα για εφαρμογές σε καλλιεργήσιμα εδάφη. / Phosphorus precipitated in the form of struvite is a new prospective alternative in phosphorus recovery from wastewaters. Struvite may be used as a slow-released fertilizer, as fitment for stabilization of sandy soil areas and contributing towards sustainable development. Struvite precipitation in supersaturate solution at constant temperature depends on the supersaturation and the presence of foreign ions or substrates. The aim of this thesis was the investigation of struvite precipitation kinetics at conditions similar to municipal wastewaters. The thermodynamic analysis had been done by suitable speciation of aqueous medium while the kinetics of precipitation was investigated with constant solution supersaturation method. This method provides reliable and highly reproducible kinetics results of the effect of calcium ions, heavy metals and organic soluble compounds on the spontaneous precipitation of struvite. The heterogeneous formation of struvite was also investigated in order to examine struvite precipitated adhesion at different substrates. Struvite crystals, SiO2, CaCO3, and silicate sand were used to inoculate the supersaturated solutions. The thermodynamic solubility product of struvite was determined once equilibrium had been attained, when undersaturated and supersaturated solutions were allowed to reach equilibrium, at different ionic strengths values. Controlled struvite precipitation in solutions highly supersaturated was also achieved by the slow evolution of the supersaturation when sufficient phosphate was released from the enzymic action through the phosphatase mediated decomposition of polyphosphates. Finally, the kinetics of struvite dissolution was examined in undersaturate synthetic wastewater solutions at different pH values. The kinetics results, according to the classical nucleation theory, showed that the system stability range was very narrow and a surface diffusion controlled mechanism. A phosphorus recovery corresponding to 60-65% of the initially present phosphorus is feasible. Laboratory experiments using loose sand packs showed mildly consolidated agglomerates that can be used properly for cultivable land.