Η μεσαία στοιβάδα του πεδίου Μαραθούσας στη λεκάνη της Μεγαλόπολης αποτελείται από εναλλαγές λιγνιτών και ανόργανων στρωμάτων και το περιβάλλον τυρφογένεσης ήταν λιμνοτελματικό. / --

Ήδη από την αρχαιότητα ήταν γνωστές διάφορες εμφανίσεις λιγνίτη στην περιοχή της Μεγαλόπολης. Ο Παυσανίας (2ος μ.Χ. αιώνας) αναφέρει, ότι κοντά σε μια πηγή στον Αλφειό ποταμό που διασχίζει τη λεκάνη «ανέθρωσκεν πυρ», γεγονός που μάλλον οφειλόταν σε αυτανάφλεξη λιγνίτη. Μέχρι το 1957 τα αποθέματα της λεκάνης υπολογίζονταν σε 2-3 Μt. Λειτουργούσαν μικρές ιδιωτικές εκμεταλλεύσεις, αλλά δεν υπήρχε ιδιαίτερο μεταλλευτικό ενδιαφέρον λόγω της κακής ποιότητας του λιγνίτη. Οι πρώτες συστηματικές έρευνες για τον εντοπισμό λιγνίτη στην ευρύτερη περιοχή έλαβαν χώρα μεταξύ των ετών 1957-1960 και είχαν θετικό αποτέλεσμα. Διαπιστώθηκαν 700 Μt βέβαια λιγνιτικά αποθέματα, από τα οποία 490 Μt θεωρήθηκαν τεχνικοοικονομικά απολήψιμα. Η εκμετάλλευση του λιγνίτη από τη Δ.Ε.Η. ξεκίνησε από το πεδίο Θωκνίας το 1969. Η κίνηση αυτή ήταν πολύ σημαντική για τα παγκόσμια δεδομένα, γιατί για πρώτη φορά ένας τόσο φτωχός σε θερμαντική ικανότητα λιγνίτης χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέγειας. Η εκμετάλλευση του λιγνιτικού κοιτάσματος γίνεται επιφανειακά με ορθές βαθμίδες. Οι απαιτήσεις αφενός μεν για εκλεκτική εξόρυξη του λιγνίτη ή των αγόνων υλικών, αφετέρου δε για υψηλή παραγωγή οδήγησαν στην επιλογή της συνεχούς γερμανικής μεθόδου εκσκαφής, μεταφοράς και απόθεσης. Για την εξόρυξη του κοιτάσματος χωρίζονται τα υπερκείμενα άγονα υλικά και τα λιγνιτικά στρώματα σε βαθμίδες ύψους 10 έως 30 m. Το κοίτασμα εκσκάπτεται κατά στρώσεις και τα μεν άγονα υλικά (υπερκείμενα ή ενδιάμεσα) μεταφέρονται με τους ταινιόδρομους στους αποθέτες, ο δε λιγνίτης μεταφέρεται στις αυλές των ατμοηλεκτρικών σταθμών ή σε υπαίθριες αποθήκες των λιγνιτωρυχείων. Η απόθεση των αγόνων υλικών γίνεται σε ειδικά επιλεγμένες περιοχές, όπου μεταφέρεται και η τέφρα, το υπόλειμμα της καύσης του λιγνίτη στους σταθμούς. Στη λεκάνη της Μεγαλόπολης διακρίνονται τέσσερα λιγνιτικά κοιτάσματα. / -

Η εργασία έχει ως στόχο τη μελέτη των χαρακτηριστικών του λιγνίτη Κρυανής (Νομού Φθιώτιδας), προκειμένου να προσδιοριστούν οι συνθήκες απόθεσης του λιγνίτη στον παλαιοτυφώνα, αλλά και να εξεταστεί η καταλληλότητά του ως εδαφοβελτιωτικό και οργανοχουμικό λίπασμα. Η Νεογενής λεκάνη Ζελίου-Αγνάντης αποτελεί τμήμα της Υποπελαγονικής ζώνης. Τα περιθώρια και το υπόβαθρο της λεκάνης αποτελούνται από Ανω-Τριαδικούς δολομίτες και Ανω-Τριαδικούς και Ιουρασικούς ασβεστόλιθους, οι οποίοι υπόκεινται πυριτόλιθων και σχιστολίθων με εναλλαγές οφιολίθων. Τα πετρώματα του Παλαιογενούς απουσιάζουν, πιθανότατα λόγω διάβρωσης. Το λιγνιτικό κοίτασμα φιλοξενείται σε ιζήματα Μειοκαίνου έως κατωτέρου Πλειστοκαίνου και διακρίνεται σε τρεις σχηματισμούς: τον ανώτερο λιγνίτη, τον ενδιάμεσο και τον υποκείμενο. Ο υποκείμενος και ο ανώτερος λιγνιτικός σχηματισμός περιλαμβάνουν κυρίως χονδρόκοκκα κλαστικά υλικά, ενώ ο ενδιάμεσος ορίζοντας αποτελείται από στρώματα λιγνίτη που εναλλάσσονται με λεπτόκοκκα κλαστικά υλικά και ασβεστολιθικά πετρώματα. Στην περιοχή δειγματοληψίας παρατηρήθηκαν εκτός από το λιγνίτη, χουμώδεις άργιλοι, ιλυόλιθοι, άμμος και ψαμμίτες. Στη λεκάνη δραστηριοποιούνται μια σειρά από μικρά επιφανειακά ορυχεία, όπως αυτά της Κρυανής, Αγνάντης και Γολεμίου. Από τον ανώτερο ορίζοντα του επιφανειακού ορυχείου Κρυανής συλλέχθησαν συνολικά 20 δείγματα λιγνιτών μέσω δειγματοληψίας ανοικτής αύλακας. Η δειγματοληψία καλύπτει συνολικό πάχος στρωμάτων 20,93 m με πάχος λιγνίτη 11,54 m. Πραγματοποιήθηκαν προσεγγιστική και στοιχειακή ανάλυση, ανθρακοπετρογραφική εξέταση και ορυκτολογική ανάλυση. Επιπλέον προσδιορίστηκε η περιεκτικότητα σε χουμικά συστατικά, ώστε να διαπιστωθεί η καταλληλότητα του λιγνίτη Κρυανής ως εδαφόβελτιωτικού ή/και οργανοχουμικού λιπάσματος. Ο επικρατέστερος λιθότυπος είναι ο matrix, ενώ ακολουθούν ο ορυκτομιγής και σπανιότερα ο ξυλιτικός. Τα στρώματα που παρεμβάλλονται μεταξύ των λιγνιτών είναι κυρίως ιλυόλιθοι, άργιλοι, καθώς και φακοί ψαμμιτών. Η υγρασία, η τέφρα, η περιεκτικότητα σε πτητικά συστατικά είναι 25,37%, 34,37% και 48,69% (επί ξηρού) κατά μέσο όρο αντίστοιχα. Ο μόνιμος άνθρακας ανέρχεται κατά μέσο όρο σε 23,53%, ενώ η θερμαντική ικανότητα είναι κατά μέσο όρο 13,98 MJ/kg. Η ορυκτολογική ανάλυση έδειξε ότι τα κύρια ορυκτά είναι ο χαλαζίας, ο χλωρίτης και τα αργιλικά (ιλλίτης). Η περιεκτικότητα σε χουμικά συστατικά είναι σε αρκετά υψηλά επίπεδα: τα χουμικά οξέα κυμαίνονται από 47,0% έως 56,6% σε δείγματα επί ξηρού και τα φουλβικά συστατικά από 1,8% έως 10,8%. Mε βάση αυτά τα στοιχεία και σε σύγκριση με αποτελέσματα προηγούμενης μελέτης που πραγματοποιήθηκε σε αρκετές λεκάνες του Ελλαδικού χώρου ο λιγνίτης Κρυανής θεωρείται κατάλληλος για χρήση ως εδαφοβελτιωτικό και οργανοχουμικό λίπασμα. / This study aims to determine the features of the Kryani lignite deposit (Prefecture of Fthiotida, Central Greece) in order to assess the palaeoenvironmental conditions during peat deposition and to test the potential of certain lignite beds for soil improvement media. The Neogene Zeli-Agnanti Basin is part of the Sub-Pelagonian Ζone. The margins and the basement of the basin consist of Upper Triassic dolomites and Upper Triassic and Jurassic limestones, overlain by shale and chert strata alternating with ophiolites. Palaeogene rocks are lacking presumably due to erosion. The lignite deposit is hosted in sediments deposited from Miocene to Early Pleistocene and distinguished into lignite seams: the lower, the intermediate and the upper ones. The lower and the upper formations consist mainly of clastic, relatively coarse-grained rocks, whereas the intermediate one formation includes lignite beds alternating with fine-grained clastic and calcareous rocks. At the sampling site, except of lignite layers, Neogene sediments such as humic clay, siltstone, sandstone and sand were encountered. The basin includes several small deposits, namely these of Kryani, Agnanti, Golemi. Applying channel sampling, twenty lignite samples were collected from the upper seam exposed at the Kryani open pit mine. Inorganic intercalations were additionally sampled. The total thickness of the sampled profile is 20.93 m and the cumulative lignite thickness is 11.54 m. The matrix lithotype is dominant with the mineral-rich lithotype being less common. Xylite- and charcoal-rich lithotypes seldom. The intercalations consist mainly of siltstone, claystone, as well as of sandstone lenses or layers, sometimes including pebbles. Proximate and ultimate analyses, along with maceral and mineralogical analyses provide evidence for the depositional environment of the Kryani lignite deposit. Additionally, the extraction and the separation of humic substances (humic and fulvic acids, humins) constitute criteria for the adequacy of certain layers as soil-improvement media. The predominant lithotype is the matrix one, followed by the mineral-rich lithotype and rarely the xylite-rich lithotype. The intercalates between the main lignite is siltstone, claystone and sandstones lenses. The moisture, ash and the content of volatile components are 23.9%, 45.06% and 30.98% respectively. The carbon fix averages at 23.53% and the calorific value 13.98 MJ/kg. The mineralogical analysis proved that the main minerals are quartz, chlorite and the clay (illite). The humic substances content is quite high: the humic acids display values from 47.0% to 56.6% (on dry basis) and fulvic acids 1.8% to 10.8%. The results compared with these of previous studies conducted in several areas of Greece, prove that Kryanis lignite is suitable for application as soil-improvement media and organic fertilizer.

Στη μελέτη αυτή αρχικά δίνονται πληροφορίες για το περιβάλλον σχηματισμού του κοιτάσματος στην περιοχή της Μαραθούσας, που βρίσκεται στη Μεγαλόπολη. Παρουσιάζονται αναλυτικά τα αποτελέσματα των δοκιμών, που πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο, σε δείγματα λιγνίτη που πάρθηκαν από την περιοχή αυτή. Οι δοκιμές αυτές περιλαμβάνουν μακροσκοπική και μικροσκοπική παρατήρηση, προσδιορισμούς υγρασίας, τέφρας, πτητικών συστατικών και θερμαντικής ικανότητας. / Lignite formations of Marathousa mine, Megalopolis, Greece.

Ο προσανατολισμός της ενεργειακής πολιτικής της χώρας μας προς την κατεύθυνση της κάλυψης των αναγκών με την καύση στερεών καυσίμων (λιγνίτης) έχει σαν αποτέλεσμα την παραγωγή όλο και μεγαλύτερων ποσοτήτων παραπροιόντων αυτής της καύσης. Το σημαντικότερο παραπροιόν από την άποψη παραγωγής (13×106 τόννοι ετησίως ) της θερμικής διάσπασης των λιγνιτών, είναι η ιπτάμενη τέφρα, ενα κονιώδες υλικό πού συλλέγεται στα ηλεκτρόφιλτρα των ενεργειακών σταθμών της Μεγαλόπολης και της Δυτικής Μακεδονίας. Το αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η αξιοποίηση της ιπτάμενης τέφρας Μεγαλόπολης στα δομικά υλικά όχι μόνο σαν ποζολανικό πρόσθετο (μέχρι 10%) αλλά σαν συστατική Α΄ ύλη σε μεγαλύτερα ποσοστά . Αυτή η προοπτική παρουσιάζει εξαιρετικά οικονομικά πλεονεκτήματα λόγω του χαμηλότερου κόστους παραγωγής αυτών των δομικών υλικών, αφ ενός μεν λόγω της φθηνότερης Α΄ ύλης, αφ ετέρου δε λόγω εξοικονόμησης ενέργειας ( άλεση, έψηση ) από την προσθήκη αυτής της Α΄ ύλης στό τελευταίο στάδιο της παραγωγής. Η έρευνα αρχικά περιλαμβάνει την ξεχωριστή μελέτη των δύο υλικών που αποτελούν τα συστατικά των προτεινομένων μιγμάτων (τεφροτσιμέντων), του τσιμέντου Portland και της ιπτάμενης τέφρας Μεγαλόπολης. Γίνεται μιά συστηματική και εκτενής αναφορά στην παραγωγή και την ενυδάτωση των τσιμέντων Portland ( κεφ 2), και στην συνέχεια αξιολογούνται οι μηχανισμοί ενυδάτωσης των τσιμέντων αυτών.(κεφ.3). Η αξιολόγηση των μηχανισμών της ενυδάτωσης οδήγησε στην διαμόρφωση της φαινομενολογικής σχέσης που συνδέει τα κύρια τεχνολογικά χαρακτηριστικά (κοκκομετρία, χρόνος ενυδάτωσης) του τσιμέντου, με τις αποκτώμενες τελικές αντοχές. Αυτή η φαινομενολογική σχέση επιβεβαιώθηκε πειραματικά για όλα τα τσιμέντα αναφοράς που χρησιμοποιήθηκαν στην έρευνα.(κεφ 3). Ακολούθησε η μελέτη των ιδιοτήτων και ο χαρακτηρισμός της ι.τ.Μ., και εξετάσθηκε κατά πόσον πληρεί τα βασικά κριτήρια καταλληλότητας ώστε να χρησιμοποιηθεί σαν συστατικό δομικών υδραυλικών κονιών. Η ι.τ.Μ., κατατάσσεται στα ποζολανικά υλικά και δεν αναμένεται να αναπτύξει αυτόνομα αντοχές σε αντίθεση με την ιπτάμενη τέφρα Πτολεμαίδος η οποία παρουσιάζει υδραυλικές ιδιότητες. Η έρευνα έδειξε επίσης ότι με άλεση, η ι.τ.Μ., ικανοποιεί τα κριτήρια καταλληλότητας για να χρησιμοποιηθεί σαν συστατικό υδραυλικών κονιών.( κεφ.4) Στην συνέχεια διερευνήθηκαν οι τεχνολογικές ιδιότητες των μιγμάτων τσιμέντου-ι.τ.Μ., σε σειρές δοκιμίων και δοκιμών, στις οποίες εξετάστηκαν : 5  η ποζολανική υποκατάσταση της θηραικής γης από την ι.τ.Μ.,  η επίδραση της προσθήκης της ι.τ.Μ στον περιεχόμενο αέρα ,  το ποσοστό υποκατάστασης του τσιμέντου από την ι.τ.Μ., και οι τελικές αντοχές.  η επίδραση της προσθήκης της ι.τ.Μ στις μακροχρόνιες αντοχές,  οι επιπτώσεις του είδους της άλεσης (συνάλεση, ξεχωριστηάλεση), στίς ιδιότητες των υλικών με ι.τ.Μ. ,  η επίπτωση της άλεσης στην σύσταση των κοκκομετρικών κλασμάτων των μιγμάτων με ι.τ.Μ., και η επί μέρους συμβολή αυτών των κλασμάτων στις αποκτώμενες αντοχές, και  η επίδραση της προσθήκης της ι.τ.Μ στην ρεολογική συμπεριφορά των νέων υλικών. Από τα αποτελέσματα των παραπάνω διαπιστώθηκαν πολύ καλές τεχνολογικές ιδιότητες των μιγμάτων με ι.τ.Μ ακόμα και υψηλά ποσοστά προσθήκης, Ταυτόχρονα όμως εμφανίσθηκε ένας επικίνδυνος «ανταγωνισμός» μεταξύ των σημαντικότερων τεχνολογικών ιδιοτήτων των νέων υλικών, της εργασιμότητας και των τελικών αντοχών. Ο ανταγωνισμός αυτός συνίσταται στο ότι η βελτίωση της εργασιμότητας (αυξηση λόγου w/c), μειώνει τις τελικές αντοχές. Η προώθηση της άλεσης της ι.τ.Μ και η παράλληλα μικρή προώθηση της άλεσης του τσιμέντου των μιγμάτων αντιμετωπίζει αυτόν τον ανταγωνισμό. Η πειραματική επιβεβαίωση αυτής της βέλτιστης λύσης πραγματοποιήθηκε με πολυπαραμετρική ανάλυση.( κεφ.5). Στα πλαίσια της αναζήτησης μιας εξήγησης της καλής συμπεριφοράς των μιγμάτων με ι.τ.Μ, εφαρμόσθηκε το φαινομενολογικό μοντέλο που συνδέει την κοκκομετρία του υλικού, τον χρόνο ενυδάτωσης και τις αποκτώμενες τελικές αντοχές . Από τις σχέσεις που προκύπτουν γίνεται φανερό ότι η ι.τ.Μ, ενώ μειώνει τις αντοχές σε χαμηλά ποσοστά ενυδάτωσης (πρώιμη ενυδάτωση), συμβάλλει αποφασιστικά στην απόκτηση αντοχών στην ύστερη ενυδάτωση. Η έρευνα της συμπεριφοράς της ι.τ.Μ, σχετικά με τα ιόντα Ca+2 τα οποία παίζουν καθοριστικό ρόλο στις αντοχές των τσιμέντων, έδειξε ότι η παρουσία της ι.τ.Μ. στα μίγματα, οδηγεί σε μεγαλύτερα ποσοστά αξιοποίησης του περιεχόμενου Ca στο τσιμέντο, με αποτέλεσμα την διατήρηση πολύ υψηλών αντοχών (κεφ.6). Τα προτεινόμενα αυτά δομικά υλικά παρουσιάζουν επιπλέον αυξημένη μακροχρόνια αντίσταση στήν προσβολή του σκυροδέματος από διαβρωτικά ιόντα Mg+2, SO4 -2 , γεγονός που συνηγορεί στην χρήση των υλικών αυτών σαν τσιμέντα ειδικού τύπου για κατασκευές οι οποίες ερχονται σε επαφή με υδατικό περιβάλλον που περιέχει τέτοια ιόντα (γέφυρες, λιμάνια, σήραγγες, φράγματα.) (κεφ.7.2). 6 Επι πλέον διαπιστώθηκε ότι ενώ η τάση γιά οξείδωση του σιδηροπλισμού παρουσιάζεται αυξημένη όσο αυξάνεται το ποσοστό προσθήκης της ι.τ.Μ. στα μίγματα, δεν επιβεβαιώθηκε πειραματικά αυξημένη οξείδωση σε δοκίμια μετα από 8 χρόνια. Πιθανότερη εξήγηση αυτής της συμπεριφοράς των μιγμάτων είναι ότι η μείωση της αλκαλικής προστασίας του σιδηροπλισμού από την προσθήκη της όξινης ι.τ.Μ., αντισταθμίζεται από την αύξηση της στεγανοποίησης του σκυροδέματος με ι.τ.Μ.(κεφ 7.3) Τελικό αποτέλεσμα αυτής της έρευνας είναι ότι η προσθήκη έως και 30% ι.τ.Μ., με κατάλληλη προετοιμασία, σε μίγματα με τσιμέντο, δημιουργεί νέα δομικά υλικά με βελτιωμένες τεχνολογικές ιδιότητες. Αυτή η αξιοποίηση της ι.τ.Μ, θα αυξήσει σοβαρά τα ήδη υπάρχοντα οικονομικά ωφέλη για την τσιμεντοβιομηχανία και για την Δ.Ε.Η., ενώ με την απορρόφηση της ι.τ.Μ, θα συμβάλλει στην προστασία του περιβάλλοντος και θα εξοικονομήσει πόρους από την μείωση της εξόρυξης Α΄ υλών από την τσιμεντοβιομηχανία.(κεφ.8). / The Greek energy policy is orientated towards the coverage of the electricity requirements by the combustion of solid fuels (lignite), which results in the production of high amounts of byproducts. The most important byproduct (13 x 106 t/y) of the lignite thermal decomposition is the fly ash, a fine material, which is collected in the electrostatic filters of the Public Power Corporation power plants in Megalopoli (Peloponnese) and Ptolemais (West Macedonia). The objective of the present thesis is the utilization of Megalopoli’s fly ash in construction materials production, not only as pozzolanic additive (up to 10%) but also as a raw material with addition up to 30%. This perspective is of significant economical benefits because of the lower production cost of the building materials, due to the utilization of cheaper raw material (fly ash) and energy savings (grinding, firing), since fly ash is added in the last stage of the cement production process. The investigation initially consists of the separate study of the two materials, Portland cement and Megalopoli’s fly ash, which comprise the components of the proposed mixtures (fly ash –cements). The production and hydration process of Portland cements (Chapt.2) and the consequent evaluation of the hydration mechanisms (Chapt.3) are thoroughly stated. The evaluation of the hydration mechanisms led to the formation of a phenomenological relationship, which associates the main technological features of cement (grain size, hydration time) with the final compressive strengths. This relationship was experimentally validated for all the reference cements used in this study (Chapt.3). The study of M.F.A’s properties and its characterization were performed in order to control its compatibility to the requirements for utilization as component in the production of hydraulic cements. M.F.A is a pozzolanic material and it is not expected to develop autonomous strengths in contradiction to Ptolemais fly ash, which has hydraulic properties. The investigation showed that blended M.F.A confronts to the requirements of its utilization as component for the production of blended cements (Chapt.4). The technological properties of Portland cement-M.F.A. mixtures were investigated in series of tests and specimens in which the following features were studied:  The pozzolanic substitution of Santorini’s earth by fly ash  The influence of M. F. A. addition in the porosity  The substitution percentage of cement by fly ash and the final compressive strengths  The influence of the addition in the long-term strengths. 8  The effect of different kind of grinding (co-grinding, separate grinding) on the technological properties of the mixtures.  The effect of grinding on the composition of the grain size fractions of the mixtures with M.F.A as well as the contribution of these fractions in the compressive strengths.  The influence of M.F.A. addition in the viscisity of the new materials. The improved technological properties of the mixtures with M.F.A even with high amounts of addition were established. However, the alteration of the mixtures workability in relation to the M.F.A. percentage addition reduces the final compressive strengths. The grinding propagation of M.F.A and cement presents an optimum value of the mixtures workability and the compressive strengths. This was the result of an experimental multi-parameter analysis. The phenomenological relationship, which expresses a linear equation between grain size distribution, time of hydration and compressive strengths in cements was applied in the mixtures with M.F.A. All mixtures seem to have similar behavior with two “hardening” periods and M.F.A. contributes to the compressive strengths in the second period. The behavior of M.F.A. in solution with Ca++, gives an explanation of the mixtures with high compressive strengths, because of the activated Ca++ of cement in MFA (Chapt.6). These novel building materials increase the resistance of the concrete in Mg++ and SO4 - attack and thus are suitable for constructions, which are in contact with the aquatic environment. Moreover, it was detected that although the trend for oxidation of the steel in the armed concrete increases with the M.F.A. addition percentage in the mixtures, increase of oxidation was not experimentally noticed in specimens after 8 years. This behavior is explained by the fact that the reduction of the alkali protection of the steel from the addition of fly ash is balanced by the increase of the concrete’s sealing with M.F.A. (Chap. 7.3). Final coclusion of this investigation is that the addition up to 30% of M.F.A. properly prepared, in mixtures with cement, results in new building materials with improved technological properties. This utilization of M.F.A. will increase significantly the existing severe economical drawbacks for the cement industry and P.P.C., while the absorption of M.F.A. will contribute to the protection of the environment and to the conservation of natural resources from the reduction of the raw materials extraction by cement industry.

- / -

Οι μεγάλες ποσότητες ιπτάμενης τέφρας και τέφρας εστίας που παράγονται κατά την καύση του χαμηλής ποιότητας λιγνίτη, όπως είναι ο λιγνίτης της Μεγαλόπολης, περιέχουν διάφορα τοξικά στοιχεία, όπως Cd, Co, Ni, Pb, Zn, τα οποία είναι δυνατό να εκπλυθούν και να ρυπάνουν το έδαφος, το επιφανειακό και το υπόγειο νερό. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να εκτιμηθεί η κινητικότητα των ιχνοστοιχείων και η δυνατότητα έκπλυσής τους κάτω από συνθήκες διαφορετικών pH (3, 5, 7 και 8,5). Αντικείμενο της εργασίας αποτελεί η γεωχημική μελέτη δειγμάτων λιγνίτη, ιπτάμενης τέφρας, τέφρας εστίας και αποθέσεων. Οι εργαστηριακές εξετάσεις περιελάμβαναν προσεγγιστική και άμεση ανάλυση, καθώς και στοιχειακή ανάλυση με φασματομετρία ατομικής απορρόφησης φλόγας. Ακολούθησαν πειράματα απόπλυσης και προσδιορισμός των εκπλυομένων ιχνοστοιχείων As, Β, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Ga, Ge, Hf, Li, Mn, Mo, Nb, Ni, P, Pb, Rb, Sb, Sc, Sn, Sr, Ta, Th, Ti, U, V, W, Y, Yb, Zn, Zr µε φασµατοµετρία μάζας επαγωγικού ζεύγους πλάσματος. Επίσης, προκειμένου να εκτιμηθεί η πτητικότητα των ιχνοστοιχείων κατά την καύση, υπολογίστηκε ο συντελεστής εμπλουτισμού. Για τη στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων εφαρμόστηκε η μέθοδος της παραγοντικής ανάλυσης τύπου R στα ποσοστά έκπλυσης των ιχνοστοιχείων. Από τις εργαστηριακές αναλύσεις προέκυψε ότι ο λιγνίτης και οι τέφρες περιείχαν υψηλότερα ποσοστά σε Ca και Fe έναντι των K, Mg και Na. Όσον αφορά στα ιχνοστοιχεία, ο λιγνίτης εμφανίζει υψηλές περιεκτικότητες σε Ba, Mn, P, Sr, Ti, ενώ οι τέφρες παρουσιάζονται εμπλουτισμένες σε αυτά τα ιχνοστοιχεία, με εξαίρεση το Ba, και επιπλέον σε Cr, Mo, Ni, V. Με βάση τους συντελεστές εμπλουτισμού, τα ιχνοστοιχεία B, Ba, Li, Rb, Sn εμφανίζονται ιδιαίτερα πτητικά. Μέτρια πτητικότητα παρατηρείται για τα As, Cd, Ga, Mo, Ni, P, Pb, Sb, Sc, Sr, Ta, W, Zn, ενώ τα Be, Co, Cr, Cu, Ge, Hf, Mn, Nb, Th, Ti, U, V, Y, Yb, Zr χαρακτηρίζονται ως μη πτητικά. Ως προς την κινητικότητα των ιχνοστοιχείων, τα μεγαλύτερα ποσοστά έκπλυσης εμφανίζουν τα Cd, Mo, Rb, Sb, Sr. Μέτρια κινητικότητα παρατηρείται για τα As, B, Ba, Cr, Ga, Li, Mn, P, U, V, W, ενώ αρκετά δυσκίνητα παρουσιάζονται τα Be, Co, Cu, Ge, Hf, Nb, Ni, Pb, Sc, Sn, Ta, Th, Ti, Y, Yb, Zn, Zr. Γενικά, σε όλες τις τιμές pH, τα As, Co, Cr, Cu, Mn, Ρ, Th δείχνουν μία προτίμηση έκπλυσης από το λιγνίτη, ενώ τα Ba, Li, Mo, Rb, Sr, V από την ιπτάμενη τέφρα. Η κινητικότητα των B, Cd, Ga, Ge, Sb, U, W αυξάνεται στα δείγματα της τέφρας εστίας, ενώ στις αποθέσεις δεν παρατηρείται κοινή τάση έκπλυσης για κάποια ιχνοστοιχεία. / The great quantity of fly and bottom ash produced during the combustion of high-ash lignite, like the Megalopolis lignite, are rich in toxic elements, such as Co, Cd, Ni, Pb, Zn; these can be leached resulting in contamination of the soil, as well as of the surface and underground water. The aim of this study is to estimate the mobility of trace elements and the leaching possibility from ash in different pH values (3, 5, 7 and 8.5). The object of the current study is the geochemical analyses of samples from bulk lignite, fly ash, bottom ash and ash deposits. Lignite and ash samples were evaluated by means of proximate and ultimate analysis, as well as by determining the concentrations of elements using FAAS. ICP-MS analyses were carried out in order to determine the contents of the trace elements As, Β, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Ga, Ge, Hf, Li, Mn, Mo, Nb, Ni, P, Pb, Rb, Sb, Sc, Sn, Sr, Ta, Th, Ti, U, V, W, Y, Yb, Zn, Zr in leachates. Furthermore, to approach the volatility of trace elements during combustion, the relative enrichment factor (RE) was calculated. For statistical reason, the type R factor analysis was applied in the leaching percentage of trace elements. The results reveal that the Ca and Fe contents were higher than these of K, Mg and Na in the lignite and ash samples. As far as trace elements are concerned, the lignite shows higher Ba, Mn, P, Sr, Ti contents, while the ashes are enriched in Cr, Mn, Mo, Ni, P, Sr, Ti, V. Boron, Ba, Li, Rb, Sn appear to be the most volatile elements, while As, Cd, Ga, Mo, Ni, P, Pb, Sb, Sc, Sr, Ta, W, Zn show a medium volatility. Likewise, Be, Co, Cr, Cu, Ge, Hf, Mn, Nb, Th, Ti, U, V, Y, Yb, Zr are not volatile during combustion. Cadmium, Mo, Rb, Sb, Sr reveal the highest mobility. Medium mobility is observed in As, B, Ba, Cr, Ga, Li, Mn, P, U, V, W, while Be, Co, Cu, Ge, Hf, Nb, Ni, Pb, Sc, Sn, Ta, Th, Ti, Y, Yb, Zn, Zr are not mobile. Generally, in all pH values, As, Co, Cr, Cu, Mn, Ρ, Th are leached from lignite and Ba, Li, Mo, Rb, Sr, V from fly ash. The mobility of B, Cd, Ga, Ge, Sb, U and W is higher in bottom ash samples, while such behavior is not common in the ash deposits for any elements.

Η λεκάνη του Αμυνταίου-Πτολεμαΐδας είναι μέρος μιας τεκτονικής τάφρου που εκτείνεται από την πόλη του Μοναστηρίου (FYROM) μέχρι την Κοζάνη, με μέσο απόλυτο υψόμετρο +600 m και με γενική διεύθυνση ΒΒΔ-ΝΝΑ. Η Νεογενής λεκάνη της Πτολεμαϊδας είναι το κύριο ενεργειακό κέντρο της Ελλάδας, φιλοξενώντας ένα από τα μεγαλύτερα λιγνιτικά κέντρα του κόσμου. Τα ιζήματα που μελετήθηκαν είναι από τα ορυχεία του Νότιου Πεδίου και του Τομέα 6. Ορυκτολογικές αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν σε δείγματα λιγνίτη και εργαστηριακής τέφρας (350oC and 750oC). Τα δείγματα αναλύθηκαν σε διαφορετικές θερμοκρασίες,με σκοπό τον προσδιορισμό των πεδίων σταθερότητας των ορυκτών. Επιπλέον πραγματοποιήθηκαν γεωχημικές αναλύσεις στα δείγματα λιγνίτη και εργαστηριακής τέφρας 350,550,750,950οC για να μελετηθεί η κινητικότητα των ιχνοστοιχείων κατα την καύση. Προσδιορίστηκαν οι συγκεντρώσεις των στοιχείων Ag, As, B, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Ga, Se, Sr, U, V, Zn, Hg και Hf με χρήση του ICP-MS. / The Amyntaion – Ptolemais basin is a NNW – SSE trending graben system that extends over a distance of 250km from Monastiri, in the Former Yugoslavian Republic of Macedonia to Servia, southeast of Kozani Greece. The Neogene basin of Ptolemais is the main energy centre of Greece, hosting one of the biggest lignite centers of the world. The sediments under study are from the areas Notio Field and Tomeas-6 open pits. Mineralogical analysis of lignite and ashed samples (350oC and 750oC) was carried out using Bruker D8 Advance x-ray diffractometer. Four samples (NP2,NP4, T6-2 and T6-4) analysed in different temperatures to carry out conclusions about the fields of stability of minerals. Geochemical analysis of the Notio – field and Tomeas -6 field were carried out in order to predict the mode of occurrence of trace elements and their mobility during coal combustion. The lignite and ash samples (350oC, 550oC, 750oC, 950oC) were digested in microwave furnace using acids. The concentrations of Ag, As, B, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Ga, Se, Sr, U, V, Zn, Hg and Hf were determined using Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry (ICP – MS).

- / -

- / -