BE1018501A3 - Werkwijze en inrichting voor het recycleren van bitumenhoudende materialen, en gerecycleerde materialen op deze wijze bekomen. - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor het recycleren van bitumenhoudende materialen, daardoor gekenmerkt dat het bitumen uit deze materialen wordt geëxtraheerd door middel van een gechloreerd solvent, waarbij een vloeibare fase en een vaste fase wordt gevormd, en het vervolgens de vloeibare fase, ter recuperatie van solvent en bitumen afzonderlijk, aan een destillatie wordt onderworpen.

Description

Werkwijze en inrichting voor het recycleren van bitumenhoudende materialen, en gerecycleerde materialen op deze wijze bekomen.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het recycleren van bitumenhoudende materialen, evenals op de gerecycleerde materialen die op deze wijze worden bekomen.

De gerecycleerde materialen, in het bijzonder het gerecycleerd bitumen, kan bijvoorbeeld opnieuw worden gebruikt in dakbedekkingsmaterialen zoals roofing, of bijvoorbeeld in geluidsisolatiemateriaal, of bijvoorbeeld als bindmiddel voor funderingmateriaal in de as faltwegenbouw.

Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor het recycleren van samengestelde materialen, zoals shingles, roofing, dakbanen, asfalttegels of dergelijke, waarin gewoonlijk, naast vulmiddelen en een dragende en/of versterkende structuur, bitumen, of een derivaat ervan, wordt gebruikt als één der hoofdbestanddelen.

Bitumen, zijnde een viskeuze vloeistof die van nature voorkomt in ruwe aardolie, is namelijk een belangrijk bestanddeel van asfalt en wordt als zodanig toegepast in wegverhardingen, als dakbedekking, als geluidsisolatie en dergelijke, omwille van zijn daarvoor uitstekend geschikte eigenschappen.

Een typische bitumineuze dakbedekking kan, volgens het Construction & Demolition Recycling Program van de staat Californie in de VS, publicatie n° 431-97-030, bijvoorbeeld bestaan uit een combinatie van één of meerdere van de volgende elementen: - een viltmat, glas- of polyestervlies, of ook nog papier, voor ongeveer 2 tot 15%w; - asfalt cement voor ongeveer 19-36%w ; mineraal vulmiddel en stabilisatoren , zoals bijvoorbeeld silicium dioxide, dolomiet, kalksteen enz., met gemiddelde doormeter kleiner dan 0,15 mm, voor 8 tot 40%w; - minerale partikels, zoals bijvoorbeeld steenslag van natuursteen, al dan niet met keramische deklaag, of uitgezeefd zand, voor 20 tot 30%w, enz.

Andere courante samenstellingen voor dakbedekkingsmateriaal in België en Nederland zijn bijvoorbeeld de volgende: - bitumen 60% - atactisch polypropyleen (APP) 20-25% polymeer - minerale vulmiddelen, zoals 5-10% bijvoorbeeld krijt, talk enz.

- draagstructuur, zoals 5-10% bijvoorbeeld glaswol, polyestervlies enz.

Voor dakbedekkingsmateriaal in Duitsland en Frankrijk krijgen we dan eerder: - bitumen 62% - styreen-butadieën-styreen 8% polymeer - minerale vulmiddelen 20-25% - draagstructuur, zoals 5-10% PVC, minerale wol, polyestervlies, enz.

Het recycleren van dergelijke of gelijkaardige producten is zeer wenselijk, niet alleen omwille van de stijgende kosten van alle olieproducten of derivaten ervan, maar ook omwille van het feit dat interessante en vaak hoogwaardige grondstoffen er terug uit gerecupereerd kunnen worden, en tevens de milieu-impact of kostprijs voor vernietiging of storting erdoor merkbaar verkleind kan worden.

Basismaterialen die in aanmerking komen voor een dergelijke recyclage, hoeven niet noodzakelijk alleen voort te komen uit reeds gebruikte producten en materialen, maar kunnen ook worden aangeboden als afval van nieuwe materialen bij de productie ervan, of als overschotten of snij-afval, bijvoorbeeld bij het aanbrengen van een nieuwe dakbedekking.

Gekend is in dit verband, bijvoorbeeld uit NL1005029 van de firma Modiglass Modified Asphalt-and Glassmatmachines Ltd, Zwitserland, een werkwijze en inrichting voor het recycleren van bitumenhoudende materialen, in het bijzonder van bitumineuze dakbedekkingen, bestaande uit bitumen enerzijds en andere dakbedekkingsmateriaal vormende bestanddelen anderzijds, zoals isolatiemateriaal uit polystyreen, polyurethaan, steenwol, leislag, polyestervlies, glasvlies of glasweefsel enz., waarbij het te recycleren materiaal tot 200°C wordt verhit door het tegen hoge stroomsnelheid te omspoelen met gesmolten bitumen, en de vaste deeltjes van het gesmolten materiaal af te scheiden door middel van filters, en/of traliewerk en/of gelijkaardige inrichtingen.

Een nadeel hiervan is dat bij hoge temperaturen dient te worden gewerkt hetgeen energieverslindend is, en tevens degradatie van de organische ingrediënten in de hand werkt.

Bovendien worden hierbij een grote hoeveelheid dampen en ontbindingsproducten vrij gezet die niet alleen belastend kunnen zijn voor het milieu en het broeikaseffect bevorderen, maar eveneens gezondheidsschadelijk kunnen zi jn.

Eveneens gekend is, uit BE1015015A3, van Nino Macaluso, van de firma Performance Roof Systems sa, Perwez, België, een werkwijze en een recyclage-eenheid voor bitumineuze membranen, waarin de te recycleren materialen, zoals roofingmaterialen, in één of meerdere rotor- / Statorsystemen worden fijngemalen.

Hierbij wordt onder meer gebruik gemaakt van de warmte die door de wrijving wordt gegenereerd samen met een verlengde verwijltijd van het materiaal in het systeem om de bitumineuze producten op te smelten en vervolgens fijn te malen.

Teneinde slijtage te beperken worden de actie delen bijvoorbeeld voorzien van een afdeklaag uit wolfram Carbide.

US 4.185.784A, van de firma Flita Eberhard, Duitsland, en EP 0589 321 A van de firma Bayer AG, Duitsland, beschrijven eveneens een inrichting voor het fijnmalen van gelijkaardige producten waarbij eveneens van de wrijvingswarmte en van een verlengde verwijltijd in het toestel gebruik wordt gemaakt.

Gekend zijn ook de werkwijzen voor het recycleren van bitumenhoudend producten, in het bijzonder van roofing, die berusten op het gebruik van extruders of gelijkaardige inrichtingen.

In deze context kunnen bijvoorbeeld de publicaties worden vermeld van de ESHA Group B.V. uit Groningen, Nederland, in het bijzonder NL 1029511,NL 1033423, en WO 2008/103035.

Hierbij worden oude dakbedekkingen versnipperd en inclusief verontreinigingen als metaal, hout en glas, gevoed in een verwerkingsmachine van hogergenoemd type.

Hierin worden de snippers verhit en vloeibaar gemaakt zodat grove verontreinigingen er door een filtersysteem kunnen worden uitgefilterd.

De gefilterde pasta van gesmolten oud bitumen, wordt met alle nog aanwezige kleinere ingrediënten weer in het productieproces ingevoerd door ze warm, en in een laag percentage (maximum 20% bijvoorbeeld), in nieuw materiaal in te mengen.

Een voorafgaandelijke up-grading van het gerecycleerde materiaal is echter noodzakelijk doordat vele van de oorspronkelijke eigenschappen , onder andere door degradatie tengevolge de thermische belasting en de extrusie onder druk , sterk in waarde verminderd blijken te zijn.

Op deze wijze wordt uit het gerecycleerde materiaal niet alleen "nieuw" dakbedekkingsmateriaal gemaakt, maar ook dijkmatten, tuintegels enz.

In principe wordt meestal echter het "nieuwe" product dat dit soort gerecycleerd materiaal bevat slechts voor bepaalde toepassingen of voor bepaalde minder veeleisende afzetmarkten gebruikt.

In geen van de voorgaande methodes wordt er echter een echte scheiding uitgevoerd van de bestanddelen die in het te recycleren materiaal aanwezig zijn en terug nuttig kunnen worden gebruikt, in het bijzonder niet van het aanwezige bitumen.

Hetzelfde kan gezegd worden van de verwerkingmethode beschreven door Heyer H.J. van de Asphalt und Betonischwerke, Duitsland, DE 197 36 748 Cl.

Dit alles kan, naast andere nadelen van energetische of milieubelastende aard, als een ernstig nadeel of een ernstige beperking van de huidige stand der techniek worden beschouwd.

RU WO2005087380, van de firma Obschestvo s Organichennoy OTV, Rusland, tenslotte, beschrijft een methode en inrichting om bitumineus papier te recycleren waarbij het bitumen eerst door warmte wordt afgesmolten, en waarbij vervolgens het met bitumen geïmpregneerde papier met een solventmengsel bestaande bijvoorbeeld petroleumderivaten (kerosine) en aromaten (tolueen of derivaten), wordt geëxtraheerd.

Het bitumenhoudende solvent wordt vervolgens gebruikt in de verfindustrie, het uitgewassen papier vindt bijvoorbeeld toepassing als vaste brandstof.

Nadelen van een dergelijke methode zijn de hoge energiekost en brandstofverbruik, de ernstige milieubelasting, het werken met gezondheidsschadelijke en brandgevaarlijke producten, en de beperkte herbruikbaarheid van het gerecycleerde materiaal.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een werkwijze en inrichting voor het recycleren van bitumenhoudende materialen waarbij het bitumen uit deze materialen wordt geëxtraheerd door middel van een gechloreerd solvent, onder vorming van een vloeibare fase en een vaste fase, en waarbij vervolgens de vloeibare fase, ter recuperatie van solvent en bitumen afzonderlijk, aan een destillatie wordt onderworpen.

Een voordeel is dat op relatief lage temperaturen en met weinig brandbare solventen kan worden gewerkt, hetgeen de C02 uitstoot en de energiekosten merkelijk verlaagt.

Tevens is de aanschaf-, installatie-, onderhoud- en operationele kost van een dergelijke inrichting heel wat lager dan wanneer deze aan de Atex richtlijn voor ontvlambare of gemakkelijk brandbare solventen zou moeten voldoen.

Tenslotte zijn de gerecycleerde materialen van hoogwaardigere kwaliteit doordat ze minder thermisch belast en daardoor minder gedegradeerd zijn dan wanneer ze bekomen werden door één der gebruikelijke recyclagemethodes die toegepast worden volgens de stand der techniek.

De uitvinding heeft derhalve ook betrekking op de gerecycleerde materialen, in het bijzonder op het gerecycleerde bitumen, dat op de werkwijze volgens de uitvinding wordt verkregen.

Volgens een voorkeurdragende werkwijze wordt het verkleinde en gesorteerde te recycleren materiaal met een solvent behandeld dat het aanwezige bitumen selectief oplost, en de andere samenstellende delen onaangeroerd laat, m.a.w. dat het bitumen uit het te recycleren materiaal extraheert.

Het solvent is bijvoorkeur moeilijk brandbaar en bestaat bijvoorbeeld uit methyleenchloride of perchloorethyleen, of uit mengsels daarvan.

In een verdere voorkeurdragende uitvoering wordt een andere solvent of solventmengsel gebruikt dat qua vluchtigheid, destillatietrajeet , geringe brandbaarheid en solubiliteitsparameters grotendeels met bovengenoemde overeenkomt.

Hogergenoemde extractie wordt volgens een voorkeurdragende werkwijze in een twee stappen tegenstroom proces uitgevoerd en op een temperatuur die minstens ongeveer 10°C onder het kookpunt van het solvent of solventenmengsel ligt.

Volgens een verdere voorkeurdragende werkwijze geschiedt de extractie in een gesloten systeem in batchreactoren met maximale dampretour en minimale transfer van vaste fracties.

Hét grote voordeel hiervan is dat, in samenwerking met de relatief lage extractietemperaturen, de emissies tot een minimum worden beperkt, hetgeen op zijn beurt dan weer een gunstige weerslag heeft op de dimensies, de complexiteit, en de installatie- en operationele kost van de luchtbehandelingssystemen, die hierdoor eenvoudiger en goedkoper kunnen worden uitgevoerd, onderhouden en gebruikt.

In een voorkeurdragende uitvoering wordt de extractie, eventueel gevolgd door wassen en drogen, uitgevoerd in dubbelwandige mengers/drogers die eveneens in staat zijn onder vacuüm te werken.

Zij zijn bovenaan voorzien van een gepaste toevoeropening voor het aanbrengen van het te extraheren materiaal in de menger /droger, en eveneens van een opening voor het toevoegen van solvent of solventenmengsel.

Verder zijn zij nog voorzien van een gepast roerwerk, en van een zeef, filtersysteem, of geperforeerde wand die toelaat van een scheiding te maken tussen vaste geëxtraheerde ingrediënten en vloeibaar, in het solvent opgelost, bitumen.

Tenslotte zijn de mengers /drogers nog voorzien van gepaste afvoeropeningen waarlangs enerzijds het op de filter of zeef of de geperforeerde wand achterblijvend vaste materiaal uit de menger /droger kan worden gehaald, en anderzijds het vloeibare in het solvent opgeloste bitumen kan worden afgevoerd.

In een voorkeurdragende uitvoering bestaat de menger /droger uit een zich conisch verwijdende reactor, onderaan voorzien van een zeef of filter en met een roersysteem bijvoorbeeld uitgevoerd in de vorm van een schroeflint.

In een verder voorkeurdragende uitvoeringsvorm bestaat de menger /droger uit een behouder waarin een dompelcentrifuge is aangebracht met geperforeerde zijwand.

In een verdere voorkeurdragende uitvoering kan deze dompelcentrifuge traag en afwisselend in twee tegenovergestelde richtingen draaien teneinde de menging van de inhoud te bevorderen, en snel draaien in eenzelfde richting, ter centrifugering van de inhoud.

Bij dit laatste wordt het in het solvent of solventenmengsel opgeloste bitumen door de geperforeerde buitenwand naar buiten geslingerd, en afgescheiden van de achterblijvende vaste geëxtraheerde ingrediënten, die door de geperforeerde wand van de centrifuge in het binnenste van de trommel worden weerhouden.

Volgens een verdere voorkeurdragende werkwijze wordt het vloeibare geëxtraheerde materiaal, in hoofdzaak bestaande uit solvent en opgelost bitumen, aan een destillatie onderworpen ter afscheiding en recuperatie enerzijds van solvent en anderzijds van bitumen.

Volgens een verdere voorkeurdragende werkwijze wordt de destillatie uitgevoerd onder vacuüm en /of volgens het dunne laag principe.

Volgens een verdere voorkeurdragend werkwijze wordt het vaste geëxtraheerde materiaal verder gedroogd door het te verwarmen onder vacuüm of door het te behandelen met stoom, of door een combinatie van beide.

Volgens een verdere voorkeurdragende werkwijze wordt het gerecycleerde bitumen als dusdanig, en met toegevoegde waarde, bijvoorbeeld opnieuw gebruikt in dakbedekkingsmaterialen zoals roofing, of bijvoorbeeld in geluidsisolatiemateriaal, of bijvoorbeeld als bindmiddel voor een funderingslaag en/of asfaltonderlaag, bestaande uit verkleinde bitumineuze dakbanen en asfaltpuingranulaat.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van een werkwijze en inrichting voor het recycleren van bitumenhoudende materialen volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch het verloop weergeeft van de voorafgaande mechanische behandeling van de te recycleren materialen ; figuur 2 schematisch eenzelfde verloop weergeeft maar dit keer van de fysisch-chemische behandeling; figuur 3 schematisch en in doorsnede een conische menger/ droger weergeeft; figuur 4 schematisch en in doorsnede een dompelcentrifuge weergeeft in extractie modus; figuur 5 schematische en in doorsnede de dompelcentrifuge weergeeft van figuur 4 maar dit keer in centrifugerende modus.

In figuur 1 zijn schematisch de opeenvolgende stappen van de mechanische behandeling, die de verdere fysisch-chemische verwerking voorafgaat, weergegeven.

Hierbij worden de volgende stappen uitgevoerd:

Het te recycleren materiaal wordt aangevoerd (stap 1) en is meestal vermengd met allerhande ander bouwafval.

In het bijzonder in geval van dakbedekkingsmateriaal zoals shingles of dakbanen wordt eerst een test uitgevoerd op de aanwezigheid van teer.

i

Dit gebeurt in de praktijk bijvoorbeeld door het uitvoeren van één of meerdere gekende analysemethodes, waarmee in voorkomend geval de aanwezigheid en de hoeveelheid van polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's) kan worden vastgesteld.

Zo hebben we bijvoorbeeld de dunnelaagchromatographie of de gaschromatische analyse gecombineerd met de massapectrometrie.

Ook snellere methodes komen hiervoor in aanmerking, zoals deze algemeen bekend onder de benaming van "PAK Marker", al dan niet in samenwerking met het gebruik van een UV lamp, of met het verwarmen van de stalen met een brander en het controleren van de vrijgekomen dampen op aromaten bijvoorbeeld met een "Drager" buisje, of ook nog de selectieve extractie van de PAK's met DMSO, of tenslotte nog de UV spectrometrie enz.

Aangezien bitumenhoudende producten weinig of geen van dergelijke koolwaterstoffen bezitten, maar teerhoudende producten daarentegen w<pl, laat deze test toe de teerhoudende van de bitumenhoudende materialen te onderscheiden.

De teerhoudende materialen worden volgens een andere verwerkingsmethode behandeld (stap 2) en vallen hierbij buiten het kader van de huidige uitvinding.

De bitumenhoudende materialen worden vervolgens manueel gescheiden van allerhande verontreinigingen, (stap 3), als daar bijvoorbeeld, zijn: hout, stenen, metaal, isolatie materiaal enz.(stap 5).

In de praktijk houdt men doorsnee genomen ongeveer 90% van het oorspronkelijk aangevoerde materiaal over dat geschikt is voor verdere recyclage (stap 4).

Vervolgens vindt de eigenlijke mechanische voorbehandeling plaats, bestaande uit een versnippering van het materiaal eerst tot een grootte van ongeveer 30cm,(stap 4) en een uitsorteren van de metalen (stap 7).

Een dergelijke mechanische voorbehandeling van het aangevoerde afvalmateriaal wordt uitgevoerd om de efficiëntie van een daaropvolgende extractie met solvent te verhogen, voornamelijk door een toename van het contactoppervlak te verwezenlijken en om goede menging van vloeibaar en vast materiaal te bekomen.

Er wordt verder naar gestreefd om het bitumineuze materiaal, bijvoorbeeld dakafval, eerst te verkleinen tot stukjes van 10-20 mm, door middel van een versnippering in meerdere stappen uit te voeren (stappen 6 en 8).

In een voorkeurdragende uitvoering wordt het versnipperen uitgevoerd met een traag draaiende inrichting teneinde opwarming door wrijving, gevolgd door smelten van het bitumen, te voorkomen.

Dit is volledig tegengesteld aan hetgeen gewoonlijk volgens de stand der techniek wordt uitgevoerd, zoals reeds hoger besproken en aangegeven.

In een verdere voorkeurdragende uitvoering wordt, teneinde verkleven van de stukjes onderling te voorkomen, een besproeiing met waternevel uitgevoerd.

Ook kunnen hierbij op voordelige wijze andere gebruikelijke antikleefmiddelen worden gebruikt, zoals daar bijvoorbeeld zijn producten op basis van dieselolie, in het bijzonder methyloleaat, methylpalmitaat, methyllinolaat, methylstearaat, en dergelijke.

In een verdere voorkeurdragende uitvoering worden met hetzelfde doel additieven toegevoegd, zoals bijvoorbeeld talk.

Tussen de opeenvolgende versnipperaars in (stap 4,6,8) , worden zoals vermeld de metallische verontreinigingen verwijderd, (stap 7).

Dit gebeurt bijvoorbeeld door toepassing van magneten voor de ferro metalen, hetzij door toepassing van Eddy-current systemen voor de non-ferro metalen, zoals koper, zink, aluminium enz.

Als laatste stap in de mechanische voorbehandeling wordt het versnipperde bitumineuze materiaal nog eens behandeld met een windshift (stap 10) ter verwijdering van stoffen met lage densiteit, in het bijzonder plastiek afval, of van andere lichte materialen, zoals polystyreen bijvoorbeeld, of dergelijke.

Het uiteindelijk fijn versnipperde en vóórgesorteerde materiaal wordt vervolgens gestockeerd voor verdere fysisch-chemische behandeling (stap 9).

Figuur 2 geeft schematisch de daaropvolgende stappen weer bestaande uit een fysisch-chemische behandeling van de fijn versnipperde en vóórgesorteerde materialen voortkomende van s tap 10.

Teneinde een eerste extractie uit te voeren, schematisch weergegeven door stap 13, worden de bitumineuze producten in een menger /droger gebracht, bijvoorkeur van een type zoals verder weergegeven en besproken bij de figuren 3 en 4, tezamen met het oplosmiddel (stap 12).

Dit laatst kan eventueel reeds een weinig opgelost bitumen bevatten en is, in een voorkeurdragende uitvoering, afkomstig uit het proces zelf, bijvoorbeeld van een tweede extractie stap met zuiver solvent, (stap 18) zoals verder nog zal worden aangegeven.

In een voorkeurdragende uitvoering wordt methyleenchloride gebruikt waarin ongeveer 5% bitumen is opgelost, en dit omwille van de hoge oplosbaarheid van bitumen in dit solvent tezamen met zijn geringe brandbaarheid.

In een voorkeurdragende uitvoering varieert de verhouding bitumenhoudende producten tot solvent van 1/2 tot 1/5, beter nog van 1/2,5 tot 1/4 , nog beter van 1/3.

In een voorkeurdragende uitvoering gebeurt deze eerste extractie (stap 13) bij een temperatuur van ongeveer 30°C, t.t.z. minstens van ongeveer 10°C lager als het kookpunt van het solvent,( voor methyleenchloride ligt bij 760 mbar het beginkookpunt ongeveer rond 40°C).

De extractietijd ligt, doorsnee genomen en afhankelijk van de deeltjesgrootte en de intensiteit en efficiëntie van het mengen, tussen 10 en 40 minuten, beter nog tussen 15 en 30 minuten, of zelfs nog korter.

In deze fase (stap 13), wordt een groot gedeelte van het bitumen opgelost in het solvent.

Dergelijke extractie, en ook de volgende extractie later besproken, gebeurt bij voorkeur volgens het tegenstroom principe, in een gesloten systeem, met volledige damp retour, en beperken van transfer van vaste fases tot een minimum.

Hierdoor wordt verkregen dat eventuele emissies sterk worden gereduceerd, hetgeen dan weer mogelijk maakt van de luchtbehandelingsinstallaties relatief klein en zo efficiënt mogelijk uit te voeren of te gebruiken.

Volgens de uitvinding gebeurt de extractie dus niet op hoge temperatuur (daar waar volgens de aangegeven stand der techniek verwerkingstemperaturen tussen 150 en 280°C voor een dergelijke operatie eerder gebruikelijk zijn.)

Na deze eerste extractiefase (stap 13) wordt de vloeibare van de vaste fractie gescheiden.

Deze twee fracties worden in een voorkeurdragende uitvoering van elkaar gescheiden ofwel door filtratie, ofwel door centrifugatie.

In het eerste geval wordt bijvoorbeeld een conische menger /droger gebruikt van het type zoals weergegeven en besproken in de volgende figuur 3.

In het tweede geval wordt bij voorkeur een menger /droger gebruikt van het type onderdompelingscentifuge, zoals verder weergegeven en besproken wordt in figuur 4 en 5.

Deze laatste heeft het voordeel dat de scheiding sneller kan worden uitgevoerd en dat het vaste materiaal in een volgende, niet aangegeven behändelingsstap, beter kan worden uitgeperst.

Na filtratie volgens de eerst methode bevat de vaste stof nog altijd ongeveer 50-60% solvent en bitumen.

In geval de afscheiding van de vloeibare en de vaste fase geschiedt door gebruikt te maken van een onderdompelingscentrifuge, zoals verder weergegeven en besproken in figuren 4 en 5 , en die een versnelling kan teweeg brengen van 150 G, bevat de vaste fase nog ongeveer 25% aan solvent met opgelost bitumen (stap 14).

De afgescheiden vloeibare fase bestaat hierbij typisch uit solvent met een bitumengehalte van 15-25%.

In een tweede extractie stap, waarbij dit keer zuiver solvent wordt gebruikt,(stap 16) wordt in dezelfde menger /droger vervolgens tot een tweede extractie overgegaan, (stap 18), principieel onder dezelfde condities van temperatuur en tijd als bij de vorige.

Na scheiding der vaste en de vloeibare fase wordt een vast residu bekomen met een solventgehalte van 25%, en een vloeibare fase bestaande uit solvent met een bitumengehalte van ongeveer 5%.

Deze laatste wordt op voordelige manier gebruikt en gerecycleerd om als extractiemiddel te dienen voor de eerste extractie (stap 13).

De uit de eerste en eventueel tweede extractie afgescheiden vloeibare fase wordt in voorkomend geval via een afscheider en eventueel centrifuge ontdaan van kleine vaste partikels, bijvoorbeeld mineralen met een doormeter kleiner dan lmm, die door de zeef, filter of geperforeerde wand van de onderdompelingscentrifuge niet zouden zijn tegengehouden.

De vloeibare fractie uit stap 15 , hoofdzakelijk bestaande uit solvent en opgelost bitumen, wordt vervolgens aan een eerste destillatie onderworpen, schematisch weergegeven als stap 17, teneinde een deel van het solvent te recupereren.

Dit gerecupereerde zuivere solvent wordt vervolgens gebruikt voor de tweede extractie (stap 18), of eventueel voor het wassen van het vaste residu, indien, bijvoorbeeld bij gebruik van een onderdompelingscentrifuge met versnelling groter dan 150 G, het restgehalte aan solvent en bitumen in de vaste fractie reeds voldoende klein is.

In dit geval wordt bijvoorkeur geen tweede extractie meer uitgevoerd maar gaat men eerder over tot een korte sproei.

Het residu van de eerste destillatie, (stap 17), typisch bestaande uit bitumen en 30% solvent, wordt vervolgens aan een tweede destillatie onderworpen (stap 19), waarbij met voordeel een dunne laag destillatie methode wordt gebruikt onder verhoogd vacuüm.

In een verdere voorkeurdragende uitvoering wordt hierbij de vloeibare bitumenhoudende fractie tot 120-160°C , beter nog tot 135-155°C, nog beter tot 140-150°C verwarmd onder een verminderde druk van 100 mbar absoluut.

Op deze wijze wordt bitumen verkregen waarvan het rest solvent gehalte lager is dan 1%, beter nog lager dan 0,5%, nog beter lager dan 0,1%.

Indien gewenst, kan de vaste stof bekomen uit de extracties schematisch weergegeven in de stappen 13 en 18, of de fijne mineralen afgescheiden uit de vloeibare fases in de afscheider en centrifuge (niet weergegeven),nog in een verdere behandeling worden gedroogd, hetzij onder vacuüm eventueel bij verhoogde temperatuur, hetzij door stoom Stripping, hetzij door gebruik te maken van beide technieken.

Deze nabehandeling kan ofwel in de mengers /drogers zelf gebeuren, of in een afzonderlijke eenheid die daartoe speciaal wordt voorbehouden.

Het in stap 22 uiteindelijk bekomen gerecycleerd bitumen wordt tenslotte in een tank gestockeerd , geanalyseerd, en verder in voorkomend geval op specificatie gebracht door toevoeging van de gepaste additieven, waardoor het zonder meer weer voor zijn oorspronkelijke toepassingen kan worden gebruikt.

In een verdere voorkeurdragende toepassing wordt dit bitumen als bindmiddel gebruikt bijvoorbeeld voor een gebonden funderingsmateriaal en/of asfaltonderlaag.

Metingen hebben namelijk uitgewezen dat het volgens de uitvinding gerecycleerde bitumen op zichzelf of bijvoorbeeld in een mengsel met asfaltgranulaatbindmiddel verbeterde eigenschappen bezit, vooral dan wat elasticiteit in functie van de temperatuur aangaat.

Dit kan dan op zijn beurt weer een meerwaarde voor gevolg hebben in toepassingen op gebied van de wegenbouw vooral dan wat weerstand tegen spoorvorming en vermoeiing betreft.

Onder andere in combinatie met verouderd bitumen, bijvoorbeeld aanwezig in freesasfalt, vertoont het volgens de uitvinding gerecycleerde bindmiddel een verbeterd gedrag: het maakt enerzijds bijvoorbeeld het APG-bindmiddel (asfalt-puin-granulaat-bindmiddel) elastischer bij de hogere temperaturen, en minder stijf bij de lagere.

Figuur 3 geeft schematisch en in doorsnede een conische menger/ droger 1 weer , van het gesloten batch reactor type, met maximale dampretour, uitgerust met een filterelement 2 ter hoogte van de aflaatopening 3 , om een scheiding tussen vloeibare en vaste fase te kunnen verwezenlijken.

De menger /droger 1 is verder voorzien van een toevoeropening 5 om het verkleinde te recycleren materiaal in het binnenste van de menger /droger 1 aan te brengen, en van een toevoeropening 6 voor het toevoeren van het solvent of solventenmengsel.

De menger /droger is tevens uitgerust met een afvoeropening 4, waarlangs ,na filtratie, het vaste residu van de extractie kan worden verwijderd.

Het intens mengen van solvent of solventenmengsel met het te extraheren materiaal gebeurt op voordelige en efficiënte wijze door gebruik te maken van een roersysteem 7, bestaande bijvoorbeeld een schroeflint of propeller door een motor aangedreven.

Tenslotte is er nog een dubbele wand 8 gevuld met een warmte uitwisselingsmedium, bijvoorbeeld water of thermische olie, waarmee de temperatuur van de menger /droger 1 kan worden geregeld.

De werking van een dergelijke menger /droger 1 is zeer eenvoudig en als volgt: na het gedeeltelijk vullen van de menger/ droger 1 met het te extraheren materiaal via de toegang 5 wordt het extractiesolvent of -solventenmengsel via de toegang 6 toegevoegd.

Vervolgens wordt het roerwerk 7 in gang gezet en de temperatuur geregeld via het warmtewisselend medium in de dubbele wand 8.

Na voldoende extractietijd wordt het roerwerk 7 gestopt en laat men het vloeibare extract door de zeef of filter 2 uit de menger /droger stromen voor verdere behandeling of verwerking.

Het vaste geëxtraheerde materiaal dat op de bovenkant van de zeef of filter 2 is blijven liggen, kan dan via de opening 4 uit de menger /droger worden genomen voor verdere behandeling.

Figuur 4 en 5 geven een alternatieve menger /droger weer in de vorm van een onderdompelingscentrifuge 9, bestaande uit een behouder 10 waarin een samengestelde centrifugetrommel 11 is aangebracht met een naar boven toe conisch verwijdende wand 12.

Binnenin de samengestelde centrifugetrommel 11 is een cilindrische behouder 13 aangebracht met geperforeerde zijwand 14.

Deze behouder 13 is langs boven in zijn geheel uitneembaar uit de centrifugetrommel 11 uitgevoerd en bovendien voorzien van een openklapbare bodem om het residu op een aangewezen plaats te ledigen.

(Omwille van de duidelijkheid is dit echter niet in detail in de tekeningen 4 en 5 weergegeven.)

Verder is de menger /droger 9 voorzien van een toevoeropening 6 waarlangs solvent kan worden toegevoegd, en een toevoeropening 5 waarlangs het te bewerken materiaal 16 in de cilindrische trommel 13 met geperforeerde zijwand 14 kan worden aangebracht.

Een dubbele wand voor temperatuurregeling is omwille van de duidelijkheid niet weergegeven.

Verder is de menger /droger 9 voorzien van een motor en aandrijfmechanisme 7 waarmee de samengestelde centrifugetrommel 11 kan worden rondgedraaid, en wel traag afwisselend in beide richtingen, ofwel snel in eenzelfde richting.

De werking van een dergelijke menger /droger 9 is eenvoudig en als volgt:

Na aanbrengen van de te extraheren materialen 16 in het binnenste van de cilindervormige trommel 13 met geperforeerde zijwand 14 via de opening 5, wordt de samengestelde centrifuge trommel 11 gedeeltelijk met solvent gevuld dat via de opening 6 wordt toegevoegd.

Vervolgens wordt de menger /droger 9 op de gewenste temperatuur gebracht via de dubbele wand (niet weergegeven)en wordt de inhoud ervan goed gemengd door de samengestelde centrifugetrommel 11 door middel van de motor en aandrijfinrichting 7 traag in één richting te laten lopen, gevolgd door een zelfde tijd in de tegenovergestelde richting.

Gedurende deze menging wordt het bitumen uit het te recycleren materiaal 16 geëxtraheerd.

Het is deze toestand van mengen en extraheren die meer specifiek weergegeven is in figuur 4.

Na voldoende extractietijd wordt het traag draaien in de ene richting, gevolgd door het traag draaien in de andere, gestopt en gaat men over tot de scheiding- en eventueel tot een was- en droog fase, meer in detail weergegeven in de figuur 5.

Figuur 5 geeft de toestand weer van de menger /droger 9 wanneer de vaste van de vloeibare fase wordt gescheiden, of wanneer de vaste fase wordt gewassen of gedroogd.

Hierbij wordt de samengestelde centrifugetrommel 11 met hoge snelheid in eenzelfde richting gedraaid door middel van de motor met de aandrijving 7.

Door de middelpuntvliedende kracht wordt de vloeibare fase bestaande uit solvent en bitumen door de geperforeerde zijwand 14 van de cilindrische trommel 13 naar buiten geperst en tengevolge van de conisch verwijdende zijwand van de trommel 12, door de in verticale richting toenemende middelpuntvliedende kracht, omhoog gestuwd, en vervolgens over de rand van de trommel 12 geleid.

Waarna het vloeibare extract zich op de bodem van de gesloten behouder 9 verzamelt en via een afvoeropening 15 kan worden afgevoerd voor verdere behandeling of verwerking.

Bij deze werkwijze wordt na de tweede centrifugatie een stoominjectie uitgevoerd om de resterende vaste stof 16 volledig oplosmiddelvrij te maken.

De cilinder 13 met geperforeerde wand 14, met daarin de achtergebleven vaste geëxtraheerde materialen 16 wordt tenslotte in zijn geheel langs boven uit de menger /droger 9 verwijderd, waarna, op een aangewezen plaats deze materialen 16 uit de cilinder 13 kunnen worden genomen via een openklapbare bodem, (omwille van de duidelijkheid niet weergegeven in de figuur 4 of 5) , voor opslag of verdere behandeling.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm(en), doch een dergelijke inrichting en werkwijze voor het recycleren van bitumenhoudende producten, en de gerecycleerde producten zelf, kunnen volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt of bekomen zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (23)

1. Werkwijze voor het recycleren van bitumenhoudende materialen, daardoor gekenmerkt dat het bitumen uit deze materialen wordt geëxtraheerd door middel van een gechloreerd solvent, waarbij een vloeibare fase en een vaste fase wordt gevormd, en dat vervolgens de vloeibare fase , ter recuperatie van solvent en bitumen afzonderlijk, aan een destillatie wordt onderworpen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat dit solvent methyleenchloride of perchloorethyleen is , of een solvent of solventenmengsel dat gelijkaardige eigenschappen vertoont , in het bijzonder met betrekking tot geringe brandbaarheid, solubiliteitsparameters, vluchtigheid en distillatietraject.

3. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de extractie plaatsvindt bij een temperatuur die minstens ongeveer 10°C lager ligt dan het kookpunt van het zuivere solvent of solventenmengsel.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat de extractie uitgevoerd wordt gedurende een periode van 1 uur, beter nog van 40 minuten, nog beter van 20 minuten, of van nog minder.

5. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de extractie volgens het tegenstroom principe wordt uitgevoerd.

6. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de extractie in minstens twee stappen wordt uitgevoerd , waarbij, bij voorkeur, in de eerste stap een solvent of solventenmengsel met een laag bitumengehalte wordt gebruikt, en in één of meerdere van de volgende stappen, een zuiver solvent of solventenmengsel.

7. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat er voorafgaandelijk een test wordt uitgevoerd op de te recycleren bitumenhoudende materialen, om te bepalen of ze polycyclische aromatische koolwaterstoffen bevatten, en in voorkomend geval, in welke concentratie, en dat enkel die materialen aan een extractie worden onderworpen die geen, of hoegenaamd geen, van deze polycyclische aromatische koolwaterstoffen bevatten.

8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies , daardoor gekenmerkt dat het bitumineuze materiaal eerst wordt verkleind in minstens één versnipperaar, en dat daarbij voorzieningen worden getroffen om te verhinderen dat de materialen aan elkaar gaan kleven.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat deze voorzieningen erin bestaan van een traag draaiende versnipperaar te gebruiken, en/of het materiaal met water te benevelen, en/of aan het materiaal additieven toe te voegen, zoals bijvoorbeeld talk, methyloleaat, methylpalmitaat, methyllinolaat, methylstearaat enz., en of een combinatie uit te voeren van twee of meerdere dezer.

10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies daardoor gekenmerkt dat het verkleinde materiaal, met bij voorkeur een grootte van om en bij de 5 cm, beter nog van ongeveer 2 cm, nog beter van ongeveer 1 cm, in een eerste stap gemengd wordt met een solvent of een solventenmengsel dat uit het proces zelf afkomstig is.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat dit solvent of solventen mengsel gebruikt wordt in een verhouding vaste bitumenhoudende producten tot solvent gaande van 1/2 tot 1/5, beter nog van 1/2,5 tot 1/4, nog beter van 1/3.

12. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de gevormde vloeibare en een vaste fase van elkaar wordt gescheiden door filtratie, beter nog door centrifugatie.

13. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de vaste fase na een eerste extractie nogmaals met solvent wordt geëxtraheerd of gewassen en dat hiervoor een zuiver solvent of solventenmengsel wordt gebruikt.

14. -Werkwijze volgens conclusie 13 dat de vloeibare fase van de tweede of volgende extracties als solvent of solventenmengsel wordt gebruikt voor de eerste extractie.

15. Werkwijze volgens conclusie 13, daardoor gekenmerkt dat de vaste fase nog verder van overblijvend solvent wordt ontdaan, hetzij door drogen onder vacuüm, hetzij door stoom Stripping, waarbij in beide gevallen het solvent of solventenmengsel maximaal wordt gerecupereerd en hergebruikt.

16. Werkwijze volgens conclusie 12, daardoor gekenmerkt dat de vloeibare fase van de eerste extractie minstens aan één destillatie wordt onderworpen, hetzij in een gewone destillatie, hetzij in een dunne laag destillatie en/ of een vacuümdestillatie.

17. Werkwijze volgens conclusies 16, daardoor gekenmerkt dat uiteindelijk een destillatieresidu bekomen wordt, hoofdzakelijk zo niet uitsluitend, bestaande uit gerecycleerd bitumen, met een rest solvent gehalte kleiner dan 1%; beter nog kleiner dan 0.5%, nog beter kleiner dan 0,1% .

18. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het mengen, extraheren, filtreren en/of centrifugeren, en in voorkomend geval ook drogen in één en dezelfde menger /droger (1),(9) wordt uitgevoerd.

19. Werkwijze volgens conclusie 18, daardoor gekenmerkt dat een menger /droger (1) wordt gebruikt die uit een conische behouder bestaat en uitgerust is met een filterelement (2) ter hoogte van de aflaat (3) en waarvan de temperatuur kan worden geregeld.

20. Werkwijze volgens conclusie 18, daardoor gekenmerkt dat een menger / droger (9) wordt gebruikt die van een onderdompelingscentrifuge (11) voorzien is en die om te mengen herhaaldelijk, bijvoorbeeld om de 10-15 seconden, tegen lage snelheid, van draairichting verandert, en vervolgens om te centrifugeren tegen hoge snelheid in eenzelfde dezelfde richting draait, waarbij een centrifugaalversnelling van minstens 150 G wordt bereikt.

21. -Inrichting voor het recycleren van bitumenhoudende materialen volgens één der voorgaande conclusies.

22. -Gerecycleerd bitumen en vast gerecycleerd vul- en/of versterkingsmateriaal bekomen door gebruik van een inrichting volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 21.

23. -Gebruik van gerecycleerd bitumen volgens conclusie 22, daardoor gekenmerkt dat het opnieuw gebruikt wordt in dakbedekkingsmaterialen zoals roofing, of in geluidsisolatiemateriaal, of als bindmiddel voor funderingmateriaal in de asfaltwegenbouw.