DE69520276T2 - Verfahren zur wiederverwendung und beseitigung von abfallstoffen - Google Patents

Verfahren zur wiederverwendung und beseitigung von abfallstoffen

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Mehrzwecksbaumaterial aus verschiedenen Abfallmaterialien. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf Produkte, die durch das Verfahren gewonnen werden, auf die Verwendung der Produkte und auf ein Verfahren zur Beseitigung von Abfallmaterialien.
  • Die Kosten für die Beseitigung von Haushalts- und Industrieabfall steigen wegen des Anstiegs an Abfallprodukten und des Mangels an Geländeauffüllungen und anderen Mitteln zur Beseitigung von Abfall weiterhin. Angesichts dessen sowie auf Grund des vermehrten Drucks, Abfall dergestalt zu beseitigen, dass dies für die Umwelt weniger schädlich ist, sind eine Reihe von Verfahren zum Recyclen von Abfall vorgeschlagen worden.
  • Frühere Verfahren zum Recyclen von Abfall verlangten nach der Trennung von Abfall in spezielle Abfallarten, so wie Glas, Plastik, Metall, Kartonagen und dergleichen. Das Trennen von Abfall ist zeitaufwendig, arbeitsintensiv und teuer. Weiterhin muss die Abfalltrennung sorgfältig erfolgen. Wenn zum Beispiel Kunststoffmaterial von vermischtem Abfall zu Recyclingzwecken getrennt wird und das getrennte Kunststoffmaterial durch ein einziges Glasteil verunreinigt ist, können große Probleme beim Recyclen und eine mögliche Beschädigung an der Recyclingvorrichtung auftreten.
  • Zusätzlich zum Bedarf des Trennens von Abfall verlangen frühere Verfahren zum Recyclen von Abfall im darüber hinaus danach, dass der getrennte Abfall sauber ist. Dies ist ein Hauptproblem, weil Abfall im Allgemeinen schmutzig ist, und Reinigungsverfahren sind teuer, zeitaufwendig und können weitere Schäden an der Umwelt durch die Verwendung von Reinigungsmitteln und anderen Reinigungsprodukten verursachen.
  • Eine Art von Abfallmaterial, hinsichtlich dessen es insbesondere wünschenswert ist, dass es recycled wird, ist Kunststoffmaterial.
  • Kunststoffmaterial wird mehr und mehr für Waren und Verpackungen verwendet, und es ist äußerst schwierig, es zu zerlegen, und dadurch stellt es für die Umwelt ein Hauptproblem dar. Erst kürzlich sind eine Reihe von Verfahren zum Recyclen von Kunststoffmaterial beschrieben worden.
  • Im Allgemeinen verlangen frühere Verfahren zum Recyclen von Kunststoffmaterial danach, dass das Kunststoffmaterial nicht nur von anderen Abfallarten getrennt wird, sondern auch, dass die spezifischen Arten von Kunststoff voneinander getrennt werden. Zum Beispiel werden Polyethylen mit hoher Dichte, Polyethylen mit niedriger Dichte und Polypropylen von Kunststoffmaterialien wie Polyvinylchlorid,
  • Polyester und Polystyren getrennt, so wie dies in der EP-A-0 568 710 beschrieben ist. Alternativ hierzu müssen die Prozentzahlen der verschiedenen Arten von Kunststoff kontrolliert werden, so wie dies in der WO 92/15640 beschrieben ist, wobei sich mindestens 80% des Kunststoffmaterials aus Mischungen zusammensetzt, so wie Polyethylen mit hoher Dichte, Polyethylen mit niedriger Dichte, Homopolymere aus Polypropylen, Copolymer aus Ethylen und Propylen und aus hieraus bestehenden Mischungen. Die restlichen 20% des Kunststoffmaterials setzen sich aus polymerischem Material wie festes oder flexibeles Polyvinylchlorid, Polystyren, Polyamiden und Polykarbonaten oder aus hieraus bestehenden Mischungen zusammen. Die WO 92/15640 bezieht sich darauf, einen Mixer mit dem gesamten Kunststoffabfallmaterial und einem partikelförmigen Füllmaterial zu befüllen und gleichzeitig zu erhitzen und zu mischen, bis man hieraus eine einheitliche Zusammensetzung erhält.
  • Ein weiteres Verfahren des Standes der Technik zum Recyclen von Kunststoffmaterialien ist in der FR-A-2258414 offengelegt. Abfallmaterial, das sich vollständig aus Kunststoffmaterialien zusammensetzt, wird in Partikel pulverisiert und mit einem Füllmaterial bei Temperaturen zwischen 240ºC und 400ºC vermischt.
  • Im Allgemeinen umfassen frühere Verfahren zum Recyclen von Kunststoffmaterialien die Schritte des Schmelzens der getrennten und gewaschenen Kunststoffmaterialien in einer Strangpresse und die des Strangpressens der Kunststoffzusammensetzung. Das verpresste Material wird dann in eine Reihe von Formen hineingepresst und gekühlt.
  • Die hauptsächlichen Nachteile der früheren Recyclingverfahren verlangen nach der Notwendigkeit, die Kunststoffmaterialien zu trennen und zu waschen. Frühere Verfahren sind daher arbeitsintensiv, zeitaufwendig und teuer. Weiterhin führt der Schritt des Strangpressens bei früheren Verfahren zu einer geringen Produktionsquote, d. h. ungefähr zwei Tonnen pro Tag.
  • Die vorliegende Erfindung überwindet die Probleme und Mängel der früheren Verfahren zum Recyclen von Abfallmaterial, da es nicht erforderlich ist, den Abfall zu trennen, und es ist nicht notwendig, das Abfallmaterial zu reinigen. Darüber hinaus verfügt die vorliegende Erfindung über eine Produktionsquote von ungefähr 50 Tonnen pro Stunde und ist demzufolge beträchtlich effizienter.
  • Das durch das hierin beschriebene Verfahren erhaltene Produkt ist in seiner Zusammensetzung und Dichte wesentlich einheitlich und kann unter Verwendung von herkömmlichen Techniken und Werkzeugen bearbeitet werden. Das Produkt kann in verschiedene Formen und Gestalten abhängig von der gewünschten Verwendung des Materials geformt werden. Darüber hinaus können verschmutzte Dinge wie Nähnadeln aus Hospitälern, mit Bleifarbe verschmutzter Strahlsand, verschmutzte Artikel aus den chemischen Industrien und dergleichen in die Mischung einbezogen werden, wo sie im Endprodukt eingekapselt und dadurch sicher gemacht sind.
  • Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrzweckbaumaterials aus Haushalts- und/oder Industrieabfallmaterial vor, das die Bereitstellung von Abfallmaterial mit einem gewichtsbezogenen Kunststoffmaterialanteil zwischen 20 und 65%, das Schreddern von Abfallmaterial in Partikel von meist etwa 50 mm Durchmesser, das Befüllen eines Mixers mit dem partikelförmigen Abfall und partikelförmigem Füllmaterial, das Erhitzen der Mischung und das Beibehalten einer Temperatur zwischen 120ºC und 200ºC während des Mischens und das Mischen, bis eine einheitliche Zusammensetzung erreicht wird, und das Formen der einheitlichen Zusammensetzung in ein Endprodukt beinhaltet.
  • Der verwendete Haushalts- und/oder Industrieabfall kann jedwedes Material einschließlich Glas, Metall, Kartonagen, Papier. Kleidung, Mauerwerk und Lebensmittel umfassen. Vorzugsweise liegt der gewichtsbezogene Anteil an Abfallmaterial, das in das Endprodukt eingebracht wird, im Bereich von 30 bis 70%. Der genau eingebrachte Anteil wird jedoch von der Art des verwendeten Abfallmaterials und von den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts abhängen. Ein Minimum von 20% an Kunststoffmaterial kann integrierter Teil eines Abfallmaterials sein oder mindestens ein Teil dessen kann dem Abfallmaterial speziell hinzugefügt werden. In diesem Zusammengang beinhaltet der Ausdruck Kunststoffmaterial alle Kunststoffe einschließlich thermoplastische, hitzegehärtete Kunststoffe, Kunststoffe mit hoher und niedriger Dichte, z. B. Polystyren, Polyvinylchlorid und Polypropylen. Es ist nicht erforderlich, das Kunststoffmaterial zu reinigen, und ein Gemisch an Kunststoffen kann hinzugefügt werden. Vorzugsweise liegt der Anteil des im Endprodukt enthaltenen Kunststoffs gewichtsbezogen zwischen 27 und 60%. Es wäre noch besser, wenn der Anteil des im Endprodukt enthaltenen Kunststoffs gewichtsbezogen bei ungefähr 30% liegt. Der Anteil des im Endprodukt enthaltenen Kunststoffs wird jedoch abhängig von den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts abweichen. Wenn vom Produkt zum Beispiel verlangt wird, dass es im Wasser schwimmt, muss das Endprodukt mehr als ungefähr 50% an Kunststoff enthalten.
  • Das partikelförmige Füllmaterial kann irgendein zerreibbares Material sein, wie zum Beispiel Kalziumkarbonat, Asbest, Eisenglas, Kieselkalkspat, Talg, Diatomeenerde, Kaolin-Ton und Kohlefäden. Vorzugsweise ist das partikelförmige Füllmaterial ein Abfallprodukt aus einem anderen Verfahren; solche Produkte beinhalten Flugasche, feinen Sand, Kernsand, Flugstaub, Strahlsand und Aluminiumstaub. Ein einzelnes Füllmaterial oder eine Zusammensetzung aus Füllmaterialien kann hinzugefügt werden, und darüber hinaus können verunreinigte Füllmaterialien wie Strahlsand, der mit Bleifarbe verunreinigt ist, verwendet werden. Vorzugsweise werden zwei unterschiedliche partikelförmige Füllmaterialien hinzugefügt. Es wäre noch besser, wenn das partikelförmige Füllmaterial aus Flugasche und geringfügigen Hinzufügungen von entweder Kernsand und/oder Strahlsand besteht.
  • Der Anteil an zugefügtem partikelförmigem Füllmaterial hängt von den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts, das man erhält, ab. Vorzugsweise ist das partikelförmige Füllmaterial in einem gewichtsmäßigen Anteil zwischen 30 und 70% im Endprodukt vorhanden. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Komponenten getrocknet und/oder erhitzt, bevor sie in den Mixer gegeben werden. Vorzugsweise werden die Zusammensetzungen auf zwischen 120ºC und 200ºC erhitzt, bevor sie in den Mixer gegeben werden.
  • Vorzugsweise werden das Abfallmaterial und das partikelförmige Füllmaterial in gleichen Mengen in den Mixer gegeben, so dass ein einheitliches Vermischen geschieht. Es wäre noch vorteilhafter, wenn das Abfallmaterial und das partikelförmige Füllmaterial in gleichen Mengen mittels Schneckenförderung oder Luftförderung in den Mixer gegeben werden.
  • Das Vermischen geschieht bei einer Temperatur im Bereich von 120ºC bis 200ºC, vorzugsweise im Bereich von 150ºC bis 190ºC, und bei einer Temperatur von ungefähr 160ºC wäre dies noch besser. Die genauen Temperaturen während des Vermischens werden jedoch von den gewünschten Merkmalen des Endprodukts abhängen.
  • Durch Begrenzung der Maximaltemperatur während des Vermischens auf 200ºC wird die Erzeugung von toxischer Emission aus dem Abfallmaterial ausgeschlossen. Dies ist ein weiterer Vorteil gegenüber den früheren Recyclingverfahren.
  • Ein alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet darüber hinaus den zusätzlichen Schritt, die einheitliche Zusammensetzung unbestimmt bei Temperaturen von 120ºC vor deren Verwendung in einem Aufbewahrungsbehälter zu halten.
  • Die einheitliche Mischung kann in jede gewünschte Form gebracht werden. Vorzugsweise wird die erhitzte Mischung mit Hilfe von herkömmlichen Verfahren in die gewünschte Form gerollt oder gepresst. Es wäre noch besser, die erhitzte Mischung bei hohem Druck, vorzugsweise bei 281 kg/cm², über ungefähr sieben Tage hinweg in eine Form zu pressen. Die genauen Press- und Formbedingungen werden abhängig von der Art des Produkts, das gefertigt wird, abweichen.
  • Die durch das Verfahren dieser Erfindung erhaltenen Produkte sind witterungsbeständig, werden nicht rosten, sind beständig gegen saure und alkalische Einflüsse, hitzebeständig, schallbeständig, äußerst fest und haben einen maximalen Porositätswert von 0,81%.
  • Das Produkt kann unter Verwendung von herkömmlichen Techniken und Werkzeugen bearbeitet werden, und darüber hinaus kann das Produkt selbst immer durch Wiederholen des hierin offengelegten Verfahrens recycled werden.
  • Die Produkte können für jede Art von Gebäude oder für Bauzwecke verwendet werden. Die Produkte können zum Beispiel als Bausteine, Fundamente für Gebäude (die Produkte würden ebenfalls den dazukommenden Vorteil haben, wegen des niedrigen Porositätswertes keiner Dämmschicht zu bedürfen), Dachziegel, Zaunpfosten und Panele, Pflastersteine und Fliesen, Wassergullis, Spielplatzoberflächen, Straßen und Wege, Rohre (insbesondere Abwasserrohre), Schiebewände und Böden für Abfallumschlagstationen, Böden für Autoparkplätze und Garagenvorplätze, Gewerke für die Land- und Strandgewinnung, Tetropoden und Akropoden für den Küstenschutz und Blöcke für See- und Meereswälle verwendet werden. Das Produkt kann ebenfalls als Membrane für Geländeauffüllungen und andere ähnliche Zwecke verwendet werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können eine Anzahl von Additiven abhängig von der letztendlichen Verwendung des Endprodukts mit einbeschlossen werden, so wie Ultraviolett-Absorber, Antipilzmittel, Flammschutzmittel, Wärmeisolatoren, Farbstoffe, Stossmodifizierer und Versteifungsmittel (so wie zerhackte Stränge aus Glasfaser), Viskositätsstabilisatorenund verschiedene Aufbereitungsmittel.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können abhängig von der letztendlichen Verwendung des Endprodukts eine Anzahl von Additiven in das Produkt eingebracht werden, so wie Ultraviolett-Absorber, Antipilzmittel, Flammschutzmittel, Wärmeisolatoren, Farbstoffe, Stossmodifizierer und Versteifungsmittel (so wie zerhackte Stränge aus Glasfiber), Viskositätsstabilisatoren und verschiedene Aufbereitungsmittel.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können verunreinigte Dinge, so wie Krankenhausabfälle (einschließlich Nähnadeln), verunreinigte Dinge von chemischen Industrien und dergleichen in das Produkt einbeschlossen werden.
  • Jedwede verunreinigte Komponenten werden beschichtet und durch die Kunststoffkomponente der Mischung eingehülst werden. Wenn die aus Kunststoff bestehende Komponente schmilzt, hüllt sie die nicht aus Kunststoff bestehenden Komponenten der Mischung ein und bildet um sie herum eine Beschichtung. Darüber hinaus wird die aus Kunststoff bestehende Komponente in einem bevorzugten Schritt des Formens auf den äußeren Flächen eines gepressten Artikels unterschiedlich verteilt. Somit werden die nicht aus Kunststoff bestehenden Komponenten im Inneren des Artikels eingeschlossen und dadurch von der äußeren Umwelt versiegelt.
  • In einer weiteren Ausführungsform können der Mischung während des Vermischens zusätzliche Kunststoffmaterialien hinzugefügt werden. Das Hinzufügen von Kunststoffmaterialien zu diesem Zeitpunkt des Verfahrens kann zu einer Entwicklung eines marmorierten oder marmorartigen Aussehens auf der Oberfläche des Endprodukts führen. Vorzugsweise ist das zusätzliche Kunststoffmaterial in Form von Kunststoffbeplankung oder besteht aus einem ähnlichen Material.
  • Ein Herstellungswerk, das geeignet ist, das Verfahren in Übereinstimmung mit der Erfindung durchzuführen, ist in Fig. 1 gezeigt. Das Herstellungswerk umfasst Vorrichtungen zum Lagern der Produktkomponenten, Erhitzungs- und Mischungvorrichtungen, Vorrichtungen zur Beförderung der Komponenten zu den Erhitzungs- und Mischungsvorrichtungen und Vorrichtungen zum Formen des Endprodukts. Die Vorrichtungen zum Wiegen der Komponenten und Vorrichtungen zum Trocknen der Komponenten können ebenfalls in das Herstellungswerk mit einbeschlossen werden.
  • Spezielle Ausführungsformen des Verfahrens und der Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun weiterhin durch ein Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei die Fig. 1 ein Herstellungswerk zur Durchführung des beanspruchten Verfahren schematisch darstellt.
    • Beispiel Herstellung von zwanzig Tonnen schweren Blöcken zur Verwendung als Meerwälle
  • Zwanzig Tonnen schwere Meerwälle werden unter Verwendung der Vorrichtung hergestellt, der in der Fig. 1 dargestellt ist, wobei die verschiedenen Materialien, die zum Formen des Endprodukts erforderlich sind, in einer Anzahl von Lagersilos (1, 2, 3) gelagert werden. Die verschiedenen Materialien werden in Wiegebehälter (7, 8) mit Hilfe von Schneckenförderern (4, 5, 6) eingefüllt. Die verschiedenen Materialien werden gewogen und vorzugsweise zwischen einem Drehtrockner (11) und einem Mixer (12) mit Hilfe von Schneckenförderern (9, 10) verteilt. Die verschiedenen Komponenten, die in den Drehtrockner (11) eingefüllt werden, werden danach mit Hilfe eines Schneckenförderers (13) in den Mixer (12) eingefüllt. Die verschiedenen Komponenten werden im Mixer (12) gemischt, und dann wird die einheitliche Mischung, die erhalten wurde, über einen Schneckenförderer (14) in zwanzig-Tonnen-Formen (15) eingefüllt. Die zwanzig- Tonnen-Formen werden über sieben Tage hinweg bei Drücken von 281 kg/cm² gepresst. Das Endprodukt kann leicht aus den Formen (15) entnommen werden.
  • Die obigen Ausführungsformen sind lediglich mit Hilfe von Illustrationen beschrieben worden. Für einen Fachmann werden viele andere Verfahren, Produkte und Verwendungen der Produkte einleuchtend sein. Darüber hinaus können verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen oder Austausche vorgenommen werden, ohne vom Rahmen der vorliegenden Erfindung in Einklang mit den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.

Claims (18)

1. Ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrzweck- Baumaterials aus Haushalts- und/oder Industrieabfällen, welches umfasst:
Bereitstellen von Abfallmaterial mit einem Gehalt an Kunststoffmaterial zwischen 20% und 65% nach Gewicht;
Schreddern des Abfallmaterials zu Partikeln von meist etwa 50 mm Durchmesser;
Einbringen des partikelförmigen Abfalls und eines partikelförmigen Füllmaterials in einen Mischer;
Aufheizen und Aufrechterhalten der Temperatur der Mischung zwischen 120ºC und 200ºC während des Mischens;
Mischen, bis ein gleichförmiges Mischmaterial erhalten wird; und
Formen des gleichförmigen Mischmaterials zu einem Endprodukt.
2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Kunststoffgehalt des Endproduktes zwischen 27% und 60% nach Gewicht beträgt.
3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Kunststoffgehalt des Endproduktes 30% nach Gewicht beträgt.
4. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das partikelförmige Füllmaterial irgend ein zerreibbares Material ist.
5. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das partikelförmige Füllmaterial aus einem oder mehreren der folgen Materialen besteht: Flugasche, feiner Sand, Kernsand, Flugstaub und Aluminiumstaub.
6. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der Gehalt des partikelförmigen Füllmaterials im Endprodukt zwischen 30% und 70% nach Gewicht beträgt.
7. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Temperatur während des Mischens zwischen 150ºC und 190ºC beträgt.
8. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Temperatur während des Mischens 160ºC beträgt.
9. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die gleichförmige Mischung durch Walzen oder Formen zum Endprodukt geformt wird.
10. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die gleichförmige Mischung in Formen gepresst wird, bei einem Druck von etwa 281 kg/cm² für etwa sieben Tage.
11. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Mischung Additive beigegeben werden.
12. Ein Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Additive aus einem oder mehreren der folgenden Substanzen bestehen: Ultraviolett-Absorber, Anti-Pilz-Mittel, Flammschutzmittel, Wärmeisolatoren, Stoßmodifizierer und Versteifungsmittel, Viskositätsstabilisatoren, Farbstoffe und Aufbereitungsmittel.
13. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem der Mischung ferner verunreinigtes Material beigegeben wird.
14. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem der Mischung während des Mischens zusätzliches Kunststoffmaterial beigegeben wird.
15. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem das Abfallmaterial und das partikelförmige Füllmaterial vor dem Einbringen in den Mischer getrocknet werden.
16. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem das Abfallmaterial und das partikelförmige Füllmaterial vor dem Einbringen in den Mischer auf 120ºC bis 200ºC erhitzt werden.
17. Ein Mehrzweck-Baumaterial hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mehrzweck-Material witterungsbeständig, beständig gegen sauere oder alkalische Einflüsse, hitzebeständig, schallbeständig und stabil ist und einen maximalen Porositätswert von 0,81% aufweist.
18. Die Verwendung eines Mehrzweck-Baumaterials gemäß Anspruch 17 als Membrane für Geländeauffüllungen, Bausteine, Fundamente für Bauwerke, Dachplatten, Zaunpfosten und - paneele, Pflastersteine und Fliesen, Wassergullies, Spielplatzflächen, Straßen und Wege, Rohre, Schiebewände und -böden für Abfallumschlagstationen, Bodenbeläge für Parkplätze und Garagenvorplätze, Gewerke für die Land und Strandgewinnung, Tetropoden und Akropoden für den Küstenschutz und Blöcke für See- und Meereswälle.
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