IT9048445A1 - PROCESS FOR THE ELIMINATION OF HARMFUL SOLID WASTE IN THE FORM OF PARTICLES BY ENCAPSULATION IN BITUMINOUS EMULSION - Google Patents

PROCESS FOR THE ELIMINATION OF HARMFUL SOLID WASTE IN THE FORM OF PARTICLES BY ENCAPSULATION IN BITUMINOUS EMULSION Download PDF

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Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo: Description of the invention entitled:

"PROCESSO PER L'ELIMINAZIONE DI RIFIUTI SOLIDI NOCIVI SOTTO FORMA DI PARTICELLE MEDIANTE INCAPSULAMENTO IN EMULSIONE BITUMINOSA" "PROCESS FOR THE ELIMINATION OF HARMFUL SOLID WASTE IN THE FORM OF PARTICLES BY ENCAPSULATION IN BITUMINOUS EMULSION"

RIASSUNTO SUMMARY

L'invenzione riguarda un processo per eliminare rìfiu ti solidi sotto forma di particelle contenenti ioni nocivi formando un fango di emulsione bituminosa e utiliz zando il fango come rivestimento sigillante per uso com merciale.Esso consiste: a) nello scegliere un agente emulsionante atto a formare un'emulsione stabile di asfalto,acqua e rifiuti sotto forma di particelle b) nel mescolare rifiuti sotto forma di particelle e emulsioni di asfalto in proporzioni tali da formare un fango di emulsione bituminosa avente catteristiche di lisciviazione entro limiti di sicurezza; e c) nell'utilizzare tale fango per impieghi commerciali. The invention relates to a process for removing solid waste in the form of particles containing harmful ions by forming a bituminous emulsion sludge and using the sludge as a sealing coating for commercial use. a stable emulsion of asphalt, water and waste in the form of particles (b) in mixing waste in the form of particles and asphalt emulsions in proportions such as to form a bituminous emulsion slurry having leaching characteristics within safe limits; and c) using such sludge for commercial purposes.

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione sì riferisce al campo dei mate riali di rifiuto solidi,e pili particolarmente,ad un processo per eliminare materiali tossici sotto forma di particelle mediante incapsulamento in un'emulsione bituminosa The present invention relates to the field of solid waste materials, and more particularly, to a process for eliminating toxic materials in the form of particles by encapsulation in a bituminous emulsion.

Certi processi industriali,come,per esempio,la combustio ne di rifiuti solidi.producono una cenere volatile che é nociva per l’ambiente a causa della presenza di elementi tossici,come,per esempio,il piombo.Tale cenere volatile non pud essere eliminata mediante l'usuale interramento, a causa della lisciviazione del materiale tossico nella superficie freatica.Anche nel caso in cui sia presente un materiale che renda i rifiuti resistenti alla lisciviazione,! luoghi per l'interramento stanno diventando scarsi e costosi. Un processo per eliminare rifiuti sot to forma di cenere volatile usato in passato nel caso in cui il livello di elementi tossici nella cenere volatile era sufficientemente basso,consisteva nell'aggiunge re la cenere volatile come un riempitivo nella pavimenta zione stradale in calcestruzzo asfaltico o bituminoso. Questo metodo di eliminazione non è adatto per cenere volatile avente livelli elevati di elementi tossici,perchè una certa lisciviazione degli elementi tossici si verifica ancora. Certain industrial processes, such as, for example, the combustion of solid waste, produce fly ash which is harmful to the environment due to the presence of toxic elements, such as, for example, lead. through the usual burial, due to the leaching of the toxic material into the water table. Even if there is a material that makes the waste resistant to leaching,! landfill sites are becoming scarce and expensive. One process to eliminate waste in the form of fly ash used in the past where the level of toxic elements in fly ash was low enough was to add fly ash as a filler to asphalt or bituminous concrete road pavement. . This method of elimination is not suitable for fly ash having high levels of toxic elements, because some leaching of the toxic elements still occurs.

Il brevetto statunitense n.4.623.469,rilasciato il 18 novembre 1986 a Chem-Technics,Ine.,descrive un processo per eliminare rifiuti idrofili liquidi e semiliquidi mescolando i rifiuti liquidi con asfalto in modo da produ£ re una massa solida idrofoba che puè essere eliminata per Interramento.Secondo questo metodo,si determina la carica ionica dei rifiuti e si sceglie una sospensione di asfalto emulsionato avente una carica di particelle opposta alla carica ionica dei rifiuti.Una quantità sufficiente dell'emulsione di asfalto prescelta viene aggiunta ai rifiuti liquidi in modo da farli coalescere in una massa solida idrofoba. U.S. Patent No. 4,623,469, issued November 18, 1986 to Chem-Technics, Inc., describes a process for removing liquid and semi-liquid hydrophilic waste by mixing the liquid waste with asphalt to produce a hydrophobic solid mass which can be According to this method, the ionic charge of the waste is determined and a suspension of emulsified asphalt having a particle charge opposite to the ionic charge of the waste is chosen.A sufficient quantity of the chosen asphalt emulsion is added to the liquid waste in order to coalesce them into a hydrophobic solid mass.

La miscela viene lasciata indurire e polimerizzare fino a raggiungere lo stado solido.Questo metodo,tuttavia, richiede spazio prezioso per l'interramento e il prodotto finale non è utile commercialmente. The mixture is allowed to harden and cure to a solid state, however this method requires valuable landfill space and the final product is not commercially viable.

Un' emulsione bituminosa,o asfalto emulsionato,è una emulsione di fini goccioline di cemento asfaltico o di bitume in acqua.L'emulsione è stabilizzata dalla presen za di un agente emulsionante,come,per esempio, un detersivo.Secondo l’agente emulsionante utilizzato,tali emul sioni sono anioniche,aventi globuli di asfalto caricati negativamente,o cationlche,aventi globuli di asfalto caricati positivamente.Tali emulsioni sono disponibili commercialmente per un gran numero di impieghi.Uno di tali impieghi è quello di formare un fango di emulsione bituminosa che è una miscela di asfalto emulsionato,di un aggregato fine e di un riempitivo minerale con acqua in modo da produrre un fango. Quando viene essiccato facendo evaporare l'acqua,il fango diventa un materiale di rivestimento spesso e gelatinoso che viene applicato umido, in modo molto slmile ad una vernice,per rivestire pavimentazioni stradali e slmili. A bituminous emulsion, or emulsified asphalt, is an emulsion of fine droplets of asphaltic cement or bitumen in water. The emulsion is stabilized by the presence of an emulsifying agent, such as, for example, a detergent. used, such emulsions are anionic, having negatively charged asphalt globules, or cationlche, having positively charged asphalt globules. Such emulsions are commercially available for a large number of uses. One such use is to form a bituminous emulsion slurry. which is a mixture of emulsified asphalt, a fine aggregate and a mineral filler with water to produce a mud. When dried by evaporating the water, the mud becomes a thick, gelatinous coating material that is applied wet, very similar to a paint, to coat road and similar pavements.

C’è perclè l’esigenza di un processo per eliminare con sicurezza rifiuti tossici In particelle in un modo che sia resistente alla lisciviazione,ma non richieda preziosi spazi per l'interramento e che possa avere un impiego commerciale. There is therefore a need for a process to safely eliminate particulate toxic waste in a way that is resistant to leaching, but does not require valuable landfill space and can be used commercially.

La presente invenzione mette a disposizione un processo per eliminare rifiuti solidi In polvere contenenti ioni nocivi formando un fango di emulsione bituminosa e utilizzando il fango come rivestimento sigillante per uso commerciale .Esso consiste: a) nello scegliere un agente emulsionante atto a formare un'emulsione stabile di asfalto, acqua e rifiuti in polvere; b) nel mescolare i rifiuti in polvere e l’emulsione di asfalto in proporzioni tali da formare un fango di emulsione bituminosa avente caratteristiche di lisciviazione entro limiti di sicurezza; e c) nell'utilizzare tale fango per impeghi commerciali . The present invention provides a process for eliminating solid waste powder containing harmful ions by forming a bituminous emulsion sludge and using the sludge as a sealing coating for commercial use. It consists of: a) choosing an emulsifying agent suitable for forming an emulsion stable of asphalt, water and waste powder; b) mixing the powdered waste and the asphalt emulsion in such proportions as to form a bituminous emulsion mud having leaching characteristics within safe limits; and c) using such sludge for commercial purposes.

Secondo la presente invenzione,un fango di emulsione bi tumlnosa viene preparato utilizzando la cenere volatile come costituente .Per ottenere un fango adatto,bisogna scegliere dapprima l’agente emulsionante adatto affinchè 1 globuli di asfalto dell'emulsione incapsulino le partji celle di cenere volatile.Ciè si puè fare facendo delle miscele campione di cenere volatile, asfalto,acqua e vari agenti emulsionanti disponibili in commercio e determinando visivamente quale combinazione si mescola correttamente.Se la carica ionica del materiale di rifiuto sotto forma di cenere volatile aggiunta alla emulsione pud essere determinata, si sceglie un adatto agente emulsionante con carica opposta a quella degli ioni dei rifiuti.Saranno richieste emulsioni di asfalto anloniche o cationiche secondo la natura dei rifiuti in particelle. According to the present invention, a bi-tumorous emulsion slurry is prepared using fly ash as a constituent. To obtain a suitable sludge, the suitable emulsifying agent must first be selected for the asphalt globules of the emulsion to encapsulate the fly ash particles. This can be done by making sample mixtures of fly ash, asphalt, water and various commercially available emulsifying agents and visually determining which combination mixes properly. Whether the ionic charge of the waste material in the form of fly ash added to the emulsion can be determined. , a suitable emulsifying agent with charge opposite to that of the waste ions is chosen. Anlonic or cationic asphalt emulsions will be required depending on the nature of the particulate waste.

Una volta determinato l'agente emulsionante appropriato, vengono preparate delle miscele campione di cenere vola tile di emulsione bituminosa secondo vari valori percen tuali di cenere volatile nella miscela allo scopo di ve rificare il grado di lisciviazione e scegliere,cosi,quel le percentuali che garantiscano il mantenimento della lisciviazione entro campi di valori accettabili per l'ambiente. Il risultato voluto si ottiene nel modo più efficace quando ci sia un completo incapsulamento delle particelle di cenere volatile nei globuli di asfalto.Inoltre, le proporzioni relative di emulsione bituminosa e di cenere volatile sono scelte in modo che la miscela dia luogo ad un fango di emulsione bituminosa piuttosto che ad una massa solida. Il fango di emulsione bituminosa che si ottiene alla fine del processo pud essere utilizzato commercialmente nella maniera usuale per lastricati o rivestimenti sigillanti sotto forma di fango,per esempio come manto di rivestimento per strade o per luoghi pubblici o industriali,o come rivestimenti sigillanti per terreni.il rapporto peso-superficie di queste applica zioni sarà tipicamente basso per rendere minima la concen trazione dei rifiuti nocivi,ma dipenderà dal tipo e dalla concentrazione dei rifiuti stessi.In questo modo,la cenere volatile nociva viene eliminata in modo sicuro ma ancora commercialmente utile e la necessità di luoghi per l'in terramento dei rifiuti viene resa minima. Once the appropriate emulsifying agent has been determined, sample mixtures of fly ash of bituminous emulsion are prepared according to various percentage values of fly ash in the mixture in order to verify the degree of leaching and thus choose the percentages which guarantee the maintenance of leaching within ranges of values acceptable to the environment. The desired result is achieved most effectively when there is complete encapsulation of the fly ash particles in the asphalt globules.In addition, the relative proportions of bituminous emulsion and fly ash are chosen so that the mixture gives rise to a sludge of bituminous emulsion rather than a solid mass. The bituminous emulsion sludge obtained at the end of the process can be used commercially in the usual way for paving or sealing coatings in the form of mud, for example as a covering for roads or for public or industrial places, or as sealing coatings for ground. .the weight-to-surface ratio of these applications will typically be low to minimize the concentration of harmful waste, but will depend on the type and concentration of the waste itself. In this way, harmful fly ash is safely but still commercially eliminated. useful and the need for places for landfill is minimized.

ESEMPIO EXAMPLE

Fu utilizzata cenere volatile nociva contenente livelli di piombo superiore al limite di sicurezza.In particolare,la cenere volatile fu ottenuta dai prodotti di filtrazione di un impianto per 1'incenerimento di rifiuti urbani.La ce nere volatile contenva piombo in quantità superiore ai limiti accettabili per i prodotti di lisciviazione indicati nel Regolamento per il trattamento dei rifiuti della Colum bia Britannica (British Columbia Waste Management Act) "Procedure di estrazione dei prodotti di lisciviazione-rifiuti speciali, tavola 4" ("Leachate Extraction Proceduresspecial Waste, Schedule 4") e precisamente,! prodotti di lisciviazione contenevano più di 5 parti per milione di piombo.Furono provati vari agenti emulsionanti con la miscela di cenere volatile,asfalto e acqua per produrre un'emulsione adatta.Nel caso di questa particolare ce nere volatile, si trovò che la REDI-KOTE E-5762 (marchio commerciale) fabbricata dalla Armak Chemical Co. dava luogo ad una emulsione opportunamente stabile. Furono preparate varie miscele campione di emulsione di asfalto e di cenere volatile nelle proporzioni di 5%, 10%,15%,20% e 25% in peso.Una prova di lisciviazio ne in acqua come è prescritto nel regolamento sopra citato fu eseguita sui campioni.I prodotti di lisciviazione di ogni campione furono prelevati e analizza ti. Si trovò che i livelli di piombo nei prodotti di lisciviazione erano accettabili,per esempio 4,02 parti per milione nel campione al 155 e 3,39 parti per milione nel campione al 25$. Noxious fly ash was used containing lead levels above the safe limit. In particular, fly ash was obtained from the filtration products of a municipal waste incineration plant. Volatile ash contained lead in quantities above acceptable limits. for the leaching products listed in the British Columbia Waste Management Act "Leaching Product Extraction Procedures - Special Waste, Table 4" ("Leachate Extraction Proceduresspecial Waste, Schedule 4") and precisely,! Leaching products contained more than 5 parts per million of lead. Various emulsifying agents were tried with the mixture of fly ash, asphalt and water to produce a suitable emulsion. In the case of this particular volatile ash, REDI- KOTE E-5762 (trademark) manufactured by Armak Chemical Co. produced a suitably stable emulsion. Various sample mixtures of asphalt and fly ash emulsion were prepared in the proportions of 5%, 10%, 15%, 20% and 25% by weight. A water leaching test as prescribed in the above regulation was performed on the Samples. The leaching products of each sample were collected and analyzed. Levels of lead in the leaching products were found to be acceptable, for example 4.02 parts per million in the 155 sample and 3.39 parts per million in the $ 25 sample.

I vari campioni,ad eccezione del campione al 25%,furono considerati di composizione adatta per l’impiego con fanghi di emulsione bituminosa.il campione al 25% non sarebbe stato normalmente accettabile come fango lavorabile per rivestimenti stradali o impieghi simili. Come sarà evidente agli esperti del ramo,molte modifiche e adattamenti al processo sopra descritto possano essere apportati senza spostarsi dallo spirito dell'in venzione,la cui portata deve essere interpretata secondo le unite rivendicazioni. The various samples, with the exception of the 25% sample, were considered to be of suitable composition for use with bituminous emulsion sludge. The 25% sample would not normally have been acceptable as workable sludge for road coatings or similar uses. As will be evident to those skilled in the art, many modifications and adaptations to the process described above can be made without departing from the spirit of the invention, the scope of which must be interpreted according to the appended claims.

Claims (1)

RIVENDICAZIONI. 1. processo per l'eliminazione di rifiuti nocivi sotto forma di particelle,caratterizzato dalle seguenti operazioni : a) scegliere un agente emulsionante atto a formare un'emulsione stabile di asfalto,acqua e rifiuti sotto forma di particelle; b) mescolare i rifiuti sotto forma di particelle e emulsione di asfalto in proporzioni tali da formare un fango di emulsione bituminosa avente caratteristiche di lisciviazione entro limiti di sicurezza; e c) utilizzare tale fango di emulsione bituminosa per impieghi commerciali. & rocesso secondo la rivendicazione 1,caratterizzato dal fatto che i rifiuti sotto forma di particelle so no costituiti da cenere volatile. 3 Processo secondo la rivendicazione 1,caratterizzato dal fatto che gli impieghi commerciali consistono nel rivestimento per pavimentazione stradale. 4^Processo secondo la rivendicazione 2.,caratterizzato dal fatto che la cenere volatile comprende meno del 30% in peso del fango di emulsione bituminosa. 5 processo per l'eliminazione di rifiuti nocivi sotto forma di particelle contenenti ioni nocivi,caratteri^ zato dalle seguenti operazioni: a) determinare la carica ionica del rifiuti; b) scegliere un emulsione bituminosa atta a formare una miscela stabile con i rifiuti sotto forma di particelle; c) miscelare i rifiuti sotto forma di particelle e l'emulsione bituminosa in proporzioni tali da formare un fango di emulsione bituminosa; d) utilizzare il fango di emulsione bituminosa per impieghi commerciali rocesso secondo la rivendicazione 5 ,caratterizzato dal fatto che i rifiuti sotto forma di particelle sono costituiti da cenere volatile. 7. processo secondo la rivendicazione..5;caratterizzato dal fatto che l'impiego commerciale consiste nel rivestimento per pavimentazioni stradali. 8.processo secondo la rivendicazione 5,caratterizzato dal fatto che la cenere volatile comprende meno del 30% in peso del fango di emulsione bituminosa. 9.Processo per l'eliminazione di rifiuti nocivi sotto forma di particelle,caratterizzato dalle seguenti operazioni: a) scegliere un agente emulsionante atto a formare un emulsione stabile di asfalto,acqua e di tali rifiuti sotto forma di particelle,in cui i rifiuti sotto forma di particelle sono completamente incapsulati nell'asfalto; b) miscelare i rifiuti sotto forma di particelle e emulsione di asfalto in proporzioni tali da formare un fango di emulsione di asfalto avente caratterista che di lisciviazione entro 1 limiti di sicurezza; c) utilizzare il fango di emulsione di asfalto per impieghi commerciali. 10.processo secondo la rivendicazione 9,caratterizza to dal fatto che i rifiuti sotto forma di particelle sono costitiuti da cenere volatile. 11.processo secondo la rivendicazione 9,caratterizza to dal fatto che l'impiego commerciale consiste nel rivestimento per pavimentazioni stradali. 12.Processo secondo la rivendicazione 9.,caratterizza to dal fatto che la cenere volatile comprende meno del 30% del fango di emulsione bituminosa. 13·Fango di emulsione bituminosa contenente rifiuti nocivi sotto forma di particelle. 14.Fango di emulsione bituminosa secondo la rivendicazione 13,caratterizzato dal fatto che i rifiuti nocivl sotto forma di particelle sono costituiti da ce nere volatile. 15·Fango di emulsione bituminosa secondo la rivendicazione 14.caratterizzato dal fatto di comprendere meno del 30% in peso di cenere volatile. CLAIMS. 1. process for the elimination of harmful waste in the form of particles, characterized by the following operations: a) selecting an emulsifying agent capable of forming a stable emulsion of asphalt, water and waste in the form of particles; b) mixing the waste in the form of asphalt particles and emulsion in proportions such as to form a bituminous emulsion slurry having leaching characteristics within safe limits; and c) using such bituminous emulsion slurry for commercial uses. Process according to claim 1, characterized in that the waste in the form of particles consists of fly ash. 3 Process according to claim 1, characterized in that the commercial uses consist of the covering for road pavement. 4. Process according to claim 2, characterized in that the fly ash comprises less than 30% by weight of the bituminous emulsion slurry. 5 process for the elimination of harmful waste in the form of particles containing harmful ions, characterized by the following operations: a) determine the ionic charge of the waste; b) choose a bituminous emulsion capable of forming a stable mixture with the waste in the form of particles; c) mixing the waste in the form of particles and the bituminous emulsion in such proportions as to form a bituminous emulsion sludge; d) use the bituminous emulsion mud for commercial uses Process according to claim 5, characterized in that the waste in the form of particles consists of fly ash. 7. process according to claim 5, characterized in that the commercial use consists in covering for road pavements. 8. process according to claim 5, characterized in that the fly ash comprises less than 30% by weight of the bituminous emulsion sludge. 9.Process for the elimination of harmful waste in the form of particles, characterized by the following operations: a) selecting an emulsifying agent capable of forming a stable emulsion of asphalt, water and such wastes in the form of particles, in which the wastes in the form of particles are completely encapsulated in the asphalt; b) mixing the waste in the form of asphalt particles and emulsion in proportions such as to form an asphalt emulsion slurry having a leaching characteristic within safe limits; c) use the asphalt emulsion mud for commercial purposes. 10. Process according to claim 9, characterized in that the waste in the form of particles consists of fly ash. 11. Process according to claim 9, characterized in that the commercial use consists in the coating for road pavements. 12. Process according to claim 9, characterized in that the fly ash comprises less than 30% of the bituminous emulsion slurry. 13 · Bituminous emulsion sludge containing harmful waste in the form of particles. 14. Bituminous emulsion mud according to claim 13, characterized in that the harmful waste in the form of particles consists of volatile ash. 15. Bituminous emulsion sludge according to claim 14 characterized in that it comprises less than 30% by weight of fly ash.
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