NL8800513A - Werkwijze voor het vervaardigen van een korrelvormig bouwmateriaal uit afval. - Google Patents

Description

« -1- r‘

Werkwijze voor het vervaardigen van een korrelvormig bouwmateriaal uit afval.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een korrelvormig bouwmateriaal uit afval.

Zoals bekend is, is het in toenemende mate moei-5 lijk geworden de problemen op te lossen die optreden tengevolge van de noodzaak een konstant toenemende hoeveelheid afval en uiteenlopende residuen te verwijderen, en aldus ook de gevaren van verontreiniging en andere schadelijke gevolgen uit te schakelen.

10 Met het oogmerk een aanvaardbare oplossing voor deze problemen te verschaffen, is voorgesteld afval om te zetten, dat gebroken is en is ontdaan van metallische bestanddelen zonder een speciale sorteerbewerking, in vaste lichamen van uiteenlopende vormen en afmetingen 15 die kunnen worden gebruikt als bouwmateriaal.

Zo wordt bijvoorbeeld in het Franse octrooi-schrift 2.098.777 de vervaardiging van harde, compacte blokken beschreven die kunnen worden gebruikt als bouw-of vulmateriaal. Een metallisch silicaat is opgenomen 20 in een massa van gebroken, ongesorteerd afval. De aldus behandelde massa wordt samengebald tot blokken onder hoge druk in een pers. De blokken worden uiteindelijk gehard, hetzij bij omgevingstemperatuur hetzij onder verhitting, bijvoorbeeld bij een temperatuur van 80-200°C.

25 In het Franse octrooischrift 2.337.558 wordt een werkwijze voor het verwijderen van huishoudelijk afval beschreven. De werkwijze omvat het in een fijn, gebroken afvalpoeder dat vrij is van metallische lichamen, opnemen van een bindmiddel dat gekozen is uit silicaten, 30 uiteenlopende synthetische harsen, pekken en kalk. Ook worden toegevoegd een weekmaker zoals verpoederd cellulose en stof zoals het chloride vai natrium, calcium of magnesium, aangeduid als de "geschikte katalysator voor de weekmaker", en voorts een anorganische vulstof zoals cal-35 ciumcarbonaat, ongebluste kalk, steenkoolas, hoogoven- vliegas, etc. Het ontstane mengsel wordt onderworpen aan verkorreling onder een hoge druk, bijvoorbeeld 50-900 . . 88 0 05 1 3 η -2- bar (5000 tot 90000 kPa) teneinde vaste korrels te vormen die kunnen worden gebruikt als kunstmatig grind. In dit octrooischrift wordt vermeld, dat teneinde het harden van deze korrels te versnellen, zij eventueel kunnen worden 5 verhit tot een temperatuur die 200°C niet te boven gaat.

In de Franse octrooiaanvrage 2.472.421 wordt een werkwijze beschreven voor het omzetten van huishoud-afval in kunstmatig grind. Volgens de beschreven werkwijze laat men een massa van gebroken afval, ontdaan van metal-10 lische lichamen, bevattende tenminste 30 gew.% cellulose, en met een vochtgehalte van 20-45 gew.%, reageren met ongebluste kalk en/of een zout van calcium bij een temperatuur die ligt tussen 250 en 450°C. Het aldus verkregen poederachtig produkt wordt daarna samengeklonterd 15 door samenpersing na de toevoeging van een bindmiddel, teneinde korrels te vormen.

In de Franse octrooiaanvrage 2.472.421 wordt eveneens een variant van deze werkwijze beschreven, waarbij de korrels worden onderworpen aan een eindbehandeling 20 met warmte bij een temperatuur die ligt tussen 150 en 350 °C gedurende een tijd die voldoende is om de kern te verhitten.

In de Franse octrooiaanvrage 2.472.421 wordt een bindmiddel voor de werkwijze beschreven, die gevormd wordt 25 door een waterige samenstelling bevattende een mengsel van een aantal anorganische en organische stoffen insluitend monocalciumfosfaat sulfaat van kalk, ureum, caseïne, beenderlijm en polyvinylacetaat en voorts katoenvezels en krijt.

30 Anderzijds wordt in de Franse octrooiaanvrage 2.472.421 aangegeven dat uiteenlopende vulstoffen, zoals industrieel afval, harsen en silicaten, kunnen worden opgenomen in het afval hetzij voor het breken ervan hetzij voor samenklontering.

35 De werkwijzen volgens de stand van de techniek, in het bijzonder die welke zijn beschreven in de bovenvermelde octrooipublicaties, zijn niet geheel naar tevredenheid, in het bijzonder omdat vaste lichamen niet worden verkregen die goede mechanische eigenschappen en 40 goede chemische en biologische inertheid en voorts een . 88 0 05 1 3 -3- ** onoplosbaarheid van nagenoeg nul in water hebben, zoals wenselijk zou zijn voor een korrelvormig bouwmateriaal.

Een oogmerk van de onderhavige uitvinding is juist het verschaffen van een werkwijze voor het verkrij-5 gen van korrels die een optimale combinatie van mechanische en fysisch-chemische eigenschappen vertonen die in het bijzonder geschikt zijn voor gebruik als bouwmateriaal, in het bijzonder als granulaat voor de bereiding van beton.

10 In overeenstemming met de boven vermelde doelen wordt een nieuwe werkwijze verschaft voor het vervaardigen van een korrelvormig bouwmateriaal uit afval.

De eerste stap in de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een gebroken 15 afvalmateriaal nagenoeg vrij van metallische bestanddelen. Het afvalmateriaal wordt daarna gemengd met een anorganisch materiaal bevattende calciumoxyde in de vrije of gecombineerde toestand, zodat een eerste homogeen-poedermengsel wordt gevormd. Het eerste poedermengsel wordt 20 onder druk verkorreld, zodat eerste korrels worden bereid.

De eerste korrels worden verhit tot tussen ongeveer 130 en 230°C gedurende een tijd die voldoende is om het watergehalte te verminderen tot tussen ongeveer 0,1 en 1 gew.%. De eerste korrels worden daarna gebroken ter 25 vorming van een korrelpoeder. Het korrelpoeder wordt gemengd met hydraulisch cement en een hoeveelheid water dat voldoende is om het cement te doen uitharden, zodat een tweede poedermengsel wordt bereid. Het tweede mengsel wordt daarna onder druk verkorreld. Tenslotte laat men 30 het hydraulisch cement uitharden, zodat tweede korrels van een korrelvormig bouwmateriaal worden bereid .

Het anorganisch materiaal wordt bij voorkeur gekozen uit kalk, vliegas, calciet, dolomiet en klei-houdend materiaal.

35 Het eerste poedermengsel bevat bij voorkeur van 90-95 gew.% gebroken afvalmateriaal en 5-10 gew.% anorganisch materiaal.

Volgens een voorkeur-uitvoeringsvorm bevat hèt eerste poedermengsel aanvullend een tweede anorganisch 40 materiaal omvattende calcium en magnesiumcarbonaat in de .8800513 •v -4- vrije of gecombineerde toestand.

Het tweede poedermengsel bevat voorts een derde anorganisch materiaal dat niet zeer oplosbaar in water is en niet het .harden van het cement belemmert. Het derde 5 anorganisch materiaal is bij voorkeur gekozen uit kalk, calciumcarbonaat, calciet, dolomiet, magnesiet of klei-houdend materiaal.

In een verdere voorkeur-uitvoeringsvorm bevat het tweede poedermengsel tevens natriumsilicaat als een 10 aanvullend bindmiddel.

Verdere doelen, kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden uit de beschrijving van voorkeur-uitvoeringsvormen die nu volgt, onder in achtneming tevens van de voorbeelden ter toe-15 lichting.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat gebroken afval vrij van metallische bestanddelen homogeen wordt gemengd met tenminste éën gepoederd, anorganisch materiaal bevattende calciumoxyde 20 in de vrije of gecombineerde toestand. Het aldus verkregen mengsel wordt verkorreld onder druk en de aldus gevormde korrels worden onderworpen aan een warmtebehandeling bij een temperatuur die ligt tussen 130 en 230°C gedurende een zodanige tijd dat het watergehalte daarvan 25 wordt verminderd tot een waarde van ongeveer 0,1 tot 1 gew.%. De korrels worden daarna fijn gebroken en het aldus verkregen poeder wordt gemengd met hydraulisch cement en een geschikte hoeveelheid water ter uitharding van het cement. Dit homogeen poederachtig mengsel wordt 30 onder druk verkorreld en tenslotte laat men de korrels hard worden onder uitharding van het cement.

De werkwijze volgens de uitvinding berust op de combinatie van (1) een warmtebehandeling van eerste korrels, verkregen door het onder druk verkorrelen van een 35 homogeen mengsel van gebroken afval en anorganisch materiaal bevattende calciumoxyde, en (2) het verkorrelen onder druk van het poeder, voortkomend uit het breken van de eerste korrels na de warmtebehandeling hiervan. Het hydraulisch cement wordt gebruikt als bindmiddel teneinde 40 een grote mechanische sterkte aan de uiteindelijk verkre- .8800513 -5- < gen korrels te geven.

Verrassenderwijze werd gevonden, dat deze nieuwe combinatie van bewerkingen het mogelijk maakt dat korrels worden verkregen die een grote mechanische sterkte, hoge 5 chemische en biologische inertie , en een oplosbaarheid van praktisch nul in water hebben. De bereide korrels kunnen daarom worden gebruikt als bouwmateriaal zonder gevaar van verontreiniging en andere hinder.

Het anorganisch materiaal bevattende calcium-10 oxyde in de vrije of gecombineerde toestand kan worden gekozen uit bijvoorbeeld kalk, vliegas, calciet, dolomiet en kleihoudend materiaal.

De verhoudingen van het mengsel van gebroken afval en anorganisch materiaal bevattende calciumoxyde zijn 15 voordelig van ongeveer 90-95 gew.% afval, en ongeveer 5-10 gew.% anorganisch materiaal.

Men kan bovendien in het mengsel van gebroken afval en anorganisch materiaal bevattende calciumoxyde, tenminste êên tweede, anorganisch materiaal bevattende 20 calcium- en magnesiumcarbonaat in de vrije of gecombineerde toestand, bijvoorbeeld dolomiet, opnemen.

Men kan ook desgewenst tenminste één derde, ver-poederd, anorganisch materiaal dat niet zeer oplosbaar in water is en niet het uitharden van het cement belem-25 mert, opnemen in het poedermengsel dat voortkomt uit de gebroken eerste korrels, hydraulisch cement en water.

Dit derde anorganisch materiaal kan bijvoorbeeld worden gekozen uit kalk, calciumcarbonaat, calciet, dolomiet, vliegas, magnesiet en kleihoudend materiaal.

30 De verhouding van hydraulisch cement in het eindmengsel is voordelig van 5-25 gew.% cement ten opzichte van het poeder dat is verkregen door breking van de eerste korrels.

Het gebruikt hydraulisch cement is voordelig 35 cement met een compressiesterkte ( van 45N/mm2.

Desgewenst kan men ook naast het hydraulisch cement, tenminste één extra bindmiddel, bijvoorbeeld na-triumsilicaat gebruiken.

Het vochtgehalte in het eindmengsel wordt voor-40 delig gereguleerd tot een waarde van de orde van 5-6 gew.%.

.8800513 -6-

Dit wordt bij voorkeur gereguleerd door de hoeveelheid water, opgenomen in het eindmengsel, op geschikte wijze aan te passen.

De gewichtsverhouding van water tot cement in het 5 eindmengsel is voordelig in de orde van 0,5 tot 0,6.

De verschillende bewerkingen dLe zijn vereist voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding kunnen op elke geschikte manier worden uitgevoerd, in het bijzonder onder toepassing van de bekende technieken en conven-10 tionele inrichtingen voor de behandeling van afval.

In het bijzonder kan men, teneinde afval te verkrijgen dat praktisch geen metallische bestanddelen bevat, afval gebruiken dat voortgaat van verwijdering naar de verzamelpunten en wordt onderworpen aan de gebruikelijke 15 bewerkingen van sorteren en zeven teneinde de voorwerpen ervan te scheiden, die eventueel terugwinbaar en/of in kringloop terugleidbaar zijn, in het bijzonder metallische massa's van grote afmetingen.

Daarna kan het afval worden omgezet in een homo-20 geen poederachtig mengsel dat praktisch vrij is van metallische bestanddelen, in het bijzonder ijzer. Teneinde dit homogene mengsel te bereiken, kan het afval worden onderworpen aan bewerkingen van breken en mengen tegelijkertijd of afzonderlijk uitgevoerd, eventueel gecombineerd 25 met êén of meer sorteerbewerkingen, bestemd voor het scheiden van metallische schraapsels, meer in het bijzonder schraapsels op basis van ijzer. Bijvoorbeeld kan gesorteerd afval worden onderworpen aan een eerste ruw breken, tot een gemiddelde schraapselgrootte van ongeveer 50 mm.

30 Dit breken wordt uitgevoerd voor of na een magnetische sortering die bestemd is om deeltjes ijzer en ander ferro-magnetisch materiaal te verwijderen. Het eerste breken wordt gevolgd door een tweede breken bijvoorbeeld uitgevoerd door middel van een roterende hamerbreekinrichting 35 of een beitel teneinde het afval te verkleinen tot deeltjes (in de vorm van korrels en vezels) met maximale afmetingen minder dan 10-20 mm.

De stap van het mengen van de massa van gebroken afval met het anorganisch materiaal bevattende calcium-40 oxyde kan eveneens worden uitgevoerd onder toepassing .8800513 S| -7- A' van elke geschikte techniek en inrichting, in het bijzonder door middel van automatische verdeel- en mengtoestel-len die intermitterend of continu werken.

Teneinde korrels uit het mengsel van gebroken 5 afval en anorganisch materiaal bevattende calciumoxyde te bereiden kan men voordelig gebruikmaken van een roterende verkorrelinrichting met rollen en een stempel.

Een voorbeeld van een dergelijke inrichting is een inrichting van het type dat wordt gebruikt voor de berei-10 ding van korrelachtig voedsel voor vee, die het mogelijk maakt dat tabletten worden verkregen met de vorm van cilindrische lichamen met bijvoorbeeld een lengte van 30 mm en een diameter van 2-20 mm, door verkorreling onder een druk in de orde van 150 tot 900 bar (15000-90000 kPa).

15 De warmtebehandeling van de korrels kan voorde lig worden uitgevoerd door hen in axiale richting te leiden door een buisvormige draaioven. De oven is opgesteld met een praktisch horizontale as van draaiing of een licht hellende as in de richting van voortgang van mate-20 riaal binnen de oven. De oven is uitgerust met een spiraalvormige binnenwand die de circulatie van de korrels verzekert. De duur van verhitting geschikt voor het verkrijgen van het vereist watergehalte tussen 0,1 en 1 gew.% is bijvoorbeeld in de orde van 30 min.

25

Voorbeeld I:

Een eerste homogeen mengsel werd bereid uit 952 kg gebroken huishoudafval met een vochtgehalte in de orde van 30 gew.% (voortkomenduit de verwijdering van 48 kg 30 stukjes ijzer uit een massa van 1000 kg huishoudafval rechtstreeks voortkomend van de verzameling), 50 kg ongebluste kalk en 5 kg calciumcarbonaat.

Dit mengsel werd verkorreld onder een druk van 600 bar (60000 kPa) door middel van een roterende verkor-35 relaar met rollen en een stempel zodat cilindrische korrels met een diameter van 8 mm en een variabele lengte die ligt tussen ongeveer 10 en 20 mm werden gevormd.

Deze korrels werden onderworpen aan een warmtebehandeling bij 200°C gedurende 30 min. in een buisvormige 40 draaioven met een horizontale as.

.8800513 -8- 720 kg korrels werden aldus verkregen met een vochtgehalte van iets minder dan 1 gew.%.

Deze korrels werden verkleind tot fijn poeder door middel van een hamerbreker. Door middel van een men-5 ger van het cementtype werd daarna een homogeen mengsel bereid uit 101 kg Portland cement, 101 kg verpoederd dolomiet, 91 kg verpoederd industrieel calciumcarbonaat en 50,5 kg water. Tenslotte werd het eindmengsel in een kneder bereid. Het eindmengsel was een mengsel van ce-10 ment, dolomiet, calciumcarbonaat en water verkregen als boven beschreven, en het fijn poeder voortkomend uit het breken van de korrels. Onmiddellijk na de vorming van dit eindmengsel werd de gehele aldus verkregen poederachtige massa verkorreld onder een druk van 600 bar 15 (60000 kPa) door middel van een draaiverkorrelaar met rollen en een stempel.

De verkorrelaar was soortgelijk aan die welke werd gebruikt voor het uitvoeren van de verkorreling van het eerste mengsel, en vormde eveneens cilindrische 20 korrels met een diameter van 8 mm en een lengte tussen 10 en 20 mm.

Aldus werden ongeveer 1050 kg korrels verkregen die begonnen uit te harden onder invloed van de warmte opgewekt tengevolge van de uitharding van het cement.

25 Na koeling tot omgevingstemperatuur hadden de korrels een vochtgehalte in de orde van 4 tot 4,5 gew.%.

Voorbeeld II.

30 Men ging op dezelfde manier te werk als in voorbeeld I, behalve dat het eerste mengsel werd bereid uit 939 kg gebroken huishoudafval met een vochtgehalte van 25 gew.% (voortkomenduit de verwijdering van 61 kg ijzerschraapsel uit een massa van 1000 kg huishoudafval 35 voortkomend uit de verzameling), 100 kg ongebluste kalk en 50 kg calciumcarbonaat. Het eerste mengsel werd als in voorbeeld I verkorreld.

Het eindmengsel werd bereid uit 864 kg gebroken korrelpoeder met een vochtgehalte van iets minder dan 1%, 40 84 kg Portland cement, 84 kg verpoederd dolomiet, 84 kg .8800513 3 -9- calciumcarbonaat en 42 kg water. Dit mengsel had een vochtgehalte van ongeveer 5 gew.%.

Tenslotte werd 1157 kg korrels verkregen.

Voorbeeld III: 5 Men ging te werk als in voorbeeld I en II, terwijl gebruik werd gemaakt van de volgende bestanddelen voor de bereiding van de twee mengsels:

Eerste mengsel: 10 947 kg huishoudafval met 20 gew.% vocht? 50 kg ongebluste kalk? en 50 kg dolomietpoeder.

Eindmenqsel: 15 857 kg poeder verkregen door het breken van de korrels gevormd uit het eerste mengsel? 212 kg Portland cement? 212 kg dolomiet? 127 kg CaC03? 20 41 kg natriumsilicaat? 61 kg water.

Het vochtgehalte van het eindmengsel was 7 gew.%.

Tenslotte werd 1500 kg korrels verkregen.

25 -conclusies- .8800513

Claims (12)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een korrelvormig bouwmateriaal uit afval gekenmerkt door de volgende stappen: a) het verschaffen van een gebroken afvalmate-5 riaal nagenoeg vrij van metallische bestanddelen; b) het mengen van het afvalmateriaal met een anorganisch materiaal bevattende calciumoxyde in de vrije of gecombineerde toestand, zodat een eerste homogeen poedermengsel wordt gevormd; 10 c) het granuleren van het eerste poedermengsel onder druk, zodat eerste korrels met een watergehalte worden bereid; d) het verhitten van de eerste korrels tot tussen ongeveer 130 en 230°C gedurende een tijd die voldoende 15 is om het watergehalte te verminderen tot tussen ongeveer 0,1 en 1 gew.%; e) het breken van de eerste korrels ter vorming van een korrelpoeder; f) het mengen van het korrelpoeder met hydrau-20 lisch cement en een hoeveelheid water voldoende voor het uitharden van het cement, zodat een tweede poedermengsel wordt bereid; g) het verkorrelen van het tweede mengsel onder druk; en 25 h) het hydraulisch cement laten uitharden, zodat tweede korrels van een korrelvormig bouwmateriaal worden bereid.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het anorganisch materiaal kalk, vlieg- 30 as, calciet, dolomiet, kleihoudend materiaal of een mengsel daarvan is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het eerste poedermengsel 90-95 gew.% gebroken afvalmateriaal en 5-10 gew.% anorganisch mate- ,8800513 3 -11- * riaal bevat.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het eerste poedermengsel tevens een tweede anorganisch materiaal bevattende calcium en mag- 5 nesiumcarbonaat in de vrije of gecombineerde toestand bevat.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het tweede anorganisch materiaal dolomiet is.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het tweede poedermengsel voorts bevat een derde anorganisch materiaal dat niet zeer oplosbaar in water is en niet het uitharden van het cement belemmert.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat het derde anorganisch materiaal kalk, calciumcarbonaat, calciet, dolomiet, magnesiet, klei-houdend materiaal of een mengsel daarvan is.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het 20 kenmerk, dat het tweede poedermengsel een water- gehalte tussen ongeveer 5-6 gew.% heeft.

9. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het k en m e r k, dat het hydraulisch cement in het tweede poedermengsel 5-25 gew.% van het korrelpoeder bedraagt.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, m e t het kenmerk, dat het tweedè poedermengsel water in een gewichtsverhouding tot cement van ongeveer 0,5 tot 0,6 bevat.

11. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het 30 kenmerk, dat het tweede poedermengsel een extra bindmiddel bevat. . 88 0 05 1 3 -12-

12. Werkwijze volgens conclusie 11, m e t het kenmerk, dat het extra bindmiddel natriumsilicaat is. .8800513