NL9300927A - Werkwijze voor het verwerken van afvalstoffen en met de werkwijze verkregen lichaam. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het verwerken van afvalstoffen en met de werkwijze verkregen lichaam.

De uitvinding betreft het verwerken van afvalstoffen met mogelijkerwijs althans gedeeltelijk een te hoge vuilheids-graad om gestort te mogen worden of in bouw en weg- en/of waterbouw gebruikt te worden, zonder dat kostbare maatregelen nodig zijn om contact met grondwater of verspreiding van vervuild grondwater te voorkomen.

Het begrip afvalstof duidt in feite op een op zich niet gewenst produkt, dat geen directe nuttige toepassing heeft. Is zo'n toepassing eenmaal gevonden, dan kan dezelfde stof een grondstof genoemd worden.

Onder afvalstof wordt in de praktijk een stof verstaan, die in zijn huidige toestand geen nuttige toepassing heeft en/of bijbetaling, soms in de vorm van gratis transport, vereist bij overdracht. Voorbeelden van zulke afvalstoffen zijn: puin en daarvan afgeleide stoffen zoals brekerzand, sloopzand en wasslib; glas; oude kunststof, die niet of pas na moeizame selectie geschikt is voor het gebruik; vezels, van natuurlijke materialen of kunststoffen en zelfs van asbest, vormzand; slib, zoals papierslib, slib uit afvalwaterzuivering of drinkwaterbereiding, papierslib en gebruikt staalgrit, veelal samen met het door de gritstraalbewerking verwijderde material, dat bijvoorbeeld verfstoffen kan bevatten.

Het verwerken van dergelijke afvalstoffen, in het bijzonder residuen van sloopmaterialen, vormt een ernstig probleem, omdat enerzijds een grote stroom afvalstoffen gegenereerd wordt en anderzijds de voorschriften ten aanzien van verontreinigde stoffen steeds strenger en de mogelijkheden hen te storten of weer te gebruiken steeds kleiner worden. Een extra moeilijkheid is daarbij, dat het ontbreken van verontreinigingen in een niet toelaatbare concentratie, lang niet altijd gewaarborgd kan worden.

Hierbij speelt in het bijzonder het uitlogen van de vervuilingen uit de afvalstoffen een belangrijke rol. Om deze uitloging te bepalen bestaan standaardproeven en worden op grond daarvan eisen gesteld, die verontreiniging van grond, waarin zich de verontreinigde afvalstoffen bevinden, tegengaan en tot een minimum beperken. Ook vele vormen van hergebruik, zoals bijvoorbeeld voor terreinophoging en wegfundaties zijn aan dezelfde voorschriften onderworpen en bijgevolg ingeval van stoffen met een te hoge vuilheids-graad niet toegestaan.

Deze moeilijkheden bij het verwerken respectievelijk hergebruiken van afvalstoffen hebben ertoe geleid, dat het kwijtraken van dergelijke stoffen, in het bijzonder wanneer zij vervuild zijn, reeds nu kostbaar is en in de toekomst nog aanmerkelijk kostbaarder lijkt te worden. Daardoor hebben afvalstoffen een aanmerkelijke negatieve waarde, waardoor het met hen bereiden van bruikbare materialen een kostprijs mag hebben, die hoger is dan de feitelijke kosten van verwerking.

De uitvinding beoogt deze moeilijkheden tegen te gaan en er daarbij voor te zorgen, dat de stoffen worden opgenomen in een vorm, waaraan andere lagen of voorwerpen goed kunnen worden bevestigd.

De uitvinding voorziet er in, dat de afvalstoffen worden opgenomen in een lichaam van niet uitlogende kunststof, dat geschikt is voor bouw, wegenbouw en/of waterbouw. Onder kunststof wordt in deze beschrijving thermo-hardende kunststoffen en/of natuurlijke stoffen verstaan, die tot een uithardingsreactie in staat zijn, dan wel thermoplasten. Gebleken is, dat het kunststofvolume in een dergelijk lichaam betrekkelijk klein is en aanmerkelijk kleiner dan dat van de verwerkte afvalstoffen. Dit verlaagt de kosten voor de kunststof aanmerkelijk. Bovendien is gebleken, dat op deze wijze uit gebruikelijke afvalstoffen, in het bijzonder sloopafval, lichamen vervaardigd kunnen worden, die een hoge drukvastheid en in vergelijking met steen en ongewapend beton hoge trekvastheid hebben. Daardoor geeft de uitvinding de mogelijkheid goede tot zeer goede bouwmaterialen te verkrijgen tegen een kostprijs, die in totaliteit lager is dan die van lichamen van gebruikelijke materialen.

Door toepassing van de uitvinding kunnen uiteraard lichamen van zeer uiteenlopende vorm vervaardigd worden, zoals bouwelementen en tegels, waarbij de mechanische eigenschappen van kunststof toestaan dat holten kunnen worden opgenomen, die zowel gewichtsvermindering als warmte- en/of geluidsisolatie verschaffen.

Deze voorwerpen kunnen verder gemakkelijk met andere voorwerpen of lagen verbonden worden, bijvoorbeeld kunststofla-gen met fluorescerend of luminescerend materiaal, waarbij een eenvoudig middel is deze lagen uit dezelfde of een compatibele kunststof te vervaardigen.

De holten kunnen ontstaan door de vorm van de lichamen of door de kunststof te laten schuimen. Een andere mogelijkheid om tot een laag soortelijk gewicht te komen is, de op te nemen afvalstoffen in poreuze vorm te brengen.

In verband met de term «'afvalstoffen" wordt er op gewezen, dat geen algemeen geldende wettelijke omschrijving van die term bestaat. Ingeval van materialen, die zowel afvalstoffen zijn als overige stoffen bevatten, kan het mogelijk zijn hen te scheiden in een vervuilde fractie, die een afvalstof is, en een slechts op toelaatbare wijze vervuilde fractie, die dan een reststof is. Reststoffen kunnen veelal nuttig worden gebruikt en de vervuilde fractie kan door toepassing van de uitvinding onschadelijk gemaakt worden. Dit houdt niet in, dat bij toepassing van de uitvinding niet tevens reststoffen in een lichaam opgenomen kunnen worden. In de beschrijving omvat de term afvalstoffen derhalve tevens materialen, die zowel afval- als reststoffen omvatten.

De uitvinding heeft daarbij het voordeel, dat toegevoerd verontreinigd materiaal volledig verwerkt kan worden tot niet vervuilende lichamen. Dit leidt er toe, dat recyclingbedrijven, waar de uitvinding wordt toegepast, zelf geen afvalstoffen meer produceren, waardoor een duidelijker en overzichtelijker afvalstoffenstroom wordt verkregen.

Een verder belangrijk voordeel van de uitvinding is, dat de verkregen lichamen geschikt zijn voor hergebruik, bijvoorbeeld door met een kunststof gebonden lichamen te breken of op andere wijze te verkleinen en op de brokstukken de uitvinding al dan niet na toevoeging van afval- of reststoffen, toe te passen of bij gebruik van een thermoplast het lichaam te smelten, eventueel na toevoeging van verdere fracties of bindende kunststof.

Volgens een belangrijke uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt er in voorzien, dat de afvalstoffen slib, zoals puinwasslib, al dan niet verbrand slib van waterzuiveringsinstallaties, rioolslib of rivierslib of slijpsel, zoals slijpsel van sterk verontreinigde wanden, zoals de binnenwanden van schoorstenen, bevatten. Daarbij geeft de uitvinding niet alleen de mogelijkheid tot hergebruik van slib te komen, ook wanneer dit verontreinigd is, bijvoorbeeld met zware metalen zoals veelal met slib uit waterzuiveringsinstallaties het geval is, maar tevens de mogelijkheid het tussenruiratevolume tussen de deeltjes, dat met kunststof gevuld moet worden, te beperken.

Q 7 Λ fl 0 0 7

Toepassing van dergelijke fijne deeltjes is bij vervaardiging van beton niet gebruikelijk en eist betrekkelijk veel cement om ook alle kleine deeltjes vast te leggen. Bij opnemen van de stoffen in kunststof kan evenwel elk deeltje volledig omsloten worden en de kunststof één enkele fase zonder of nagenoeg zonder overblijvende poriën vormen.

Een andere uitwerking van de uitvinding voorziet er in, dat de afvalstoffen sloop- en/of brekerzand bevatten. Sloopzand is het zand, dat meegaat met gesloopte fundamenten, dus in feite het zand dat een te slopen bouwwerk omgaf en brekerzand wordt gevormd bij het breken van residuen van sloopmateriaal en bestaat in het algemeen uit deeltjes van baksteen, grind en/of beton met de daaraan hangende vervuilingen.

Het is ook mogelijk aan de afvalstoffen stoffen toe te voegen, die op zichzelf geen afvalstoffen of reststoffen zijn, zoals zand van een bepaalde korrelgrootte ter verhoging van de dichtheid van de deeltjes in het lichaam en ter vergroting van de hardheid van het lichaam. Dergelijke stoffen zullen met de term vulstoffen worden aangeduid.

Een toeslag van een waterbindende stof, zoals het materiaal dat onder de naam AEROSIL in de handel wordt gebracht, kan tot verbetering van het resultaat leiden.

Ter beperking van de hoeveelheid kunststof, die nodig is en om tevens goede mechanische eigenschappen in het bijzonder een hoge druksterkte te verkrijgen, wordt er volgens een nadere uitwerking van de uitvinding in voorzien, dat afvalstoffen en/of vulstoffen met een deeltjesgrootteverdeling die tot een gering tussenruimtevolume leidt (zogenaamde Fullerkromme) in de kunststof worden opgenomen. Deze gedachte, die aan de octrooiaanvrage van dezelfde datum van aanvrager met de titel "Werkwijze voor het verwerken van afvalstoffen" is beschreven, geeft bij toepassing van de onderhavige uitvinding een combinatie van de mogelijkheid goede bouwlichamen met betrekkelijk weinig kunststof te vervaardigen onder het verwerken van verontreinigd materiaal.

Bij voorkeur wordt er bij toepassing van de uitvinding in voorzien, dat de kunststof vóór zijn uitharding een laag-viskeuze vloeistof is. Dergelijke laag-viskeuze kunstharsen of mengsel daarvan met natuurlijke harsen worden in de handel veelal aangeduid met de letter LV. Deze lage viscositeit geeft de mogelijkheid de kunststof sneller en vollediger tussen de deeltjes te laten doordringen, zodat elk deeltje volledig door kunststof wordt omgeven.

Trillen van het deeltjes-kunststofmengsel is zeer gunstig gebleken. Daarbij is naar voren gekomen, dat in betrekkelijk korte tijd een zeer dichte stapeling van de vaste stofdeeltjes verkregen wordt onder volledige bevochtiging, waarbij in de praktijk het uithardingsmateriaal, omdat het lichter dan puindeeltjes en dergelijke is, boven komt drijven.

Een verbetering van het trillen, dat overigens op zichzelf bekend is uit de betonbereiding, kan verkregen worden door er volgens een nadere uitwerking van de uitvinding in te voorzien, dat de niet uitgeharde kunststof thixotropisch is. Daardoor is de viscositeit in stilstaande delen van de kunststof betrekkelijk groot, zodat de kunststof weinig neiging heeft in poriën binnen te dringen, waarbij evenwel tussen verschillende deeltjes die verschillende bewegingen uitvoeren door de thixotropie een zeer lage viscositeit wordt verkregen, hetgeen het gehele proces begunstigt.

Bij het volgens de uitvinding opnemen van afval- en/of rest- en/of vulstoffen in kunsthars vervaardigt men bij voorkeur voorwerpen van tevoren bepaalde vorm door het hard worden van de kunststof in een vorm te laten plaats hebben.

Daarbij is gebleken, dat het geheel op overigens op zichzelf bekende wijze gekleurd kan worden, waarbij een aantrekkelijk uiterlijk verkregen kan worden. Bovendien is het mogelijk, bijvoorbeeld door op op zichzelf bekende wijze de binnenwanden van de vorm van een losmiddel te voorzien om in een vlotte produktiegang voorwerpen met glad afgewerkt oppervlak te verkrijgen.

De bevochtiging van alle deeltjes met de kunststof kan verder in het bijzonder worden verbeterd door er in te voorzien, dat een oppervlaktespanning verlagende stof aan de vloeistof is toegevoegd.

Ook is het mogelijk uit te gaan van een monomeer, waarvan bijvoorbeeld een suspensie in water gemengd wordt met de deeltjes, waarna polymerisatie en vervolgens uitharding tot stand kan worden gebracht.

Tot dusver zijn de beste resultaten bereikt met harsen van lage viscositeit.

Bij toepassing van de uitvinding voor de verwerking van sloopmateriaal worden de residuen van sloopmaterialen verkleind en in fracties van verschillende deeltjesgrootte gescheiden, die zodanig, eventueel na toevoeging van andere vulstoffen, worden samengevoegd en gemengd met vloeibare kunststof, dat een geringe tussenruimte tussen de deeltjes overblijft.

Omdat bij de uitvinding in het algemeen geen zeer grote lichamen vervaardigd worden verdient het de voorkeur de residuen van sloopmaterialen te verkleinen. Gebleken is, dat grotere stukken sloopmateriaal de eigenschap hebben, dat zij kunststof in hun poriën opnemen en dat daardoor in lichamen die grote brokken sloopmateriaal bevatten meer kunststof wordt opgenomen dan in lichamen die een kleinere grootste middellijn van de gebruikte deeltjes hebben.

Bovendien geeft het breken het voordeel, dat breekzand verkregen wordt waardoor reeds het sloopmateriaal op zich voor een betrekkelijk fijne fractie kan zorgen. Daarbij wordt er op gewezen, dat voor het verkrijgen van een dichte pakking van de deeltjes betrekkelijk sterk uiteenlopende fracties gewenst zijn.

Hoewel het mogelijk is de uitvinding toe te passen zonder dat de lichamen een bepaalde vorm verkrijgen, wordt er in het algemeen de voorkeur aan gegeven er in te voorzien, dat het mengsel van afvalstoffen, eventueel vulstoffen en kunsthars in een vorm wordt gebracht en aldaar uithardt.

Daarbij wordt er bij voorkeur op overigens op zichzelf bekende wijze in voorzien, dat de binnenwand van de vorm van een lossing bevorderende stof is voorzien.

Bij toepassing van de uitvinding wordt onder een niet uitlogende kunststof een kunststof verstaan, die niet alleen zelf niet uitloogt maar vooral als omsluiting van vervuilde deeltjes verhindert dat deze deeltjes uitlogen.

Uit proeven is gebleken, dat kunststoffen, die aan deze eisen voldoen, gemakkelijk proefondervindelijk opgespoord kunnen worden. Daarbij worden zij onderworpen aan de proeven, die zijn voorgeschreven in het Concept Bouwstoffenbesluit, waarna nagegaan kan worden in hoeverre een bepaalde kunsthars van oppervlaktespanning verlagende stoffen en/of thixotropie bevorderende stoffen voorzien dient te worden en welke de mechanische eigenschappen zijn, die met bepaalde kunststoffen bereikt worden.

In het algemeen kunnen zowel thermoplasten als thermo-harders bij toepassing van de uitvinding worden gebruikt, waarbij er evenwel op gewezen wordt, dat de druksterkte van met thermoplasten verkregen lichamen in het algemeen kleiner is dan die van met thermoharders verkregen lichamen.

Een verdere mogelijkheid is het gebruik van zowel een watervrije kunststof als een kunststof die water bevat, bijvoorbeeld een emulsie in water. Dit laatste kan voordelig zijn, wanneer daarmede voorkomen wordt dat één of meer fracties gedroogd moeten worden.

Als voorbeeld van de samenstelling van de deeltjes voor een natte receptuur kan het volgende dienen: slib 15% tot 0,1 mm zeefzand 35% 0,1 - 1,0 mm breekzand 50% 1,0 - 4,0 mm.

Op deze 100% deeltjes kan dan 12 è 13% kunststof met be-vochtiger worden toegevoegd. Als kunststof kan een harde polymeer uit de acrylamietgroep gebruikt worden, terwijl als bevochtiger van FX 504 in een hoeveelheid van 0,5% van het totale volume gebruikt kan worden.

Een andere, gunstig gebleken, kunststof wordt gevormd door een weekmaker- en oplosmiddelvrije copolymere styreenacry-laatdispersie. Deze wordt in de handel gebracht onder de naam SAC 5010.

Bij toepassing van de uitvinding dient de temperatuurstijging gedurende het uitharden in de hand gehouden te worden. Hoewel dit probleem bij de uitvinding aanmerkelijk minder ernstig is dan bij het uitharden van massieve kunststof, omdat de ingesloten deeltjes ook opgewarmd moeten worden, kan hier van de algemene in de kunststoftechnologie gebruikelijke techniek gebruik gemaakt worden. Daarbij blijven de maximale bij het uitharden optredende temperaturen aanmerkelijk lager dan bij de uitharding van de overeenkomende massieve kunststof, omdat de ingesloten deeltjes opgewarmd moeten worden en daardoor een temperende werking op de temperatuurontwikkeling hebben, waardoor de reactiesnelheid minder oploopt, zodat de reactie langzamer verloopt en meer gelegenheid bestaat voor warmteafvoer. Dit alles leidt tot een aanmerkelijke verlaging van de hoogst optredende tempe- ratuur in vergelijking met uitharding van de massieve kunststof.

Wanneer bij toepassing van de uitvinding holten in de verkregen lichamen worden aangebracht heeft men niet alleen een verlaging van het gebruikte gewicht, maar bovendien zal dan de maximale temperatuur die bij de uitharding optreedt lager zijn.

Bij uitloogprocessen is gebleken, dat bij toepassing van geschikte, laag-viskeuze kunststoffen, die op grond van beproevingsresultaten van thixotropische en/of bevochtigende toeslagen worden voorzien, resultaten verkregen zijn, die voor geen van de verontreinigingen van materiaal, dat verkregen is uit de binnenlaag van een schoorsteen, tot een uitloging leiden, die contact tussen met de uitvinding verkregen lichamen en grondwater verbieden.

Lichamen van 100 mm x 100 mm x 100 mm werden aan uitloging onderworpen in licht aangezuurd water met een standtesttijd van 0,25 dg; 1 dg; 2 dg; 4 dg; 8 dg; 16 dg resp 32 dg.

Omschrijving monsters: 1 : uitloogwater standtest 0,25 dg 2 : uitloogwater standtest 1 dg 3 : uitloogwater standtest 2 dg 4 : uitloogwater standtest 4 dg 5 : uitloogwater standtest 8 dg 6 : uitloogwater standtest 16 dg 7 : uitloogwater standtest 32 dg

Bij de totalisering van de polycyclische aromatische koolwaterstoffen is naftaleen buiten beschouwing gelaten.

Het volume van het bindmiddel (de kunststof) bedroeg 10% van het volume van het te binden materiaal. Optimale menging zou 8% mogelijk gemaakt hebben met naar alle waarschijnlijkheid betere resultaten.

Claims (15)

1. Werkwijze voor het verwerken van afvalstoffen met mogelijkerwijs althans gedeeltelijk een te hoge vuilheidsgraad om gestort te mogen worden of in bouw en weg- en/of waterbouw gebruikt te worden, met het kenmerk, dat de afvalstoffen worden opgenomen in een lichaam van niet uitlogende kunststof, dat geschikt is voor bouw, wegenbouw en/of waterbouw.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de afvalstoffen slib, zoals puinwasslib, al dan niet verbrand slib van waterzuiveringsinstallaties, rioolslib of rivierslib of slijpsel, zoals slijpsel van sterk verontreinigde wanden, zoals de binnenwanden van schoorstenen, bevatten.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de afvalstoffen zeef- en/of brekerzand bevatten.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de afvalstoffen gezamenlijk met vulstoffen, die op zich geen afvalstoffen zijn, in het lichaam worden opgenomen.

5. Werkwijze volgens één of meer van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat afvalstoffen en/of vulstoffen met een deeltjesgrootteverdeling die tot een gering tussenruimtevo-lume leidt (zogenaamde Fullerkromme) in de kunststof worden opgenomen.

6. Werkwijze volgens één of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de kunststof vóór zijn uit-harding een laag-viskeuze vloeistof is.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat een oppervlaktespanning verlagende stof aan de vloeistof is toegevoegd.

8. Werkwijze volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat het mengsel van afval- en/of vulstoffen en de niet uitgeharde kunststof wordt getrild.

9. Werkwijze volgens conclusie 6, 7 of 8, met het kenmerk, dat de kunststof een polyester hars is.

10. Werkwijze volgens één of meer van de conclusies 6-9, met het kenmerk, dat de niet uitgeharde kunststof thixotro-pisch is.

11. Werkwijze voor het verwerken van sloopmateriaal, met het kenmerk, dat het al dan niet na breking uitgezeefd wordt op fijne of grovere fracties, waarna althans de fijnere fracties worden verwerkt onder toepassing van één of meer van de conclusies 1-10, waarna het geheel van kunststof en sloopmateriaal hergebruikt wordt.

12. Werkwijze volgens één of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de afvalstoffen en eventueel vulstoffen in fracties van verschillende deeltjesgrootte in zodanige onderlinge verhouding gebruikt worden, dat een zo gering mogelijke tussenruimte tussen de deeltjes overblijft (Fullerkromme).

13. Werkwijze voor het vervaardigen van een vast lichaam, dat geschikt is voor toepassing in bouw, weg- en/of waterbouw onder toepassing van de werkwijze volgens één of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het mengsel van afvalstoffen, eventueel vulstoffen en hars in een vorm wordt gebracht en aldaar uitgehard.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de binnenwand van de vorm van een lossing bevorderende stof is voorzien.

15. Lichaam verkregen onder toepassing van conclusie 13 of 14.