NL9500374A

NL9500374A - Werkwijze voor het verwarmen van bitumen bevattend materiaal.

Info

Publication number: NL9500374A
Application number: NL9500374A
Authority: NL
Inventors: Caspar Jannis Van De Ven; Rob Jansen
Original assignee: Stevin Volker Materieel Bv
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 1996-10-01
Also published as: DE69613498D1; ATE202605T1; EP0728870B1; EP0728870A1; DE69613498T2

Description

Werkwijze voor het verwarmen van bitumen bevattend materiaal.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwarmen van bitumen bevattend materiaal zoals asfalt, zodat één of meer bestanddelen uit het materiaal smelt of verweekt.

NL-A-7708800 beschrijft een werkwijze voor het opnieuw in een asfaltlaag verwerken van gebruikt asfaltbeton. Daarbij worden brokstukken uit asfaltbeton in een drukvat met stoom verhit, om een temperatuur van tenminste 100°C, in het bijzonder 120°C en gewoonlijk tot * 170 a 180°C.

Na uitgebreide experimenten is gebleken, dat slechts met een aanzienlijk verbeterde werkwijze in vergelijking met het bovenbedoelde bekende, een voldoende resultaat kan worden bereikt waarbij na verlaging van de druk in de drukkamer of autoclaaf tot omgevingsdruk het bitumen bevattend materiaal een temperatuur van tenminste 100°C bezit, terwijl de emissie van schadelijke stoffen, bijvoorbeeld uit het bitumen bevattend materiaal verdampte produkten, tot een minimum is beperkt. Op basis van de uitgebreide experimenten is verrassenderwijs gebleken, dat de gewenste temperatuur van het bitumen bevattend materiaal, waarbij één of meer bestanddelen daarvan zijn gesmolten of verweekt, onder aanzienlijke beperking van de emissies zijn te bereiken met een werkwijze overeenkomstig de bijgevoegde conclusie 1.

Aan de uitvinding ligt het inzicht ten grondslag, dat het handhaven van een vochtschil rondom de korrels of brokstukken bitumen bevattend materiaal essentieel is voor het zo gering mogelijk houden van de emissie van schadelijke gassen. Door de aangegeven druk en temperatuur aan te houden kan het verschijnsel van de vochtschil rondom de korrels of brokstukken bitumen bevattend materiaal betrouwbaar worden bereikt, terwijl tevens is gebleken dat met die procesomstandigheden voorts een optimale dikte van die waterschil wordt bereikt waarmee de temperatuurdaling ten gevolge van verdamping van die vochtschil bij drukverlaging naar omgevingsdruk tot een minimum wordt beperkt. Eventuele overmaat vocht blijkt bij de bedoelde procescondities tussen de korrels of brokstukken bitumen bevattend materiaal weg te stromen en kan bijvoorbeeld voorafgaande aan de drukverlaging uit de drukkamer of de autoclaaf worden verwijderd en heeft in elk geval, doordat die vochtovermaat niet in rechtstreeks contact staat met het bitumen bevattend materiaal, blijkbaar geen invloed op de temperatuurdaling door vochtverdamping bij drukverlaging, waarschijnlijk omdat die vochtovermaat zich in een klein gebied verzamelt buiten contact met het bitumen bevattend materiaal en met slechts gering contactoppervlak, zodat enerzijds het bitumen bevattend materiaal betrouwbaar is geïsoleerd van het door verdamping koudere vochtovermaatvolume en anderzijds, door het geringe contactoppervlak van dat vochtovermaatvolume, de temperatuurdaling daarvan, op het moment dat de omgevingsdruk is bereikt en het bitumen bevattend materiaal uit de drukkamer of autoclaaf kan worden verwijderd, relatief beperkt is.

Overeenkomstig conclusie 2 verdient het voorts de voorkeur, een drukverschil in te stellen over het zich in de drukkamer of autoclaaf bevindende bitumen bevattend materiaal, zodat een gasstroom door het bitumen bevattend materiaal kan worden ingesteld, waarmee een zich eventueel vormende vochtovermaat tussen de korrels of brokstukken bitumen bevattend materiaal, bijvoorbeeld ten gevolge van condensatie bij stoominjectie, met de gasstroom wordt meegevoerd en buiten het bitumen bevattend materiaal wordt gebracht, om elders in de drukkamer of de autoclaaf te worden verzameld.

Voor een verdere optimalisatie van het proces ten aanzien van het beperken van de temperatuurdaling bij drukverlaging ten gevolge van verdamping van de vochtschil rond de korrels of brokstukken bitumen bevattend materiaal verdient uitvoering van de werkwijze overeenkomstig conclusie 3 de voorkeur.

Gebleken is dat de werkwijze overeenkomstig de uitvinding in een ruim gebied van korrel- of brokstukafmetingen toepassing vindt, zowel mengsels waarbij de korrels of brokstukken van gelijke of vrijwel gelijke grootte zijn, als mengsels waarbij de afmetingen van de korrels of brokstukken varieert van zeer klein, bijvoorbeeld enkele millimeters, tot zeer groot, bijvoorbeeld tien of twintig centimeter, blijken goed verwerkbaar. Waarschijnlijk is voor een goed resultaat van belang, dat het bitumen bevattend materiaal voldoende gaten en spleten vertoont, bepaald door de grensvlakken van de tegen elkaar steunende korrels en brokstukken, zodat het verhittende gas diep kan binnendringen en het contactoppervlak relatief groot is. Voor een optimaal resultaat verdient het de voorkeur, de omstandigheden overeenkomstig conclusie 4 aan te houden, in elk geval wanneer het mengsel bitumen bevattend materiaal een korrelgrootte van gelijke of vrijwel gelijke waarde vertoont.

Een relatief snelle wijze voor het beoogde verwarmen van het bitumen bevattend materiaal is beschreven in conclusie 5. Door voorafgaande aan het verlagen van de druk een "rusttijd" aan te houden, gedurende welke geen water wordt toegevoerd maar mogelijk wel een gasstroming door het bitumen bevattend materiaal in stand gehouden wordt, kan er verder voor worden gezorgd dat zich nog in het bitumen bevattend materiaal bevindend overtollig vocht daaruit kan weglekken of daaruit kan worden verwijderd met gasdoorblazing, terwijl de vochtschil rond de korrels of brokstukken bitumen bevattend materiaal gehandhaafd blijft. Wordt tijdens de bedoelde rusttijd het doorblazen met een gas aangehouden, verdient het de voorkeur dat dit gas een temperatuur heeft welke in hoofdzaak overeenstemt met de in de drukkamer of autoclaaf heersende temperatuur, terwijl het gas de vochtschil rond de korrels of brokstukken bitumen bevattend materiaal niet benadeelt, bijvoorbeeld niet doet verdampen. Het doorblazen kan gedurende de gehele rustperiode, of gedurende slechts een gedeelte daarvan plaatsvinden.

Gebleken is dat met de werkwijze overeenkomstig de onderhavige uitvinding niet alleen oud asfaltbeton kan worden omgezet in opnieuw bruikbaar asfaltbeton, zoals gesuggereerd in NL 7708800, echter is het ook mogelijk gebleken, asfaltbeton te vervaardigen vanuit de samenstellende bestanddelen, conform de maatregelen volgens conclusie 6. Gebleken is dat het daarbij niet noodzakelijk is om de minerale toevoegingen in korrelvorm, dat wil zeggen veelal zand en grind, voorgedroogd toe te voegen. De vervaardiging van volledig "nieuw" asfaltbeton, uitgaande van de afzonderlijke bestanddelen zand, grind, bitumen en vulstof is mogelijk. Ook is het mogelijk gebleken, bijvoorbeeld 25% "oud" asfaltbeton bij te mengen, zonder voorafgaande droging of voorverwarming. Zowel in verband met het opwerken van "oud" asfaltbeton, als met het vervaardigen van "nieuw" asfaltbeton worden met de onderhavige uitvinding aanzienlijke voordelen met betrekking tot de emissie van schadelijke gassen geboekt. Bijvoorbeeld is het ook mogelijk gebleken, gietasfalt in brokstukken bij omgevingstemperatuur tot de gewenste eindtemperatuur te brengen. Bijvoorbeeld kunnen ook brokstukken gietasfalt worden bijgemengd met brokstukken gebruikt asfaltbeton, waaraan dan ook bijvoorbeeld zand en grind worden toegevoegd, om het verkregen eindprodukt opnieuw in een asfaltlaag voor een wegdek te verwerken.

In het bijzonder wanneer de werkwijze volgens de uitvinding wordt toegepast voor het opnieuw in een asfaltlaag voor een wegdek verwerken van gebruikt asfaltbeton is gebleken, dat het verkregen eindprodukt bijzonder goede verwerkingseigenschappen vertoont. Dit heeft er in de praktijk toe geleid, dat veelal minder zogenaamde "verjongingsolie" aan het verwarmde en vloeibaar gemaakte asfaltbeton mengsel behoeft te worden toegevoegd. Daarmee is een verdere aanzienlijke reductie op de emissies te bereiken. "Verjongingsolie" wordt veelal gebruikt om de verwerkbaarheid te vergroten van asfaltbeton welke tenminste gedeeltelijk bestaat uit reeds eerder in een wegdek gebruikt asfaltbeton. Door "verjongingsolie" toe te voegen, wordt het aandeel korte ketens in het bitumen bevattend materiaal vergroot.

De onderhavige werkwijze biedt voorts het voordeel, dat ook geringe hoeveelheden van het beoogde eindprodukt kunnen worden aangemaakt, afhankelijk van de afmetingen van een afzonderlijke perskamer of autoclaaf. Voor het bereiken van een min of meer continu proces verdient het de voorkeur een groot aantal drukkamers of autoclaven toe te passen, welke in de tijd verschoven na elkaar telkens aan een nieuwe cyclus van met bitumen bevattend materiaal vullen, verhogen van druk en temperatuur, het aanhouden van een eventuele "rusttijd", druk verlagen tot omgevingsdruk, verwijderen van bitumen bevattend materiaal, enzovoorts vertonen.

Ter nadere illustratie wordt de uitvinding nader toegelicht aan de hand van een aantal proefresultaten.

Proef 1

Zogenaamd "breekasfalt" werd 0/40 gebroken, en na windzifting werd het aandeel korrels met een afmeting kleiner dan 1 mm verminderd. Door stoominjectie in een autoclaaf werd in 10 min. een druk van 10 bar en een temperatuur van 180°C bereikt. Vervolgens werd de stoomtoevoer afgesloten en een "rusttijd" van 10 minuten aangehouden, gedurende welke periode de druk vrijwel constant op 10 bar bleef. Daarna werd adiabatisch de druk verlaagd tot de omgevingsdruk van 1 bar. De eindtemperatuur van het gebroken asfalt 0/40 bedroeg 120°C. Aan het einde van de proef leek de struktuur van het verwarmde breekasfalt ongewijzigd, echter bij aanraking viel het breekasfalt geheel uiteen en ontstond een samenhangende "klont". Vermoed wordt, dat door de specifieke procescondities overeenkomstig de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding, in het bijzonder de druk en de temperatuur, tot en met het tot de omgevingsdruk verlagen van de druk, de struktuur van het bitumen bevattend materiaal onveranderd blijft, zodat ook de poreusheid wordt gehandhaafd, hetgeen van belang is voor het aanvankelijk bereiken van een vloeistofschil rond de korrels en brokstukken, en tenslotte waarborgt dat die vloeistofschil bij de afloop van de werkwijze betrouwbaar wordt verwijderd, zodat een relatief droog en toch direkt verwerkbaar bitumen bevattend materiaal resteert.

Proef 2

Freesasfalt 0/40 werd na windzifting, ter verlaging van het aandeel korrels met een afmeting kleiner dan 1 mm, direkt in de drukkamer geplaatst. Dezelfde procesafloop als bij proef 1 werd bereikt. De eindtemperatuur van het freesasfalt bedroeg 120°C.

Proef 3

Gietasfalt werd in brokstukken, met een afmeting variërend van 5 mm tot 50 mm, in de drukkamer geplaatst. In 15 minuten werd een druk van TO bar en een temperatuur van 180°C bereikt. Vervolgens werd de alzijdige stoominjectie gedurende 30 min. aangehouden bij gelijkblijvende druk en temperatuur. Direkt daarna werd de stoominjectie beëindigd en de druk tot omgevingsdruk (1 bar) verlaagd. Het gietasfalt was als een brij uitgezakt en had een temperatuur van 150°C.

Proef 4

Brokstukken oud asfaltbeton 20/40 werden in de drukkamer geplaatst, waarna na 20 minuten een druk van 16 bar en een temperatuur van 205*C werd bereikt, gedurende welke tijd stoom werd geïnjecteerd. Vervolgens werd de stoominjectie beëindigd en onmiddellijk de druk verlaagd, om na 10 min. de omgevingsdruk (1 bar) te hebben bereikt. De temperatuur van de asfaltbrokken bleek 155°C. Aan de nog hete asfaltbrokken werd zogenaamde "verjongingsolie" bijgemengd, en bepaald werd hoeveel "verjongingsolie” diende te worden bijgemengd om een voor de praktijk acceptabele verwerkbaarheid voor hergebruik van het gebruikte asfaltbeton te bereiken. Er behoefde 10 vol.-% minder verjongingsolie te worden toegevoegd in vergelijking met gebruikt asfaltbeton verwarmd overeenkomstig de stand van de techniek.

Proef 5

Dezelfde omstandigheden als bij proef 4 werden aangehouden, uitgezonderd, dat, nadat de druk van 16 bar en de temperatuur van 205°C was bereikt, vervolgens gedurende ongeveer 10 min. de stoominjectie werd gehandhaafd, met een drukverschil over de vulling van ongeveer 3 bar. Aan het einde van de proef bleek de temperatuur van de asfaltbrokken 170°C te bedragen.

Proef 6

Brokken gietasfalt met een afmeting variërend van 5 mm tot 60 mm, steenslag 4/8, grind 4/32 en zand middel, alle van omgevingstemperatuur, werden (gelijktijdig) in een drukkamer gebracht in een zodanige mengverhouding voor het vervaardigen van asfaltbeton ter verwerking in de asfaltlaag van een wegdek. Zand, grind en steenslag waren niet voorgedroogd. In 10 min. werd een druk van 10 bar en een temperatuur van 180°C bereikt, door middel van stoominjectie. Vervolgens werd gedurende 5 min. de stoominjectie gehandhaafd,terwijl er een drukverschil over de vulling van ongeveer 4 bar heerste. Daarna werd de stoominjectie weggenomen, en een rusttijd van 15 min. aangehouden, gedurende welke de druk onveranderd bleef. Tenslotte werd binnen 5 min. de druk tot omgevingsdruk verlaagd. Na het goed dooreen mengen van de verschillende bestanddelen bleek het aldus verkregen asfaltbeton, zonder tussentijdse bijverwarming, een temperatuur van 130eC te bezitten. Eenzelfde proef is uitgevoerd waarbij in de drukkamer mengerelementen waren opgesteld, zodat reeds gedurende het naar omgevingsdruk verlagen van de druk de verschillende bestanddelen dooreen werden gemengd. Hierdoor trad geen merkbare verandering op, noch in de struktuur noch in de eindtemperatuur van het aldus verkregen asfaltbeton.

Claims

1. Werkwijze voor het verwannen van bitumen bevattend materiaal zoals asfalt, waarbij het materiaal in de vorm van korrels of brokstukken bij omgevingstemperatuur in een drukkamer of autoclaaf wordt gebracht, en één of meer bestanddelen uit het materiaal zacht of week gemaakt worden met behulp van gecomprimeerd verhit gas dat aan de drukkamer of autoclaaf wordt toegevoerd, waarbij dat gecomprimeerde gas een temperatutu: van tenminste 150°C en een druk van tenminste 5 bar heeft in het bijzonder ± 180° en 10 bar, en waarbij de gasaanvoer zolang wordt aangehouden, totdat in de drukkamer of autoclaaf een temperatuur van tenminste 150°C en een druk van tenminste 5 bar is bereikt, terwijl voorts water in de drukkamer of de autoclaaf wordt gebracht zodanig, dat dit een vochtschil rondom de korrels of brokstukken vormt, waartoe bijvoorbeeld als gas gecomprimeerd stoom aan de drukkamer of de autoclaaf wordt toegevoerd, en waarbij na het bereiken van de bedoelde druk en temperatuur in de drukkamer of autoclaaf de gas- en/of watertoevoer wordt onderbroken en op een later moment in de tijd de druk wordt verlaagd, waarbij de procescondities van druk, temperatuur, gas- en watertoevoer in de drukkamer of autoclaaf zodanig worden bestuurd dat na het beëindigen van de gas- en/of watertoevoer de vochtschil rond de korrels of brokstukken gehandhaafd blijft in hoofdzaak totdat de druk in de drukkamer of autoclaaf verlaagd wordt tot omgevingsdruk, waarbij die druk zodanig snel wordt verlaagd dat bij voorkeur een in hoofdzaak adiabatische expansie wordt bereikt, en tijdens die drukverlaging die vochtschil rond de korrels of brokstukken wordt weggenomen, een en ander zodanig dat het bitumen bevattend materiaal, nadat de druk tot omgevingsdruk is verlaagd, een temperatuur van tenminste 100°C, in het bijzonder tenminste ± 120°C meer in het bijzonder ± 140°C bezit.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het bitumen bevattend materiaal zodanig in de drukkamer of autoclaaf wordt gebracht, dat zich ter weerszijden van dat materiaal vrije ruimten bevinden, en in de ene vrije ruimte het bedoelde gas van buiten de drukkamer of autoclaaf wordt gebracht, en vanuit de andere vrije ruimte eventueel gas wordt afgevoerd, een en ander zodanig dat zich een drukverschil tussen de bedoelde vrije ruimten instelt, zodat zich een gasstroming instelt tussen door de korrels of brokstukken materiaal.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij in de drukkamer of autoclaaf een temperatuur van tenminste 180°C en een druk van tenminste acht bar wordt bereikt.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de korrels of brokstukken bitumen bevattend materiaal een afmeting bezitten van tenminste vier mm.

5. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij de bedoelde druk en temperatuur in de drukkamer of autoclaaf binnen ongeveer 10 minuten wordt bereikt waarna het toevoeren van het bedoelde gas en het water gedurende ongeveer 5 tot 10 minuten wordt gehandhaafd bij een drukverschil over het materiaal van tenminste ongeveer 1 bar, bij voorkeur meer dan 3 bar, meer in het bijzonder 2 tot 10 bar, en eventueel daarna daarvoor of daarna een wachttijd wordt aangehouden van ongeveer 10 minuten, gedurende welke geen watertoevoer plaatsvindt en eventueel ook geen gastoevoer plaatsvindt, waarna de druk wordt weggenomen.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij voorts mineralen in korrelvorm van omgevingstemperatuur, zoals zand of grind, in de drukkamer of autoclaaf wordt gebracht, voor het bereiden van verwarmd asfaltbeton voor verwerking in de asfaltlaag voor een wegdek.