WO2006024335A1 - Verfahren zur herstellung von bauelementen, insbesondere von bauplatten, aus festoffabfällen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von bauelementen, insbesondere von bauplatten, aus festoffabfällen Download PDF

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
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    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of components, in particular building boards, from solid material waste, in which
  • the waste solids are provided in different fractions sorted in a certain grain size
  • Ratio are mixed with the addition of water and binder
  • the biggest problems facing the civilized society of this millennium include waste disposal, the extraction of raw materials from waste, the creation of housing and the creation of jobs.
  • a uniform approach to mitigate these problems at least consists in the production of components from solid waste.
  • the components thus obtained, in particular building panels, are not only relatively inexpensive and therefore allow the cost-effective creation of housing, but solve at the same time to some extent the problem of waste disposal. Jobs, especially in less developed countries, can also be provided in this way.
  • Foils, glass and metal separately, delivered to each product-specific, locally separated production facility for further processing.
  • the uses for these raw materials were quite limited, so that the recycling of waste has not yet taken on a large scale.
  • a method of the aforementioned type is known from WO 98/30 330 A1.
  • the shaping process which converts the mixture of solid waste fractions into component blanks, is by a casting process.
  • This batch process is relatively expensive and not very suitable for a large-scale industrial process.
  • the grain size of the fractions added to the mixture is a few centimeters in the cited prior art, which must not be undershot in order to achieve a good cohesion of the cast component blanks.
  • the object of the present invention is to specify a method of the type mentioned at the outset which can be carried out on a very large scale in a cost-effective manner.
  • the shaping process comprises:
  • the process according to the invention can be carried out practically continuously, since the extrusion used as a shaping process itself runs continuously.
  • the continuous movement of the strand-like preliminary product need not be interrupted even in the cutting process in which the strand is cut into individual parts.
  • the individual strand parts can then be separated by suitable acceleration, so that a certain distance is established between them. Due to the continuity of the method according to the invention and the high degree of automation that can be achieved with this method, the costs are relatively low. This is particularly important for use in less developed countries, where the components are to be used to create schen ⁇ worth living space.
  • the grain size of the fractions of the solid wastes should be between 0.5 and 5 mm, so it should be significantly smaller than in the casting method according to the prior art. This smaller grain size not only makes the mixture which is fed to the extrusion process more flowable; Also, the transport of the individual fractions into intermediate bunkers or into the mixing devices is facilitated in this granulation, since pneumatic granulation Transport method can be used.
  • the mixture fed to the extrusion process contains the following constituents
  • the cutting operation expediently comprises a first cut which is carried out on the strand-like intermediate product leaving the extrusion process, and also a fine cut producing the dimensional stability, which is carried out on the dried components.
  • a first cut which is carried out on the strand-like intermediate product leaving the extrusion process
  • a fine cut producing the dimensional stability, which is carried out on the dried components.
  • the additives should contain methylcellulose, which not only keeps water in the mixture, but contributes substantially to the flowability and lubricity of the mixture.
  • FIGURE shows a flow chart of the method according to the invention.
  • the method begins in step 1 with the assumption of unsorted or sorted solid waste. These contain, in particular, building rubble, glass, rubber, wood, plastics, metal, paper and textiles.
  • step 2 the delivered material is processed in raw material. This is to be understood as follows: As far as the solid waste is delivered sorted, the processing of the raw material is limited to a first automatic loosening for the expansion of the mostly compressed deliveries. Large parts are - if necessary zwe ⁇ stages - crushed until a grain size of 0, 5 to 5.0 mm is reached.
  • step 3 the fractions thus brought to the required granulation are stored temporarily in different stores, wherein in the drawing the building waste 3a, the storage 3b for glass, the storage 3c for rubber, the storage 3d for wood, the Memory 3e for plastics, storage 3f for paper and storage 3g for textiles.
  • step 5 the individual fractions are mixed in a specific ratio, wherein in step 4a certain additives and fly ash and in step 4b water and cement are added.
  • the additives mentioned are primarily methyl cellulose, which improves the flow properties in the later shaping process of the components, holds the water and finally serves as a binder.
  • the mixing ratios are as follows:
  • step 6 The resulting, well-mixed and homogenized mass is extruded in step 6 to a plate-shaped strand and cut in step 7 into individual components, such as plates.
  • step 8 denotes a continuous drying process in which the early strength required for further post-processing of the product is achieved.
  • step 9 a post-processing, for example, the fine pruning for
  • step 9 the method according to the invention is completed for simple components. These are then assembled accordingly, stored until final maturity and finally transported away for the production of the final products, for example of inexpensive houses.
  • step 10 More valuable components undergo further treatment. Thus, they can be coated and dried in step 10 with the addition of coating materials (step 11). Thereafter, these products are also prepared, stored and shipped after the required ripening (steps 12 to 14).

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Bauelementen, insbesondere von Bauplatten, aus Feststoffabfällen be­schrieben, bei dem letztere in unterschiedlichen Frak­tionen sortenrein in einer bestimmten Korngröße bereit­gestellt werden (2, 3). Die unterschiedlichen Fraktionen wer­den in einem bestimmten Verhältnis unter Zugabe von Wasser und Binder (4b) vermischt (5). Die so erhaltene Mischung wird einem kontinuierlichen Extrusionsprozeß (6) unterzo­gen, in dem ein strangartiges Vorprodukt erzeugt wird. Durch einen Schneidvorgang (7) werden die gewünschten Ab­messungen des Bauelements in Extrusionsrichtung zumin­dest annähernd erzeugt. Die Bauelement-Rohlinge wer­den sodann getrocknet (8) und der darin enthaltene Binder abgebunden. Dieses kontinuierlich arbeitende Verfah­ren ist verglichen mit dem Stande der Technik sehr viel kostengünstiger und läßt sich in großindustriellem Maß­stabe durchführen.

Description

Verfahren zur Herstellung von Bauelementen, insbesondere von Bauplatten, aus Peststoffabfällen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bauelementen, insbesondere von Bauplatten, aus Fest¬ stoffabfallen, bei dem
a) die Feststoffabfalle in unterschiedlichen Fraktionen sortenrein in einer bestimmten Korngröße bereitgestellt werden;
b) die unterschiedlichen Fraktionen in einem bestimmten
Verhältnis unter Zugabe von Wasser und Binder vermischt werden;
c) die so erhaltene Mischung einem Formgebungsprozeß zur Gewinnung von Bauelement-Rohlingen unterzogen wird;
d) die Bauelement -Rohlinge getrocknet und der darin enthaltene Binder abgebunden wird.
Zu den weltweit größten Problemen der zivilisierten Gesellschaft dieses Jahrtausends gehören die Müll-Ent¬ sorgung, die Rohmaterialgewinnung aus Abfallstoffen, die Schaffung von Wohnraum und die Schaffung von Arbeits- platzen. Ein einheitlicher Lösungsansatz, diese Probleme zumindest abzumildern, besteht in der Herstellung von Bauelementen aus Feststoffabfallen. Die so erhaltenen Bauelemente, insbesondere Bauplatten, sind nicht nur vergleichsweise preiswert und ermöglichen daher die kostengünstige Schaffung von Wohnraum, sondern lösen gleichzeitig in gewissem Ausmaße das Problem der Abfall¬ entsorgung. Auch Arbeitsplätze, insbesondere in wenig entwickelten Ländern, können auf diese Weise bereitgestellt werden.
Derzeit wird nur ein kleiner Teil der insgesamt anfallenden Feststoffabfalle durch regionale Organisationen gesammelt, sortiert und danach als Rohstoffe vermarktet. Üblicherweise werden die als Recyclingmaterial wiedergewonnenen Rohstoffe, in die Fraktionen Papier, Hartplastik, Weichplastik,
Folien, Glas und Metall getrennt, an jeweils produktspezifi- sche, lokal getrennte Produktionsstätten zur weiteren Verarbeitung geliefert. Die Verwendungsmöglichkeiten für diese Rohstoffe waren jedoch recht beschränkt, so daß das Recycling von Müll noch keinen großen Umfang angenommen hat.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der WO 98/30 330 A1 bekannt. Hier besteht der Formgebungs- prozeß, der die Mischung der Feststoffabfall-Fraktionen in Bauelement-Rohlinge umwandelt, in einem Gießverfah¬ ren. Dieses diskontinuierliche Verfahren ist verhält¬ nismäßig teuer und für einen großindustriellen Prozeß wenig geeignet. Die Körnung der in die Mischung zuge- gebenen Fraktionen beträgt bei dem genannten Stand der Technik einige Zentimeter, die zur Erzielung eines guten Zusammenhalts der gegossenen Bauelement-Rohlinge nicht unterschritten werden dürfen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfah¬ ren der eingangs genannten Art anzugeben, das sehr preis¬ wert in großindustriellem Maßstabe durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß e) der Formgebungsprozeß umfasst:
ea) einen kontinuierlichen Extrusionsprozeß, in ■ dem ein strangartiges Vorprodukt erzeugt wird;
eb) einen Schneidvorgang, in dem die gewünschten Abmessungen des Bauelements in Extrusionsrich- tung zumindest annähernd erzeugt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich praktisch kon¬ tinuierlich durchführen, da die als Formgebungsprozeß eingesetzte Extrusion selbst kontinuierlich abläuft. Die kontinuierliche Bewegung des strangartigen Vorpro- duktes braucht auch bei dem Schneidvorgang, in dem der Strang in einzelne Teile zerschnitten wird, nicht unter¬ brochen zu werden. Die einzelnen Strangteile können sodann durch geeignete Beschleunigung vereinzelt werden, so daß zwischen ihnen ein bestimmter Abstand hergestellt wird, Aufgrund der Kontinuität des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens und aufgrund des hohen Automationsgrades, der mit diesem Verfahren erreicht werden kann, fallen die Kosten verhältnismäßig niedrig aus. Dies ist insbesondere für den Einsatz in wenig entwickelten Ländern von großer Bedeutung, wo die Bauelemente zur Schaffung von preis¬ wertem Wohnraum eingesetzt werden sollen.
Die Körnung der Fraktionen der Feststoffabfälle sollte zwischen 0,5 und 5 mm liegen, sollte also deutlich klei- ner sein als bei dem Gießverfahren nach dem Stand der Technik. Durch diese kleinere Körnung wird nicht nur die Mischung, die dem Extrusionsprozeß zugeführt wird, fließfähiger; auch der Transport der einzelnen Fraktio¬ nen in Zwischenbunker oder in die Mischvorrichtungen wird bei dieser Körnung erleichtert, da pneumatische Transportverfahren eingesetzt werden können.
Besonders bevorzugt wird, wenn die dem Extrusionspro- zeß zugeführte Mischung folgende Bestandteile enthält
Bestandteile i.d.TM Massenprozent von bis
Additive 0,1 5 Bauschutt 0 30 Flugasche 20 50 Glas 0 30 Gummi 0 25 Holz 0 15 Kunststoffe 0 10 Papier 0 8 Textilien 0 6 Zement 20 50 Wasser 25 35
Der Schneidvorgang umfasst zweckmäßig einen ersten Roh¬ schnitt, der an dem den Extrusionsprozeß verlassenden strangartigen Vorprodukt durchgeführt wird, sowie ei¬ nen die Maßhaltigkeit herstellenden Feinschnitt, der an den getrockneten Bauelementen durchgeführt wird. Auf diese Weise wird der Tatsache Rechnung getragen, daß die Bauelement-Rohlinge während des Trocknungs¬ und Abbindeprozesses gewisse Dimensionsveränderungen erfahren, die nicht immer im voraus berücksichtigbar sind und deshalb durch den abschließenden Feinschnitt korrigiert werden.
Soweit besonders preiswerte Bauelemente gewünscht sind, ist damit das Herstellungsverfahren abgeschlossen. Für höhere Ansprüche können die Bauelemente jedoch abschlie- ßend zumindest einseitig beschichtet werden, wodurch nicht nur ihre optischen sondern auch ihre technischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften verbessert werden können.
Die Additive sollten Methylzellulose enthalten, welches nicht nur Wasser in der Mischung hält, sondern erheb¬ lich zur Fließ- und Gleitfähigkeit der Mischung bei¬ trägt .
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens.
Das Verfahren beginnt im Schritt 1 mit der Annahme un¬ sortierter oder sortierter Feststoffabfalle. Diese ent¬ halten insbesondere Bauschutt, Glas, Gummi, Holz, Kunst¬ stoffe, Metall, Papier und Textilien. Im Schritt 2 wird das angelieferte Material in Rohmaterial verarbeitet. Darunter ist folgendes zu verstehen: Soweit die Fest¬ stoffabfalle sortiert angeliefert werden, beschränkt sich die Verarbeitung des Rohmaterials auf eine erste automatische Auflockerung zur Expansion der meist ver- dichteten Anlieferungen. Große Teile werden - ggf. zwei¬ stufig - zerkleinert, bis eine Körnung von 0, 5 bis 5,0 mm erreicht ist.
Soweit unsortierte, also vermischte Feststoffabfalle angeliefert werden, erfolgt ebenfalls zunächst eine automatische Auflockerung, gefolgt von der automati¬ schen Trennung großer von kleinen Teilen. Die großen Teile werden vorzerkleinert. Sodann werden die nunmehr handhabbaren Teile in die einzelnen Fraktionen Bauschutt, Glas, Gummi, Holz, Kunststoffe, Papier und Textilien vorsortiert und danach ggf. fraktionsspezifisch in die für die spätere Produktion erforderliche Körnung von 0,5 bis 5,0 mm zerkleinert.
Sowohl bei der unsortierten als auch bei der sortierten Anlieferung der Feststoffabfälle werden metallische Teile entfernt.
Im Schritt 3 werden die so auf die erforderliche Kör- nung gebrachten Fraktionen in unterschiedlichen Spei¬ chern zwischengespeichert, wobei in der Zeichnung der Speicher 3a für Bauschutt, der Speicher 3b für Glas, der Speicher 3c für Gummi, der Speicher 3d für Holz, der Speicher 3e für Kunststoffe, der Speicher 3f für Papier und der Speicher 3g für Textilien steht.
Im Schritt 5 werden die einzelnen Fraktionen in einem bestimmten Verhältnis vermischt, wobei im Schritt 4a bestimmte Additive und Flugasche sowie im Schritt 4b Wasser und Zement zugegeben werden. Bei den erwähnten Additiven handelt es sich primär um Methylzellulose, das im späteren Formungsprozess der Bauelemente die Fließeigenschaften verbessert, das Wasser hält und letzt¬ endlich als Binder dient.
Die Mischungsverhältnisse sind wie folgt:
Bestandteile i.d.TM Massenprozent von bis
Additive 0 , 1 5
Bauschutt 0 30
Flugasche 20 50
Glas 0 30 Gummi 0 25 Holz 0 1 5
Kunststoffe 0 1 0 Papier 0 8 Textilien 0 6 Zement 20 50 Wasser 25 35
Die so entstandene, gut gemischte und homogenisierte Masse wird im Schritt 6 zu einem plattenförmigen Strang extrudiert und im Schritt 7 in einzelne Bauelemente, beispielsweise Platten, zerschnitten. Schritt 8 bezeichnet ein kontinuierliches Trocknungsverfahren, in dem die zur weiteren Nachbearbeitung des Produktes erforderliche Früh¬ festigkeit erzielt wird. Im Schritt 9 erfolgt eine Nach- bearbeitung, beispielsweise die Feinbeschneidung zur
Herstellung einer genauen Maßhaltigkeit oder eine Ober¬ flächenbearbeitung.
Mit dem Schritt 9 ist für einfache Bauelemente das erfin- dungsgemäße Verfahren beendet. Diese werden sodann ent¬ sprechend konfektioniert, bis zur Endreife gelagert und schließlich zur Herstellung der Endprodukte, beispielsweise von preiswerten Häusern, abtransportiert.
Wertvollere Bauelemente werden einer weiteren Behandlung unterzogen. So können sie im Schritt 10 unter Zugabe von Beschichtungsstoffen (Schritt 11) beschichtet und getrocknet werden. Danach werden auch diese Produkte entsprechend konfektioniert, gelagert und nach der erfor- derlichen Reifung versandt (Schritte 12 bis 14).

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Bauelementen, insbe¬ sondere von Bauplatten, aus Feststoffabfällen, bei dem
a) die Feststoffabfalle in unterschiedlichen Fraktio¬ nen sortenrein in einer bestimmten Korngröße be¬ reitgestellt werden;
b) die unterschiedlichen Fraktionen in einem bestimm- ten Verhältnis unter Zugabe von Wasser und Binder vermischt werden;
c) die so erhaltene Mischung einem Formgebungsprozeß zur Gewinnung von Bauelement-Rohlingen unterzogen wird;
d) die Bauelement-Rohlinge getrocknet und der darin enthaltene Binder abgebunden wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
e) der Formgebungsprozeß umfasst:
ea) einen kontinuierlichen Extrusionsprozeß, in dem ein strangartiges Vorprodukt erzeugt wird;
eb) einen Schneidvorgang, in dem die gewünschten Abmessungen des Bauelements in Extrusionsrich- tung zumindest annähernd erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körnung der Fraktionen der Feststoffab¬ fälle zwischen 0,5 und 5 mm liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die dem Extrusionsprozeß zugeführ¬ te Mischung folgende Bestandteile enthält:
Bestandteile i.d.TM Massenprozent von bis
Additive 0,1 5
Bauschutt 0 30
Flugasche 20 50 Glas 0 30
Gummi 0 25
Holz 0 15
Kunststoffe 0 10
Papier 0 8 Textilien 0 6
Zement 20 50
Wasser 25 35
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidvorgang ei¬ nen ersten Rohschnitt umfasst, der an dem den Extru¬ sionsprozeß verlassenden strangartigen Vorprodukt durch¬ geführt wird, sowie einen die Maßhaltigkeit herstellen¬ den Feinschnitt, der an dem getrockneten Bauelement durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente ab¬ schließend zumindest einseitig beschichtet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Additive Methylzellu- lose enthalten.
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