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"Produits de briqueterie ayant une teneur en argile portuaire"
L'invention concerne des produits de briqueterie ayant une teneur en argile portuaire et leur procédé de préparation.
Les produits de briqueterie forment le groupe le plus important en quantité des matériaux céramiques utilisés comme matériaux de construction. Les produits de briqueterie sont obtenus par cuisson de limon, d'argile et de masses argileuses contenant des additions de sable, de poussière de brique, de scorie de hauts fourneaux ou de cendres, comme dégraissant, l'argile perdant l'eau d'hydratation ce qui est accompagné par une vitrification partielle et par une formation de pores. La fabrication des produits de briqueterie a lieu en broyant de l'argile dans des moulins à meules verticales ou des broyeurs à marteaux et en la pétrissant avec de l'eau et les dégraissants sur des moulins à meules verticales par voie humide.
La poursuite du traitement comporte un façonnage à travers des boudineuses, dans des presses à excentrique et des presses révolver ou des machines analogues, un séchage dans des séchoirs à chambres ou à tunnel et la cuisson dans des fours annulaires, des fours à moufles ou des fours tunnels, avec chauffage direct ou indirect par du charbon, de l'huile ou du gaz. En ce qui concerne les produits de briqueterie on distingue essentiellement des briques recuites, des pavements pour façades, des éléments de parement et des tuiles ainsi que des briques. Les tuiles peuvent présenter différents façonnages, comme des tuiles creuses, des tuiles à emboîtement ou des tuiles plates.
Les briques sont actuellement normalisées et elles peuvent être réalisées sous la forme de briques pleines ou de briques perforées, ces dernières étant pourvues de perforations qui s'étendent perpendiculairement à deux surfaces de limite parallèles. Lors de la fabrication de produits de briqueterie, on obtient un déchet sous la forme de tuiles concassées ou de poussières de tuiles qu'on broie généralement et qu'on utilise
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comme poussière de tuile dans la céramique en tant que dégraissant pour des argiles grasses et en tant qu'additif colorant dans l'industrie de la pierre artificielle.
Les argiles naturelles sont un composant principal des produits de briqueterie. Par cela on entend des silicates d'aluminium ayant ce que l'on appelle une structure de phyllosilicate et des teneurs en eau différentes. Les minéraux argileux sont subdivisés en différents groupes qui se différencient nettement dans leur composition chimique et dans la structure physique. Les argiles sont extérieurement caractérisées en ce qu'elles gonflent à l'état humide et sont déformables plastiquement, mais en ce que, après le séchage, elles conservent leur forme et durcissent lors de la cuisson avec formation de mullite.
Les gisements naturels d'argile sont essentiellement constitués de particules qui sont formées par desagrégation de minéraux contenant de l'alumine, ne sont pas plus grandes que 2 um et forment également des sables et des argiles grossières en raison de leur force de cohésion.
Si la fraction en ces dernières est élevée, on parle d'argile maigre, tandis que, lorsque les éléments colloïdaux sont plus fortement représentés, on a des argiles grasses. Dans les argiles brunes ou jaunâtres habituelles, il y a des quantités variables de composés du fer, du manganèse, du magnésium, du titane, du phosphore et de l'azote.
Une propriété importante des argiles est leur capacité d'adsorption et de fixation des métaux et métalloïdes les plus divers. Les argiles disposent par conséquent également d'activités d'échanges d'ions et on part actuellement du fait qu'elles peuvent présenter aussi des propriétés catalytiques, en particulier lorsqu'une certaine teneur en ions étrangers est présente.
Cette capacité des minéraux argileux naturels a cependant aussi pour effet que, d'une part, la composition peut être différente selon le gisement et que, d'autre part, tous les minéraux argileux ont tendance à fixer des isotopes radioactifs, et cela partiellement de manière très sélective. Il est connu que la radioactivité de minéraux argileux est nettement augmentée en raison des essais atomiques effectués antérieurement en surface et en raison des accidents connus de réacteurs, car les isotopes sont lavés à partir des aérosols et sont fixés par des minéraux argileux.
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L'argile portuaire ou vase portuaire présente cependant aussi des propriétés essentielles des minéraux argileux naturels ; il s'agit ici de sédiments dans les ports, les fleuves et les pièces d'eau qui sont introduits dans les bassins correspondants par des cours d'eau naturels ou artificiels et qui présentent généralement une plus forte charge en métaux, métalloïdes et composés organiques que les gisements naturels d'argile sur la terre. Dans la suite, par argile portuaire, il faut entendre ces sédiments déposés sous l'eau, indépendamment de leur origine respective. Comme l'argile portuaire doit généralement être éliminée périodiquement ou progressivement à partir des bassins du port, la question se pose de savoir ce qui peut alors se passer avec ces sédiments dragués.
Etant donné la pollution partielle par des métaux lourds et des métalloïdes ainsi que par des composés organiques, une utilisation par exemple dans l'agriculture n'est pas possible sans autre mesure, de sorte que l'argile portuaire est presque partout dans le monde mise en dépôt sur des surfaces à proximité des ports, ce qui soulève des difficultés considérables étant donné la capacité de fixation de l'eau du sédiment. L'utilisation d'argile portuaire au lieu des minéraux naturels d'argile provenant d'un gisement sur la terre pour la fabrication de produits de briqueterie a échoué jusqu'à présent du fait que des difficultés de traitement sont apparues au cours de la cuisson de tels produits.
La pollution des produits de briqueterie préparés en métaux lourds résiduaires, tels que du mercure et de l'arsenic, ont rendu largement impossible une utilisation, car des métaux lourds peuvent être élues à partir du produit fini par une action climatique et en particulier l'action de l'eau.
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Il existe par conséquent un besoin en procédés, par lesquels de l'argile portuaire puisse être traitée en produits de briqueterie qui, dans leur comptabilité vis-à-vis de l'environnement, soient identiques à ceux qui sont fabriqués à partir d'un gisement naturel d'argile, ou qui soient meilleurs que ceux-ci.
D'une manière surprenante, on a à présent constaté qu'il est possible de fabriquer des produits de briqueterie par séchage d'un mélange façonné ayant une teneur d'environ 50 % en argile portuaire et des additions de cendres volantes et de poussière de tuile, le reste étant constitué d'argile terrestre, à des
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températures d'environ 600C et par une cuisson à haute température ultérieure à environ 1300 C, dans des conditions réductrices ou oxydantes, ces produits répondant à toutes les exigences concernant la physique de construction et étant sans danger du point de vue écologique.
Il est apparu qu'une grande part de l'argile terrestre normalement utilisée peut être remplacée par de l'argile portuaire, et cela jusqu'à environ 50 % de la masse globale, lorsque la masse de brique contient en outre jusqu'à 10 % de cendres volantes, comme agent stabilisant, et 10 % de poussière de tuile ayant une répartition de la dimension granulaire comprise entre 0 et 3 mm, comme agent dégraissant. De préférence, la fraction de cendres volantes est d'approximativement 5 % ; le reste de la masse est constitué de minéraux argileux terrestres naturels, courants.
De telles masses ne peuvent cependant pas être traitées selon le procédé courant actuel, lorsqu'on veut empêcher l'apparition d'une pollution de l'environnement par la teneur en métaux et métalloïdes et composés organiques. suivant l'invention, les produits de briqueterie sont par
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conséquent fabriqués de façon que la masse broyée, mise en suspension et façonnée de la manière courante soit soumise à un préséchage à faible température. Les briques façonnées sont, dans des chambres de séchage, séchées à l'aide d'air chaud ayant une température de seulement environ 600C.
Cet air de séchage se compose de l'air d'échappement du four de cuisson et d'une portion d'air frais, la plupart du temps les deux courants d'air étant préchauffés à l'aide d'un brûleur à gaz à environ 1100C et pénétrant ainsi dans le système de chambre de séchage. La température de séchage relativement basse est nécessaire pour empêcher avec sécurité la libération du mercure et de l'arsenic à partir de l'argile portuaire.
Les produits de briqueterie sont alors soumis à une cuisson à haute température d'environ 1300 C, tandis que les températures de cuisson normales sont d'environ 900 à 1000 C. Par cette cuisson à haute température on obtient que la plupart des substances nuisibles, en particulier les métalloïdes, passent sous forme gazeuse. Les gaz de fumée sont à plusieurs reprises recyclés à travers la zone à température élevée de façon que des composés organiques, en particulier des dioxines et des furannes, soient largement dégradés.
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Par la haute température de cuisson, il devient possible de faire passer la plus grande part des substances nuisibles à l'état gazeux de façon que, à l'aide de la technique de filtrage actuellement fortement développée, il soit possible sans plus de maintenir les pollutions de l'environnement à un niveau très bas.
Ainsi que des essais de comparaison l'ont montré, dans ce procédé suivant l'invention les fractions de substances nuisibles dans les gaz de fumée sont inférieures, et même partiellement fortement inférieures, aux concentrations exigées dans l'air TA. Les poussières volantes sont captées dans des filtres et, d'une manière courante, elles sont immobilisées et respectivement traitées, par exemple par coulée dans une matrice de verre. Les substances résiduaires formées au cours du procédé suivant l'invention sont, comme des essais l'ont montré, d'environ 0, 5 à au maximum 1, 5 % de la quantité d'origine.
Celles-ci sont, en tenant compte des obligations de protection du travail, beaucoup plus simples à traiter ou à mettre en dépôt après le procédé, car le besoin spatial est drastiquement diminué. Jusqu'à 98, 5 % de l'argile portuaire subsistent ainsi dans une réutilisation favorable pour l'environnement.
Les produits de briqueterie fabriqués suivant l'invention répondent à toutes les exigences courantes du point de vue de la physique de construction. En fonction du caractère oxydant ou réducteur de la cuisson, on peut obtenir une coloration rouge ou noire bleutée des briques. L'analyse de l'éluat montre que ces briques ne montrent, en comparaison des briques provenant de gisements terrestres naturels, aucune valeur supérieure en matières nuisibles, mais au contraire sont partiellement considérablement situées en dessous dans les valeurs d'éluat. Est particulièrement remarquable le fait que la pollution radioactive dans ces briques fabriquées à partir d'argile portuaire est nettement réduite et qu'elle est environ à seulement 50 % des valeurs habituellement courantes lors de l'utilisation d'argiles provenant de gisements terrestres.
On suppose que la radioactivité relativement élevée des minéraux argileux provenant de gisements terrestres s'explique par la capacité d'adsorption des argiles pour des isotopes radioactifs provenant de l'air environnant, tandis qu'au contraire les sédiments déposés présentent une charge plus faible.
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L'invention va être expliquée dans la suite de manière plus détaillée à l'aide des exemples.
Exemple 1
D'une manière courante, on fabrique une masse brute de brique à partir de 5 % en poids de poussière de tuile présentant une. répartition des dimensions granulaires de 0 à 3 mm, de 5 % de cendres volantes, de 50 % d'argile portuaire et de 40 % d'argile naturelle provenant d'argilières respectivement à exploiter et on façonne celle-ci d'une manière courante. Les briquettes sont alors soumises pendant 4 jours à un préséchage à faible température, avec une température d'air d'environ 60 C et avec un apport d'air frais important, préchauffé.
Les briquettes préséchées sont ensuite introduites dans un four tunnel avec une zone de préchauffage, une zone de chauffage et une zone de refroidissement. La matière à cuire et l'air se déplacent dans le four tunnel à contre-courant. L'air froid entrant est utilisé pour refroidir les produits cuits, il se chauffe dans la zone de chauffage et il sert, dans la zone de préchauffage, au chauffage des produits de briqueterie qui viennent d'être introduits dans le four et il est ensuite dévié dans l'atmosphère par l'intermédiaire de la cheminée, après qu'auparavant l'air ait été guidé 4 à 6 fois à travers le circuit obligatoire prédéterminé, toujours à nouveau à travers la zone d'air chaud. Le four de cuisson a un débit d'environ 60 Mg/d, la perte au feu étant une fraction d'environ 15 % de la masse.
Exemple 2
Pour examiner la pollution possible par une substance nuisible de l'air par le procédé de fabrication suivant l'invention, on effectue, dans l'installation décrite dans l'exemple 1, des analyses de l'air dans la chambre de séchage et dans le gaz d'échappement de la chambre de séchage ainsi que dans le gaz d'échappement du four de cuisson.
Dans l'air d'échappement de la chambre de séchage et dans la chambre de séchage, on n'a pas pu déceler de substances organiques à une limite d'indication comprise entre 5 mg et 10 mg/m3. L'air TA admet pour des substances organiques de la classe 1 une
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valeur de 20 mg/m3. Les pollutions par des composés chlorés et fluorés gazeux, inorganiques, ainsi que par du cadmium, du mercure, de l'arsenic, du cobalt, du plomb et du chrome sont largement en dessous des valeurs admises par l'air TA.
Le gaz d'échappement du four de cuisson présente une charge reconnaissable en substances organiques, par ailleurs inférieure aux valeurs admises. Les composants acide chlorhydrique, acide fluorhydrique et dioxyde de soufre apparaissent certes en des concentrations nettes, mais elles sont nettement inférieures aux valeurs limites critiques. Les courants massiques calculés pour l'acide chlorhydrique et le dioxyde de soufre de 0,16 kg/heure et de 1,45 kg/heure sont toujours encore relativement bas en comparaison des valeurs limites citées de l'air TA de 0,3 kg/heure et respectivement de 5 kg/heure.
Les valeurs pour le cadmium, l'arsenic, le cobalt, le plomb et le chrome sont également non critiques, et ce n'est que pour le mercure que l'on a constaté une concentration importante qui se situe avec environ 0,37 mg/m3 nettement au-dessus de la valeur de l'air TA de 0,2 mg/m3. Des charges de mercure peuvent cependant être presque totalement éliminées par des filtres appropriés.
Exemple 3
En ce qui concerne la teneur en substances éluables ainsi que la teneur globale en métaux et respectivement en métalloïdes importants et la radioactivité, on a comparé des briques fabriquées suivant l'invention avec des briques du marché provenant de différentes briqueteries. L'analyse d'éluat a eu lieu par le Qualitätssicherheitsinstitut Hamburg ; la mesure de radioactivité a eu lieu par le Kernuntersuchungsinstitut Krümel. Les résultats sont donnés dans les tableaux 1 et 2 qui suivent.
Ainsi qu'on peut le prélever de ceci, l'analyse d'éluat montre que les produits de briqueterie suivant l'invention sont tout à fait comparables sous ce rapport avec les produits jusqu'à présent courants. Lors de l'examen de la teneur globale en métaux et métallos- des, une teneur nettement diminuée a pu même être partiellement constatée en comparaison des produits courants dans le commerce et la mesure de la radioactivité montre le résultat surprenant que
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les valeurs sont, pour les briques suivant l'invention, réduites d'environ 50 %.
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Tableau 1 Examens comparatifs de différentes sortes de briques-analyse d'éluat
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<tb>
<tb> Fabricant <SEP> Briqueterie <SEP> Briqueterie <SEP> Briqueterie <SEP> Briqueterie <SEP> Briqueterie <SEP> Brique <SEP> avec <SEP> 50 <SEP> %
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> d'argile <SEP> portuaire
<tb> Quantité <SEP> mg/l <SEP> mg/l <SEP> mg/l <SEP> mg/l <SEP> mg/l <SEP> mg/l
<tb> Valeur <SEP> du <SEP> pH <SEP> 9,7 <SEP> 8,15 <SEP> 7,71 <SEP> 8,88 <SEP> 9,2 <SEP> 9,2
<tb> Zinc <SEP> < <SEP> 0, <SEP> < 0,02 <SEP> < 0, <SEP> 02 <SEP> (0, <SEP> 02 <SEP> < , <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> < .
<SEP> 0,2
<tb> Cadmium <SEP> < 0,00005 <SEP> < 0, <SEP> 00005 <SEP> < 0, <SEP> 00005 <SEP> < 0,00005 <SEP> < 0, <SEP> 00005 <SEP> < 0, <SEP> 00005
<tb> Plomb <SEP> < 0, <SEP> 005 <SEP> < 0, <SEP> 005 <SEP> < 0,005 <SEP> < 0,005 <SEP> < 0, <SEP> 005
<tb> Chrome <SEP> < 0,002 <SEP> < 0, <SEP> 002 <SEP> < <SEP> 0, <SEP> 002 <SEP> 0, <SEP> 0062 <SEP> < 0, <SEP> 002 <SEP> < <SEP> 0, <SEP> 002
<tb> Nickel <SEP> < 0, <SEP> 005 <SEP> 40, <SEP> 005 <SEP> 40, <SEP> 005 <SEP> < <SEP> 0, <SEP> 005 <SEP> < 0,005 <SEP> < <SEP> 0, <SEP> 005
<tb> Fer <SEP> 0,023 <SEP> 1,2 <SEP> 0,0089 <SEP> 0, <SEP> 0059 <SEP> 0,0091 <SEP> 0,
0091
<tb>
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Tableau 2 Examens comparatifs de différentes sortes de briques - Teneur globale
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<tb>
<tb> Fabricant <SEP> Briqueterie <SEP> Briqueterie <SEP> Briqueterie <SEP> Briqueterie <SEP> Briqueterie <SEP> Brique <SEP> avec <SEP> 50 <SEP> % <SEP> Argile <SEP> brute
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> d'argile <SEP> portuaire <SEP> contenue <SEP> à <SEP> 50 <SEP> %
<tb> dans <SEP> la <SEP> brique
<tb> Quantité <SEP> mg/kg-MS <SEP> mg/kg-MS <SEP> mg/kg-MS <SEP> mg/kg-MS <SEP> mg/kg-MS <SEP> mg/kg-MS
<tb> Arsenic <SEP> 13,53 <SEP> 0,90 <SEP> 3, <SEP> 65 <SEP> 2,67 <SEP> 2,32 <SEP> 3,95
<tb> Plomb <SEP> < <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> < 15 <SEP> < 15 <SEP> < 0, <SEP> 5 <SEP> < 0,5 <SEP> < 0,5
<tb> Cadmium <SEP> < 0, <SEP> 5 <SEP> < 0, <SEP> 5 <SEP> < 0,5 <SEP> < 0, <SEP> 05 <SEP> < 0,05 <SEP> < 0,05
<tb> Chrome <SEP> 28,93 <SEP> 18,
<SEP> 54 <SEP> 46, <SEP> 81 <SEP> 61,60 <SEP> 88,79 <SEP> 28,67
<tb> Cuivre <SEP> 4,09 <SEP> < 1, <SEP> 0 <SEP> < 0, <SEP> 1 <SEP> < 0, <SEP> 1 <SEP> 6,52 <SEP> < 0,1
<tb> Nickel <SEP> 3,99 <SEP> 1,998 <SEP> 9,32 <SEP> 7,32 <SEP> 20, <SEP> 64 <SEP> 2,66
<tb> Mercure <SEP> 0, <SEP> 459 <SEP> 0, <SEP> 646 <SEP> 0,606 <SEP> 0,239 <SEP> 0, <SEP> 486 <SEP> 0, <SEP> 406
<tb> Zinc <SEP> 566 <SEP> 35,09 <SEP> 28,00 <SEP> 30,33 <SEP> 41, <SEP> 625 <SEP> 27,6
<tb> Radioactivité
<tb> Bq/kg <SEP> non <SEP> examinée
<tb> K <SEP> 40-610 <SEP> 380 <SEP> 340 <SEP> 320 <SEP> 260 <SEP> 620
<tb> Pb210- < 5, <SEP> 6 <SEP> < 3, <SEP> 3 <SEP> < 4, <SEP> 6 <SEP> < 3, <SEP> 9 <SEP> < 4, <SEP> 3 <SEP> < 0,3
<tb> Pb <SEP> 214-96 <SEP> 94 <SEP> 38 <SEP> 33 <SEP> 60 <SEP> 810
<tb> Ra <SEP> 226-56 <SEP> 34 <SEP> 29 <SEP> 25 <SEP> 38 <SEP> 69
<tb> Th232
<tb> Th234- < 9, <SEP> 4 <SEP> 18 <SEP> < 7,
<SEP> 4 <SEP> < 7,4 <SEP> < 4,8 <SEP> < 0,64
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"Brickworks with a port clay content"
The invention relates to brickyard products having a port clay content and their preparation process.
Briquetting products form the largest group in terms of quantity of ceramic materials used as building materials. Briquetting products are obtained by firing silt, clay and clay masses containing additions of sand, brick dust, blast furnace slag or ash, as a degreaser, the clay losing water hydration which is accompanied by partial vitrification and by pore formation. The manufacture of brickworks takes place by grinding clay in vertical mills or hammer mills and kneading it with water and degreasers on vertical mills by wet process.
The continuation of the treatment involves shaping through extruders, in eccentric presses and revolver presses or similar machines, drying in chamber or tunnel dryers and baking in ring ovens, muffle ovens or tunnel ovens, with direct or indirect heating by coal, oil or gas. As far as brickwork products are concerned, there are essentially annealed bricks, pavements for facades, facing elements and tiles as well as bricks. The tiles can have different shapes, such as hollow tiles, interlocking tiles or flat tiles.
The bricks are currently standardized and they can be produced in the form of solid bricks or perforated bricks, the latter being provided with perforations which extend perpendicularly to two parallel boundary surfaces. In the manufacture of brickworks, waste is obtained in the form of crushed tiles or tile dust which is generally ground and used
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as tile dust in ceramics as a degreaser for fatty clays and as a coloring additive in the artificial stone industry.
Natural clays are a main component of brickyard products. By this is meant aluminum silicates having a so-called phyllosilicate structure and different water contents. The clay minerals are subdivided into different groups which clearly differ in their chemical composition and in their physical structure. Clays are externally characterized in that they swell in the wet state and are plastically deformable, but in that, after drying, they retain their shape and harden during cooking with formation of mullite.
Natural clay deposits are essentially made up of particles which are formed by aggregation of minerals containing alumina, are not larger than 2 µm and also form sands and coarse clays due to their cohesive force.
If the fraction in the latter is high, we speak of lean clay, while, when the colloidal elements are more strongly represented, we have fatty clays. In the usual brown or yellowish clays, there are varying amounts of iron, manganese, magnesium, titanium, phosphorus and nitrogen compounds.
An important property of clays is their capacity for adsorption and fixation of the most diverse metals and metalloids. Clays therefore also have ion exchange activities and it is currently assumed that they can also have catalytic properties, in particular when a certain content of foreign ions is present.
This capacity of natural clay minerals, however, also has the effect that, on the one hand, the composition can be different depending on the deposit and that, on the other hand, all clay minerals tend to fix radioactive isotopes, and this partially very selectively. It is known that the radioactivity of clay minerals is markedly increased due to atomic tests carried out previously on the surface and due to known accidents of reactors, since the isotopes are washed from aerosols and are fixed by clay minerals.
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Port clay or port mud, however, also has essential properties of natural clay minerals; these are sediments in ports, rivers and water bodies which are introduced into the corresponding basins by natural or artificial rivers and which generally have a higher load of metals, metalloids and organic compounds than natural clay deposits on earth. In the following, by port clay is meant these sediments deposited under water, regardless of their respective origin. As port clay generally has to be removed periodically or gradually from the harbor basins, the question arises as to what can then happen with these dredged sediments.
Given the partial pollution by heavy metals and metalloids as well as by organic compounds, a use for example in agriculture is not possible without other measures, so that the port clay is almost everywhere in the world put deposited on surfaces near ports, which raises considerable difficulties given the ability of the sediment to fix water. The use of port clay instead of natural clay minerals from an earth deposit for the manufacture of brickyard products has so far failed because processing difficulties have arisen during firing such products.
The pollution of brick products prepared with residual heavy metals, such as mercury and arsenic, have made it largely impossible to use, since heavy metals can be eluted from the finished product by a climatic action and in particular the water action.
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There is therefore a need for processes, by which port clay can be processed into brick products which, in their accounting for the environment, are identical to those produced from a or a better natural deposit of clay.
Surprisingly, it has now been found that it is possible to manufacture brickyard products by drying a shaped mixture having a content of about 50% in port clay and additions of fly ash and dust of tile, the rest being earth clay, at
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temperatures of approximately 600C and by high-temperature cooking subsequent to approximately 1300C, under reducing or oxidizing conditions, these products meeting all the requirements relating to construction physics and being harmless from an ecological point of view.
It has appeared that a large part of the normally used terrestrial clay can be replaced by port clay, and this up to about 50% of the total mass, when the brick mass contains in addition up to 10 % of fly ash, as stabilizing agent, and 10% of tile dust with a distribution of the granular dimension between 0 and 3 mm, as degreasing agent. Preferably, the fly ash fraction is approximately 5%; the rest of the mass consists of natural terrestrial clay minerals, common.
However, such masses cannot be treated according to the current current method, when it is desired to prevent the appearance of environmental pollution by the content of metals and metalloids and organic compounds. according to the invention, the brickyard products are by
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Therefore manufactured in such a way that the ground, suspended and shaped mass in the usual way is subjected to a pre-drying at low temperature. The shaped bricks are, in drying chambers, dried using hot air having a temperature of only about 600C.
This drying air consists of the exhaust air from the cooking oven and a portion of fresh air, most of the time the two air streams are preheated using a gas burner. about 1100C and thus entering the drying chamber system. The relatively low drying temperature is necessary to safely prevent the release of mercury and arsenic from port clay.
The briquetting products are then subjected to a high temperature cooking of approximately 1300 C, while the normal cooking temperatures are approximately 900 to 1000 C. By this cooking at high temperature it is obtained that most of the harmful substances, in particular the metalloids, pass in gaseous form. The flue gases are repeatedly recycled through the high temperature zone so that organic compounds, in particular dioxins and furans, are largely degraded.
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By the high cooking temperature, it becomes possible to pass most of the harmful substances into the gaseous state so that, using the currently highly developed filtering technique, it is possible without further maintaining the environmental pollution at a very low level.
As tests of comparison have shown, in this process according to the invention the fractions of harmful substances in the flue gases are lower, and even partially considerably lower, than the concentrations required in the air TA. The flying dust is collected in filters and, in a common way, they are immobilized and respectively treated, for example by casting in a glass matrix. The residual substances formed during the process according to the invention are, as tests have shown, from about 0.5 to a maximum of 1.5% of the original amount.
These are, taking into account labor protection obligations, much simpler to process or to deposit after the process, since the spatial need is drastically reduced. Up to 98.5% of port clay thus remains in environmentally friendly reuse.
The brickyard products produced according to the invention meet all current requirements from the point of view of construction physics. Depending on the oxidizing or reducing nature of the firing, you can obtain a bluish red or black coloration of the bricks. The analysis of the eluate shows that these bricks do not show, in comparison with the bricks coming from natural terrestrial deposits, any higher value in harmful materials, but on the contrary are partially considerably below in the eluate values. Particularly noteworthy is the fact that the radioactive pollution in these bricks made from port clay is significantly reduced and that it is only about 50% of the values usually current when using clays from terrestrial deposits.
It is assumed that the relatively high radioactivity of clay minerals from terrestrial deposits is explained by the adsorption capacity of clays for radioactive isotopes from surrounding air, while on the contrary the deposited sediments have a lower charge.
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The invention will be explained in more detail below using the examples.
Example 1
In a common way, a gross mass of brick is made from 5% by weight of tile dust having a. distribution of the granular dimensions of 0 to 3 mm, 5% of fly ash, 50% of port clay and 40% of natural clay from clay pits respectively to be exploited and this is shaped in a current manner . The briquettes are then subjected for 4 days to a pre-drying at low temperature, with an air temperature of around 60 C and with a significant supply of fresh air, preheated.
The pre-dried briquettes are then introduced into a tunnel oven with a preheating zone, a heating zone and a cooling zone. The material to be cooked and the air move in the counter-current tunnel oven. The incoming cold air is used to cool the baked products, it is heated in the heating zone and it is used, in the preheating zone, to heat the brick products which have just been introduced into the oven and it is then diverted into the atmosphere via the chimney, after previously the air had been guided 4 to 6 times through the predetermined compulsory circuit, always again through the hot air zone. The cooking oven has a flow rate of approximately 60 Mg / d, the loss on ignition being a fraction of approximately 15% of the mass.
Example 2
To examine the possible pollution by a harmful substance of the air by the manufacturing process according to the invention, analyzes are carried out in the installation described in Example 1, of the air in the drying chamber and in the exhaust gas from the drying chamber as well as from the exhaust gas from the baking oven.
In the exhaust air of the drying chamber and in the drying chamber, organic substances could not be detected at an indication limit of between 5 mg and 10 mg / m3. TA air admits for class 1 organic substances a
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value of 20 mg / m3. Pollution by chlorinated and fluorinated gaseous, inorganic compounds, as well as by cadmium, mercury, arsenic, cobalt, lead and chromium are well below the values allowed by air TA.
The exhaust gas from the baking oven has a recognizable load of organic substances, which is also lower than the permitted values. The hydrochloric acid, hydrofluoric acid and sulfur dioxide components appear in clear concentrations, but they are clearly below the critical limit values. The mass currents calculated for hydrochloric acid and sulfur dioxide of 0.16 kg / hour and 1.45 kg / hour are still still relatively low in comparison with the mentioned limit values of air TA of 0.3 kg / hour and respectively 5 kg / hour.
The values for cadmium, arsenic, cobalt, lead and chromium are also not critical, and it is only for mercury that a significant concentration has been found which is situated at around 0.37 mg / m3 significantly above the air value TA of 0.2 mg / m3. Mercury charges can, however, be almost completely removed by suitable filters.
Example 3
With regard to the content of substances which can be elected as well as the overall content of metals and respectively of important metalloids and radioactivity, bricks produced according to the invention were compared with bricks on the market from different brick factories. The eluate analysis was carried out by the Qualitätssicherheitsinstitut Hamburg; the radioactivity measurement was carried out by the Kernuntersuchungsinstitut Krümel. The results are given in Tables 1 and 2 which follow.
As can be taken from this, the eluate analysis shows that the brickyard products according to the invention are quite comparable in this respect with the products hitherto common. When examining the overall content of metals and metalloids, a significantly reduced content could even be partially noted in comparison with current products in commerce and the measurement of radioactivity shows the surprising result that
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the values are, for the bricks according to the invention, reduced by about 50%.
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Table 1 Comparative reviews of different kinds of eluate bricks
EMI10.1
<tb>
<tb> Manufacturer <SEP> Brickyard <SEP> Brickyard <SEP> Brickyard <SEP> Brickyard <SEP> Brickyard <SEP> Brick <SEP> with <SEP> 50 <SEP>%
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> of port <SEP> clay
<tb> Amount <SEP> mg / l <SEP> mg / l <SEP> mg / l <SEP> mg / l <SEP> mg / l <SEP> mg / l
<tb> <SEP> value of <SEP> pH <SEP> 9.7 <SEP> 8.15 <SEP> 7.71 <SEP> 8.88 <SEP> 9.2 <SEP> 9.2
<tb> Zinc <SEP> <<SEP> 0, <SEP> <0.02 <SEP> <0, <SEP> 02 <SEP> (0, <SEP> 02 <SEP> <, <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> <.
<SEP> 0.2
<tb> Cadmium <SEP> <0.00005 <SEP> <0, <SEP> 00005 <SEP> <0, <SEP> 00005 <SEP> <0.00005 <SEP> <0, <SEP> 00005 <SEP > <0, <SEP> 00005
<tb> Lead <SEP> <0, <SEP> 005 <SEP> <0, <SEP> 005 <SEP> <0.005 <SEP> <0.005 <SEP> <0, <SEP> 005
<tb> Chrome <SEP> <0.002 <SEP> <0, <SEP> 002 <SEP> <<SEP> 0, <SEP> 002 <SEP> 0, <SEP> 0062 <SEP> <0, <SEP> 002 <SEP> <<SEP> 0, <SEP> 002
<tb> Nickel <SEP> <0, <SEP> 005 <SEP> 40, <SEP> 005 <SEP> 40, <SEP> 005 <SEP> <<SEP> 0, <SEP> 005 <SEP> <0.005 <SEP> <<SEP> 0, <SEP> 005
<tb> Iron <SEP> 0.023 <SEP> 1.2 <SEP> 0.0089 <SEP> 0, <SEP> 0059 <SEP> 0.0091 <SEP> 0,
0091
<tb>
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Table 2 Comparative reviews of different kinds of bricks - Overall content
EMI11.1
<tb>
<tb> Manufacturer <SEP> Brickyard <SEP> Brickyard <SEP> Brickyard <SEP> Brickyard <SEP> Brickyard <SEP> Brick <SEP> with <SEP> 50 <SEP>% <SEP> Raw <SEP> clay
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> of clay <SEP> port <SEP> contained <SEP> at <SEP> 50 <SEP>%
<tb> in <SEP> the <SEP> brick
<tb> Amount <SEP> mg / kg-MS <SEP> mg / kg-MS <SEP> mg / kg-MS <SEP> mg / kg-MS <SEP> mg / kg-MS <SEP> mg / kg -MS
<tb> Arsenic <SEP> 13.53 <SEP> 0.90 <SEP> 3, <SEP> 65 <SEP> 2.67 <SEP> 2.32 <SEP> 3.95
<tb> Lead <SEP> <<SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> <15 <SEP> <15 <SEP> <0, <SEP> 5 <SEP> <0.5 <SEP> <0, 5
<tb> Cadmium <SEP> <0, <SEP> 5 <SEP> <0, <SEP> 5 <SEP> <0.5 <SEP> <0, <SEP> 05 <SEP> <0.05 <SEP > <0.05
<tb> Chrome <SEP> 28.93 <SEP> 18,
<SEP> 54 <SEP> 46, <SEP> 81 <SEP> 61.60 <SEP> 88.79 <SEP> 28.67
<tb> Copper <SEP> 4.09 <SEP> <1, <SEP> 0 <SEP> <0, <SEP> 1 <SEP> <0, <SEP> 1 <SEP> 6.52 <SEP> < 0.1
<tb> Nickel <SEP> 3.99 <SEP> 1.998 <SEP> 9.32 <SEP> 7.32 <SEP> 20, <SEP> 64 <SEP> 2.66
<tb> Mercury <SEP> 0, <SEP> 459 <SEP> 0, <SEP> 646 <SEP> 0.606 <SEP> 0.239 <SEP> 0, <SEP> 486 <SEP> 0, <SEP> 406
<tb> Zinc <SEP> 566 <SEP> 35.09 <SEP> 28.00 <SEP> 30.33 <SEP> 41, <SEP> 625 <SEP> 27.6
<tb> Radioactivity
<tb> Bq / kg <SEP> not <SEP> examined
<tb> K <SEP> 40-610 <SEP> 380 <SEP> 340 <SEP> 320 <SEP> 260 <SEP> 620
<tb> Pb210- <5, <SEP> 6 <SEP> <3, <SEP> 3 <SEP> <4, <SEP> 6 <SEP> <3, <SEP> 9 <SEP> <4, <SEP > 3 <SEP> <0.3
<tb> Pb <SEP> 214-96 <SEP> 94 <SEP> 38 <SEP> 33 <SEP> 60 <SEP> 810
<tb> Ra <SEP> 226-56 <SEP> 34 <SEP> 29 <SEP> 25 <SEP> 38 <SEP> 69
<tb> Th232
<tb> Th234- <9, <SEP> 4 <SEP> 18 <SEP> <7,
<SEP> 4 <SEP> <7.4 <SEP> <4.8 <SEP> <0.64
<tb>