DD267977A5 - Verfahren zur Herstellung von Granulaten aus Abfällen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Granulaten aus Abfaellen zur Verwendung als Baumaterial. Dazu werden zylindrische Granulate mit einem Durchmesser von 8 mm und einer Laenge von 10 bis 20 mm durch Granulation unter einem Druck von 600 bar aus einer homogenen Mischung hergestellt, die 952 kg zermahlene Haushaltsabfaelle, 50 kg ungeloeschten Kalk und 5 kg Calciumcarbonat enthaelt. Die Granulate werden waehrend 30 Minuten in einem Drehrohofen auf 200C erwaermt und dabei werden 720 kg Granulate mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefaehr 1 Gew.-% erhalten. Nach dem feinen Zermahlen dieser Granulate wird daraus in einem Knetmischer eine Endmischung hergestellt, welche sich aus einer ersten Mischung von 101 kg Portland-Zement, 101 kg Dolomit-Pulver, 91 kg Calciumcarbonat und 50,5 kg Wasser sowie aus dem feinen Pulver zusammensetzt, das aus dem Zermahlen der Granulate resultiert. Zuletzt wird die Endmischung unter einem Druck von 600 bar granuliert. Dabei werden Granulate unter Abbinden des Zements ausgehaertet. Die am Ende erhaltenen Granulate koennen als Granulat fuer die Herstellung von Beton verwendet werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Granulaten aus Abfällen zur Verwendung als Baumaterial.

Charakteristik dos bekannten Standes de? Technik

Es ist bekannt, daß die Probleme in zunehmendem Maße schwierigere lösen sind, die sich aus der Notwendigkeit ergeben, eine Monge von Abffillen und unterschiedlichen Rückständen zu beseitigen, die sich in ständiger Zunahme befindet, und dabei die Risiken von Verschmutzung und andere Schäden zu begrenzen.

Es ist vorgeschlagen worden, die Abfälle nach vorheriger Vermahlung und Entsorgung von metallischen Gegenständen in an sich bekannter Weise, aber ohne onderes spezielles Auswahlverfahren in Festkörper verschiedener Form und Dimensionen zu überführen, die als Baumaterialien verwendet werden können.

So beschreibt die Fr-PS 2.098.777 die Herstellung von harten und kompakten Blöcken, die zur Verwendung als Baumaterialien oder als Schotter geeignet sind. Dabei wird einer Masse aus zermahlenen, nicht sortierten Abfällen ein Motallsilikat zugesetzt, die so behandelte Masse mit einer Presse unter hohem Druck unter Bildung von Blöcken verdichtet und die Blöcke letzten Endes entweder bei Umgebungstemperatur oder Aufheizen, beispielsweise auf eine Temperatur von 80 bis 200⁰C, gehärtet. Die FR-PS 2.337.588 beschreibt ein Verfahren zur Beseitigung von Haushaltsabfall, bei dem einem feinen Pulver aus zermahlenen und von Metallgegenständen befreiten Abfällen ein Bindemittel zugosetzt wird, das ausgewählt ist aus Silikaten, verschiedenen synthetischen Harzen, Holzkohle, Kalk sowie einem Weichmacher wie Cellulose in Pulverform und einer als ,an den Weichmacher angepaßter Katalysator" bezeichneten Substanz wie beispielsweise Natriumchlorid, Calciumchlorid oder Magnesiumchlorid, sowie einer mineralischen Charge wie Calciumcarbonat, ungelöschter Kalk, Kohleaschen, Hochofen-Flugaschen ut.(V.... Die Mischung wird einer Granulation unter erhöhtem Druck, beispielsweise bei 50 bis 900 bar unterzogen, so daß sich feste Granulate bilden, die als künstlicher Kies verwendet werden. Dieses Patent erwähnt, daß diese Granulate eventuell auf eine Temperatur nicht oberhalb von 200⁰C erwärmt werden können.

Die FR-Patentanmeldung 2.472.421 beschreibt ein Verfahren zur Umwandlung von Hausha'.tsabfällen in künstlichen Kies. Dabei wird eine Menge von gemahlenen Abfällen, die von Metallgegenständen befreit ist und wenigstens 30Gew.-% Cellulose enthält, wobei die Abfallmasse einen Feuchtigkeitsgehalt von 20 bis 45Gew.-% hat, mit ungelöschtem Kalk und/oder einem Calciumsalz bei einer Temperatur zwischen 250 und 45O⁰C einschließlich zur Reaktion gebracht, so daß ein pulverförmiges Produkt erhalten wird, das anschließend nach Zumischen eines Bindemittels unter Druck agglomeriert wird, wobei Granulate gebildet werden.

Diese französische Patentanmeldung beschreibt gleichfalls eine Variante dieses Verfahrens, bei der die Granulate am Ende einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 150 und 35O⁰C für eine .'eit unterworfen werden, die ausreichend ist, die Erhitzung der Granulate im Kern herbeizuführen.

Als brauchbaren Binder zur Durchführung des Verfahrens beschreibt die Anmeldung eine wäßrige Zusammensetzung, die eine Mischung mehrerer mineralischer und organischer Substanzen enthält, darunter Monocalciumphosphat, Calciumsulfat, Harnstoff, Casein, Knochenleim und Polyvinylacetat sowie Baumwollfasern und Kreideweiß.

Andererseits gibt die Patentanmeldung 2.472.421 an, daß den Abfällen verschiedene Zusätze, beispielsweise Industrieabfälle, Harze und Silikate, beizumischen sind, sei es vor der Vermahlung oder sei es vor dem Verfahrensschritt des Agglomerierens. Die Verfahren gemäß dem Stand der Technik, besonders die in den oben erwähnten Patentdokumenten beschriebenen, sind jedoch nicht ganz zufriedenstellend, besonders mit Rücksicht auf die Tatsache, daß sie es nicht erlauben, haltbare Festkörper zu erhalten, die gleichzeitig gute mechanische Eigenschaften zeigen,chemisch und biologisch in hohem Maße inert sind sowie eine Löslichkeit in Wasser aufweisen, die praktisch bei Null liegt, wie es in Anbetracht ihrer Verwendung als Baumaterialien wünschenswert wäre.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Anwendung zu bringen, mittels dem auf eine kostengünstige Art Abfälle einer Verwendung als Baumaterial zugeführt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung Die vorliegende Erfindung hat gerade die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Granulaten aus Abfällen zur Verwendung

als Baumaterial zu schaffen, das den Erhalt von Granulaten ermöfllich't, die eine optimale Kombination mechanischer undphysikochemischer Eigenschaften zeigen und besonders gut an ihre Verwendung als Baumaterialien angepaßt sind,insbesondere als Granulat für die Herstellung von Beton.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zermahlene Abfälle, die frei von metallischen Gegenständen sind, in

homogener Weise mit wenigstens einem mineralischen Stoff in Pulverform vermischt werden, der Calciumoxid in freier odergebundener Form enthält, die so erhaltene Mischung unter Druck granuliert, die so gebildeton Granulate einer thermischen

Behandlung bei einer Temperatur zwischen 130 und 23O⁰C einschließlich während einer solchen Zeit unterwirft, daß ihr Wassergehalt bis auf einen Wert von 0,1 bis 1 Gew.-% reduziert ist, anschließend die Granulate fein zermahlt, dr. J so erhaltene Pulver mit einem Bindemittel und einer Wassermenge vermischt, die für das Abbinden des Bindemittels insoweit ausreichend

ist, daß eine homogene Pulvermischung gebildet wird, diese Mischung unter Druck granuliert und letzten Endes die Granulateunter Abbinden des Bindemittels erhärten läßt.

Folglich stützt sich das Verfahren gemäß der Erfindung auf die Kombination einer Wärmebehandlung der ersten Granulate, die

dadurch erhalten werden, daß eine homogene Mischung aus zermahlenen Abfällen und einem mineralischen, Calciumoxidenthaltenden Stoff unter Druck granuliert wird, mit einem zweiten Verfahrensschritt, bei dem unter Druck das aus der

Vermahlung der ersten Granulate nach deren Wärmebehandlung stammende Pulver und das Bindemittet granuliert werden,

wobei letzteres insoweit als Bindemittel verwendet wird, als es den letzten Endes erhaltenen Granulaten eine erhöhtemechsnische Widerstandsfähigkeit verleiht.

Es ist festgestellt worden, daß es überraschenderweise diese neue Kombination von Verfahrensschritten erlaubt, Granulate zu

erhalten, die eine erhöhte mechanische Widerstandsfähigkeit sowie eine hohe chemische und biologische Inertheit zeigen,verbunden mit einer Löslichkeit in Wassor, die praktisch Null ist. Diese Granulate können daher ohne Risiko einer Verschmutzungoder anderer Schäden als Baumaterialien verwendet werden.

Der mineralische, Calciumoxid in freiem oder gebundenem Zustand enthaltende Stoff kann beispielsweise aus der Gruppe KnIk, Flugaschen, Calcit, Dolomit und tonhaltige Stoffe ausgewählt sein. Vorteilhafterweise liegt das Mengenverhältnis in der Mischung aus zermahlenen Abfällen und mineralischem Stoff, der Calciumoxid enthält, bei 90 bis 95Gew.-% an Abfällen auf 5 bis 10Gew.-% an diesem mineralischen Stoff. Es ist unter anderem möglich, der Mischung aus zermahlenen Abfällen und mineralischem Stoff, der Calciumoxid enthält,

wenigstens eine mineralische Substanz zuzusetzen, die Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat in freiem oder gebundenem

Zustand enthält, beispielsweise Dolomit. Möglicherweise kann auch wenigstens ein mineralischer Stoff in Pulverform zugesetzt

werden, der wenig wasserlöslich ist und das Abbinden de« Bindemittels in der Mischung aus der Vermahlung der ersten

Granulate stammende Pulver, Bindemittel und Wasser nicht negativ beeinflußt. Dieser zusätzliche mineralische Stoff kann

beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe Kalk, Calciumcarbonat, Calcit, Dolomit, Flugaschen, Magnesit und tonhaltigenStoffen.

Vorteilhafterweise liegt der Anteil an Bindemittel in der Endmischung bei 5 bis 25Gew.-%, bezogen auf das Pulver aus der Vermahlung der ersten Gianulate. Als Bindemittel vorwendet man vorteilhafterweise Zement mit einem Kompressionswiderstand ,β*_Μ) von N/mm¹. Möglicherweise kann man zusätzlich zu dem Bindemittel wenigstens einen weiteren Binder verwenden, beispielsweise Natriumsilikat. Vorteilhafterweise wird der Feuchtigkeitsgehalt in der Endmischung auf einen Wert in der Größenordnung von 5 bis 6Gew.-%

eingeregelt. Vorzugsweise wird die Regelung durch geeignete Zudosierung der Wassermenge bewirkt, die in der Endmischungenthalten ist.

Das Gewichtsverhältnis der Wassermenge zu der Menge des Bindemittels in der Endmischung liegt vorteilhafterweise in der Größenordnung von 0,5 bis 0,6. Die verschiedenen, für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung erforderlichen Verfahrensschritte können in

geeigneter Weise ausgeführt werden, insbesondere unter Verwendung der bekannten Techniken und herkömmlichen

Gerätschiften für die Behandlung von Abfällen. Insbesondere zur Gewinnung von Abfällen, die praktisch keine Metallgegenstände enthalten, können Abfälle verwendet werden,

die vom Abtransport auf die Müllsammelplätze stammen und üblichen Verfahren des Aussortierens und Siebens unterworfenwurden, um daraus solche Gegenstände zu entfernen, die gegebenenfalls entweder wiederverwertbar oder recyclisierbar sind,also besonders Metallgegenstände mit größei en Ausmaßen.

Danach können die Abfälle in die Form einer homogenen Pulvermischung gebracht werden, die praktisch frei von metallischen Gegenständen, insbesondere von Eisengeyenständen, ist. Dazu werden die Abfälle Verfahrensschritten des Vermahlens und Mischens unterworfen, die entweder gleichzeitig oder getrennt voneinander durchgeführt werden, gegebonenfalls mit einem

oder mehreren Sortierschritten, die dazu bestimmt sind, Metallstücke und insbesondere Stücke auf Eisenbasis abzutrennen.

Beispielsweise können die sortierten Abfälle einer ersten groben Mahlung bis zu einer mittleren Größe der Stücke von ungefähr

50mm unterworfen werden. Diese Mahlung wird vor oder nach einem Sortierschritt mit Magneten durchgeführt, der zur

Entfernung von Eisenteilchen oder anderen, ferromagnetischen Stoffen bestimmt ist. Dem folgt eine zweite Vermahlung

beispielsweise mittels einer Hammerrotationsmühle oder eines Schredders, um die Abfälle auf Teilchen von der Größe von

Körnern oder Fasern zu reduzieren, deren maximale Untergrenze des Durchmessers bei 10 bis 20mm liegt. Der Schritt des Mischens der vermahlenen Abfallmasse mit dem mineralischen, Calciumoxid enthaltenden Stoff kann

gleichermaßen unter Verwendung jeder geeigneten Technik und Vorrichtung durchgeführt werden, besonders mittelsautomatischer Dosier- und Mischvorrichtungen, die diskontinuierlich oder kontinuierlich laufen.

Zur Herstellung der Granulate aus der Mischung der zermahlenen Abfälle mit dem mineralischen, Calciumoxid enthaltenden Stoff ist vorteilhafterweise eine Rotationsgranuliermaschine mit Walzen und Schneidkuppe des Typs einzusetzen, wie sie zur Herstellung von granuliertem Viehfutter Verwendung findet. Diese erlaubt die Herstellung von Preßlingen in Form zylindrischer Körper mit beispielsweise einer Längti von 6 bis 30mm durch Granulieren bei einem Druck in der Größenordnung 150 bis 900bar. Die Wärmebehandlung der Granulate kann vorteilhafterweise dadurch bewirkt werden, daß sie in axialer Richtung einen Drehrohrolen passieren, der mit seiner Rotationsachse praktischerweise horizontal oder leicht in Richtung der Vorwärtsbeförderung der Stoffe in seinem Innern geneigt angeordnet ist. Der Ofen ist mit einer schraubenartig geformten Wand

im Innern ausgestattet, die die Zirkulation der Granulate sicherstellt. Die Dauer des Aufheizvorganges, die zur Einstellung deserforderlichen Wassergehalts zwischen 0,1 und 1 Gow.-% einschließlich geeignet ist, liegt beispielsweise in der Größenordnung

Ausfuhrungsbttisplel Die Erfindung wird durch die Beispiele erläutert. Beispiel 1: Es wird eine erste homogene Mischung aus 952kg vermahlenen Haushaltsabfällen mit einem Feuchtigkeitsgehalt in der Größenordnung 30Gew.-%, 50kg ungelöschtem Kalk und 5kg Calciumcarbonat hergestellt. Der Feuchtigkeitsgehalt resultiert

daraus, daß 48 kg Schrott in eine Menge von 1000 kg Haushaltsmüll eingebracht werden, die unmittelbar von der Müllabfuhrkommen.

Diese Mischung wird unter einem Druck von 600 bar mittels eines Rotationsgranulators mit Walzen und Schneidkuppe granuliert,

wobei zylindrische Granulate mit einem Durchmesser von 8mm und variabler Länge, ungefähr zwischen 10 und 20mm gebildetwerden.

Diese Granulate werden währond 30min einer Wärmebehandlung bei 200°C in einem Drehrohrofen mit horizontaler Achse

unterworfen. So weraon 720 kg Granulate mit einem Feuchtigkeitsgehalt geringfügig unterhalb von 1 Gew.-% erhalten.

Zerkleinert werden diese Granulate zu einem feinen Pulver mittels einer Hammermühle. Danach wird mittels eines Mischers vom Typ einer Betonmischmaschine eine homogene Mischung aus 101 kg Portland-Zement, 101 kg Dolomit-Pulver, 91 kg

pulverförmigen technischen Calciumcarbonate und 50,5kg Wasser hergestellt. Dann wird in einem Knetmischer die

Endmischunp, zusammengesetzt aus der Mischung aus Zement, Dolomit, Calciumcarbonat und Wasser, die wie oben

beschrieben hergestallt wurde, und dem feinen Pulver aus der Vermahlung der Granulate zusammengestellt. Unmittelbar nachder Bildung dieser Endmischung wird die gesamte so erhaltene pulverförmige Masse unter einem Druck von 600bar mittelseines Rotationsgranulators mit Walzen und Schneidkuppe, ähnlich dem, der für die Granulierung der ersten Mischungverwendet wurde, granuliert. Dabei werden in gleicher Weise zylindrische Granulate mit einem Durchmesser von 8mm undeiner Länge zwischen 10 und 20mm gebildet.

So werden ungefähr 1050kg an Granulaten erhalten, die unter spontaner Erwärmung infolge des Abbindens des Zements

auszuhärten beginnen.

Nach einer Abkühlung auf Umgebungstemperatur habpn die Granulate einen Feuchtigkeitsgehalt in der Größenordnung von

4bis4,5Gew.-%.

Beispiel 2: Es wird auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 verfahren. Verwendet werden jedoch für die Herstellung der ersten Mischung 939kg

vermahlener Haushaltsabfälle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 25Gew.-% (dieser resultiert daraus, daß 61 kg Schrott auf eine

Masse von 1000 kg Haushaltsahfälle eingebracht werden, die aus der Müllabfuhr stammen), 100kg ungelöschter Kalk und 50kg Calciumcarbonat. Die Endmischung wird hergestellt aus 864kg des Pulvers mit einem Feuchtigkeitsgehalt geringfügig unterhalb von1 %, das

erhalten wird durch Vermählen der Granulate, die aus dar ersten Mischung erhalten werden und unter denselben Bedingungenwie in Beispiel 1 wärmebehandelt werden, 84 kg Portlandzement, 84 kg Dolomit-Pulver, 84 kg Calciumcarbonat und 42 kg Wasser.

Diese Mischung hot einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 5Gew.-%. Es werden am Ende 1157kg Granulate gebildet. Beispiel 3: Es wird wie in den Beispielen 1 und 2 vorgegangen, verwendet werden jedoch nachfolgende Komponenten für die Herstellung

der beiden Mischungen:

1. Mischung:

947kg Heushaltsabfälle mit 20Gew.-% an Feuchtigkeit;

50 kg ungelöschter Kalk und

50 kg Dolomit-Pulver

Endmischung:

857kg de« Pulvers, das erhalten wird durch Vermählen der Granulate, die au» der ersten Mischung hergestellt werden; 212kg Portland-Zement; 212 kg Dolomit; 127 kg Calciumcarbonat;

41 kg Natriumsilikat und

61 kg Wasser.

Der Feuchtigkeitsgehalt der Endmischung ist 7Gew.-%. Es werden 1500kg Granulate erhalten.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Granulaten aus Abfällen zur Verwendung als Baumaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß

— zermahlene Abfälle, die frei von metallischen Gegenständen sind, in homogener Weise mit wenigstens einem mineralischen Stoff, der Calciumoxid in freier oder gebundener Form enthält, in Pulverform vermischt werden,

— die so erhaltene Mischung unter Druck granuliert,

— die so gebildeten Granulate einer thermischen Behandlung bei einer Temperaturzwischdn 130 und 23O⁰C einschließlich während einer solchen Zeit unterworfen werden, wobei ihr Wassergehalt bis auf einen Wert von 0,1 bis 1 Gew.-% reduziert wird,

— anschließend die Granulate fein zermahlen werden,

— das so erhaltene Pulver mit einem Bindemittel und einer Wasser menge vermischt wird, die für das Abbinden des Bindemittels insoweit ausreichend ist, daß eine homogene Pulvermischung gebildet wird,

— diese Mischung unter Druck granuliert und letzten Enden

— die Granulate unter Abbinden des Bindemittels erhärten läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mineralische Stoff Calciumoxid in freier oder gebundener Form enthält und aus der Gruppe Kalk, Flugaschen, Calcit, Dolomit und tonhaltige Stoffe ausgewählt wird.

3. Ve'ifahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis in der Mischung aus zermahlenen Abfällen und mineralischem Stoff, der Calciumoxid enthält, bei 90-95Gew.-% an Abfällen auf 5 bis 10Gew.-% an diesem mineralischen Stoff liegt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung aus gemahlenen Abfällen und mineralischem, Calciumoxid enthaltenden Stoff gleichmäßig wenigstens ein mineralisches Material, das Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat in freiem oder gebundenem Zustand enthält, zugesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mineralische Material, das Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat enthält, Dolomit ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung aus Pulver aus der Vermahlung der ersten Granulate und Bindemittel und Wasser wenigstens ein mineralischer Stoff in Pulverform gleichmäßig zugesetzt wird, der in Wasser wenig löslich ist und das Abbinden des Bindemittels nicht behindert.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mineralische Stoff aus der Gruppe Kalk, Calciumcarbonat, Calcit, Dolomit, Flugaschen, Magnesit und tonhaltigen Stoffen ausgewählt wird. ·

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt in der Endmischung auf einen Wert in der Größenordnung 5 bis 6Gew.-% eingestellt wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Bindemittel in der Endmischung bei 5 bis 25Gew.-%, bezogen auf das Pulver aus der Vermahlung der ersten Granulate, liegt.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis der Wassermenge zu der Menge des Bindemittels in der Endmisc^ung in der Größenordnung von 0,5 bis 0,6 liegt.