DE3808187A1 - Verfahren zur herstellung von als baumaterialien verwendbaren granulaten aus abfaellen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von als baumaterialien verwendbaren granulaten aus abfaellen

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von als Baumaterialien verwendbaren Granulaten aus Abfällen.
Wie bekannt, sind die Probleme in zunehmendem Maße schwieriger zu lösen, die sich aus der Notwendigkeit ergeben, eine Menge an Ab­ fällen und unterschiedlichen Rückständen zu beseitigen, die sich in ständiger Zunahme befindet, und dabei die Risiken von Ver­ schmutzung und andere Schäden zu begrenzen.
Mit dem Ziel, eine akzeptable Lösung dieser Probleme zur Verfü­ gung zu stellen, ist vorgeschlagen worden, die Abfälle nach vorheriger Vermahlung und Entsorgung von metallischen Gegenstän­ den in an sich bekannter Weise, aber ohne anderes spezielles Auswahlverfahren in Festkörper verschiedener Formen und Dimensi­ onen zu überführen, die als Baumaterialien verwendet werden können.
So beschreibt beispielsweise das französische Patent Nr. 20 98 777 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 Metallsilikat zugesetzt, die so behandelte Masse mit einer Presse unter hohem Druck unter Bildung von Blöcken verdich­ tet und die Blöcke letzten Endes entweder bei Umgebungstemperatur oder unter Aufheizen, beispielsweise auf eine Temperatur von 80 bis 200°C, gehärtet.
Das französische Patent Nr. 23 37 588 beschreibt ein Verfahren zur Beseitigung von Haushaltsabfällen, bei dem man einem feinen Pulver aus zermahlenen und von Metallgegenständen befreiten Abfällen ein Bindemittel zusetzt, das ausgewählt ist aus Silika­ ten, 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 Magnesiumchlo­ rid, sowie einer mineralischen Charge wie Calciumcarbonat, unge­ löschter Kalk, Kohleaschen, Hochofen-Flugaschen etc. Man unterwirft die Mischung einer Granulation unter erhöhtem Druck, beispielsweise bei 50 bis 900 bar, so daß sich feste Granulate bilden, die als künstlicher Kies verwendet werden. Dieses Patent erwähnt, daß diese Granulate eventuell mit dem Ziel, ihr Aushär­ ten zu beschleunigen, eventuell auf eine Temperatur nicht ober­ halb von 200°C erwärmt werden können.
Die französische Patentanmeldung Nr. 24 72 421 beschreibt ein Verfahren zur Umwandlung von Haushaltsabfällen in künstlichen Kies. Dabei bringt man eine Menge von gemahlenen Abfällen, die von Metallgegenständen befreit ist und wenigstens 30 Gew.-% Cellulose enthält, wobei die Abfallmasse einen Feuchtigkeitsge­ halt von 20 bis 45 Gew.-% hat, mit ungelöschtem Kalk und oder einem Calciumsalz bei einer Temperatur zwischen 250 und 450°C einschließlich zur Reaktion, so daß man ein pulverförmiges Produkt erhält, das man anschließend nach Zumischen eines Binde­ mittels unter Druck agglomeriert, 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 350°C für eine Zeit 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 Kreide­ weiß (blanc de craie).
Andererseits gibt diese Patentanmeldung an, daß man den Abfällen verschiedene Zusätze, beispielsweise Industrieabfälle, Harze und Silikate, beimischen kann, 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 Anbe­ tracht ihrer Verwendung als Baumaterialien wünschenswert wäre.
Die vorliegende Erfindung hat gerade zur Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das den Erhalt von Granulaten ermög­ licht, die eine optimale Kombination mechanischer und physiko­ chemischer Eigenschaften zeigen und besonders gut an ihre Verwen­ dung als Baumaterialien angepaßt sind, insbesondere als Granulat für die Herstellung von Beton.
Zu diesem Zweck ist das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch ge­ kennzeichnet, daß man zermahlene Abfälle, die frei von metalli­ schen Gegenständen sind, in homogener Weise mit wenigstens einem mineralischen Stoff in Pulverform vermischt, der Calciumoxid in freier oder gebundener Form enthält, die so erhaltene Mischung unter Druck granuliert, die so gebildeten Granulate einer thermi­ schen Behandlung bei einer Temperatur zwischen 130 und 230°C 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, das 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 Granulate unter Abbinden des Bindemittels erhärten läßt.
Folglich stützt sich das Verfahren gemäß der Erfindung auf die Kombination einer Wärmebehandlung der ersten Granulate, die da­ durch erhalten werden, daß man eine homogene Mischung aus zermah­ lenen Abfällen und einem mineralischen, Calciumoxid enthaltenden Stoff unter Druck granuliert, mit einem zweiten Verfahrens­ schritt, bei dem unter Druck das aus der Vermahlung der ersten Granulate nach deren Wärmebehandlung stammende Pulver und das Bindemittel granuliert werden, wobei letzteres in soweit als Bin­ der verwendet wird, als es den letzten Endes erhaltenen Granula­ ten eine erhöhte mechanische Widerstandsfähigkeit verleiht.
Man hat festgestellt, daß überraschenderweise diese neue Kombina­ tion von Verfahrensschritten es erlaubt, Granulate zu erhalten, die eine erhöhte mechanische Widerstandsfähigkeit sowie eine hohe chemische und biologische Inertheit zeigen, verbunden mit einer Löslichkeit in Wasser, die praktisch Null ist. Diese Granulate können daher ohne Risiko einer Verschmutzung oder anderer Schäden als Baumaterialien verwendet werden.
Der mineralische, Calciumoxid in freiem oder gebundenem Zustand enthaltende Stoff kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe Kalk, Flugaschen, Calcit, Dolomit und tonhaltige Stoffe. Vorteilhafterweise liegt das Mengenverhältnis in der Mischung aus zermahlenen Abfällen und mineralischem Stoff, der Calciumoxid enthält, bei 90 bis 95 Gew.-% an Abfällen auf 5 bis 10 Gew.-% an diesem mineralischen Stoff.
Man kann, unter anderem, der Mischung aus zermahlenen Abfällen und mineralischem Stoff, der Calciumoxid enthält, wenigstens eine mineralische Substanz zusetzen, die Calciumcarbonat und Magnesi­ umcarbonat in freiem oder gebundenem Zustand enthält, beispiels­ weise Dolomit. Man kann möglicherweise auch wenigstens einen mineralischen Stoff in Pulverform zusetzen, der wenig wasserlös­ lich ist und das Abbinden des Bindemittels in der Mischung aus aus der Vermahlung der ersten Granulate stammendem Pulver, Bindemittel und Wasser nicht negativ beeinflußt. Dieser zusätzli­ che mineralische Stoff kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe Kalk, Calciumcarbonat, Calcit, Dolomit, Flugaschen, Magnesit und tonhaltigen Stoffen.
Vorteilhafterweise liegt der Anteil an Bindemittel in der End­ mischung bei 5 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Pulver aus der Vermahlung der ersten Granulate.
Als Bindemittel verwendet man vorteilhafterweise einen Zement mit einem Kompressionswiderstand (β w28) von 45 N/mm²
Möglicherweise kann man zusätzlich zu dem Bindemittel wenigstens einen weiteren Binder verwenden, beispielsweise Natriumsilikat.
Vorteilhafterweise regelt man den Feuchtigkeitsgehalt in der Endmischung auf einen Wert in der Größenordnung von 5 bis 6 Gew.­ % ein. Vorzugsweise wird die Regelung durch geeignete Zudosierung der Wassermenge bewirkt, die in der Endmischung enthalten ist. Das Gewichtsverhältnis der Wassermenge zu der Menge des Bindemit­ tels in der Endmischung liegt vorteilhafterweise in der Größen­ ordnung von 0,5 bis 0,6.
Die verschiedenen, für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung erforderlichen Verfahrensschritte kann man in geeigne­ ter Weise ausführen, insbesondere unter Verwendung der bekannten Techniken und herkömmlichen Gerätschaften für die Behandlung von Abfällen.
Insbesondere zur Gewinnung von Abfällen, die praktisch keine Metallgegenstände enthalten, kann man Abfälle verwenden, die vom Abtransport auf die Müllsammelplätze stammen und üblichen Verfah­ ren des Aussortierens und Siebens unterworfen wurden, um daraus solche Gegenstände zu entfernen, die gegebenenfalls entweder wiederverwertbar oder recyclisierbar sind, also besonders Metall­ gegenstände mit größeren Ausmaßen.
Danach kann man die Abfälle in die Form einer homogenen Pulvermi­ schung bringen, die praktisch frei von metallischen Gegenständen, insbesondere von Eisengegenständen, ist. Dazu kann man die Abfäl­ le Verfahrensschritten des Vermahlens und Mischens unterwerfen, die entweder gleichzeitig oder getrennt voneinander durchgeführt werden, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Sortierschritten, die dazu bestimmt sind, Metallstücke und insbesondere Stücke auf Eisenbasis abzutrennen. Beispielsweise kann man die sortierten Abfälle einer ersten groben Mahlung bis zu einer mittleren Größe der Stücke von ungefähr 50 mm unterwerfen. Diese Mahlung wird durchgeführt vor oder nach einem Sortierschritt mit Magneten, der zur Entfernung von Eisenteilchen oder anderen, ferromagnetischen Stoffen bestimmt ist. Dem folgt eine zweite Vermahlung beispiels­ weise 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 20 mm liegt.
Der Schritt des Mischens der vermahlenen Abfallmasse mit dem mineralischen, Calciumoxid enthaltenden Stoff kann gleichermaßen unter Verwendung jeder geeigneten Technik und Vorrichtung durch­ geführt werden, besonders mittels automatischer Dosier- und Mischvorrichtungen, die diskontinuierlich oder kontinuierlich laufen.
Zur Herstellung der Granulate aus der Mischung der zermahlenen Abfälle mit dem mineralischen, Calciumoxid enthaltenden Stoff kann man vorteilhafterweise eine Rotationsgranuliermaschine mit Walzen und Schneidkluppe des Typs einsetzen, wie sie zur Herstel­ lung von granuliertem Viehfutter Verwendung findet. Diese erlaubt die Herstellung von Preßlingen in Form zylindrischer Körper mit beispielsweise einer Länge von 6 bis 30 mm und einem Durchmesser von 2 bis 20 mm durch Granulieren bei einem Druck in der Größen­ ordnung 150 bis 900 bar.
Die Wärmebehandlung der Granulate kann vorteilhafterweise dadurch bewirkt werden, daß man sie in axialer Richtung einen Drehrohr­ ofen passieren läßt, der mit seiner Rotationsachse praktischer­ weise horizontal oder leicht in Richtung der Vorwärtsbeförderung der Stoffe in seinem Innern geneigt angeordnet ist. Der Ofen ist mit einer schraubenartig geformten Innenwand ausgestattet, die die Zirkulation der Granulate sicherstellt. Die Dauer des Auf­ heizvorganges, die zur Einstellung des erforderlichen Wasserge­ halts zwischen 0,1 und 1 Gew.-% einschließlich geeignet ist, liegt beispielsweise in der Größenordnung 30 min.
Die Erfindung wird durch die Beispiele erläutert.
Beispiel 1
Man stellt eine erste homogene Mischung aus 952 kg vermahlenen Haushaltsabfällen mit einem Feuchtigkeitsgehalt in der Größenord­ nung 30 Gew.-%, 50 kg ungelöschtem Kalk und 5 kg Calciumcarbonat her. Der Feuchtigkeitsgehalt resultiert daraus, daß 48 kg Schrott in eine Menge von 1000 kg Haushaltsmüll eingebracht werden, die unmittelbar von der Müllabfuhr kommen.
Man granuliert diese Mischung unter einem Druck von 600 bar mittels eines Rotationsgranulators mit Walzen und Schneidkluppe, wobei zylindrische Granulate mit einem Durchmesser von 8 mm und variabler Länge, ungefähr zwischen 10 und 20 mm einschließlich, gebildet werden.
Man unterwirft diese Granulate während 30 min einer Wärmebehand­ lung bei 200°C in einem Drehrohrofen mit horizontaler Achse. So erhält man 720 kg Granulate mit einem Feuchtigkeitsgehalt gering­ fügig unterhalb von 1 Gew.-%.
Man zerkleinert diese Granulate zu einem feinen Pulver mittels einer Hammermühle. Danach stellt man mittels eines Mischers vom Typ einer Betonmischmaschine eine homogene Mischung aus 101 kg Portland-Zement, 101 kg Dolomit-Pulver, 91 kg pulverförmigen technischen Calciumcarbonats und 50,5 kg Wasser her. Dann berei­ tet man in einem Knetmischer die Endmischung, zusammengesetzt aus der Mischung aus Zement, Dolomit, Calciumcarbonat und Wasser, die wie oben beschrieben hergestellt wurde, und dem feinen Pulver aus der Vermahlung der Granulate. Unmittelbar nach der Bildung dieser Endmischung granuliert man die gesamte so erhaltene pulverförmige Masse unter einem Druck von 600 bar mittels eines Rotationsgranu­ lators mit Walzen und Schneidkluppe, ähnlich dem, der für die Granulierung der ersten Mischung verwendet wurde. Dabei werden in gleicher Weise zylindrische Granulate mit einem Durchmesser von 8 mm und einer Länge zwischen 10 und 20 mm einschließlich gebildet.
Man erhält so ungefähr 1050 kg an Granulaten die unter spontaner Erwärmung infolge des Abbindens des Zements auszuhärten beginnen. Nach Abkühlung auf Umgebungstemperatur haben die Granulate einen Feuchtigkeitsgehalt in der Größenordnung von 4 bis 4,5 Gew.-%.
Beispiel 2
Man verfährt auf gleiche Weise wie in Beispiel 1, verwendet jedoch für die Herstellung der ersten Mischung 939kg vermahlener Haushaltsabfälle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 25 Gew.-%, (dieser resultiert daraus, daß 61 kg Schrott auf eine Masse von 1000 kg Haushaltsabfälle eingebracht werden, die aus der Müllab­ fuhr stammen), 100 kg ungelöschten Kalk und 50 kg Calciumcarbo­ nat.
Die Endmischung wird hergestellt aus 864 kg des Pulvers mit einem Feuchtigkeitsgehalt geringfügig unterhalb von 1%, das erhalten wird durch Vermahlen der Granulate, die aus der ersten Mischung erhalten werden und unter den selben Bedingungen wie in Beispiel 1 wärmebehandelt werden, 84 kg Portlandzement, 84 kg Dolomit-Pulver, 84 kg Calciumcarbonat und 42 kg Wasser. Diese Mischung hat einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 5 Gew.-%.
Man erhält letzten Endes 1157 kg Granulate.
Beispiel 3
Man geht wie in den Beispielen 1 und 2 vor, verwendet jedoch die nachfolgenden Komponenten für die Herstellung der beiden Mischungen:
1. Mischung:
947 kgHaushaltsabfälle mit 20 Gew.-% an Feuchtigkeit;  50 kgungelöschter Kalk und  50 kgDolomit-Pulver.
Endmischung:
857 kgdes Pulvers, das erhalten wird durch Vermahlen der Granulate, die aus der ersten Mischung hergestellt werden; 212 kgPortland-Zement; 212 kgDolomit; 127 kgCalciumcarbonat;  41 kgNatriumsilikat und  61 kgWasser.
Der Feuchtigkeitsgehalt der Endmischung ist 7 Gew.-%. Man erhält letzten Endes 1500 kg Granulate.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Granulaten, die als Baumateria­ lien verwendet werden können, ausgehend von Abfällen, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • - zermahlene Abfälle, die frei von metallischen Gegenständen sind, in homogener Weise mit wenigstens einem mineralischen Stoff in Pulverform vermischt, der Calciumoxid in freier oder gebundener Form enthält,
  • - die so erhaltene Mischung unter Druck granuliert,
  • - die so gebildeten Granulate einer thermischen Behandlung bei einer Temperatur zwischen 130 und 230°C 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,
  • - das 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 Granulate unter Abbinden des Bindemittels erhärten läßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der mineralische Stoff, der Calciumoxid in freier oder gebundener Form enthält, ausgewählt ist aus der Gruppe Kalk, Flugaschen, Calcit, Dolomit und tonhaltige Stoffe.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Mengenverhältnis in der Mischung aus zermahlenen Abfällen und mineralischem Stoff, der Calciumoxid enthält, bei 90 bis 95 Gew.-% an Abfällen auf 5 bis 10 Gew.-% an diesem mineralischen Stoff liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man der Mischung aus gemahlenen Ab­ fällen und mineralischem, Calciumoxid enthaltendem Stoff gleich­ mäßig wenigstens ein mineralisches Material, das Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat in freiem oder gebundenem Zustand enthält, zusetzt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das mineralische Material, das Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat enthält, Dolomit ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man der Mischung aus Pulver aus der Vermahlung der ersten Granulate und Bindemittel und Wasser wenig­ stens einen mineralischen Stoff in Pulverform gleichmäßig zu­ setzt, der in Wasser wenig löslich ist und das Abbinden des Bindemittels nicht behindert.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der genannte mineralische Stoff ausgewählt ist aus der Gruppe Kalk, Calciumcarbonat, Calcit, Dolomit, Flugaschen, Mag­ nesit und tonhaltigen Stoffen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man den Feuchtigkeitsgehalt in der Endmischung auf einen Wert in der Größenordnung 5 bis 6 Gew.-% einstellt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anteil an Bindemittel in der Endmischung bei 5 bis 25 Gew.-% liegt, bezogen auf das Pulver aus der Vermahlung der ersten Granulate.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis der Wasser­ menge zu der Menge des Bindemittels in der Endmischung in der Größenordnung von 0,5 bis 0,6 liegt.
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