NL9400684A - Werkwijze voor de behandeling van verontreinigde baggerspecie en/of grond voor het verkrijgen van bouwmaterialen. - Google Patents

Description

Werkwijze voor de behandeling van verontreinigde baggerspecie en/of grond voor het verkrijgen van bouwmaterialen

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de behandeling van verontreinigde baggerspecie en/of grond voor het verkrijgen van bouwmaterialen.

Jaarlijks komen grote hoeveelheden verontreinigde grond en baggerspecie vrij bij grondwerken en onderhoudswerkzaamheden aan waterwegen. Daarnaast komt sterk verontreinigde grond en baggerspecie vrij van lokaties die om milieuhygiënische redenen worden gesaneerd. Met de huidige technieken kan slechts een deel van deze materialen tegen aanvaardbare kosten worden gereinigd.

De meeste reinigingsmethoden voor verontreinigde (water) bodems zijn vaak niet geschikt, of worden duur bij een hoog klei- en/of organische-stofgehalte vanwege het feit dat de verontreiniging zowel van anorganische als van organische aard is, en uit een groot aantal verschillende componenten bestaat. Tevens stuit het alternatief —het storten van deze materialen- op een aantal bezwaren, in het bijzonder wel de volgende: 1. Er worden steeds strengere eisen gesteld aan de milieuhygiënische eigenschappen van afvalstoffen, zoals toxiciteit en uitlooggedrag, voordat er toestemming verleend wordt om deze gecontroleerd toe te passen of te storten; 2. De aanleg- en beheerskosten van deponieën waarin verontreinigde baggerspecie, bodemmaterialen en andere sterk verontreinigde afvalstromen gestort mogen worden, nemen eveneens sterk toe; 3. Het ruimtegebrek in Nederland en in veel gebieden in Europa, in combinatie met de grote weerstand die bij omwonenden bestaat tegen stortplaatsen, maakt de loka-tiekeuze voor permanente berging van sterk verontreinigd afval problematisch.

Dit alles heeft geleid tot een sterke toename van de stortkosten van de voornoemde bulkafvalstoffen. Voorts heeft de Nederlandse overheid als beleidsdoelstelling gesteld dat een aanzienlijk deel van de baggerspecie en grond, al dan niet na reiniging, nuttig toegepast dient te worden. Tevens wordt het storten van organische afvalstoffen in de toekomst verboden.

Kort samengevat speelt de hierin te beschrijven uitvinding nadrukkelijk in op de volgende trends van het moderne milieubeleid: 1. De wens dat er meer afvalstoffen nuttig toegepast moeten worden om zo het gebruik van de schaarse grondstoffen te beperken; 2. De stijging in de stortkosten van verontreinigde materialen; 3. De strenge milieuhygiënische eisen die gesteld worden aan hergebruik en het storten van afvalstoffen; 4. De mogelijkheden die in de huidige milieuwetgeving geboden worden aan het nuttig toepassen van afvalstoffen na immobilisatie van de hierin aanwezige zware metalen.

De uitvinding beoogt nu een zodanige werkwijze te verschaffen dat na behandeling van de verontreinigde baggerspecie en/of grond zoveel mogelijk van het verkregen materiaal een nuttige toepassing kan vinden in de bouw, en dus voldoet aan de daaraan gestelde fysische en milieuhygiënische eisen.

De werkwijze volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt, dat de baggerspecie en/of grond, door middel van op zich bekende technieken, wordt/worden gescheiden in relatief schone deelstromen van zand en leem en een relatief kleine reststroom van sterk verontreinigd slib, welke reststroom wordt onderworpen aan een gecontroleerd oxidatie-, smelt/-kristallisatieproces voor de productie van kristallijn basaltachtig materiaal.

Met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding kan een groot aantal soorten bouwmaterialen worden geproduceerd. Hierdoor kan de hoeveelheid te storten materiaal sterk worden gereduceerd, en kan het gebruik van natuurlijke grondstoffen zoals zand, grind en basalt worden verminderd.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding kan de eerste stap bestaan uit het afzeven van de grove materialen uit de baggerspecie en de grond. Dit grove materiaal bestaat veelal uit bouwpuin en afval. Na eventuele scheiding in metalen en puin kunnen deze materialen opnieuw worden gebruikt of worden gestort. Door toevoeging van chemicaliën aan de baggerspecie kan de-agglomeratie en dus de effectiviteit van de scheiding en reiniging ervan worden bevorderd. Door middel van hoge-druk slurrytechnieken kan de de-agglomeratie worden versterkt.

Door middel van scheidings- en reinigingstechnieken is het mogelijk verontreinigingen te concentreren in een sterk verontreinigde reststroom. Dergelijke technieken omvatten ondermeer hydrocyclonage, scheiding door gravitatie, en flotatie, al dan niet in combinatie met extractietechnieken. De zandige en lemige, relatief schone reststromen die bij toepassing van deze technieken vrijkomen, kunnen eventueel direct worden toegepast als ophoog-materiaal of bij de beton- en asfaltproductie. Deelstromen van gereinigd lemig materiaal kunnen eventueel ook worden gebruikt als grondstof in de grofkeramische industrie.

Het toepassen van scheidings- en flotatietechnieken op baggerspecie en verontreinigde grond is onder andere beschreven in het Europese octrooischrift nr. 9001210. Bij de beschreven reinigingstechniek wordt een sterk verontreinigd residu geproduceerd dat bestaat uit organisch materiaal uit de baggerspecie c.q. grond, het zeer fijne slib en klei uit de baggerspecie c.q. grond en de verontreinigingen die uit grovere fracties zijn uitgewassen. Milieughygiënisch gezien betreft het een zeer sterk verontreinigd residu, dat tegen hoge kosten gestort of verbrand moet worden.

De kern van de werkwijze bestaat uit een nieuwe toepassing van de smelt/kristallisatietechnologie, die het probleem van de reststroom van sterk verontreinigde klei en organische stof, die vrijkomt bij genoemde scheidings- en reinigingstechnieken, vanuit een nieuwe visie aanpakt. Gebleken is dat door de genoemde scheidingstechnieken niet alleen af te stemmen op de wens schone fracties te verkrijgen, maar tevens af te stemmen op de gewenste samenstelling van het verontreinigde residu, een koppeling kan worden gelegd met het toepassen van een smelt/kristallisatietech-niek. De organische-stof- en lutumrijke, sterk verontreinigde residuen van de diverse scheidings- en reinigingstechnieken worden door middel van een voor deze toepassing verder ontwikkelde bijzondere vorm van smelt/kristallisatietechniek omgezet in een basaltachtig product.

Het smelten en kristalliseren van reststoffen is een bekende techniek, zoals blijkt uit ondermeer het Europese octrooi nr. 0033133. Bij deze uitvinding wordt een mengsel samengesteld van verschillende afvalstoffen op basis van het gehalte aan Si02, A1203, Fe, Fe203, alkalimetalen en aardalkalimetalen, waarna dit mengsel wordt ontgast, gesmolten en eventueel wordt gekristalliseerd. Bij het smelten volgens dit procédé wordt door carbothermische reductie een deel van het ijzer afgescheiden. In genoemd octrooischrift spelen kwesties als immobilisatie van zware metalen en milieuhygiënische aspecten geen belangrijke rol.

Gebleken is dat baggerspecie en grond niet zonder meer geschikt zijn om te smelten in de meest gangbare ovens. Gebruik van speciale ovens en extreme procesparameters zouden hiervoor nodig zijn. Door met name het hoge Si02-gehalte (o.m. kwartszand) van baggerspecie of grond ontstaan problemen met de te hoge viscositeit en nadelige chemische eigenschappen van de smelt. De benodigde procestemperatuur wordt te hoog en de hantering van de smelt wordt uiterst moeilijk, met grote kans op schade aan de ovens.

De uitvinding heeft als belangrijk onderdeel een werkwijze die de voorbehandeling van de oorspronkelijke baggerspecie en/of grondstromen met name richt op een verlaging van het silicagehalte van de verontreinigde reststroom. Hierdoor wordt deze aanzienlijk beter geschikt voor het verwerken in een smeltprocédé. Dit resultaat kan worden bereikt met name door toepassing van hydrocyclonagetechnie- ken voor het verwijderen van grof en fijn zand. Het afgescheiden zand kan al dan niet na verdere reinigingsstappen (flotatie en extractie) toegepast worden in de bouw.

Gebleken is verder dat bij het gebruikelijke thermisch behandelen onder reducerende omstandigheden een groot deel van de anorganische verontreinigingen vervluchtigt en de in de smelt achterblijvende verontreinigingen niet goed geïmmobiliseerd kunnen worden in het product. Voor het verwerken van het genoemde residu van grond en baggerspecie, dat hoge gehaltes aan zware metalen en organische verontreinigingen bevat, is het noodzakelijk dat door het kiezen van de juiste procesomstandigheden een optimale immobilisatie van de metalen wordt bereikt en de organische componenten volledig worden geoxideerd.

De uitvinding bestaat tevens eruit dat de best haalbare immobilisatie te bereiken is door de verwerking onder oxiderende omstandigheden uit te voeren, waarbij tijdens de kristallisatie de metalen in geoxideerde vorm worden opgenomen in stabiele kristalstructuren. Bij verwerking onder oxiderende omstandigheden worden gelijktijdig alle toxische organische verbindingen zoals PAK's en PCB’s vernietigd. De kristallisatie van de gevormde producten leidt tevens tot sterk verbeterde fysische/mechanische eigenschappen waardoor toepassing als bouwmateriaal mogelijk is. In vergelijking met de glasachtige eindproducten van de meeste smeltproces-sen bezitten gekristalliseerde materialen aanmerkelijk verbeterde sterkte-eigenschappen, en zijn de breukvlakken beduidend stroever dan die van glasachtige slakken.

De energiebehoefte van het smelt/kristallisatieproces vormt een financiële belasting voor het procédé. Een aanzienlijke besparing op de kosten is mogelijk door zoveel mogelijk schone deelstromen op te leveren in het procédé via minder kostbare scheidings- en reinigingstechnologieën. Bij de voorgestelde integrale verwerking van de grond en de baggerspecie kan de kostprijs per ton baggerspecie of grond aanzienlijk worden gereduceerd.

Flotatietechnieken ontwikkeld in de mijnbouw kunnen toegepast worden om verontreinigde grond en baggerspecie verder te zuiveren. De relatief schone bulkreststromen die hierbij vrijkomen bevatten een hoog gehalte aan zand. De hierbij gevormde sterk verontreinigde reststroom is de grondstof voor het vervaardigen van het basalt door middel van smelt- en kristallisatietechnieken. Dit materiaal is relatief arm aan silica en rijk aan organische stof.

Volgens een verdere uitwerking van de uitvinding kan er in worden voorzien, dat de reststroom van het sterk verontreinigde slib door middel van het bijmengen van afvalstoffen, of combinaties van (afval)stoffen, welke een aanzienlijke hoeveelheid calcium en magnesium bevatten, op de gewenste basiciteit wordt gebracht. Uit experimenteel onderzoek blijkt dat gestreefd moet worden naar de gemiddelde verhouding tussen Si, Al, Ca en Mg zoals deze ook in de natuurlijke basaltsoorten aangetroffen wordt. Een manier om deze samenstelling uit te drukken bij de productie van slakken en gesteentes uit smelten is de basiciteit.

De basiciteit van een materiaal is de verhouding in molaire eenheden tussen de zgn. netwerkvormers (met name silicium) en de netwerkverbrekers (alkali- en aardalkalimetalen) . Deze kan worden gedefinieerd als:

Uit onderzoek is gebleken dat door de basiciteit te verhogen, de viscositeit en de smelttemperatuur van het product worden verlaagd. Bij voorkeur bevindt de basiciteit zich in het traject van 0,3 tot 1.

Deze verhouding van hoofdelementen geeft de meest optimale rheologische eigenschappen van de smelt alsmede de beste gekristalliseerde producten. Indien door de genoemde voorbehandelingstechnieken de samenstelling van het residu van baggerspecie en/of grond niet geheel voldoet aan de gestelde eis, kan eventueel bijstelling van de chemische samenstelling plaatsvinden door het toevoegen van toeslagstoffen. Om deze verhouding in de verontreinigde reststroom te bewerkstelligen komen stoffen, of combinaties van (af val)stoffen, in aanmerking welke een aanzienlijke hoeveelheid calcium en magnesium bevatten. Materialen die hiertoe kunnen dienen zijn -bijvoorbeeld— asbest, asbestcement, kalkrijke zuiveringsslibs en afvalslakken.

Bepaalde toeslagstoffen hebben een positief effect op de mate en snelheid van kristallisatie, hierbij valt te denken aan stoffen met een hoog smeltpunt die reeds in een vroeg stadium in de smelt tot kristallisatie komen (kristal-kiemen). Deze stoffen kunnen eventueel toegevoegd worden op het moment van uitgieten van de smelt zodat ze goed gemengd worden.

Een verdere afstemming van de eerder genoemde scheidingstechnieken en het smelt/kristallisatieproces is erop gericht het gehalte aan brandbare bestanddelen in het residu te doen toenemen. Bij de thermische verwerking wordt zoveel mogelijk gebruik gemaakt van de energie-inhoud van baggerspecie en grond in de vorm van het organische-stofgehalte; hierdoor wordt een aanzienlijke energiebesparing bereikt.

In sommige gevallen is het zinvol om het organisch-stofgehalte van het residu verder te verhogen. Dit is bijvoorbeeld het geval indien de baggerspecie of grond die gebruikt wordt in het onderhavige procédé een laag gehalte aan organische stoffen bevat.

Organische afvalslibs, zoals communale zuiveringsslib en industriële afvalslibs (papierslib) en residuen van vergistingsinstallaties van huisvuil, kunnen de gewenste organische verhoging van het organische-stofgehalte leveren. Eveneens zou hiertoe de bijmenging met verontreinigde veengronden kunnen dienen.

Er zijn eveneens toeslagstoffen denkbaar die geen bijzondere effecten hebben op de kwaliteit van het eindproduct maar die door hun fysische eigenschappen, hun chemische samenstelling en door de aard van hun verontreinigingen zich uitermate goed lenen voor soortgelijke verwerking door middel van het smelt/kristallisatieproces. Voorbeelden van deze afvalstoffen zijn: drinkwaterslibs, vliegassen, ver-brandingsassen van organische slibs, straalgrit, industriële katalysatoren en residuën van grondreinigingsinstallaties welke niet gekoppeld zijn aan de onderhavige verwerkingsinstallatie.

Door deze afvalstoffen als toeslagstoffen in het proces mee te nemen, kan de economische grondslag en het milieuren-dement van het smelt/kristallisatieproces eveneens versterkt worden.

Sommige van deze afvalstoffen dienen echter voordat ze toegevoegd worden een soortgelijke voorbehandeling, als die welke voor de verontreinigde baggerspecie en bodem noodzakelijk is, te ondergaan. Dit is bijvoorbeeld het geval voor riool-, kolk- en gemaalslib en de zgn. toemaakgronden uit de veengebieden. Andere toeslagstoffen, zoals organische slibben, worden pas toegediend na deze voorbehandeling.

Het uiteindelijke ingangsmateriaal voor de thermische immobilisatiestap bestaat uit de reststromen van eerder genoemde scheidings- en reinigingstechnieken, al dan niet vermengd met diverse afvalslibs. Volgens de uitvinding wordt de gevormde natte reststroom ontwaterd en vervolgens gedroogd.

Bij de scheidings- en reinigingsstappen wordt aan de baggerspecie c.q grond meestal water toegevoegd, zodat voorafgaand aan verdere behandeling ontwaterd moet worden. Dit kan plaatsvinden door gravitatieve ontwatering in bassins, maar eveneens door middel van slibindikkers en mechanische ontwateringsinstallaties zoals zeefband-, kamerfliter-, ballon- en vacuümfilterpersen. Hiermee kan een dro-ge-stofgehalte van zeker 50% worden bereikt. Het drogen kan dan geschieden door gebruik te maken van de energie-inhoud van de in de reststroom aanwezige organische stoffen. Door toevoeging van organische afvalstoffen kan het gehalte eventueel worden verhoogd, zodat geen externe energie nodig is voor het drogen. Voor het drogen kunnen veel verschillende systemen worden gebruikt, zoals trommeldrogers, wervel-beddrogers, banddrogers, maaldrogers, enz.

De verdamping van het fysisch gebonden water is een endotherme reactie die plaatsvindt tot een temperatuur van circa 250°C. Bij het drogen van slibben treedt een belangrijke volume- en massareductie op.

In het temperatuurtrajeet tot 800 a 900 "C zullen de organische componenten, waaronder toxische koolwaterstoffen, verbranden. Om dit proces optimaal te laten verlopen dient er een overmaat zuurstof aanwezig te zijn gedurende deze fase. In de aanwezigheid van voldoende zuurstof vindt geen (nieuw)vorming plaats van de bij grootschalige verbranding van organische stoffen vaak voorkomende dibenzofuranen en dioxines. Deze (nieuw)vorming kan plaatsvinden op temperaturen tussen de 400°C en 700 °C. Deze stoffen worden als uiterst milieugevaarlijk beschouwd, en de uiteindelijke afvoer van zowel producten als afvalstoffen (rookgassen) dient hiervan verschoond te blijven.

Bij de smelttechniek zal dit temperatuurtrajeet een afzonderlijke stap in het gehele proces zijn. In dit temperatuurtra j eet komt energie vrij die elders in het proces kan worden benut. Een deel van de emissies (w.o. zware metalen, Cl, S0X, CO, CxHy) zal in deze fase plaatsvinden. Afhankelijk van het gebruikte type smeltoven kunnen deze rookgassen worden naverbrand in de smeltzone van de oven, waarna met name de zware metalen en S02 uit de rookgassen met een rook-gasreinigingsinstallatie moeten worden afgevangen. De energie die bij de oxidatiestap vrijkomt kan bij het droogproces worden aangewend.

Pyrolyse vormt een mogelijk alternatief voor de oxidatie van slibstromen die rijk zijn aan organisch materiaal. De benutting van de energie-inhoud van de organische stoffen kan hierdoor beter gecontroleerd plaatsvinden. De hierbij gevormde producten dienen, gezien hun samenstelling, echter bij hoge temperatuur onder zuurstofrijke condities te worden verbrand in de smeltoven of rookgasreinigingsinstallatie.

Bij het drogen en oxidatie van het slib treedt een sterke reductie op van de massa en het volume van het residu. Het is logisch om pas in het droogstadium die toeslagstoffen met het reinigings/scheidingsresidu te mengen welke droog worden aangeleverd en geen organische stoffen meer bevatten, zoals vliegassen en asbesthoudende materialen. Het is echter ook mogelijk om deze droge toeslagstoffen te mengen met het mechanisch ontwaterde slib, zodat het dro-ge-stofgehalte van dit slib wordt verhoogd. Hierdoor wordt de hanteerbaarheid en eventueel noodzakelijke vormgeving door pelletisering vergemakkelijkt.

De materiaalstroom die is gedroogd, geoxideerd en eventueel gemengd met toeslagstoffen, bepaalt de vervolgens benodigde capaciteit van de smeltoven.

De uitvinding is gebaseerd op het produceren van een smelt onder oxidatieve omstandigheden. Door een overmaat aan zuurstof in de ovenatmosfeer worden de metalen gebonden. Indien gesmolten wordt onder reducerende omstandigheden ontstaan situaties vergelijkbaar met die in hoogovens waarbij er grote brokken vrij ijzer ontstaan en andere metalen verdampen. Het metallische ijzer veroorzaakt een fysische degradatie van het geproduceerde basalt. Ook de zware metalen zijn dan gereduceerd aanwezig. De vervluchtiging is hoog en wat achterblijft in de smelt wordt niet goed geïmmobiliseerd. Vanwege de milieuhygiënische doelstellingen en randvoorwaarden gesteld aan de werkwijze dienen metalen zoveel mogelijk opgenomen te worden in stabiele verbindingen.

De smelt moet tenminste tot boven het vloeipunt worden verhit zodat een voldoende lage viscositeit van de smelt wordt bereikt. De benodigde lage viscositeit is niet alleen noodzakelijk om de smelt te kunnen aftappen en te kunnen vormgeven, maar ook om stoftransport in de smelt mogelijk te maken voor kristallisatie en voor het laten ontwijken van gassen (voornamelijk in het materiaal aanwezige lucht, maar ook gevormde gassen als C02 en S02) . Voor de meeste samenstellingen is een temperatuur van 1200-1500“C voldoende hoog om het gewenste resultaat te verkrijgen.

Het afkoeltraject en de samenstelling van een smelt bepalen de structuur en de mineralogie van het geproduceerde kristallijne materiaal. Daarmee worden ook de fysische eigenschappen bepaald. De temperatuur die wordt gehanteerd tijdens het kristalliseren moet voldoende hoog liggen om bij de gegeven samenstelling een viscositeit te behouden om kristalvorming te bevorderen. Voor de kristallisatiefase moet de smelt volledig ontgast zijn. Slechte ontgassing veroorzaakt grote holtes in de gestolde slak die tot ongewenste breuken in de producten leiden. Om optimale ontgassing van de smelt te bewerkstelligen kan het zinvol zijn om een onderdruk aan te brengen boven de smelt of om loute-ringsmiddelen (ontgassingsmiddelen) toe te voegen.

De 'handling' van de smelt bepaalt, zonder energie toe te voegen, de temperatuursgradiënt. De mate van afkoeling kan bijvoorbeeld gestuurd worden door de oppervlakte/volume-verhouding te variëren, of door isolatiematerialen te gebruiken. Indien nodig kan geforceerd worden gekoeld, waarbij de vrijkomende warmte elders in het proces wordt benut. Een te snelle afkoeling veroorzaakt echter de vorming van een glasachtige slak. Eventueel kan door energie toe te voegen aan het materiaal in een kristallisatie-oven het gewenste temperatuurprofiel nauwkeurig worden gevolgd en kan door (partieel) hersmelten en rekristallisatie de kwaliteit van het uiteindelijke product verhoogd worden. Door te zorgen dat kiemen of kristallisatieoppervlakken aanwezig zijn kan de kristallisatietijd bekort worden.

Afhankelijk van het gehanteerde afkoeltraject en de samenstelling zullen voornamelijk de volgende mineralen, of associaties van de volgende mineralen ontstaan: oxides (spinellen), silicaten, aluminium-silicaten zoals pyroxenen, veldspaten, olivijn en eventueel kwarts of veldspaatvervan-gers.

Het laten kristalliseren van de smelt wordt uitgevoerd met twee doelstellingen: enerzijds moet een materiaal worden geproduceerd dat voldoet aan fysisch/mechanische eisen zoals die vereist worden door de afnemers en verwerkers van het gesteente-achtige materiaal. Anderzijds moeten bij de kristallisatie zware metalen worden geïmmobiliseerd. Er zijn twee mogelijkheden van immobilisatie van metalen in de geproduceerde gesteentes: namelijk de vastlegging van zware metalen in resistente kristalroosters en de inkapseling in een glasachtige matrix. De meest stabiele manier van vastlegging is echter het inbouwen van de metalen in een kris-talrooster dat zelf zeer resistent is. De meeste aluminium-silicaatroosters voldoen aan deze eis, evenals een aantal niet-silicaten, zoals —bijvoorbeeld— mineralen van de spi-nelgroep. Door een goede procesregeling tijdens de afkoelfa-se en door de voorbehandeling van baggerspecie en grond op de juiste wijze uit te voeren kunnen aanwezige zware metalen voor een zeer groot deel worden vastgelegd in resistente kristallen.

Door deze kristallisatie zijn ook de mechanische eigenschappen van een gekristalliseerde slak superieur ten opzichte van de eigenschappen van een glasslak. Proeven hebben uitgewezen dat het geproduceerde, kristallijne, synthetische basalt eigenschappen heeft die vergelijkbaar zijn met die van natuurlijk basalt. Het geproduceerde kristallijne materiaal is toepasbaar als vormgegeven bouwmateriaal, gegoten als zuiltjes (zetstenen), tegels en platen, of grote (gezaagde) blokken en —indien gebroken— als niet-vormgegeven breuksteen in asfalt en beton. In principe komen alle toepassingen, waarvoor natuurlijke basaltachtige gesteenten gebruikt worden, in aanmerking.

Noodzakelijk bij deze verwerking is de toepassing van een waterzuiverings- en rookgasreinigingsinstallatie. Zoveel mogelijk van het bij de ontwatering vrijkomende proceswater dient hergebruikt te worden bij de toegepaste scheidings- en flotatiestappen. Zowel het overtollige proceswater van de diverse reinigingsstappen en flotatie, als water afkomstig van de rookgasreiniging, dient voor lozing op het oppervlaktewater gereinigd te worden. De afgevoerde rookgassen moeten voldoen aan de geldende emissierichtlijnen.

Voorbeeld I

De verwerking van baggerspecie in combinatie met grondreini-gingsresiduën met behulp van de smelt/kristallisatietech-niek.

De werkwijze volgens de uitvinding werd toegepast op verontreinigde baggerspecie uit de Malburgerhaven te Arnhem. Daarbij werd gebruik gemaakt van de volgende stappen: 1. Hydrocyclonage van de baggerspecie met als resultaat: relatief schoon of reinigbaar zand: onderloop; en verontreinigd slib: bovenloop.

2. Reinigen van de onderloop door middel van (zuur)extractie.

3. Mechanisch ontwateren van de onderloop die vervolgens nuttig toegepast kan worden als ophoogmateriaal.

4. Bijmengen van reinigingsresidu van de onderloop met de bovenloop.

5. Aanvulling van het organische-stofgehalte met andere afvalslibs, zoals flotatieresiduën, tot ca. 40%.

6. Met behulp van afvalslibs wordt de samenstelling van het anorganische deel beïnvloed: +2% K20; +5% MgO; +3% CaO.

7. Ontwatering van het mengsel met mechanische indikkers en persen.

8. Drogen in de droogoven bij een temperatuur tot ± 250°C.

9. Oxidatie in de oxidatie-oven bij een temperatuur tot ± 900°C. De oxidatiestap kan eventueel in dezelfde oven plaatsvinden als de droogstap.

10. Smelten van het geoxideerde materiaal. De smelttempera-tuur bedraagt 1300-1400°C om een voldoende laagvisceuze smelt te vormen.

11. Ontgassing van de smelt.

12. Het uitgieten van de nog vloeibare smelt in mallen in de kristallisatie-oven.

13. Kristallisatie van de smelt.

Om de gewenste kristalstructuur te verkrijgen na afkoeling moet tijdens het afkoelen het temperatuurstraject tussen de 1000'C en 900°C langzaam worden doorlopen (0.5-l°C/min). Een nieuwe cyclus van kristalvorming kan, indien noodzakelijk, ingezet worden door na afkoeling tot 800°C de temperatuur opnieuw omhoog te brengen tot de smelttemperatuur en aldus de kristallisatiegraad te verhogen. De gevormde mineralen zijn vooral aluminiumsilicaten en oxiden (pyroxenen, spinelgroep-minera-len, veldspaten, gehleniet). De zware metalen zijn hierin effectief geïmmobiliseerd.

14. Het product is een microkristallijn materiaal. De materiaaleigenschappen van het materiaal in gebroken vorm voldoen aan de eisen die gesteld zijn voor toepassing als breuksteen of grindvervanger. De gegoten producten kunnen dienen als zetsteen i.p.v. basalt of als vervanger voor andere hoogwaardige vormgegeven bouwmaterialen.

Voorbeeld II

Residu van baggerspecie na hydrocyclonage en flotatieschei-ding.

De werkwijze volgens de uitvinding werd toegepast op verontreinigde baggerspecie uit één van de binnenhavens van Rotterdam. Daarbij werd gebruik gemaakt van de volgende stappen: 1. Hydrocyclonage van de baggerspecie waarbij de onderloop na ontwateren direct nuttig kan worden toegepast.

2. Flotatiescheiding uitgevoerd op de bovenloop. Het orga-nische-stofgehalte van het verontreinigde flotatie-residu bedraagt ± 50% (op droge-stofbasis).

3. Hergebruik na ontwatering van het door flotatie gereinigde deel van de baggerspecie als ophoogmateriaal.

4. Mechanisch ontwateren van het flotatie-residu tot een droge-stofpercentage van 50-55%.

5. Drogen van het materiaal in een droogoven tot een temperatuur van ± 250°C.

6. Met behulp van droge toeslagstoffen wordt de samenstelling van het anorganische deel beïnvloed: +10% CaO; +7,1% MgO.

7. Het vervolg is dezelfde als die van Voorbeeld I.

Claims (10)

1. Werkwijze voor de behandeling van verontreinigde baggerspecie en/of grond ter verkrijging van bouwmaterialen, met het kenmerk, dat de baggerspecie en/of grond, door middel van op zich bekende technieken, wordt gescheiden in relatief schone deelstromen van zand en leem en een relatief kleine reststroom van sterk verontreinigd slib, welke reststroom wordt onderworpen aan een gecontroleerd oxidatie-, smelt/kristallisatieproces voor de productie van kristallijn basaltachtig materiaal.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de reststroom van het sterk verontreinigde slib door middel van het bijmengen van afvalstoffen, of combinaties van (afval)-stoffen, welke een aanzienlijke hoeveelheid calcium en magnesium bevattten, op de gewenste basiciteit wordt gebracht .

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de (afval)stoffen kunnen worden gevormd door: asbest, asbest-cement, cementresten, kalkrijke zuiveringsslibs en afval-slakken.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat zware metalen en chemisch verwante elementen, zoals arseen, molybdeen en vanadium, worden geïmmobiliseerd en alle organische verontreinigingen worden vernietigd.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de mate en snelheid van de kristallisatie worden bevorderd door middel van het toevoegen van bepaalde (afval)stoffen.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de stoffen worden toegevoegd op het moment van uitgieten van de smelt.

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ontgassing van de smelt wordt bevorderd door het aanbrengen van onderdruk boven de smelt en/of het toevoegen van louteringsmiddelen.

8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de temperatuur gedurende de afkoelfase van de smelt dusdanig wordt geregeld dat deze tussen 1200°C en 1500°C bedraagt waardoor de smelt een voldoend lage viscositeit behoudt om kristallen te doen ontstaan.

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het vloeibare basalt wordt gegoten in mallen die de gewenste vorm van het te vervaardigen product bezitten.

10. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat voor het drogen van de reststromen die bij het smeltproces zijn betrokken organische stoffen zoals zuiveringsslib, veen, industriële slibs en dergelijke daaraan worden toegevoegd.