NO881212L - Fremgangsmaate for fremstilling av granulert bygningsmateriale fra avfall. - Google Patents

Description

Den foreliggende fremgangsmåte angår en fremgangsmåte

for fremstilling av et granulert byggemateriale fra avfall.

Det er velkjent at det er blitt stadig vanskeligere

å løse de problemer som er forbundet med nødvendigheten av å fjerne en stadig økende mengde av avfall og forskjellige rester og derved også fjerne risikoen for forurensning og andre ulemper.

Det er med sikte på å tilveiebringe en godtagbar løs-ning av disse problemer blitt foreslått å overføre avfall som er blitt Knust og befridd for metalliske bestanddeler uten en spesiell sorteringsoperasjon, til faste legemer med forskjellige former og dimensjoner som kan anvendes som byggemateriale .

Således er for eksempel i fransk patent nr. 2098777 fremstilling av hårde, kompakte blokker beskrevet som kan anvendes som bygge- eller fyllmateriale. Et metallisk silikat innarbeides i en masse av knust, usortert avfall.

Massen som er blitt behandlet på denne måte, blir presset til blokker under trykk i en presse. Blokkene blir til slutt herdet ved omgivelsestemperaturen eller ved oppvarming, for eksempel ved en temperatur av fra 80 til 200°C.

I fransk patent nr. 2337588 er en fremgangsmåte for

å ta hånd om husholdningsavfall beskrevet. Fremgangsmåten omfatter innarbeidelse av et bindemiddel valgt fra silikater, forskjellige syntetiske harpikser, bek og kalk i et findelt, knust avfallspulver som er blitt befridd for metalliske legemer. Dessuten tilsettes et plastifiseringsmiddel, som pulverformig cellulose, og et materiale, som kloridet av natrium, kalsium eller magnesium, som betegnes som "egnet katalysator for plastifiseringsmidlet", såvel som et mineral-fyllstoff, som kalsiumcarbonat, brent kalk, kullaske eller masovnsflygeaske etc. Den erholdte blanding blir granulert under høyt trykk, for eksempel fra 50 til 900 bar, slik at det dannes faste granulater som kan anvendes som kunstig grus. Det er i patentet nevnt at for å påskynde herdingen av disse granulater kan de eventuelt oppvarmes til en temperatur ikke over 200°C.

I fransk patentsøknad nr. 2472421 ('421) er en frem gangsmåte for å overføre husholdningsavfall til kunstig grus beskrevet. I henhold til den beskrevne fremgangsmåte blir en masse av knust avfall som er blitt befridd for metalliske legemer og som inneholder minst 30 vekt% cellulose og har et fuktighetsinnhold av fra 20 til 45 vekt%, bragt til å reagere med brent kalk og/eller et salt av kalsium ved en temperatur mellom 250 og 450°C. Det pulverformige produkt oppnådd på denne måte blir derefter agglomerert ved sammenpressing efter at et bindemiddel er blitt tilsatt, for å danne granulater.

I den nevnte franske patentsøknad er likeledes en variant av denne fremgangsmåte beskrevet hvor granulatene utsettes for en sluttvarmebehandling ved en temperatur mellom 150 og 350°C i en tid som er tilstrekkelig til at kjernen blir oppvarmet.

I den nevnte franske patentsøknad er et bindemiddel for fremgangsmåten beskrevet, og dette utgjøres av et vandig materiale som inneholder en blanding av en rekke mineralske og organiske materialer, innbefattende mono-kalsiumfosfat, kalksulfat, urea, kasein, benlim eller poly-vinylacetat såvel som bomullsfibre eller slemmekritt.

På den annen side er det i den nevnte franske patent-søknad angitt at forskjellige fyllstoffer, som industriav-fall, harpikser eller silikater, kan innarbeides i avfallet før knusing av dette eller før agglomerering.

Fremgangsmåtene i henhold til teknikkens stand, spesielt de som er beskrevet i de ovennevnte patentpublika-sjoner, er ikke fullstendig tilfredsstillende, spesielt fordi faste legemer ikke fås som oppviser både gode mekaniske egenskaper og høy kjemisk og biologisk inerthet såvel som praktisk tall null oppløselighet i vann, hvilket ville ha vært ønskelig for et granulært byggemateriale.

Det tas ved den foreliggende oppfinnelse sikte på

å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av granulater som oppviser en optimal kombinasjon av mekaniske og fysikalsk-kjemiske egenskaper og som er spesielt velegnede for anvendelse som byggematerialer, spesielt som granulat for fremstilling av betong.

Oppsummering av oppfinnelsen

I henhold til de ovennevnte oppgaver er det ved den foreliggende oppfinnelse blitt fremskaffet en ny fremgangsmåte for fremstilling av et granulært byggemateriale fra avfall.

Det første trinn av fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et knust avfallsmateriale som er i det vesentlige fritt for metalliske bestanddeler. Avfallsmaterialet blir derefter blandet med et mineralsk materiale som inneholder kalsiumoxyd i fri eller kombinert tilstand, hvorved en første homogen pulverblanding blir dannet. Den første pulverblanding blir granulert under trykk slik at første granulater fås. De første granulater blir oppvarmet til mellom 130 og 230°C i en tid som er tilstrekkelig til å redusere vanninnholdet til mellom 0,1 og 1 vekt%. De første granulater blir derefter knust for å danne et granulatpulver. Granulatpulveret blir blandet med hydraulisk sement og en vannmengde som er tilstrekkelig til å avbinde sementen, hvorved en annen pulverblanding blir dannet. Den annen blanding blir derefter granulert under trykk. Til slutt får den hydrauliske sement stivne, hvorved andre granulater av et granulært byggemateriale dannes.

Det mineralske materiale er fortrinnsvis valgt fra kalk, flyaske, kalsitt, dolomitt eller leiremateriale.

Den første pulverblanding utgjøres fortrinnsvis av 90-95 vekt% knust avfallsmateriale og 5-10 vekt% mineralsk materiale.

I henhold til en foretrukken utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse omfatter den første pulverblanding dessuten et annet mineralsk materiale som omfatter kalsium-og magnesiumcarbonat i fri eller kombinert tilstand.

Den annen pulverblanding omfatter dessuten et tredje mineralsk materiale som ikke er svært oppløselig i vann og som ikke hemmer stivningen av sementen. Det tredje materiale er fortrinnsvis valgt fra kalk, kalsiumcarbonat, kalsitt, dolomitt, magnesitt og leirholdig materiale.

I henhold til ytterligere foretrukken utførelses-form av den foreliggende oppfinnelse omfatter den annen pulverblanding dessuten natriumsilikat- som et ytterligere bindemiddel.

Beskrivelse av foretrukne utførelsesformer

Den foreliggende fremgangsmåte er særpreget ved at knust avfall som er fritt for metalliske bestanddeler, blandes homogent med minst ett pulverformig, mineralsk materiale som inneholder kalsiumoxyd i fri eller kombinert tilstand. Den på denne måte oppnådde blanding blir granulert under trykk, og de på denne måte dannede granulater blir varmebehandlet ved en temperatur som ligger mellom 130 og 230°C, i en slik tid at deres vanninnhold blir redusert til en verdi av fra 0,1 til 1 vekt%. Granulatene blir derefter finknust, og det på denne måte oppnådde pulver blir blandet med hydraulisk sement og med en egnet mengde vann for av-binding av sementen. Denne homogene, pulverformige blanding blir granulert under trykk, og til slutt får granulatene herde med stivning av sementen.

Den foreliggende fremgangsmåte er basert på kombina-sjonen av (1) varmebehandling av første granulater oppnådd ved granulering under trykk av en homogen blanding av knust avfall og mineralsk materiale som inneholder kalsiumoxyd,

og (2) granulering under trykk av pulveret som fås fra knusingen av de første granulater efter at disse er blitt varmebehandlet. Hydraulisk sement anvendes som bindemiddel for å gi de ferdige granulater høy mekanisk styrke.

Det har overraskende vist seg at denne nye kombinasjon av arbeidsoperasjoner gjør det mulig å oppnå granulater som oppviser høy mekanisk styrke, høy kjemisk og biologisk inerthet og praktisk talt null oppløselighet i vann. De fremstilte granulater kan derfor anvendes som byggemateriale uten risiko for forurensning og andre ulemper.

Det mineralske materiale som inneholder kalsiumoxyd

i fri eller kombinert tilstand, kan velges fra for eksempel kalk, flygeaske, kalsitt, dolomitt eller leirholdig materiale.

De forholdsvise mengder av blandingen av knust avfall og mineralsk materiale som inneholder kalsiumoxyd, er fortrinnsvis 90-95 vekt% avfall og 5-10 vekt% mineralsk materi-

ale.

Dessuten kan minst ett annet mineralsk materiale som inneholder kalsium og magnesiumcarbonat i fri eller kombinert tilstand, for eksempel dolomitt, innarbeides i blandingen av knust avfall og mineralsk materiale som inneholder kalsiumoxyd.

Eventuelt kan også minst ett tredje, pulverformig, mineralsk materiale som ikke er svært oppløselig i vann og som ikke hemmer avbindingen av sementen, eventuelt innarbeides i pulverblandingen av de knuste første granulater, hydraulisk sement og vann. Dette tredje mineralske materiale kan velges for eksempel fra kalk, kalsiumcarbonat, kalsitt, dolomitt, flygeaske, magnesitt eller leirholdig materiale.

Den forholdsvise mengde av hydraulisk sement i sluttblandingen er fordelaktig fra 5 til 25 vekt% sement med hen-syn tilipulveret oppnådd ved knusing av de første granulater.

Den anvendte hydrauliske sement er fortrinnsvis en sement med en trykkfasthet (13^28) på 45N/mm 2.

Det kan også eventuelt i tillegg til den hydrauliske sement anvendes minst ett ytterligere bindemiddel, for eksempel natriumsilikat.

Fuktighetsinnholdet i sluttblandingen blir fortrinnsvis regulert til en verdi av fra 5 til 6 vekt%. Det blir fortrinnsvis regulert ved på egnet måte å avpasse den forholdsvise mengde av vann som er innarbeidet i sluttblandingen.

Vektforholdet mellom vann og sement i sluttblandingen er fortrinnsvis fra 0,5 til 0,6.

De forskjellige arbeidsoperasjoner som er nødvendige for å utføre den foreliggende fremgangsmåte i praksis, kan utføres på en hvilken som helst egnet måte, spesielt ved anvendelse av de kjente metoder og vanlige apparater for be-handling av avfall.

Spesielt for å oppnå avfall som inneholder praktisk talt ingen metalliske bestanddeler, kan avfall anvendes som forløper fra fjernelse til oppsamlingspunktene og som utsettes for de vanlige sorterings- og sikteoperasjoner for å skille dette fra gjenstander som eventuelt kan være gjen-vinnbare og/eller resirkulerbare, spesielt metalliske masser

med store dimensjoner.

Avfallet kan derefter omvandles til en homogen, pulverformig blanding som er praktisk talt fri for metalliske bestanddeler, spesielt jern. For å få denne homogene blanding kan avfallet utsettes for knuse- og blandeoperasjoner som utføres samtidig eller adskilt, eventuelt kombinert med én eller flere sorteringsoperasjoner for å fraskille metallisk skrap, mer spesielt jernbasert skrap. For eksempel kan sortert avfall utsettes for en første grovknusing ned til en gjennomsnittlig skrapstørrelse på ca. 50 mm. Denne knusing utføres før eller efter en magnetisk sortering som ut-føres for å fjerne partikler av jern og annet ferromagnetisk materiale. Den første knusing efterfølges av en annen knusing som utføres for eksempel ved anvendelse av en roterende hammerknuser eller en hu<gg>er for å størrelsesredusere avfallet til partikler (i form av granulater og fibre) med maksimumsdimensjoner som er mindre enn 10-20 mm.

Blandetrinnet for massen av knust avfall med det mineralske materiale som inneholder kalsiumoxyd, kan likeledes utføres ved anvendelse av en hvilken som helst egnet metode eller et hvilket som helst egnet apparat, spesielt ved hjelp av automatiske doserings- og blandeinnretninger som arbeider periodisk eller kontinuerlig.

For å fremstille granulater fra blandingen av knust avfall og mineralsk materiale som inneholder kalsiumoxyd,

er det fordelaktig å anvende et roterende granulerings-apparat med ruller og en dyse. Et eksempel på et slikt apparat er et apparat av den type som anvendes for fremstilling av granulært for for kveg, og dette gjør det mulig å oppnå tabletter med form av sylindriske legemer med for eksempel en lengde av fra 6 til 30 mm og en diameter av fra 2 til 20 mm ved granulering under et trykk av fra 150 til 900 bar.

Varmebehandlingen av granulatene kan med fordel ut-føres ved å lede disse i aksial retning gjennom en roterovn/ rørovn. Ovnen er anordnet med praktisk talt horisontal rotasjonsakse eller med en rotasjonsakse som er svakt hell-ende i fremføringsretningen for materialet inne i ovnen. Ovnen er forsynt med en innvendig spiralvegg som sikrer at granualtene blir sirkulert. Varigheten av oppvarmingen som er egnet for å få det nødvendige vanninnhold av mellom 0,1

og 1 vekt%, er for eksempel ca. 30 minutter.

Eksempel 1

En første homogen blanding fremstilles fra 952 kg knust husholdningsavfall med et fuktighetsinnhold av ca. 30 vekt% (erholdt ved fjernelse av 48 kg skrapjern fra en masse på 1000 kg husholdningsavfall mottatt direkte fra oppsamling),50 kg brent kalk og 5 kg kalsiumcarbonat.

Denne blanding blir granulert under et trykk på

600 bar ved anvendelse av en roterende granuleringsinnretning med ruller og en dyse for å danne sylindriske granulater med en diameter av 8 mm og en varierende lengde som ligger mellom 10 og 20 mm.

Disse granulater blir varmebehandlet ved 200°C i

30 minutter i en roterende rørovn med horisontal akse.

720 kg granulater blir oppnådd på denne måte, og disse har et fuktighetsinnhold som er litt lavere enn 1 vekt%.

Disse granulater blir redusert til et findelt pulver ved hjelp av en hammerknuser. Ved hjelp av et blandeapparat av sementtypen blir en homogen blanding derefter fremstilt fra 101 kg Portland-sement, 101 kg pulverformig dolomitt, 91 kg pulverformig kalsiumcarbonat av industrikvalitet og 50,5 kg vann. Til slutt blir den endelige blanding fremstilt i en sementblander. Sluttblandingen er en blanding av sement, dolomitt, kalsiumcarbonat og vann oppnådd som beskrevet ovenfor, og det findelte pulver som fås fra knusingen av granulatene. Umiddelbart efter at denne sluttblanding er blitt dannet, blir hele den pulverformige masse oppnådd på denne måte granulert under et trykk av 600 bar ved anvendelse av en roterende granuleringsinnretning med ruller og en dyse. Granuleringsinnretningen er lignende den som anvendes for å utføre granuleringen av den første blanding, og danner likeledes sylindriske granulater med en diameter av 8 mm og en lengde mellom 10 og 20 mm.

På denne måte fås ca. 1050 kg granulater som be- gynner å herde på grunn av den varme som utvikles som følge av avbindingen av sementen.

Efter avkjøling til omgivelsestemperaturen har granulatene et fuktighetsinnhold av 4-4,5 vekt%.

Eksempel 2

Det gås frem på samme måte som beskrevet i eksempel 1, bortsett fra at den første blanding fremstilles fra 939 kg knust husholdningsavfall med et fuktighetsinnhold av 25 vekt% (oppnådd ved fjernelse av 61 kg skrapjern fra en masse på 1000 kg husholdningsavfall direkte fra oppsamling), 100 kg brent kalk og 50 kg kalsiumcarbonat. Den første blanding blir granulert som beskrevet i eksempel 1.

Sluttblandingen fremstilles fra 864 kg knust granulatpulver med et fuktighetsinnhold som er litt lavere enn 1%, 84 kg Portland-sement, 84 kg pulverformig dolomitt, 84 kg kalsiumcarbonat og 42 kg vann. Denne blanding har et fuktighetsinnhold på ca. 5 vekt%.

Til slutt oppnås 1157 kg granulater.

Eksempel 3

Det gås frem på samme måte som beskrevet i eksemplene 1 og 2 under anvendelse av de følgende bestanddeler for frem-stillingen av de to blandinger:

Første blanding

947 kg husholdningsavfall med 20 vekt% fuktighet

50 kg brent kalk

50 kg dolomittpulver

Sluttblanding

857 kg pulver oppnådd ved knusing av granulatene

dannet fra den første blanding

212 kg Portland-sement

212 kg dolomitt

127 kg CaC03

41 kg natriumsilikat

61 kg vann.

Fuktighetsinnholdet i sluttblandingen er 7 vekt%. Til slutt fås 1500 kg granulater.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et granulært byggemateriale fra avfall, karakterisert ved at det omfatter de trinn at a) et knust avfallsmateriale tilveiebringes som er i det vesentlige fritt for metalliske bestanddeler, b) avfallsmaterialet blandes med et mineralsk materiale som inneholder kalsiumoxyd i fri eller kombinert tilstand, slik at det dannes en første homogen pulverblanding, c) den første pulverblanding granuleres under trykk, slik at det fås første granulater som inneholder vann, d) de første granulater oppvarmes til mellom 130 og 230°C i en tid som er tilstrekkelig til å redusere vanninnholdet til mellom 0,1 og 1 vekt%, e) de første granulater knuses slik at det fås et granulatpulver, f) granulatpulveret blandes med hydraulisk sement og en vannmengde som er tilstrekkelig til å avbinde sementen, slik at det fås en annen pulverblanding, g) den annen blanding granuleres under trykk, og h) den hydrauliske sement får stivne, hvorved andre granulater av et granulært byggemateriale fås.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som det mineralske materiale anvendes et materiale valgt fra kalk, flygeaske, kalsitt, dolomitt og leirholdig materiale.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det fremstilles en første pulverblanding som omfatter 90-95 vekt% knust avfallsmateriale og 5-10 vekt% mineralsk materiale.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at det fremstilles en første pulverblanding som dessuten omfatter et annet mineralsk materiale som omfatter kalsium og magnesiumcarbonat i fri eller kombinert tilstand.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at dolomitt anvendes som det annet mineralske materiale.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at det fremstilles en annen pulverblanding som dessuten omfatter et tredje mineralsk materiale som ikke er svært oppløselig i vann og som ikke hemmer avbindingen av sementen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at det som det tredje mineralske materiale anvendes et materiale valgt fra kalk, kalsiumcarbonat, kalsitt, dolomitt, magnesitt og leirholdig materiale.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at det fremstilles en annen pulverblanding med et vanninnhold av 5-6 vekt%.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-8, karakterisert ved at det fremstilles en annen pulverblanding som inneholder hydraulisk sement i en mengde av 5-25 vekt% av granulatpulveret.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at det fremstilles en annen pulverblanding som inneholder vann i et vektforhold til sement av fra 0,5 til 0,6.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1-10, karakterisert ved at det fremstilles en annen pulverblanding som omfatter et ytterligere bindemiddel.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at natriumsilikat an vendes som det ytterligere bindemiddel."