DE3688005T2 - Eine zusammensetzung und verfahren zur verwendung des bei der aufbereitung von abfallschmieroelen erhaltenen schlamms. - Google Patents

Description

• Abfallschmieröle ("Altöle") enthalten asphaltartige Verunreinigungen sowie Cracköl-Rückstände, die bei der Rückgewinnung bzw. Wiederaufbereitung der Öle zur Wiederverwertung entfernt werden müssen.
• Im Verlauf dieses Rückgewinnungs- bzw. Wiederaufbereitungsprozesses fällt eine beträchtliche Menge Schlamm an, der normalerweise als Abfall behandelt wird. Das Auffinden eines Wegs zur kommerziellen Verwertung dieses Schlamms bei gleichzeitiger Gewinnung von Vorteilen unter Umweltschutzgesichtspunkten stellte ein sehr interessantes Problem dar. Sowohl jetzt wie in der Vergangenheit sammeln sich große Mengen derartigen Schlamms in Abfallöl-Wiederaufbereitungsanlagen sowie in anderweitigen, mehr oder weniger behelfsmäßigen Aufbewahrungsbereichen an, wobei von diesen Schlacken Geruchsbelästigungen, Gefahren der Verunreinigung von Wasserquellen sowie anderweitige Beeinträchtigungen der Umgebung und benachbarter Siedlungen ausgehen.
• Neuerdings sind in dem Abfallöl-Rückgewinnungsprozeß selektive Lösungsmittel wie beispielsweise Propan verwendet worden.
• Spezifisches Problem und Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine nutzbringende Verwertung für derartige aus der Altöl- Rückgewinnung oder -Wiederaufbereitung resultierende Schlämme zu finden, wobei diese Verwertung sowohl wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll sein und eine sichere Entsorgung derartiger Schlämme gewährleisten soll.
• Zu diesem Zweck wird nach dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung eine Zusammensetzung geschaffen, die bei der Herstellung von Straßendecken, bei der Wasserdichtimprägnierung von Materialien, beim Abdichten von Dämmen und anderweitigen Anwendungen verwendbar ist, wenn man die genannte Zusammensetzung mit Bitumen mischt; die Zusammensetzung umfaßt einen bei der Abfallschmieröl-Rückgewinnung anfallenden Schlamm, eine Elastomerkomponente, die aus der aus EPDM- und SBS- Copolymeren bestehenden Gruppe gewählt ist, sowie ein aus isotaktischem Polypropylen bestehendes Härtungsmittel.
• Im Stande der Technik sind verschiedene Arten von Aufbereitungs- bzw. Rückgewinnungsverfahren bekannt, und die aus diesen verschiedenen bekannten Rückgewinnungsverfahren erhaltenen Schlämme können für die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Insbesondere kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die in der genannten Zusammensetzung gemäß der Erfindung verwendete Schlammkomponente aus Schlämmen bestehen, die aus der Abfallschmieröl-Wiedergewinnung mittels selektiven Lösungsmitteln stammen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die genannte Schlammkomponente der Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung aus Schlämmen bestehen, die bei der Abfallschmieröl-Rückgewinnung mittels einer Schwefelsäurebehandlung mit nachfolgender Neutralisation anfallen.
• Die Erfindung bezieht sich auch auf Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung und die Herstellung bituminöser Konglomerate unter Verwendung der ternären Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung als Zusatzbestandteil zu bituminösen Gemischen. Derartige Verfahren sind in den Ansprüchen 5 und 12 definiert.
• Im Zusammenhang der Verbesserung der allgemeinen Eigenschaften bituminöser Zusammensetzungen ist aus der Französischen Patentschrift 2 228 817 (SIPLAST) die Verwendung von EPDM-Copolymeren als ein "Elastomer"-Zusatz und von (isotaktischem oder ataktischem) Polypropylen als eine Lösungsmittelkomponente bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren ist die Polypropylenkomponente als Lösungsmittelkomponente vorgesehen, um die Verwendung von EPDM als Elastomerzusatz zu erleichtern, anstelle früherer Polymerzusätze, die auf Polymere niedriger Viskosität und daher niedrigen Molekulargewichts und/oder auf Polymere von niedrigerem Verzweigungsgrad beschränkt waren.
• Der Französischen Patentschrift 2 288 127 (Shell) ist die Zugabe von als Abfallprodukt anzusehendem gebrauchtem Schmieröl als solchem zu Bitumen zu entnehmen, um ein bituminöses Produkt mit vorteilhaften Eigenschaften und Eignungen für besondere Zwecke zu erhalten. Die Druckschrift zieht ausschließlich den Zusatz der verbrauchten Schmieröle als solcher in Betracht und behauptet, daß die Abfallöl- Wiederaufbereitung kein gangbares Verfahren ist.
• Demgegenüber kann mit Hilfe der vorliegenden Erfindung der Schlammrückstand aus Abfallöl-Wiederaufbereitungsverfahren in ein nützliches Produkt verwandelt werden. Dies wird am besten erreicht, wenn man von dem vorstehend erwähnten Schlamm-Typ ausgeht, der bei Verwendung von Lösungsmitteln in dem Abfallöl-Rückgewinnungsverfahren anfällt. Dieser Schlamm-Typ ist teigig und enthält Asphaltsubstanzen und kohlenstoffhaltige Crackölfraktionen sowie Schmierölfraktionen, Polymerzusatzfraktionen und metallische Fraktionen.
• Die sehr geringe Menge an in dem Schlamm enthaltenem anorganischen Material besitzt einen Aschengehalt von etwa 18 - 25 % und einen P.&A.-Erweichungspunkt von etwa 104-105ºC.
• Der Erfindung liegt die Entdeckung zugrunde, daß dieser Schlamm- Typ mit Elastomeren und Härtungsmitteln kompatibel ist und daß sie bei der geeigneten Temperatur leicht miteinander gemischt werden können, unter Bildung eines qualitativ hochwertigen Erzeugnisses zur Verwendung als Zusatz für Bitumen-Produkte. Beispielsweise kann das Elastifiziermittel vom SBS-Typ verwendet werden, jedoch werden EPDM-Copolymere vorgezogen, wegen ihrer Beständigkeit gegenüber atmosphärischen Agenzien, niedrigen und hohen Temperaturen und gegenüber Licht.
• Als Härtungsmittel wurde isotaktisches Propylen ausgewählt, wegen seiner geringen Kosten, seiner ausgezeichneten Kompatibilität und seinem hohen Wirkungsgrad. Die besonders optimale Zusammensetzung zur Herstellung einer spezifischen Bindemittelzusammensetzung für bituminöse Konglomerate, wie sie allgemein für Oberflächendecken, insbesondere Straßenoberflächen, verwendet werden, ist nachstehend angegeben. Diese "optimale Zusammensetzung" - deren sehr besondere Eigenschaften als Bindemittel, auch in anderen Anwendungen, weiter unten beschrieben werden - erhält man, indem man in heißem Zustand den Schlamm "im Rohzustand" mit anderen Komponenten in den folgenden Anteilsverhältnissen mischt:
• Schlamm "im Rohzustand" 66%
• Copolymerterpolymer-äthylenpropylen (Elastomer) 17%
• Isotaktisches Polypropylen 17%
• Das Gemisch wird mechanisch durchmischt (bei ca 200-250 U/min) und auf 180-190ºC erhitzt. Zuerst wird pulverförmiges Äthylen/Propylen-Copolymer (600-800 uM) zugegeben und eingerührt, bis das Gemisch homogen ist. Sodann wird pulverförmiges isotaktisches Polypropylen (600-800 uM) zugegeben und eingerührt, bis die Zusammensetzung homogen ist.
• Das erhaltene Produkt ist sehr teigig, hat eine gute Elastizität und einen hohen P.&A.-Erweichungspunkt (183-185ºC).
• Die hauptsächlichen Anwendungen dieser "optimalen Zusammensetzung" sind wie folgt:
A) Herstellung von Straßendecken
• Das beste Verfahren für diesen Anwendungszweck, da die Zusammensetzung sich in festem Zustand befindet und in Anbetracht der bei dieser Anwendung stattfindenden besonderen Arbeitsgänge, besteht darin, daß man zunächst 20, 25, 30 oder 40% der "optimalen Zusammensetzung" (je nach den jeweiligen besonderen Erfordernissen des konkreten Anwendungsfalls) mit destilliertem Bitumen des Typs 180-200 mischt und sodann aus diesem Gemisch kleine "Laibe" bildet. Die in dieser Weise hergestellten unmittelbar weiterverwendbaren "Laibe" können mit dem heißen Aggregat (160-180ºC) wie beispielsweise Sand, Steine und verschiedene Füllsubstanzen, das in die Konglomerat-Mischeinheit zugeführt wird, gemischt (und hierdurch geschmolzen) werden. Mit einem Anteil von 6% Bindemittel und 94% inertem Material wird das Konglomerat den gewünschten Festanteil an der genannten "optimalen Zusammensetzung" enthalten. Die dem destillierten Bitumen vom Typ 180-200 bei der Herstellung der vorstehend genannten "Laibe" zuzusetzende bevorzugte Menge an "optimaler Zusammensetzung" beträgt 25%. Die Zugabe von "Laiben" dieser Zusammensetzung zu dem Konglomerat ergibt eine Beständigkeit gegenüber Temperaturen im Bereich von -25ºC bis +150ºC.
B) Wasserdichtungs-Imprägnierung von Karton, Filz usw.
• Es wurde beobachtet, daß die bei der Herstellung bituminöser Gemische zur Wasserdicht-Imprägnierung von Karton, Filz, Dichtungen und Manschetten verwendeten Plastifiziermittel, Elastomere und Härtungsmittel sämtlich durch die vorstehend genannte "optimale Zusammensetzung" ersetzt werden können. Dieses Produkt erfüllt für sich allein die Funktion aller drei Komponenten, die normalerweise dem erforderlichen bituminösen Gemisch zugesetzt werden, was eine Einsparung sowohl an Kosten wie an Zeit bedeutet. Die Menge der dem destillierten Bitumen der Typen 180-200 oder 80-100 zugesetzten "optimalen Zusammensetzung" kann zwischen 20 und 40% schwanken.
C) Ersatz von ataktischem Polypropylen (PRA)
• Die vorstehend angegebene "optimale Zusammensetzung" kann vorteilhaft PRA bei der Herstellung von Dichtungsmitteln zur Abdichtung von Dämmen oder anderweitigen Anwendungen ersetzen. Das ist darin begründet, daß sie das einzige Produkt ist, das leicht bei 180-190ºC schmilzt, bei gleichzeitiger mechanischer Umrührung.
• Nachfolgend werden als Beweis für den Wert und die Neuheit der vorliegenden Erfindung die Ergebnisse der Tests angegeben, die an Proben von für Zwecke der Herstellung von Straßendecken verwendetem bituminösem Konglomerat nach Art dem in dem vorhergehenden Abschnitt "A" beschriebenen, durchgeführt wurden. Es werden die vier allgemein zur Bewertung von Erzeugnissen dieses Typs verwendeten Parameter angegeben, wobei die erste Spalte die bei den Tests erzielten Ergebnisse zeigt und die zweite Spalte die Werte für Produkte, wie sie bisher normalerweise verwendet wurden. Gemessener Parameter Testproben Standardwerte Penetrationsindex Marshall-Stabilität Marshall-Schlupf Marshall-Steife (Schubfestigkeit; Marshall-Rigidity)
• Der erzielte Penetrationsindex von +5, der die Suszeptibilität des Bitumens bezüglich Temperatur anzeigt, ist außerordentlich hoch und ist hinsichtlich des diese Erfindung betreffenden Produkts von besonderem Interesse.
• Derzeit sind große Mengen an Schlämmen auf dem Markt, die aus dem alten Verfahren der Abfallöl-Rückgewinnung stammen, bei welcher das Altöl zunächst einer Schwefelsäurebehandlung unterworfen und sodann mit Kalk neutralisiert wird. Im Gegensatz zu den bei Verwendung von Losungsmitteln erhaltenen Schlämmen besitzen diese Schlämme einen hohen anorganischen Gehalt, der sie nicht besonders geeignet zur Herstellung von Wasserdichtungsverbindungen für Karton, Filz und dergleichen oder zur Herstellung von Abdichtverbindungen für Dämme und ähnliche Anwendungszwecke macht.
• Andererseits macht, was die Anwendung für Straßendeckenherstellung anlangt, dieser hohe anorganische Gehalt der mit Säurebehandlung und Neutralisation erhaltenen Schlämme diese besser geeignet, da das inerte Material zu den normalerweise zu dem Konglomerat zugegebenen Zuschlägen beiträgt. Der Nachteil dieser in reicher Menge vorhandenen aus Säurebehandlung mit Neutralisation erhaltenen Schlämme besteht darin, daß sie nicht zur Herstellung von Straßendecken in Ländern verwendet werden können, die entweder sehr warm oder sehr kalt sind, da bei diesen extremen Temperaturen keine maximalen Festigkeiten erreicht werden können.
• Ein anderer Nachteil dieser Schlämme betrifft die Anwendung der Zusammensetzung. Der hohe anorganische Gehalt verhindert die Herstellung der gebrauchsfertigen "Laibe" zur Verwendung an der Einsatzstelle zusammen mit den heißen Zuschlägen für die Herstellung des Konglomerats. Demzufolge muß eine andere "optimale Zusammensetzung" - ähnlich der mit dem aus der Lösungsmittelbehandlung erhaltenen Schlamm erhaltenen - hergestellt werden. Da der anorganische Gehalt dieser "optimalen Zusammensetzung" hoch ist - was die Herstellung der genannten "Laibe" durch Schmelzen der genannten Zusammensetzung in das destillierte Bitumen vom Typ 180-200 nicht gestattet -, muß die "optimale Zusammensetzung" auf eine Korngröße von weniger als 1000 um (üblicherweise etwa 500-800 um) pulverisiert werden. In dieser Pulverform eignet sich die "optimale Zusammensetzung" zum Vermischen mit auf hoher Temperatur befindlichem geschmolzenem Bitumen vom Typ 180-200, das dem Aggregat zugegeben wird. Der Anteil an Bindemittel beträgt weiterhin etwa 6%.

Claims (12)

1. Zusammensetzung, die sich nach Vermischen mit Bitumen zur Verwendung bei der Herstellung von Straßendecken, zum Wasserdichtmachen von Materialien, zum Abdichten von Dämmen und für anderweitige Anwendungszwecke eignet, wobei die genannte Zusammensetzung einen aus der Abfallschmieröl- Wiederaufbereitung bzw. -Rückgewinnung erhaltenen Schlamm, eine Elastomerkomponente, die aus der EPDM- und SBS- Copolymere enthaltenden Gruppe gewählt ist, und eine aus isotaktischem Polypropylen bestehende Härtungsmittelkomponente umfaßt.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei welcher die genannte Schlammkomponente aus aus der Abfallschmieröl- Rückgewinnung bzw. -Wiederaufbereitung entweder mittels selektiver Lösungsmittel oder mittels Schwefelsäurebehandlung mit nachfolgender Neutralisation stammenden Schlämmen besteht.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei welcher die genannte Zusammensetzung 66% der aus der Abfallschmieröl- Rückgewinnung bzw. -Wiederaufbereitung mittels selektiver Lösungsmittel erhaltenen Schlammkomponente, 17% EPDM- Elastomer und 17% isotaktisches Polypropylen- Härtungsmittel enthält.

4. Bituminöse Bindemittelzusammensetzung, enthaltend 20 bis 40% der Zusammensetzung nach Anspruch 3, Rest destilliertes Bitumen.

5. Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung nach Anspruch 3 durch mechanisches Mischen der Komponenten bei 180 bis 190ºC.

6. Verfahren zur Herstellung bituminöser Konglomerate unter Verwendung der Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, umfassend mechanisches Mischen der genannten aus der Abfallschmieröl-Rückgewinnung bzw. -Wiederaufbereitung mittels selektiver Lösungsmittel stammenden Schlammkomponente, Erhitzen, Zugabe der genannten aus der EPDM- und SBS-Polymere enthaltenden Gruppe ausgewählten Elastomerkomponente in pulverisierter Form, Umrühren zur Erzeugung eines homogenen Gemischs, Zugeben der genannten isotaktischen Polypropylen- Härtungsmittelkomponente zu dem genannten Gemisch in pulverisierter Form, Umrühren zur Bildung eines homogenen Gemischs, Formen kleiner Blöcke aus dem genannten Gemisch, Schmelzen der genannten Blöcke und Vermischen mit destilliertem Bitumen vom Typ 180-200 mit einem Gemischanteil von 20 bis 40%, Rest Bitumen, unter Bildung eines Endgemischs, und Formen von Laiben aus dem genannten Endgemisch.

7. Verfahren zur Herstellung bituminöser Konglomerate unter Verwendung der Zusammensetzung nach den Ansprüchen 1 oder 2, umfassend mechanisches Mischen der aus der Abfallschmieröl-Rückgewinnung bzw. -Wiederaufbereitung mittels Schwefelsäurebehandlung mit nachfolgender Neutralisation erhaltenen Schlammkomponente, Erhitzen des Schlamms, Zugeben der aus der EPDM- und SBS-Copolymere umfassenden Gruppe ausgewählten Elastomerkomponente in pulverisierter Form, Umrühren zur Bildung eines homogenen Gemischs, Zugeben der genannten isotaktischen Polypropylen-Härtungsmittelkomponente zu dem genannten Gemisch in pulverisierter Form, Pulverisieren des genannten Gemischs zu einer Korngröße von weniger als 1000 Mikron, Vermischen mit geschmolzenem destilliertem Bitumen vom Typ 180-200.

8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren des weiteren umfaßt Mischen von 6% des Konglomerats mit 94% Zuschlagaggregat.

9. Verwendung der Zusammensetzung nach Anspruch 4 für die Herstellung von Straßendecken, umfassend Mischen und Schmelzen der genannten Zusammensetzung mit einem heißen Straßendeckenaggregat auf einer Temperatur von 160 bis 180ºC in einem Anteilverhältnis von 6% Zusammensetzung zu 94% Aggregat, und Zuführen des Gemischs zu einer Konglomeratmischvorrichtung.

10. Verfahren nach Anspruch 7, zur Anwendung bei der Herstellung von Straßendecken, des weiteren umfassend Mischen des genannten bituminösen Konglomerats mit einem heißen Straßendeckenaggregat in einem Anteilsverhältnis von 6% Konglomerat zu 94% Aggregat, und Zuführen des Gemischs in eine Konglomeratmischvorrichtung.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 9 oder 10, bei welchem das genannte Straßendeckenaggregat Sand, Steine und Füllstoffe enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die genannte Elastomerkomponente und die genannte als Härtungsmittelkomponente dienenden Polypropylene auf 600 bis 800 um pulverisiert werden.