Koude immobilisatie grond, uitvoeringsvormen en apparaten

3 UITVOERINGSVORMEN EN APPARATEN(Zie literatuurverwijzing 3, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 14, 17)

3.1 Koude immobilisatie

Koude immobilisatietechnieken worden door een aantal bedrijven op de Nederlandse markt aangeboden. De meeste aanbieders maken daarbij gebruik van in het buitenland verworven kennis en ervaring. De ervaring met koude immobilisatietechnieken in het buitenland is aanzienlijk. Reeds vele honderdduizenden tonnen materiaal werden geïmmobiliseerd. In het buitenland wordt de techniek veelal gebruikt voor aanvulling van groeven en deponien.
Vervolgens is de koude immobilisatietechniek in Nederland zodanig verder ontwikkeld, dat de immobilisaten kunnen voldoen aan de Nederlandse wet- en regelgeving. De belangrijkste technieken in Nederland zijn de techniek van VBM en de methode Vandofix (zoals die door een aantal bedrijven wordt gebruikt). De eerste richt zich op de verwerking van hoog uitlogend gevaarlijk afval (AVI-Vliegassen, galvanoslibben e.d.) de tweede met name op de vervaardiging van bouwstoffen uit verontreinigde minerale reststoffen (grond en industrieel afval).

Apparatuur voor koude immobilisatie is relatief eenvoudig. Zij bestaat voor het overgrote deel uit zeef- en menginstallaties die vergelijkbaar zijn met menginstallaties voor cementbeton.
Een algemeen processchema voor (ex situ) koude immobilisatietechnieken omvat de volgende stappen:

1. Het te immobiliseren materiaal wordt ontgraven (1). Wanneer dat in verband met de aard van de verontreinigende stof noodzakelijk is, worden vrijkomende dampen van vluchtige verontreinigende stoffen afgezogen (2).
2. Het ontgraven materiaal wordt gezeefd (3). Grof bodemvreemd materiaal (hout, plastic e.d. wordt verwijderd. De puinfractie wordt, indien dat in verband met de verontreiniging daarvan noodzakelijk is, gebroken (4) en teruggevoerd in het proces.
3. Het voorbehandelde materiaal wordt gemengd met bindmiddelen en water (5), waarna verharding plaatsvindt. Wanneer dat noodzakelijk is in verband met het vrijkomen van dampen van verontreinigende stoffen worden de afgassen van de menginstallatie afgezogen en gereinigd in een rookgasreinigingsinstallatie (6). Hierbij kan een rookgasreinigingsresidu ontstaan.

Figuur D5.1 Processchema koude immobilisatie

Een groot deel van de procédés gaat uit van de menging van het verontreinigde materiaal met bekende bindmiddelen zoals, cement, vliegas, en kalk, onder toevoeging van een (meestal kleine hoeveelheid) "werkzame stof". De samenstelling van deze werkzame stoffen wordt door de leveranciers niet vrijgegeven.

De werkzame stoffen hebben volgens de leveranciers de volgende werkingen:
- organische componenten die de hydraulische binding van cement vertragen worden inactief gemaakt (Glorit/Geosta en AS24/Chloranan, HAZCON);
- het is een sterk hydraulisch bindmiddel en katalysator (DRM/GFS);
- de binding van verontreinigende stoffen wordt versterkt (Vandofix);
- de dichtheid wordt vergroot (Vandofix);
- het precipiteren van zware metalen (Vandofix);
- verontreinigende stoffen worden aan de werkzame stof geadsorbeerd.
De hoeveelheid toegevoegd bindmiddel en werkzame stof varieert afhankelijk van het procédé en van het te immobiliseren materiaal.

Enkele voorbeelden, ontleend aan de literatuur:
Vandofix: mengsel van <0,5 m3 minerale reststof, >0,5 m3 grond met cement: 10-16 %, poederkoolvliegas 0-5 % en additieven: 0,5-3 %
DRM/GFS: 1 m3 slib + 0,5 m3 vliegas + 0,1 m3 bindmiddel + katalysator;
Hazcon- procédé: Schadelijke stof 82 - 49 %, cement 16 - 49%, werkzame stof 2%;
Domofix: 35 - 50 % portlandcement + nevenbestanddelen, waaronder zeolieten;
Stablex: 15 - 30 % diverse toeslagstoffen, waaronder adsorbers.

Van enkele technieken/leveranciers worden hieronder de kenmerkende eigenschappen van het procédé weergegeven:

Vandofix
Met deze methode wordt een groot depot gevormd uit materiaal dat elk afzonderlijk in dezelfde aard en mate is verontreinigd. Ernstig met zware metalen verontreinigd materiaal (grond en minerale reststoffen) worden voorbewerkt (ontdaan van ‘bodemvreemde’ materialen). De maximale korrelafmeting wordt gezeefd op 45 mm.
Het op deze wijze voorbewerkte materiaal is in hoge mate homogeen. Het basismateriaal wordt zo veel mogelijk aardvochtig gehouden. Met name de fysisch mechanische eigenschapen zijn constant. Het vochtgehalte en de korrelverdeling moeten binnen een enge bandbreedtes liggen opdat er op procesmatige wijze een betonproduct vervaardigd kan worden. Door toevoegen van het Vandofix additief en cement, wordt na intensieve menging in een aangepaste betoncentrale een aardvochtig, goed verdichtbaar mengsel verkregen. Dit product wordt met vrachtauto’s naar het werk in uitvoering gebracht, waarna met loaders en graders het materiaal wordt verspreid. Verdichten gebeurt met een statische zware wals.

Domofix
Na mengen wordt het materiaal geperst om een hoge dichtheid en lage porositeit te verkrijgen.

Stablex
Met het procédé is veel ervaring in Groot-Brittannië en Canada.
Het te immobiliseren materiaal wordt onder alkalische condities omgevormd tot een slurry. Afhankelijk van het type verontreinigende stof worden circa 10 verschillende toeslagstoffen gebruikt. De mengverhoudingen worden proefondervindelijk vastgesteld.
De hoeveelheid toeslagstoffen, waaronder adsorbers, bedraagt 15 - 30% op droge stof. De adsorbers zijn stoffen op basis van organokleimineralen; organische verontreinigende stoffen kunnen aan het organische deel gebonden worden door polaire binding.

Soliroc
Het proces bestaat uit drie stappen:

1. Silicaathoudend reagens wordt gemengd met afvalzuur, waarbij een monosiliciumzuur wordt gevormd. Het afvalzuur is bijvoorbeeld afkomstig uit de galvanische industrie, de ertsbereiding, etc.
2. Aan de monosiliciumzuuroplossing worden toxische (minerale) afvalstoffen toegevoegd (vloeibaar, slibvormig, of vaste stof), waarbij door een chemische reactie inerte metaalsilicaten ontstaan.
3. Een alkalische stof, zoals loog of kalk, wordt toegevoegd om de pH te verhogen. Hierbij precipiteren de metaalsilicaten en treedt polymerisatie op. Het ontstane materiaal is een slurry.

Door toevoeging van extra silicaathoudende reagentia aan de slurry ontstaat na een cementatieproces van een week tot een maand een steenachtig product. De uitharding gebeurt in de in de literatuur beschreven toepassingen in de deponie.