PL237469B1 - Sposób otrzymywania granulek siarki z dodatkiem inhibitora wydzielania siarkowodoru - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania granulek siarki z dodatkiem inhibitora wydzielania siarkowodoru, którym jest odpad po flotacji rudy miedzi, zmniejszający wyziewy siarkowodoru, a zawarta w granulce siarka zmniejsza ilość użytego asfaltu drogowego. Granulki te stosowane są zwłaszcza jako dodatek do mieszanek drogowych, składających się z kruszyw mineralnych oraz lepiszcza asfaltowosiarkowego, które to mieszanki używane są do budowy lub remontu nawierzchni drogowych. Granulki siarki z dodatkiem inhibitora wydzielania siarkowodoru otrzymuje się w mieszalniku dwuwałowym o objętości V 2 - 4 m3 ogrzewanym olejem grzewczym w temperaturze 125°C, w czasie 20 minut z prędkością obrotową mieszadła 50 obr/min. miesza się płynną masę o składzie 70 - 80% wagowych siarki odpadowej z 20 - 30% wagowych odpadu po flotacji rudy miedzi, płynną zawartość mieszalnika kieruje się do granulacji na granulator bębnowy, a następnie uformowane granulki spadają na transporter z taśmą stalową chłodzoną wodą, na którym schładzają się do postaci stałej, a następnie konfekcjonuje i dostarcza do producentów mieszanek mineralnoasfaltowych, stosowanych w drogownictwie do remontu i wykonania dróg jako dodatek do tych mieszanek, zmniejszając w nich ilość użytych asfaltów drogowych jak ilość wydzielanego siarkowodoru.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania granulek siarki z dodatkiem inhibitora wydzielania siarkowodoru.

W budowie dróg; częstą praktyką jest powlekanie kruszyw mineralnych takich jak piasek kwarcowy, szarogłaz, wapień, bazalt, gabro asfaltem drogowym. Wiadomo również ze stanu techniki, że asfalty drogowe można mieszać z, siarką lub jej formą zmodyfikowaną jaką jest polimer siarki. W patencie niemieckim DE 11058712 opisano kompozycję zawierającą 18,4% wagowych siarki. W patencie angielskim GB-A-2384240 opisano kompozycję zawierającą siarkę, w zakresie od 0,01 do 2% wagowych. W patencie polskim PL 209217 opisano lepiszcze na bazie asfaltów drogowych i masy siarkowej. W zgłoszeniu patentowym P.404270 opisano kompozycję polimeru siarki z asfaltem drogowym.

Jednym z problemów występujących podczas mieszania siarki z asfaltem jest to, że w czasie tego mieszania wydziela się siarkowodór na wskutek reakcji pomiędzy asfaltem a siarką w wysokich temperaturach, co stanowi zagrożenie dla osób wykonujących przygotowanie mieszanek drogowych na bazie lepiszcza asfalt plus siarka oraz wykonujących z tych mieszanek nawierzchnie drogowe. Niniejszy wynalazek ten problem likwiduje i pozwala również na znaczne zwiększenie ilości siarki w mieszance drogowej w porównaniu z rozwiązaniami podanymi ze stanu techniki.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu otrzymywania granulek siarki z dodatkiem inhibitora wydzielania siarkowodoru, które to granulki stosowane są zwłaszcza jako dodatek do asfaltowych mieszanek drogowych zmniejszających zużycie stosowanego w tych mieszankach asfaltu drogowego oraz znacznie ograniczają wyziewy siarkowodoru przy sporządzaniu tych mieszanek w wyższych temperaturach jak i ich układaniu na drogach.

Sposób otrzymywania granulek siarki z dodatkiem inhibitora wydzielania siarkowodoru, którym jest odpad po flotacji rady miedzi charakteryzuje się tym, że w mieszalniku poziomym dwuwałowym ogrzewanym olejem grzewczym, w temperaturze 125°C w czasie 20 minut z prędkością obrotową mieszadła 50 obr/min. miesza się płynną masę o składzie 70-80% wagowych siarki odpadowej z 20-30% wagowych odpadu po flotacji rudy miedzi, po czym płynną zawartość mieszalnika kieruje się do granulacji na granulatorze bębnowym a uformowane granulki spadają na transporter z taśmą stalową chłodzony wodą, na którym schładzają się do postaci stałej i są następnie konfekcjonuje.

Zaletą sposobu otrzymywania granulek siarki z dodatkiem inhibitora wydzielania siarkowo doru jest zmniejszenie w nich ilości użytych asfaltów drogowych jak i ilość wydzielanego siarkowodoru, przy czym zarówno siarka jak i inhibitor wydzielania siarkowodoru są odpadem przemysłowym.

Siarka to głównie produkt odsiarczania ropy i gazu o zawartości siarki elementarnej powyżej 95% wagowych. W ostatnich latach na świecie w związku z; intensyfikacją wydobycia ropy i gazu i ich odsiarczania znacznie wzrosła ilość siarki odpadowej powstałej podczas tego odsiarczania, co stanowi poważny problem ekologiczny szczególnie w tych krajach, które intensywnie wydobywają i odsiarczają ropę i gaz. Siarka odpadowa zalega na hałdach w ilości wielu milionów ton. Ta siarka może być surowcem do produkcji granulek siarki według wynalazku bez kosztownego jej przygotowania, jakie ma miejsce w przypadku jej polimeru. Granulki siarki użyte zwłaszcza przy budowie i remoncie dróg zmniejszają ilość odpadów siarki na hałdach, a więc mają wpływ na ekologię. Co się tyczy inhibitora siarkowodoru jest to odpad powstały po flotacji rudy miedzi a więc użycie go do granulek, siarki jako inhibitora siarkowodoru zmniejsza ilość odpadów po flotacji rudy miedzi na składowisku, co jest działaniem proekologicznym.

Sposób otrzymywania granulek siarki z dodatkiem inhibitora wydzielania siarkowodoru według wynalazku, przebiega on w dwóch następujących etapach:

etap I - to przygotowanie mieszaniny siarki i inhibitora, H2S, którym jest odpad po flotacji rudy miedzi. Stosuje się roztopioną siarkę odpadową o zawartości siarki elementarnej powyżej 95% wagowych oraz inhibitor wydzielania H2S, którym jest odpad z flotacji rudy miedzi o następującym składzie 23% wagowych SiO2, 24,1% wagowych CaCOs, 20% wagowych dolomitu, 5,4% wagowych MgO, 4,8% wagowych AbOs, 0,21% wagowych NasO, 0,19% wagowych CuO i soli Cu, 0,60% wagowych FesOs oraz 0,14% wagowych FeSO4. Ilość siarki odpadowej do inhibitora wydzielania H2S w ciekłej mieszaninie wynosi od 70-80% wagowych siarki odpadowej do 20-30% wagowych inhibitora H2S.

etap II - to uformowanie z mieszaniny wytworzonej w pierwszym etapie granulek siarki z inhibitorem, schłodzenie tych granulek oraz konfekcjonowanie granulek w worki lub parciane big bagi dostarczane do producentów asfaltowych mieszanek, drogowych i dozowanych do nich w miejsce części asfaltu drogowego w lepiszczu w ilości 20-50% wagowych.

PL 237 469 B1

Wytwarzanie granulek siarki z dodatkiem inhibitora siarkowodoru będące przedmiotem wynalazku odbywa się następująco. W mieszalniku poziomym dwuwałowym o objętości V 2-4 m³ ogrzewanym olejem grzewczym w temperaturze 12,5°C z prędkością obrotową mieszadła około 50 obr/min. przez około 20 minut mieszamy zadozowaną ciekłą siarkę, odpadową w ilości 70-80% wagowych oraz inhibitor siarkowodoru w ilości 20-30% wagowych. Po około 20 minutach płynną zawartość mieszalnika kierujemy na urządzenie do granulacji na granulatorze bębnowym zwane technicznie rotoformerem, wytworzone w nim granulki siarki z dodatkiem inhibitora wydzielania siarkowodoru o średnicy 3-5 mm spadają na taśmę stalową transportera chłodzonego wodą a schłodzone na transporterze stalowym granulki pakujemy do worków lub big bagów jako postać handlową. Dużą zaletą tego produktu jest to, że otrzymane granulki siarki z dodatkiem inhibitora H2S będące przedmiotem wynalazku posiadają taką konstrukcję wewnętrzną, że siarka jest dobrze zhomogenizowana z inhibitorem H2S, który jest blisko samej siarki co ma duży wpływ na skuteczne blokowanie wyziewu H2S. Zmniejszenie tego wyziewu jest proporcjonalne do ilości inhibitora H2S. Można również wylewać płynną zawartość mieszalnika o temperaturze 125°C na taśmę stalową chłodzoną wodą i kruszyć schłodzoną masę z mieszalnika na płatki o grubości nie większej niż 1,5-2 mm i szerokości 10-20 mm. Jednak z uwagi na warunki technologiczne na wytwórniach mieszanek mineralnoasfaltowych preferowane są granulki. Granulki siarki z dodatkiem inhibitora H2S w postaci handlowej dostarczane są do wytwórni mineralnych mieszanek z asfaltami drogowymi stosowanych do budowy i remontu dróg, w których to wyżej wymienione granulki siarki wprowadzane do mieszanki kruszywo mineralne z asfaltem drogowym zmniejszają ilość asfaltu w tej mieszance o 20-50% wagowych z równoczesnym ograniczeniem wyziewu H2S do wielkości bezpiecznej dla obsługi. Wytworzona zostaje mieszanka kruszywa mineralne a lepiszczem asfaltosiarkowym, która wpływa na obniżenie kosztów wykonania mieszanki drogowej oraz poprawę warunków eksploatacyjnych wykonanej z niej drogi, głownie dużej, odporności na koleinowanie co ma również duży wpływ na wydłużenie czasu eksploatacji tej drogi. W etapie I sporządzania mieszanek kruszywa mineralne wraz z lepiszczem asfaltowo siarkowym ogrzewa się kruszywo mineralne zwykle, do temperatury 150-170°C i podaje do mieszalnika głównego wytwórni mieszanek drogowych. Następnie w etapie II do głównego mieszalnika dodaje się ogrzany asfalt drogowy, zwykle w temperaturze 140-160°C w wyniku czego następuje mieszanie w mieszalniku, głównym kruszywa mineralnego i asfaltu drogowego zwykle w czasie 10-50 sekund. Po ustabilizowaniu się temperatury mieszanki kruszywo mineralne z asfaltem drogowym zwykle w przedziale 150-160°C do mieszalnika głównego dodajemy granulki siarki z dodatkiem inhibitora H2S i całość mieszamy 150-200 sekund. Po tym czasie granulki siarki w postaci stałej ulegają roztopieniu ciepłem zawartym w mieszance kruszywo-asfalt drogowy powstaje mieszanka kruszywo mineralne z lepiszczem asfaltowo siarkowym transportowana do miejsca wykonywania prac, gdzie układa się ją za pomocą typowych maszyn drogowych. Jeśli w skali porównawczej podamy w warunkach laboratoryjnych granulki siarki bez inhibitora siarkowodoru w ilości 20% wagowych lepiszcza asfaltowosiarkowego to podczas mieszania kruszywa mineralnego z lepiszczem asfaltowosiarkowym w małym mieszalniku z mieszadłem planetarnym w temperaturze 140-160°C wydziela się siarkowodór w ilości 200 ppm, co jest szkodliwe dla obsługi. Natomiast, jeśli w miejsce granulek siarki bez inhibitora dodamy granulki siarki z inhibitorem siarkowodoru w ilości 20-50% wagowych lepiszcza asfaltowosiarkowego i w składzie granulki jest 30% wagowych inhibitora siarkowodoru to w temperaturze 140-160°C podczas mieszania w skali porównawczej w warunkach laboratoryjnych wydziela się 2-4 ppm H2S, jest to poniżej NDS. Natomiast, jeśli w składzie granulki siarki jest 20% wagowych inhibitora H2S - a więc mniej niż uprzednio i doda się granulki siarki o tym składzie w ilości 20-50% wagowych lepiszcza asfaltowosiarkowego to w temperaturze 140-160°C podczas mieszania w warunkach laboratoryjnych gorących kruszyw mineralnych z lepiszczem asfaltowosiarkowym wydziela się 4-6 ppm H2S, jest to poniżej NDS. Naważki składników, temperatury i czasy mieszania stosowane w laboratoryjnej skali porównawczej sporządzania mieszanki kruszywo mineralne z lepiszczem asfaltowosiarkowym są w proporcjach wagowych do sporządzanych mieszanek kruszywo mineralne z lepiszczem asfaltowosiarkowym w przemysłowych wytwórniach mieszanek drogowych. Wyziewy H2S odpowiadają badaniom przeprowadzonym w skali porównawczej w laboratorium. Obserwuje się znaczne zmniejszenie wydzielania się siarkowodoru przy sporządzaniu mieszanek drogowych na bazie lepiszcza asfaltowosiarkowego w wyniku stosowania granulek siarki z dodatkiem inhibitora wyziewu H2S.

Zmniejszenie wydzielania się siarkowodoru zawdzięcza się inhibitorowi wyziewu H2S znajdującemu się w granulce siarki w ilości 20-30% wagowych powstałemu na bazie odpadów po flotacji rudy miedzi, który posiada w swym składzie duże ilości - związków chemicznych uznanych przez opracowania

PL 237 469 B1 literaturowe jako inhibitory wydzielania siarkowodoru w czasie mieszania w temperaturze 140-160°C z asfaltami drogowymi. Tymi związkami są tlenki miedzi i sole miedzi w ilości 0,19% wagowych, tlenek glinu w ilości 3,25% wagowych, żelazo trójwartościowe w postaci Fe2O3 w ilości 0,6% wagowych, żelazo dwuwartościowe w postaci FeSO4 w ilości 0,14% wagowych. Ponadto znajdująca się w granulce siarka w ilościach 70-80% wagowych zmniejsza zużycie asfaltu drogowego w lepiszczu asfaltosiarkowym o 20-50% wagowych. Sposób otrzymywania granulek siarki z inhibitorem H2S stosowanych jako dodatek do mieszanek drogowych na bazie kruszyw mineralnych i asfaltu drogowego został bliżej określony w przykładach.

P r z y k ł a d 1. Sporządza się mieszankę złożoną

Siarka odpadowa - 80% wagowych

Inhibitor wyziewu H2S w postaci odpadu po flotacji rudy miedzi - 20% wagowych

Razem - 100% wagowych

Tak sporządzoną mieszaninę w mieszalniku dwuwałowym o objętości 2 m³ ogrzewanym, olejem opałowym w temperaturze 125°C po czasie mieszania 20 minut z prędkością obrotową mieszadła 50 obr/min. w formie ciekłej podaje się na granulator bębnowy - rotoformer, a następnie uformowane granulki podaje się na transporter z taśmą stalową chłodzoną wodą w celu ich schłodzenia do ciała stałego i konfekcjonowaniu granulek siarki z inhibitorem wyziewu H2S do worków lub big bagów, które przewożone są do wytwórni mieszanek kruszyw mineralnych z lepiszczem asfaltów drogowych, do których dodajemy granulki siarki z zawartym w nich inhibitorem wyziewu H2S do tych mieszanek. Zawarta w granulce siarka zmniejsza zużycie asfaltów drogowych o 20-50% wagowych a inhibitor wyziewu H2S ogranicza jego emisje przy sporządzaniu mieszanek do 4-6 ppm a więc poniżej NDS wynoszącym 7 ppm.

P r z y k ł a d 2. Sporządza się mieszaninę złożoną

Siarka odpadowa - 70% wagowych

Inhibitor wyziewu H2S w postaci odpadu po flotacji rudy miedzi - 30% wagowych

Razem - 100% wagowych

Tak sporządzoną mieszaninę w mieszalniku dwuwałowym o objętości 4 m³ ogrzewanym olejem grzewczym w temperaturze 125°C po czasie mieszania 20 minut z prędkością obrotową mieszadła 50 obr/min. w formie ciekłej podaje się na granulator - rotoformer, a następnie uformowane granulki podaje się na transporter z taśmą stalową chłodzoną wodą w celu ich schłodzenia do ciała stałego a następnie konfekcjonuje do worków lub big bagów, które przewożone są do wytwórni mieszanek kruszyw mineralnych z lepiszczem asfaltów drogowych do których dodajemy granulki siarki z zawartym w nich inhibitorem H2S. Zawarta w granulce siarka zmniejsza zużycie asfaltów drogowych o 20-50% wagowych a zawarty w granulkach inhibitor wyziewu H2S ogranicza jego emisję przy sporządzaniu mieszanki do 2-4 ppm a więc poniżej NDS wynoszącym 7 ppm. Tak więc wyziewy H2S są mniejsze niż w przykładzie 1 z uwagi na zwiększoną ilość inhibitora H2S zawartą w granulce siarki.

Claims (1)

1. Sposób otrzymywania granulek siarki z dodatkiem inhibitora wydzielania siarkowodoru, którym jest odpad po flotacji rudy miedzi, znamienny tym, że w mieszalniku poziomym dwuwałowym ogrzewanym olejem grzewczym, w temperaturze 125°C w czasie 20 minut z prędkością obrotową mieszadła 50 obr/min. miesza się płynną masę o składzie 70-80% wagowych siarki odpadowej z 20-30% wagowych odpadu po flotacji rudy miedzi, po czym płynną zawartość mieszalnika kieruje się do granulacji na granulatorze bębnowym a uformowane granulki spadają na transporter z taśmą stalową chłodzony wodą, na którym schładzają się do postaci stałej i są następnie konfekcjonuje.