RU2805450C1 - Method for producing sulphur-impregnated chippings for construction of road bases and pavings and unit for production of sulphur-impregnated chippings - Google Patents
Method for producing sulphur-impregnated chippings for construction of road bases and pavings and unit for production of sulphur-impregnated chippings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805450C1 RU2805450C1 RU2023100360A RU2023100360A RU2805450C1 RU 2805450 C1 RU2805450 C1 RU 2805450C1 RU 2023100360 A RU2023100360 A RU 2023100360A RU 2023100360 A RU2023100360 A RU 2023100360A RU 2805450 C1 RU2805450 C1 RU 2805450C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crushed stone
- sulfur
- chippings
- impregnated
- sulphur
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства дорожно-строительных материалов и может быть использовано при получении серощебня с высокими эксплуатационными характеристиками для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог.The invention relates to the field of production of road building materials and can be used in the production of sulfur crushed stone with high performance characteristics for the construction of bases and surfaces of highways.
Известны способы упрочнения щебня его пропиткой различными материалами, в частности, битумом (SU1520043 Способ приготовления черного щебня, МГПС С04В26/26, опубл. 7.11.89 бюл. № 41, RU2200717 Способ приготовления черного щебня, МПК С04В26/26, C08L95/00, опубл. 20.03.2003 бюл. № 3). Недостатком способов являетсяThere are known methods for strengthening crushed stone by impregnating it with various materials, in particular, bitumen (SU1520043 Method for preparing black crushed stone, MGPS S04B26/26, publ. 7.11.89 bulletin No. 41, RU2200717 Method for preparing black crushed stone, IPC S04B26/26, C08L95/00, Published March 20, 2003, Bulletin No. 3). The disadvantage of the methods is
высокая стоимость используемых битумов и низкие прочностные показатели полученного щебня.the high cost of the bitumen used and the low strength characteristics of the resulting crushed stone.
Известен способ упрочнения щебня путем пропитки его расплавленной серой (Патент KZ25294 Способ повышения прочности щебня из известняка-ракушечника методом пропитки расплавом серы, МПК С04В28/36, опубл. 20.12.2011, бюл. № 12). В соответствии с указанным способом пропитку щебня в расплавленной сере осуществляют в герметизированной пропиточной ванне, установленной на открытом месте или под навесом, оборудованном средствами пожаротушения. Погружение щебня в расплав серы производят при температуре расплава 155°С после его предварительной сушки в сушильной камере до постоянной массы и нагреве его до 160°С для удаления остатков влаги. После погружения щебня в расплав серы его выдерживают в расплаве в изотермическом режиме в течение 60-90 мин, при этом длительность его пребывания в расплаве зависит от требуемой глубины пропитки, после этого его выгружают в емкость с холодной водой для охлаждения. После охлаждения пропитанные образцы отстаивают в течение 24 часов. Кроме улучшения эксплуатационных характеристик такого щебня способ позволяет утилизировать многотоннажные дешевые отходы серы.There is a known method of strengthening crushed stone by impregnating it with molten sulfur (Patent KZ25294 Method of increasing the strength of crushed stone from limestone-shell rock by impregnation with molten sulfur, IPC S04B28/36, published 12/20/2011, Bulletin No. 12). In accordance with this method, impregnation of crushed stone in molten sulfur is carried out in a sealed impregnation bath installed in an open place or under a canopy equipped with fire extinguishing means. Immersion of crushed stone in molten sulfur is carried out at a melt temperature of 155°C after it has been pre-dried in a drying chamber to constant weight and heated to 160°C to remove residual moisture. After immersing the crushed stone in the molten sulfur, it is kept in the melt in an isothermal mode for 60-90 minutes, while the duration of its stay in the melt depends on the required depth of impregnation, after which it is unloaded into a container with cold water for cooling. After cooling, the soaked samples are left to stand for 24 hours. In addition to improving the performance characteristics of such crushed stone, the method allows for the disposal of large-tonnage cheap sulfur waste.
Недостатком способа получения серощебня и устройства для его осуществления по патенту KZ25294 является то, что используют органогенный известняк-ракушечник с относительно низкой плотностью зерен - 2,2 г/см3, относительно высокой пористостью до 32% и, соответственно, с низким коэффициентом теплопроводности 0,25 ккал/ м*час*град С (Источник: https://www.zdanija.ru/TermsIl/p2_articleid/1462). Высокая пористость обуславливает сравнительно высокий показатель естественной влажности щебня ракушечника, что в сочетании с низким коэффициентом теплопроводности приводит к значительным временным и энергетическим затратам на его сушку и нагрев. Таким образом, способ получения серощебня, приведенный в патенте KZ25294 и описанный в его Примере 1, является низкопроизводительным. Длительное время пропитки в герметизированной ванне - до 1,5 часов и последующая выдержка в течение 24 ч после охлаждения удлиняют процесс получения серощебня, снижая производительность способа.The disadvantage of the method for producing gray crushed stone and the device for its implementation according to the KZ25294 patent is that they use organic limestone-shell rock with a relatively low grain density - 2.2 g/cm 3 , relatively high porosity up to 32% and, accordingly, with a low thermal conductivity coefficient 0 .25 kcal/m*hour*degree C (Source: https://www.zdanija.ru/TermsIl/p2_articleid/1462). High porosity causes a relatively high natural moisture content of crushed shell rock, which, combined with a low thermal conductivity coefficient, leads to significant time and energy costs for its drying and heating. Thus, the method for producing sulfur crushed stone, given in patent KZ25294 and described in its Example 1, is low-productivity. A long impregnation time in a sealed bath - up to 1.5 hours and subsequent holding for 24 hours after cooling prolongs the process of obtaining sulfur crushed stone, reducing the productivity of the method.
Другим недостатком способа получения серощебня по патенту KZ 25294 является его сравнительно низкая прочность, обусловленная высокой пористостью. Низкая прочность серощебня известного способа обусловлена также резким его охлаждением после пропитки в холодной воде, что способствует быстрому переходу расплава серы в кристаллическое состояние с преобразованием ее аллотропических модификаций с β-модификации в более плотную α-модификацию (Источник: Воронков М.Г. Реакции серы с органическими соединениями, Издательсво «Наука», Сибирское отделение, Новосибирск 1979 г., С 18-19). Это ведет к возникновению внутренних напряжений в структуре серы и снижению прочности серощебня.Another disadvantage of the method for producing gray crushed stone according to the KZ 25294 patent is its relatively low strength due to high porosity. The low strength of sulfur crushed stone using the known method is also due to its sharp cooling after impregnation in cold water, which contributes to the rapid transition of molten sulfur into a crystalline state with the transformation of its allotropic modifications from β-modification to a denser α-modification (Source: Voronkov M.G. Reactions of sulfur with organic compounds, Nauka Publishing House, Siberian Branch, Novosibirsk 1979, pp. 18-19). This leads to the emergence of internal stresses in the structure of sulfur and a decrease in the strength of sulfur crushed stone.
Недостатком способа получения серощебня, приведенного в примере 2 патента KZ 25294, является то, что исходный щебень из ракушечника с естественной влажностью погружают в расплав серы, имеющий температуру 175°С, и выдерживают его 60 мин. Погружение холодного и влажного щебня в расплав серы приводит к ее вспениванию и локальному охлаждению расплава, неравномерному распределению его температуры по объему. В результате создаются нестабильные условия пропитки щебня серой, что также влияет на снижение производительности способа.The disadvantage of the method for producing sulfur crushed stone, given in example 2 of the KZ 25294 patent, is that the original crushed stone from shell rock with natural moisture is immersed in a molten sulfur having a temperature of 175 ° C and kept for 60 minutes. Immersion of cold and wet crushed stone in molten sulfur leads to its foaming and local cooling of the melt, uneven distribution of its temperature throughout the volume. As a result, unstable conditions are created for the impregnation of crushed stone with sulfur, which also affects the reduction in the productivity of the method.
Еще одним недостатком способа по патенту KZ 25294 является неполное удаление пленки расплава серы с поверхности готового серощебня. При охлаждении серощебня, его выдержке после охлаждения в течение 24 часов и последующего складирования в штабеле, вследствие наличия излишков серы на его поверхности происходит слипание кусков щебня в крупные агломераты, которые перед транспортировкой и укладкой серощебня в конструктивный слой автомобильной дороги должны пройти дополнительную операцию разработки, что требует привлечения дополнительных средств механизации. При этом в результате механического воздействия происходит разрушение зерен серощебеня с обнажением его внутренней поровой структуры, не заполненной серой. Это ухудшает качество серощебня, повышает его водопоглощение и снижает марку по морозостойкости. Наличие излишков серы в виде пленки на поверхности зерен серощебня снижает его шероховатость, что в случае его применения в качестве материала покрытия автомобильной дороги способствует снижению коэффициента сцепления колеса автомобиля с поверхностью покрытия.Another disadvantage of the method according to patent KZ 25294 is the incomplete removal of the film of molten sulfur from the surface of the finished sulfur crushed stone. When cooling gray crushed stone, holding it after cooling for 24 hours and then storing it in a stack, due to the presence of excess sulfur on its surface, pieces of crushed stone stick together into large agglomerates, which must undergo an additional development operation before transporting and laying the gray crushed stone in the structural layer of the highway, which requires the use of additional means of mechanization. In this case, as a result of mechanical action, the grains of sulfur crushed stone are destroyed, exposing its internal pore structure, which is not filled with sulfur. This deteriorates the quality of gray crushed stone, increases its water absorption and reduces the frost resistance grade. The presence of excess sulfur in the form of a film on the surface of sulfur crushed stone grains reduces its roughness, which, if used as a road surface material, helps to reduce the coefficient of adhesion of a car wheel to the surface of the coating.
Кроме того, у ракушечника структура пор цельнораковинная или обломочно-раковинная; текстура ракушечника имеет хорошо сохранившиеся раковины или крупные обломки, которые слабо скреплены кальцитовым цементом (источник: https://petromramor.ru/index.php?nav=90), в результате ракушечник имеет макро капиллярно-пористую и микропористую структуру. По этой причине по мнению авторов при пропитке ракушечника расплавом серы последний при взаимодействии с порами макроструктуры заполняет эффективно лишь капиллярно-пористую структуру стенки самой макропоры, при этом заполнение основного воздушного объема макропоры расплавом серы малоэффективно, поскольку кристаллизация и перекристаллизация расплава серы в поровом пространстве большего объема обуславливает и его большую термодинамическую усадку, возникновение внутренних напряжений и микротрещин, вследствие этого пропитка ракушечника серой малоэффективна, поскольку несущественно влияет на изменение его прочности.In addition, shell rock has a whole-shell or fragment-shell pore structure; the texture of the shell rock has well-preserved shells or large fragments that are weakly held together by calcite cement (source: https://petromramor.ru/index.php?nav=90), as a result, the shell rock has a macro-capillary-porous and microporous structure. For this reason, according to the authors, when shell rock is impregnated with molten sulfur, the latter, when interacting with the pores of the macrostructure, effectively fills only the capillary-porous structure of the wall of the macropore itself, while filling the main air volume of the macropore with molten sulfur is ineffective, since the crystallization and recrystallization of the molten sulfur in the pore space of a larger volume also causes its greater thermodynamic shrinkage, the occurrence of internal stresses and microcracks; as a result, impregnation of shell rock with sulfur is ineffective, since it does not significantly affect the change in its strength.
Из патента KZ 25294 известна также установка по производству серощебня, которая включает сушильную камеру, герметизированную пропиточную ванну с расплавом серы с контролем температуры расплава, изотермического режима и времени выдержки, что предполагает систему управления, емкость с холодной водой для охлаждения серощебня. Предполагаются средства для вентиляции, средства для пожаротушения. Установке присущи те же недостатки, что и способу приготовления серощебня.From patent KZ 25294, an installation for the production of gray crushed stone is also known, which includes a drying chamber, a sealed impregnation bath with molten sulfur with control of the melt temperature, isothermal mode and holding time, which involves a control system, a container with cold water for cooling the gray crushed stone. Ventilation and fire extinguishing means are provided. The installation has the same disadvantages as the method of preparing gray crushed stone.
Описанный способ получения серощебня по патенту KZ 25294 (пример 1) и устройство для его осуществления по этому патенту являются наиболее близкими аналогами предлагаемых решений.The described method for producing sulfur crushed stone according to patent KZ 25294 (example 1) and the device for its implementation according to this patent are the closest analogues of the proposed solutions.
Задачей изобретения является повышение производительности приготовления серощебня, улучшение его прочностных характеристик, повышение эффективности пропитки щебня, исключение слеживания и слипания серощебня при его пропитке, охлаждении и складировании.The objective of the invention is to increase the productivity of preparing gray crushed stone, improve its strength characteristics, increase the efficiency of impregnation of crushed stone, and eliminate caking and sticking of gray crushed stone during its impregnation, cooling and storage.
Техническим результатом является проведение пропитки щебня серой и охлаждение серощебня в динамическом режиме, использование исходного материала щебня с более высокой плотностью, более высоким коэффициентом теплопроводности, уменьшение термодинамической усадки и уменьшение возникающих внутренних напряжений и микротрещин, исключение резкого охлаждения серощебня с исключением перехода серы в порах щебня из одной модификации в другую и устранением возможности возникновения внутренних напряжений в структуре серы при охлаждении серощебня.The technical result is the impregnation of crushed stone with sulfur and cooling of the crushed stone in a dynamic mode, the use of crushed stone source material with a higher density, a higher coefficient of thermal conductivity, a reduction in thermodynamic shrinkage and a reduction in the resulting internal stresses and microcracks, the elimination of sudden cooling of the gray crushed stone with the exception of the transition of sulfur in the pores of the crushed stone from one modification to another and eliminating the possibility of internal stresses occurring in the sulfur structure during cooling of sulfur crushed stone.
Задача решается и технический результат реализуется в способе приготовления серощебня, включающем как и в ближайшем аналоге погружение щебня в расплав серы при температуре достижения минимальной вязкости расплава серы около 0,065 пз с предпочтительной температурой расплава 155°С (Источник: Бусев А.И., Симонова Л.Н. Аналитическая химия серы, издательство "Наука" 1975 г. 15 с.) после его предварительной сушки в сушильной камере до постоянной массы, пропитку щебня в расплавленной сере, для чего после погружения щебня в расплав серы его выдерживают в расплаве в изотермическом режиме, при этом длительность его пребывания в расплаве серы зависит от используемой фракции щебня, его характеристик, требуемой глубины пропитки, после пропитки серощебень выгружают, охлаждают, затем после охлаждения пропитанные образцы отстаивают и складируют.The problem is solved and the technical result is realized in the method of preparing sulfur crushed stone, which includes, as in the closest analogue, immersion of crushed stone in molten sulfur at a temperature of achieving the minimum viscosity of the sulfur melt of about 0.065 poz with a preferred melt temperature of 155 ° C (Source: Busev A.I., Simonova L .N. Analytical chemistry of sulfur, publishing house "Nauka" 1975, 15 p.) after its preliminary drying in a drying chamber to constant weight, impregnation of crushed stone in molten sulfur, for which, after immersing the crushed stone in molten sulfur, it is kept in the melt in an isothermal mode , while the duration of its stay in the molten sulfur depends on the crushed stone fraction used, its characteristics, the required depth of impregnation. After impregnation, the sulfur crushed stone is unloaded, cooled, then after cooling the impregnated samples are settled and stored.
Отличия предлагаемого решения от ближайшего аналога заключаются в том, что в качестве исходного материала берут щебень из осадочных плотных горных пород со средней плотностью зерен от 2,0 до 3,5 г/см3, теплопроводностью 2,5-6,5 ккал/м*час*град С, щебень предварительно нагревается и сушится в сушилке барабанного типа при температуре 450-750°С в течение 15-45 мин. Далее нагретый и высушенный щебень помещают в емкость с расплавом серы с температурой 130-165°С, близкой к температуре минимальной вязкости расплава серы. Пропитку щебня расплавленной серой проводят в динамическом режиме при поступательном его перемещении и перемешивании в расплаве серы в течение 15-60 мин в завимости от требуемой марки по дробимости серощебня. Охлаждение серощебня после пропитки проводят в виброкипящем слое, для чего серощебень после выгрузки подвергают вибрации с одновременным обдувом его воздухом. Режимы вибраций и обдува несущественны по отношению к решаемой задаче.The differences between the proposed solution and the closest analogue are that crushed stone from dense sedimentary rocks with an average grain density of 2.0 to 3.5 g/cm 3 and a thermal conductivity of 2.5-6.5 kcal/m is taken as the starting material *hour*degree C, crushed stone is preheated and dried in a drum-type dryer at a temperature of 450-750°C for 15-45 minutes. Next, the heated and dried crushed stone is placed in a container with molten sulfur at a temperature of 130-165°C, close to the temperature of the minimum viscosity of the molten sulfur. Impregnation of crushed stone with molten sulfur is carried out in a dynamic mode with its progressive movement and mixing in the molten sulfur for 15-60 minutes, depending on the required grade of crushability of sulfur crushed stone. Cooling of gray crushed stone after impregnation is carried out in a vibro-fluidized bed, for which purpose the gray crushed stone after unloading is subjected to vibration while simultaneously blowing air over it. Vibration and blowing modes are unimportant in relation to the problem being solved.
Задача решается и технический результат достигается также в Установке для получения серощебня, содержащей как и в ближайшем аналоге средства для перемещения исходного и высушенного до постоянной массы щебня и готового серощебня, барабанную сушилку для щебня, устройство пропитки щебня расплавленной серой, устройство для охлаждения серощебня, систему управления режимами.The problem is solved and the technical result is also achieved in the Installation for the production of sulfur crushed stone, containing, as in the closest analogue, means for moving the original and dried to a constant mass of crushed stone and finished sulfur crushed stone, a drum dryer for crushed stone, a device for impregnating crushed stone with molten sulfur, a device for cooling gray crushed stone, a system mode management.
Отличия предложенной установки от наиболее близкого аналога состоят в том, что устройство для пропитки щебня серой выполнено в виде емкости - смесителя со средством перемещения пропитываемого щебня - шнеком, а устройство для охлаждения серощебня представляет собой вибролоток охлаждения, снабженный виброблоком, в боковых стенках лотка выполнены отверстия для подачи струй/потока воздуха на охлаждаемый серощебень. Отверстия или углубления выполнены и в нижней части лотка - для стекания избытоной серы. Установка для получения серощебня может быть снабжена виброгрохотом для получения требуемой фракции щебня, установленной после сушилки исходного щебня до устройства пропитки его серой.The differences between the proposed installation and the closest analogue are that the device for impregnating crushed stone with sulfur is made in the form of a container - a mixer with a means of moving the impregnated crushed stone - a screw, and the device for cooling sulfur crushed stone is a vibrating cooling tray equipped with a vibrating block; holes are made in the side walls of the tray for supplying jets/flow of air to cooled grey-crushed stone. Holes or recesses are also made in the lower part of the tray to drain excess sulfur. The installation for producing sulfur crushed stone can be equipped with a vibrating screen to obtain the required crushed stone fraction, installed after drying the initial crushed stone before impregnating it with sulfur.
На чертеже приведена установка для получения серощебня, которая осуществляет способ приготовления серощебня и которая включает забетонированную площадку с навесом для исходного щебня; содержит ленточный транспортер 1 для подачи исходного щебня в барабанную сушилку, барабанную сушилку 2 для сушки исходного щебня, при необходимости виброгрохот 3 двухсеточный для удаления пылевидных и мелких частиц и более крупных кусков, чем требуется. Установка содержит также емкость 4 с серой и ее дозатором, устройство 5 для пропитки щебня серой, один вход которого связан с сушилкой 2 непосредственно или через виброгрохот, второй - с бункером с серой, а выход связан с устройством 6 для охлаждения серощебня. Устройство 5 для пропитки щебня во внутренней своей части снабжено шнеком (не показано), расположенным по центральной оси емкости для расплава серы (не показано) и питаемым от пускового устройства (не показано). Устройство 6 для охлаждения серощебня выполнено в виде вибролотка и снабжено боковыми отверстиями для подачи воздуха на серощебень, а также ленточным транспортером 7 для перемещения готового серощебня к месту складирования. Процесс пропитки щебня полностью контролируется системой управления 8.The drawing shows an installation for producing gray crushed stone, which implements a method for preparing gray crushed stone and which includes a concreted area with a canopy for the original crushed stone; contains a belt conveyor 1 for feeding the initial crushed stone into the drum dryer, a drum dryer 2 for drying the initial crushed stone, and, if necessary, a two-mesh vibrating screen 3 for removing dust and small particles and larger pieces than required. The installation also contains a container 4 with sulfur and its dispenser, a device 5 for impregnating crushed stone with sulfur, one input of which is connected to the dryer 2 directly or through a vibrating screen, the second is connected to a hopper with sulfur, and the output is connected to a device 6 for cooling the sulfur crushed stone. Device 5 for impregnating crushed stone in its internal part is equipped with a screw (not shown), located along the central axis of the container for molten sulfur (not shown) and fed from a starting device (not shown). The device 6 for cooling gray crushed stone is made in the form of a vibrating tray and is equipped with side openings for supplying air to the gray crushed stone, as well as a conveyor belt 7 for moving the finished gray crushed stone to the storage site. The crushed stone impregnation process is fully controlled by control system 8.
Способ получения серощебня осуществляется, а установка по производству серощебня работает следующим образом.The method for producing gray crushed stone is carried out, and the installation for the production of gray crushed stone operates as follows.
Исходное сырье - щебень из осадочных плотных горных, например, карбонатных пород - известняка с указанными выше характеристиками ленточным транспортером 1 подается в сушилку 2, где он нагревается и сушится при температуре 450-750°С до постоянной массы. После сушки нагретый до указанной температуры щебень с высушенными порами перемещается в устройство 5 для пропитки серой. Для подачи щебня в устройстве 5 предусмотрен входной люк (не показано). Перед этим в устройство 5 из емкости 4 с серой с дозатором подается сера во второй входной люк, расположенный в верхней части устройства 5 (не показано), где она и расплавляется до заданной температуры. Нагревание серы до нужной температуры в пределах 130-165°С обусловлено минимальной вязкостью ее расплава. Расплавление серы обеспечивается нагревом корпуса устройства 5 для пропитки кольцевыми нагревателями сопротивления или индукционными нагревателями, расположенными с внешней стороны корпуса устройства 5 по всей его длине (не показано). При этом температура подаваемого щебня и температура расплава серы в устройстве 5 примерно одинаковы. Щебень, попадая в расплав серы, полностью погружается в него и начинает перемещаться к выходу устройства 5 шнеком (не показано) в изотермическом режиме. Это обеспечивается системой 8 управления установки. Длина емкости с расплавленной серой, длина шнека и скорость его вращения рассчитаны таким образом, что перемещение щебня в устройстве 5 от его входа до выхода занимает от 15 до 60 минут. При перемещении щебня в расплаве серы за счет вращения шнека обеспечивается равномерное их перемешивание, проникновение в открытые сухие поры щебня расплавленной до состояния максимальной текучести серы, минимального значения ее вязкости При этом минимальном значении вязкости и динамичном режиме пропитки текучая сера легко и быстро проникает в поры щебня, и процесс этот интенсифицирован за счет дополнительного по отношению к ближайшему аналогу перемещения щебня к выходу и перемешивания его в расплаве. Для пропитки щебня фракции 5-20 мм потребуется время 15 мин., для фракции 20-40 мм - 30 мин, фракции 40-70 мм потребуется 60 мин. Поскольку в способе использован щебень из плотных пород, имеющий только капиллярно-пористую структуру, ее заполнение расплавом серы более эффективно по отношению к ближайшему аналогу и обуславливает большую его прочность. Кроме того, такой динамический режим пропитки щебня серой не дает кускам щебня склеится друг с другом уже на этом этапе его обработки. Температура расплава поддерживается системой управления 8 установки с помощью датчиков температуры (не показано) любым из известных способов. Достаточный уровень расплавленной серы в устройстве 5 пропитки контролируется и поддерживается постоянным с помощью датчиков уровня поплавковых, радарных или магнитных системы управления. Щебень постепенно продвигается к выходу устройства 5, к его выходному люку (не показано). Расположение продольной оси устройства 5 с небольшим наклоном к его выходу обеспечивает лучшую выгрузку щебня. У выходного люка устройства 5 полученный серощебень вываливается под собственной тяжестью на вибролоток 6, в боковой части которого выполнены отверстия для подачи воздуха. При попадании пропитанного серощебня в вибролоток 6 начинаются его вибрации, одновременно подается воздух для создания виброкипящего слоя для охлаждения серощебня. Путем вибрации серощебня с одновременной подачей на него воздуха вокруг массы серощебня создается режим виброкипящего слоя, где происходит быстрое динамическое освобождение серощебня от излишков серы вне пор и его охлаждение без слипания его кусков друг с другом. Наложение вибрации на взвешенный (кипящий) слой материала позволяет повысить интенсивность освобождения серощебня от лишней серы за небольшой промежуток времени 10-60 сек.. Это исключает резкое охлаждение серощебня и, как следствие, исключает переход серы из одной модификации в другую, устраняет возможность возникновения внутренних напряжений в структуре серы и снижение прочности серощебня, при этом сокращается время охлаждения, исключается слипание, спекание кусков серощебня, вибрация серощебня после его пропитки способствует быстрому и кардинальному удалению излишков расплавленной серы с серощебня. Пропитка щебня серой в динамическом режиме с его перемещением в расплаве серы и перемешиванием его в расплаве создают оптимальный режим пропитки, сокращая время данной операции. Расход воздуха и виброрежим регулируются в зависимости от массы серощебня, его крупности системой 8 управления. Общее время нахождения щебня в установке вместе с его первоначальной сушкой, пропиткой, охлаждением с освобождением от излишков серы с его поверхности составляет 0,5-1,46 часов по сравнению с временем получения серощебня в прототипе - 25,5 часов.The initial raw material - crushed stone from dense sedimentary rocks, for example, carbonate rocks - limestone with the above characteristics is fed by a conveyor belt 1 into the dryer 2, where it is heated and dried at a temperature of 450-750 ° C to constant weight. After drying, crushed stone with dried pores heated to the specified temperature is moved to device 5 for impregnation with sulfur. To supply crushed stone, device 5 has an entrance hatch (not shown). Before this, sulfur is supplied to device 5 from a container 4 with sulfur with a dispenser into the second inlet hatch located in the upper part of device 5 (not shown), where it melts to a given temperature. Heating of sulfur to the required temperature within 130-165°C is due to the minimum viscosity of its melt. The melting of sulfur is ensured by heating the body of the device 5 for impregnation with ring resistance heaters or induction heaters located on the outside of the body of the device 5 along its entire length (not shown). In this case, the temperature of the supplied crushed stone and the temperature of the sulfur melt in device 5 are approximately the same. Crushed stone, falling into the molten sulfur, is completely immersed in it and begins to move to the outlet of device 5 by a screw (not shown) in isothermal mode. This is ensured by the installation control system 8. The length of the container with molten sulfur, the length of the screw and its rotation speed are designed in such a way that moving crushed stone in device 5 from its inlet to its outlet takes from 15 to 60 minutes. When moving crushed stone in molten sulfur, rotation of the screw ensures their uniform mixing, penetration into the open dry pores of crushed stone of sulfur melted to a state of maximum fluidity, the minimum value of its viscosity. At this minimum value of viscosity and dynamic impregnation mode, flowing sulfur easily and quickly penetrates into the pores of crushed stone , and this process is intensified due to the additional movement of crushed stone to the outlet and mixing it in the melt in relation to the nearest analogue. To impregnate crushed stone of a fraction of 5-20 mm, it will take 15 minutes, for a fraction of 20-40 mm - 30 minutes, for a fraction of 40-70 mm it will take 60 minutes. Since the method uses crushed stone made from dense rocks, which has only a capillary-porous structure, filling it with molten sulfur is more effective in relation to the closest analogue and causes its greater strength. In addition, this dynamic mode of impregnation of crushed stone with sulfur prevents pieces of crushed stone from sticking to each other already at this stage of its processing. The melt temperature is maintained by the control system 8 of the installation using temperature sensors (not shown) by any of the known methods. A sufficient level of molten sulfur in the impregnation device 5 is controlled and maintained constant using level sensors of float, radar or magnetic control systems. The crushed stone gradually moves towards the exit of device 5, towards its exit hatch (not shown). The location of the longitudinal axis of device 5 with a slight inclination towards its outlet provides better unloading of crushed stone. At the exit hatch of device 5, the resulting gray crushed stone falls out under its own weight onto a vibrating tray 6, in the side of which there are holes for air supply. When impregnated gray crushed stone enters the vibrating chute 6, its vibrations begin, and at the same time air is supplied to create a vibrating fluidized layer to cool the gray crushed stone. By vibrating the gray crushed stone with the simultaneous supply of air to it, a vibrating fluidized layer regime is created around the mass of gray rubble, where the rapid dynamic release of the gray crushed stone from excess sulfur outside the pores and its cooling without sticking of its pieces to each other occurs. The application of vibration to a suspended (boiling) layer of material allows you to increase the intensity of the release of gray crushed stone from excess sulfur in a short period of time of 10-60 seconds. This eliminates the sudden cooling of gray crushed stone and, as a result, eliminates the transition of sulfur from one modification to another, eliminates the possibility of internal stresses in the structure of sulfur and a decrease in the strength of sulfur crushed stone, while the cooling time is reduced, adhesion and sintering of pieces of sulfur crushed stone are eliminated, vibration of the sulfur crushed stone after its impregnation contributes to the rapid and radical removal of excess molten sulfur from the sulfur crushed stone. Impregnation of crushed stone with sulfur in a dynamic mode with its movement in the molten sulfur and mixing it in the melt creates an optimal impregnation mode, reducing the time of this operation. Air flow and vibration mode are regulated depending on the mass of gray crushed stone and its size by the 8 control system. The total residence time of crushed stone in the installation, together with its initial drying, impregnation, cooling with the release of excess sulfur from its surface, is 0.5-1.46 hours compared to the time of obtaining sulfur crushed stone in the prototype - 25.5 hours.
Далее после охлаждения серощебня до температуры окружающей среды готовый серощебень ленточным транспортером направляется в место складирования. В процессе приготовления серощебня проводят аспирацию установки.Then, after cooling the gray crushed stone to ambient temperature, the finished gray crushed stone is sent by a belt conveyor to the storage location. In the process of preparing gray crushed stone, the installation is aspirated.
Прочность серощебня характеризуется маркой, определенной по дробимости при сжатии (раздавливании) в цилиндре согласно методике, приведенной в ГОСТ 8269.0-97 «Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний» и ГОСТ 33030-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Определение дробимости».The strength of gray crushed stone is characterized by a grade determined by crushability during compression (crushing) in a cylinder according to the methodology given in GOST 8269.0-97 “Crushed stone and gravel from dense rocks and industrial waste for construction work. Methods of physical and mechanical tests" and GOST 33030-2014 "Public automobile roads. Crushed stone and gravel from rocks. Determination of crushability."
В процессе приготовления, испытаний серощебня был использован щебень, классифицируемый по ГОСТ 32703-2014 и ГОСТ 8267-93 как щебень из осадочных горных пород со средней плотностью зерен от 2,0 до 3,5 г/см3, обладающий маркой по дробимости М200-М 600, маркой по морозостойкости F15-F25, маркой по истираемости И3-И6, теплопроводностью 2,5-6,5 ккал/м*час*град., в виде фракций: 5-10 мм; 10-20 мм; 20-40 мм; 40-70 мм; 40-80 мм; 22,4-31,5 мм; 31,5-45 мм, 45-63 мм, 63-90 мм.In the process of preparing and testing sulfur crushed stone, crushed stone was used, classified according to GOST 32703-2014 and GOST 8267-93 as crushed stone from sedimentary rocks with an average grain density of 2.0 to 3.5 g/cm 3 , with a crushability grade of M200- M 600, frost resistance grade F15-F25, abrasion grade I3-I6, thermal conductivity 2.5-6.5 kcal/m*hour*deg., in the form of fractions: 5-10 mm; 10-20 mm; 20-40 mm; 40-70 mm; 40-80 mm; 22.4-31.5 mm; 31.5-45 mm, 45-63 mm, 63-90 mm.
Приведенные ниже примеры характеризуют техническую сущность изобретения с получением описанного технического результата. Результаты испытаний сведены в Таблицу.The examples below characterize the technical essence of the invention to obtain the described technical result. The test results are summarized in the Table.
Пример 1 (по прототипу). Пропитывались образцы щебня из ракушечника фракции 10 мм, высущенного до постоянной массы. Сухие образцы, предварительно нагретые до 160°С, погружались в расплав серы с температурой 155°С, вязкостью 0,065 пз и выдерживались там в изотермическом режиме в течение 90 минут. Далее пропитанные образцы выгружались из расплава и выдерживались 24 часа, затем проводились определения показателей полученных образцов. Предел прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии составил 22(11) МПа, водопоглощение по массе 0,6%, морозостойкость (циклы) Мрз 500. Общее время обработки щебня составило 25, 5 часов.Example 1 (based on the prototype). Samples of crushed stone from shell rock of fraction 10 mm, dried to constant weight, were impregnated. Dry samples, preheated to 160°C, were immersed in molten sulfur with a temperature of 155°C, viscosity 0.065 poz and kept there in isothermal mode for 90 minutes. Next, the impregnated samples were unloaded from the melt and kept for 24 hours, then the parameters of the resulting samples were determined. The compressive strength in a water-saturated state was 22(11) MPa, water absorption by mass was 0.6%, frost resistance (cycles) was Mr3 500. The total processing time for crushed stone was 25.5 hours.
Пример 2. Пропитывались образцы щебня средней плотности зерна 2,0 г/см3, теплопроводностью 2,5 ккал/м*час*град С фракции до 20 мм, высущенного до постоянной массы. Сухие образцы, предварительно нагретые до 450°С в течение 15 мин., подавались на устройство пропитки серой, погружались в ее расплав при температуре 150°С с вязкостью 0,076 пз и перемешивались в расплаве серы шнеком, продвигаясь с перемешиванием вдоль емкости с расплавом серы в изотермическом режиме к выходу в течение 15 минут. Далее пропитанные образцы выгружались из расплава в вибролоток, обрабатывались там в виброкипящем слое в течение 10 сек, затем определялись показатели полученных образцов. При этом общее время обработки щебня составило 30 минут, предел прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии - 90 Мпа, водопоглощение по массе 0,5%, морозостойкость 600 Мрз.Example 2. Samples of crushed stone with an average grain density of 2.0 g/cm3, thermal conductivity of 2.5 kcal/m*hour*deg C, fraction up to 20 mm, dried to constant weight, were impregnated. Dry samples, preheated to 450°C for 15 minutes, were fed to a sulfur impregnation device, immersed in its melt at a temperature of 150°C with a viscosity of 0.076 pos and mixed in the molten sulfur with a screw, moving with stirring along the container with the molten sulfur in isothermal mode to the exit for 15 minutes. Next, the impregnated samples were unloaded from the melt into a vibrating chute, processed there in a vibrating fluidized bed for 10 seconds, then the characteristics of the resulting samples were determined. In this case, the total processing time of crushed stone was 30 minutes, the compressive strength in a water-saturated state was 90 MPa, water absorption by weight was 0.5%, frost resistance was 600 MPa.
Пример 3. Исследования проводились в соответствии с примером 2, только щебень брали со средней плотностью зерна 3,5 г/см3, теплопроводностью 6,5 ккал/м*час*град С, фракции до 40 мм, предварительно просущенный и нагретый до температуры 750°С в течение 45 мин., температура расплава серы 165°С, вязкость серы 0,10 пз, пребывание щебня в расплаве серы составило 60 минут, охлаждение в виброблоке 60 сек. При этом общее время обработки щебня составило 1 час 46 мин., предел прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии 75 МПа, водопоглощение по массе 0,5%, морозостойкость (циклы) Мрз 600.Example 3. Research was carried out in accordance with example 2, only crushed stone was taken with an average grain density of 3.5 g/cm3, thermal conductivity of 6.5 kcal/m*hour*degree C, fractions up to 40 mm, pre-dried and heated to a temperature of 750 °C for 45 minutes, molten sulfur temperature 165°C, sulfur viscosity 0.10 poz, residence of crushed stone in the molten sulfur was 60 minutes, cooling in a vibrating block for 60 seconds. In this case, the total processing time of crushed stone was 1 hour 46 minutes, the compressive strength in a water-saturated state was 75 MPa, water absorption by weight was 0.5%, frost resistance (cycles) was Mr3 600.
Таким образом, благодаря предложенному способу и установке приготовления серощебня с использованием щебня плотных горных осадочных пород, с перемещением и перемешиванием щебня в расплаве серы с помощью шнека в диапазоне температур с минимальной вязкостью серы, с охлаждением и отделением от серощебня излишков серы в виброкипящем слое щебень получил более полную и равномерную пропитку серой без ее усадки, без создания внутренних напряжений в структуре серы, обеспечив при этом увеличение прочности серощебня для использования в дорожном строительстве, резкое уменьшение времени приготовления серощебня, увеличение производительности приготовления серощебня, что позволило получать его в промышленном масштабе, увеличив производительность его производства до 3 кубометров в час.Thus, thanks to the proposed method and installation for the preparation of sulfur crushed stone using crushed stone of dense mountain sedimentary rocks, with moving and mixing the crushed stone in molten sulfur using a screw in the temperature range with minimal sulfur viscosity, with cooling and separation of excess sulfur from the gray crushed stone in a vibro-fluidized layer, the crushed stone was obtained more complete and uniform impregnation of sulfur without shrinkage, without creating internal stresses in the sulfur structure, while ensuring an increase in the strength of sulfur crushed stone for use in road construction, a sharp reduction in the preparation time of sulfur crushed stone, an increase in the productivity of preparing sulfur crushed stone, which made it possible to obtain it on an industrial scale, increasing Its production capacity is up to 3 cubic meters per hour.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2805450C1 true RU2805450C1 (en) | 2023-10-17 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1738653A1 (en) * | 1989-03-28 | 1992-06-07 | Новосибирский инженерно-строительный институт им.В.В.Куйбышева | Bath for impregnation of porous construction materials with molten sulfur |
| RU2204538C2 (en) * | 2001-06-04 | 2003-05-20 | Марийский государственный технический университет | Method of preparing black crushed stone |
| RU2461522C1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-09-20 | Сергей Михайлович Гайдар | Method of preparing black chippings |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1738653A1 (en) * | 1989-03-28 | 1992-06-07 | Новосибирский инженерно-строительный институт им.В.В.Куйбышева | Bath for impregnation of porous construction materials with molten sulfur |
| RU2204538C2 (en) * | 2001-06-04 | 2003-05-20 | Марийский государственный технический университет | Method of preparing black crushed stone |
| RU2461522C1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-09-20 | Сергей Михайлович Гайдар | Method of preparing black chippings |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| САЛТАНАТ АШИМОВА и др., Технология получения высокопрочного серощебня для дорожного строительства в республике Казахстан, ВЕСТНИК КАЗ. АТК, N 3(122), 2022г. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7017561B2 (en) | Permeable pavement and hardened carbon fiber compositions, and related methods | |
| EP0086923A1 (en) | Shape for, method of and composition for moulding by injecting a refractory consumable lining in a ladle designated for storing molten metal | |
| CN110357562A (en) | Construction refuse resource processing method | |
| RU2805450C1 (en) | Method for producing sulphur-impregnated chippings for construction of road bases and pavings and unit for production of sulphur-impregnated chippings | |
| US2410910A (en) | Material for providing traction | |
| CN105985075A (en) | Recycling and reusing method of cement concrete waste | |
| Bicer | Investigation of waste EPS foams modified by heat treatment method as concrete aggregate | |
| Damineli et al. | Rapid method for measuring the water absorption of recycled aggregates | |
| CN108609955A (en) | T-type beam concrete and its construction method | |
| Consoli et al. | Durability of RAP-industrial waste mixtures under severe climate conditions | |
| David et al. | Modified pervious concrete containing recycled asphalt pavement and waste tire rubber | |
| KR100591060B1 (en) | composition of lightweight aggregate and menufacturing method of lightweight aggregate thereby | |
| RU2081080C1 (en) | Method of preparing hollow filler | |
| Ivanov | Associated Synthesis of Microgranular Foam-Glass-Ceramic from Diatomaceous Shales | |
| David et al. | Compressive strength of concrete with sewage sludge ash (SSA) | |
| Arafa et al. | Properties of coated and uncoated biomass aggregates and their effects on the strength and water permeability of pervious geopolymer concrete | |
| CN1124989A (en) | Method and apparatus for staged vibration of concrete | |
| KR102296947B1 (en) | Manufacturing method of read-mixed concrete using recycled aggregate and read-mixed concrete thereof | |
| KR102190797B1 (en) | Separating method of recycled aggregate using thermal shock and separating system thereof | |
| CN106587785A (en) | Concrete decorating plate and preparation method thereof | |
| Ohijeagbon et al. | Impact of production methods on some engineering properties of interlocking tiles | |
| JP4654549B2 (en) | Method for producing fine-grained recycled fine aggregate | |
| JP2002274975A (en) | Hardened porous concrete and method of manufacturing the same | |
| RU2703020C1 (en) | Method for continuous production of popcorn concrete articles, monolithic structures and facilities | |
| RU2792429C1 (en) | Method for producing pore-containing granulate and pore-containing artificial stone |