СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ И ГРАНУЛЯЦИИ СЕРЫ
METHOD OF MODIFYING AND GRANULATING SULPHUR

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в производстве вяжущих материалов.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ модификации и грануляции серы, заключающийся в смешении и соединении компонентов смеси, содержащей серу и модификатор (см. патент RU №2220095, опубл. 27.12.2003).
Недостатками его являются высокая пожарная опасность, низкая производительность.
Технической задачей предлагаемого способа модификации и грануляции серы является повышение безопасности, ускорение процессов модификации и грануляции.
Для этого способ модификации и грануляции серы осуществляют путем загрузки в горячий смеситель двухстадийного миксера-гранулятора серы газовой гранулированной и минерального наполнителя, их перемешивание с разогревом до 135-150°С, затем осуществляют загрузку модификатора-пинена, перемешивание до пастообразной массы, перемещение ее в охлаждаемый смеситель указанного миксера, где осуществляют грануляцию с охлаждением гранул, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%
Сера газовая гранулированная
40÷70
Указанный модификатор
0,05÷1
Минеральный порошок
Остальное
при этом в качестве минерального порошка используют минеральный порошок МП-1, или золу-унос, или микрокремнезем, или гранитную пыль, или цемент, или кварцевый песок, обогащенный С-070-1, а в качестве миксера-гранулятора используют двухстадийный смеситель с комбинацией горячего и холодного смесителей модели FM-HM.
Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что в горячий смеситель двухстадийного миксера-гранулятора осуществляют загрузку серы газовой гранулированной и минерального наполнителя, их перемешивание с разогревом до 135-150°С, затем осуществляют загрузку модификатора-пинена, перемешивание до пастообразной массы, перемещение ее в охлаждаемый смеситель указанного миксера, где осуществляют грануляцию с охлаждением гранул, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%
Сера газовая гранулированная
40÷70
Указанный модификатор
0,05÷1
Минеральный порошок
Остальное
при этом в качестве минерального порошка используют минеральный порошок МП-1, или золу-унос, или микрокремнезем, или гранитную пыль, или цемент, или кварцевый песок, обогащенный С-070-1, а в качестве миксера-гранулятора используют двухстадийный смеситель с комбинацией горячего и холодного смесителей модели FM-HM.
Способ модификации и грануляции серы заключается в следующем.
В способе используются сера газовая гранулированная, модификатор и минеральный порошок, которые берут в соотношении, мас.%:
Сера газовая гранулированная
40÷70
Модификатор
0,05÷1
Минеральный порошок
Остальное
Сначала производят загрузку серы и минерального порошка в миксер-гранулятор. Смесь перемешивают и разогревают до t=135÷150°С. Затем добавляют модификатор пинен, у которого реакция взаимодействия с серой не сопровождается значительным выделением тепловой энергии.
В качестве миксера-гранулятора используют двухстадийный смеситель с комбинацией горячего и холодного смесителей модели FM-HM. Полученную пастообразную массу перемещают в охлаждаемый смеситель миксера-гранулятора, где производят грануляцию и охлаждение гранул.
На увеличение скорости реакции атомов серы и модификатора значительное влияние оказывает площадь поверхности реагирующих веществ. Предварительное введение в смесь минерального порошка увеличивает площадь поверхности реакции, что ускоряет процесс модификации серы и снижает необходимое время контакта веществ в расплаве. Кроме того, минеральный порошок в смеси с гранулированной серой снижает пожароопасность технологического процесса при быстром перемешивании компонентов. Минеральный порошок на стадии модификации добавляется в качестве компонента, препятствующего образованию и росту потенциала между гранулами серы, серой и аппаратом перемешивания, до момента растворения серы. Сера в гранулированном виде является сильным электретом, т.е. на поверхности частиц серы при трении о любую поверхность возникает электрический заряд, который может накопиться и разрядиться с искрообразованием и взрывом в среде серы (при перемешивании частицы серы дробятся, серная пыль очень взрывоопасна).
"Разбавление" серной пыли минеральным порошком уменьшает риск накопления потенциала в перемешиваемой массе. В то же время минеральный порошок является важным компонентом серного бетона, определяющим его плотность и водостойкость. В силу вышеуказанных причин порошок вводится в серу до расплавления ее в аппарате. В качестве минерального порошка можно использовать минеральный порошок МП-1, или золу-унос, или микрокремнезем, или гранитную пыль, или цемент, или кварцевый песок, обогащенный С-070-1.
Пример 1
Загрузка серы и минерального порошка была произведена в горячий смеситель FM 1200 двухстадийного смесителя в соотношении:
Сера газовая гранулированная
850 кг (42,47 мас.%)
Минеральный порошок
1150 кг (57,46 мас.%)
Минеральный порошок МП-1 неактивированный ГОСТ Р 52129-2003.
Сера техническая газовая гранулированная (ТУ 2112-096-31323949-2003). Запустили двигатель смесителя. Плавно увеличили скорость вращения смесителя до 690 об/мин, зафиксировали нагрузку двигателя. При трении минерального порошка и серы о поверхность миксера и между собой произошло выделение тепла и расплавление серы. Дополнительно снаружи смеситель подогревали. При снижении фиксированной нагрузки двигателя и повышении температуры серы до 142°С (наименьшая вязкость серы - наиболее короткие цепочки полимерной серы - наибольшее количество активных связей) ввели модификатор пинен технический сульфатный очищенный (ТУ 13-00281974-268-96) в количестве 1,53 кг (0,07 мас.%).
В качестве модификатора использовали реагент, у которого реакция взаимодействия с серой не сопровождается значительным выделением тепловой энергии.
Перемешивание производилось в течение 15 мин при температуре 150°С. В качестве миксера-гранулятора использовали двухстадийный смеситель FM1200/ НМ 4500 - комбинация горячего и холодного смесителей, фирмы Reimelt Henschel MischSysteme GmbH (см. приложение, http://www.lrs.ru/).
Полученную пастообразную массу весом приблизительно 2000 кг переместили в охлаждаемый горизонтальный смеситель НМ4500 двухстадийного смесителя, рабочий орган которого вращался со скоростью 75 об/мин. Пастообразная масса кристаллизовалась на стенках смесителя, счищалась скребком и перемешивалась. Полученные гранулы с температурой не выше 40 (в виде крупного песка с диаметром частиц до 5 мм) выгрузили в бункер хранения.
Пример 2
Загрузка серы и минерального порошка была произведена в горячий смеситель FM 1200 двухстадийного смесителя в соотношении:
Сера газовая гранулированная - 800 кг (40,08 мас.%)
Минеральный порошок (зола-уноса) - 1200 кг (59,87 мас.%)
Сера техническая газовая гранулированная (ТУ 2112-096-31323949-2003).
Запустили двигатель смесителя. Дополнительно снаружи смеситель подогревали. Ввели пинен технический сульфатный очищенный (ТУ 13-00281974-268-96) в количестве 1 кг (0,05 мас.%).
Перемешивание производилось в течение 15 мин при температуре 135°С.
В качестве миксера-гранулятора использовали двухстадийный смеситель FM1200/ НМ 4500. Массу переместили в охлаждаемый смеситель НМ4500 двухстадийного смесителя, где она кристаллизовалась.
Полученные гранулы с температурой не выше 40 (в виде крупного песка с диаметром частиц до 4 мм) выгрузили в бункер хранения.
Пример 3
Загрузка серы и минерального порошка была произведена в горячий смеситель FM 1200 двухстадийного смесителя в соотношении:
Сера газовая гранулированная - 900 кг (44,96 мас.%)
Минеральный порошок (микрокремнезем) - 1100 кг (54,95 мас.%)
Сера техническая газовая гранулированная (ТУ 2112-096-31323949-2003).
Запустили двигатель смесителя. Дополнительно снаружи смеситель подогревали. Ввели пинен технический сульфатный очищенный (ТУ 13-00281974-268-96) в количестве 2 кг (0,09 мас.%).
Перемешивание производилось в течение 15 мин при температуре 150°С.
В качестве миксера-гранулятора использовали двухстадийный смеситель FM1200/НМ4500. Массу переместили в охлаждаемый смеситель НМ4500 двухстадийного смесителя, где она кристаллизовалась.
Полученные гранулы с температурой не выше 40 (в виде крупного песка с диаметром частиц до 5 мм) выгрузили в бункер хранения.
Пример 4
Загрузка серы и минерального порошка была произведена в горячий смеситель FM 1200 двухстадийного смесителя в соотношении:
Сера газовая гранулированная - 1000 кг (49,93 мас.%)
Минеральный порошок (гранитная пыль) - 1000 кг (49,93 мас.%)
Сера техническая газовая гранулированная (ТУ 2112-096-31323949-2003).
Запустили двигатель смесителя. Дополнительно снаружи смеситель подогревали. Ввели пинен технический сульфатный очищенный (ТУ 13-00281974-268-96) в количестве 3 кг (0,14 мас.%).
Перемешивание производилось в течение 15 мин при температуре 135°С.
В качестве миксера-гранулятора использовали двухстадийный смеситель FM1200/ НМ 4500. Массу переместили в охлаждаемый смеситель НМ4500 двухстадийного смесителя, где она кристаллизовалась.
Полученные гранулы с температурой не выше 40 (в виде крупного песка с диаметром частиц до 5 мм) выгрузили в бункер хранения.
Пример 5
Загрузка серы и минерального порошка была произведена в горячий смеситель FM 1200 двухстадийного смесителя в соотношении:
Сера газовая гранулированная - 1200 кг (59,97 мас.%)
Минеральный порошок (цемент) - 800 кг (39,98 мас.%)
Сера техническая газовая гранулированная (ТУ 2112-096-31323949-2003).
Запустили двигатель смесителя. Дополнительно снаружи смеситель подогревали. Ввели пинен технический сульфатный очищенный (ТУ 13-00281974-268-96) в количестве 1 кг (0,05 мас.%).
Перемешивание производилось в течение 15 мин при температуре 135°С.
В качестве миксера-гранулятора использовали двухстадийный смеситель FM1200/НМ 4500. Массу переместили в охлаждаемый смеситель НМ4500 двухстадийного смесителя, где она кристаллизовалась.
Полученные гранулы с температурой не выше 40 (в виде крупного песка с диаметром частиц до 4 мм) выгрузили в бункер хранения.
Пример 6
Загрузка серы и минерального порошка была произведена в горячий смеситель FM 1200 двухстадийного смесителя в соотношении:
Сера газовая гранулированная - 800 кг (40,06 мас.%)
Минеральный порошок (кварцевый песок обогащенный С-070-1) - 1200 кг (59,84 мас.%)
Сера техническая газовая гранулированная (ТУ 2112-096-31323949-2003).
Запустили двигатель смесителя. Дополнительно снаружи смеситель подогревали. Ввели пинен технический сульфатный очищенный (ТУ 13-00281974-268-96) в количестве 2 кг.
Перемешивание производилось в течение 15 мин при температуре 150°С. В качестве миксера-гранулятора использовали двухстадийный смеситель FM1200/НМ 4500. Массу переместили в охлаждаемый смеситель НМ4500 двухстадийного смесителя, где она кристаллизовалась.
Полученные гранулы с температурой не выше 40 (в виде крупного песка с диаметром частиц до 5 мм) выгрузили в бункер хранения