本发明专利技术提出一种接收作为固体粉末的煤炭底灰与硫磺的混合物来形成所需要的成型形状的产品的硫磺固体化成型物制备系统及制备方法。本发明专利技术的硫磺固体化成型物制备系统包括：连续式混合单元，其用于对包含煤炭底灰和硫磺在内的原料进行混合，以及硫磺气体回收单元，其用于回收在上述连续式混合单元产生的硫磺气体，并向上述连续式混合单元输送；上述连续式混合单元包括热源部，该热源部用于将上述混合物所含的硫磺加热至熔融点以上。由此，将固体粉末的混合物作为原料，仅使混合物中特定原料熔融，来制备熔融混合物的同时，能够连续制备流动性混合物。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硫磺固体化成型物制备系统及其方法(Sulfur Solidifed MoldingFabrication System and Method Thereby),更具体地,涉及用于借助热源装置利用作为固体粉末的煤炭底灰和硫磺的混合物来连续制备硫磺固体化成型物的硫磺固体化成型物制备系统及其方法。
技术介绍
在火力及整体煤气化联合循环(IGCC,Integrated Gasification CombinedCycle)发电系统产生的煤炭灰中占约10%~15%的底灰作为在某种程度上具有骨料所需的硬度的多孔质的材料，具有密度低且粒度大的特性。在所产生的煤炭灰中，飞灰最常被再利用为水泥原料与混凝土的混和剂，此外，再利用于硅钾肥、土壤改良材、轻量骨料制作、路基材料、填料以及轻量建筑材料等，底灰与飞灰相比，稳定性、粒度等与一般骨料(KS F2526)不存在差异，但是由于如低密度、高吸收率、相对高的未燃烧碳的含量等特性，难以将底灰用作一般骨料，因而当前大部分在填埋场进行填埋处理。另一方面，随着耗电量的增加，作为工业废弃物的底灰的产生量每年都在增加，随着部分被用作混凝土的添加剂，或者大部分被进行填埋处理，部分发电厂的填埋场容量达到了极限，急需追加建设回收处理场，但因环境问题及发生民怨等，当前仍难以追加建设，因此可以说能够持续确保通过煤炭底灰的再利用、再运用来循环利用的技术成了经济增长的必要因素。目前为止，有关运用底灰的技术，最常见的是将底灰用作如混凝土(再生循环骨料或人工轻量骨料的制备技术等)、砂衆(mortar)的土木建筑材料,此外,公知的技术还有底灰的生成特性上具有的有害物质的处理方法、利用MAR(Magaldi Ash Recycling,马卡的灰循环)系统的底灰的飞灰化方法等。但是，就利用底灰的混凝土运用技术而言，必须具有用于解决由底灰的生成特性引发的问题的预处理技术。第一、韩国国内的火力发电厂的底灰处理方式使用利用海水的湿式方法，因此盐化物含量高，若要作为混凝土添加物使用，需要进行通过清洗来除去盐化物的工序。并且，由于作为影响混凝土的施工性和强度表达的未燃碳量的烧失量在10%以上(KS基准为5%以下)，因而存在可能产生腐蚀现象的问题，所以需要除去/回收底灰所含的碳的技术。通常，硫磺不溶于水，且在119 °C~159 °C的温度范围内熔融而成为低粘度(Ilcp~7cp)的液相,硫磺在常温下迅速固化而具有斜方晶系(orthorhombic system)的结晶形态，处于稳定的固体状态，具有高强度。 持续尝试开发出利用硫磺的性质，即，超过119°C便溶解且在常温下为固体的性质，来将硫磺适用于土木及建设领域的技术。作为实例，曾作为包装材料(美国专利第4290816号，1981年)以及建筑材料用物材或者废弃物固化用物材等结合材料进行了使用。自2000年以后，提出了纯硫磺的易燃性和存在于海水或土壤中的硫磺氧化细菌引起硫酸离子的析出问题等，活跃进行了对于利用改性剂(二环戍二烯(dicyclopentadiene)等)的改性硫磺的研究。利用改性剂的硫磺的改性反应为聚合反应，存在如下问题:在反应结束后再熔融时也持续进行聚合反应，而引起粘度上升，带来作业难度，一旦温度下降，流动性随之降低而发生急速冷却固化的现象，随着熔融混合时间，材料的质量降低等。作为用于弥补这种硫磺改性反应的缺点的技术，提出了投入其他添加剂(聚合反应抑制剂等)的技术，这种利用改性硫磺的技术不容易除去反应，随着除了硫磺以外和额外的添加物增多，存在加重经济、环境压力的缺点。在此使用的低温熔融(low temp, melting)硫磺固化法中，通过利用硫磺的特性的极低温熔融固化法，来制备硫磺熔融固化物。在160°C以上，硫磺中8环的硫磺结合开始分解，此时分解的自由基(radical)与重金属化合物的反应性非常高，从而促进无机类材料中的重金属化合物与硫磺的反应，使得重金属变为针对水的析出少的硫化物。借助利用这种特性来在水不溶状态下使重金属类固定化来封锁重金属的方式，能够有效地封锁包含于底灰的重金属类，来制备对环境无害的建材。硫磺的含有比率为10wt%~70wt%，可以根据建筑材料的要求强度灵活改变硫磺的含有量，可以利用底灰的碱性来制备碱性硫磺熔融固化物，从而防止由存在于海水或者土壤等中的硫磺氧化细菌(瘤杆菌(Thiobacillus)属细菌)的作用引起的硫酸离子析出。在这种制备法中所使用的硫磺可以使用在石油提炼工序的脱油工序中生成的硫磺(99%以上)，作为副材 ，可添加钢渣，以满足硫磺熔融固化物的要求比重。利用这种煤炭底灰和硫磺的特性的硫磺固体化成型物的制备技术，其特征在于，使熔融硫磺渗透于煤炭底灰的空隙，来制备流动性混合物，并将该流动性混合物冷却成型成规定的形状。所使用的底灰大部分被填埋于海水填埋场，因而水分含量高(50%以上)。如果作为固体原料使用的底灰具有高水分含量，就会影响在工序上制备的硫磺固化物的稳定化和固体化，因此期望的是，尽可能降低底灰的含水率。并且，观察基于粒径分布的硫磺固化物基础实验结果可知，随着粒度增加，硫磺固化物的压缩强度降低。这是由于，因粒子间的间隔变大，即使在利用加固棒加固的过程中，也无法充分实现固体化。因此，鉴于粒径分布多样的底灰的特性可判断出，在硫磺熔融工序之前，需要进行使底灰的粒径分布均匀的粉碎工序。若要连续制备硫磺固体化成型物，必然需要一种如下的连续式加温混合技术，根据该连续式加温混合技术，使固体粉末的硫磺熔融而变换为液相成分之后，与粒度小的固体成分的煤炭底灰进行混合，并倒入规定的成型模具进行成型，而这又需要一种如下的加温混合技术，根据该加温混合技术，用于连续地使持续供给的固体粉末的底灰与硫磺中具有低组成比(30wt%~10wt%)的硫磺熔融来进行液相化，并使其与占相对高组成比(70wt%~ 90wt%)的固体成分的煤炭底灰均匀混合，来连续生产出熔融混合物。由于所要供给的煤炭底灰和硫磺混合物的热导率非常低，而难以加温，因此需要用于充分进行热传递的供热装置，并需要基于所要投入的原料内硫磺的组成比将固体粉末混合物制备成最佳的不均匀2成分类流动性混合物，并将所要供给的热能最小化的混合器的部分加温技术。当前，利用改性硫磺制备的改性硫磺固化物的压缩强度未达到基准值，或者难以对在成型过程中产生的残次品进行再利用。但是，就在本专利技术中制备的硫磺固化物而言，由于原样维持硫磺的固有特性，从而具有可以再利用的优点。因此，需要用于有效粉碎固体物的粉碎技术，以在混合过程中根据硫磺熔融程度产生残次品时，重新加温并在工序内再使用。并且，在 混合器内通过加温使硫磺熔融时，将产生微量(约0.1%~0.3%)的硫磺气体，所产生的硫磺气体为有害气体，从而需要用于回收该硫磺气体的捕集和回收技术。并且，需要一种如下的螺杆设计(screw design)技术,根据该螺杆设计技术,在高组成比的固体成分随着螺杆(screw)的旋转在规定区间移动时,在圆筒(cyI inder )内调节固体粉末混合物的体积，以将螺杆马达(screw motor)的负荷最小化,或者,在原料投入部调节螺距(screw pitch),以使固体粉末混合物顺畅地移动。因此，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种硫磺固体化成型物制备系统，接收作为固体粉末的煤炭底灰与硫磺的混合物，来形成所需要的成型形状的产品，其特征在于，包括：连续式混合单元，其用于对包含煤炭底灰与硫磺在内的原料进行混合，以及硫磺气体回收单元，其用于回收在上述连续式混合单元产生的硫磺气体，并向上述连续式混合单元输送；上述连续式混合单元包括热源部，该热源部用于将上述混合物所含的硫磺加热至熔融点以上。
【技术特征摘要】
1.一种硫磺固体化成型物制备系统，接收作为固体粉末的煤炭底灰与硫磺的混合物，来形成所需要的成型形状的产品，其特征在于， 包括: 连续式混合单元，其用于对包含煤炭底灰与硫磺在内的原料进行混合，以及 硫磺气体回收单元，其用于回收在上述连续式混合单元产生的硫磺气体，并向上述连续式混合单元输送； 上述连续式混合单元包括热源部，该热源部用于将上述混合物所含的硫磺加热至熔融点以上。2.根据权利要求1所述的硫磺固体化成型物制备系统，其特征在于，上述连续式混合单元还包括: 供给部，其利用原料供给螺杆来接收上述原料；以及 混合部，其利用混合器螺杆对从上述供给部供给的原料进行混合，来生成混合物并排出该混合物。3.根据权利要求2所述 的硫磺固体化成型物制备系统，其特征在于， 上述混合部呈圆筒形，上述混合器螺杆设在上述混合部的内部； 上述混合器螺杆形成为，离上述供给部越远，螺槽越浅，以使所供给的原料被上述热源部加热且以受到压缩力的方式移动。4.根据权利要求1所述的硫磺固体化成型物制备系统，其特征在于， 上述硫磺气体回收单元还包括: 固定层反应器，其利用催化剂来捕集和回收气体； 流量调节器，其用于调节向上述固定层反应器流入的气体的空间速度；以及 分析器，其用于分析上述固定层反应器的内部的反应物和生成物。5.根据权利要求4所述的硫磺固体化成型物制备系统，其特征在于，上述流量调节器对在上述连续式混合单元的内部产生的气体与用于还原上述气体的还原剂进行混合，来调节向上述固定层反应器投入的气体的空间速度。6.根据权利要求5所述的硫磺固体化成型物制备系统，其特征在于，上述空间速度为5000cm3/g-cat.h ~30000cm3/g_cat.h。7.根据权利要求1所述的硫磺固体化成型物制备系统，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：全新成，金柄权，磪昌植，洪范谊，
申请(专利权)人：聪明太华有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR
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