PL226608B1 - Sposób otrzymywania mieszaniny polimeru siarki z odpadem po flotacji rudy miedzi - Google Patents

Abstract

Sposób otrzymywania mieszaniny polimeru siarki z odpadem po flotacji rudy miedzi, jako środkiem zmniejszającym emisję siarkowodoru i zmniejszającym zużycie asfaltu zwłaszcza jako dodatek do asfaltowych mieszanek drogowych, polega na mieszaniu w mieszalniku poziomym 80-90% wagowych ciekłego polimeru siarki z 10-20% wagowych wysuszonego odpadu po flotacji rudy miedzi w temperaturze 140°C z prędkością obrotową mieszadła 100 obr/min w czasie 30 minut, by następnie po tym czasie ciekłą zawartość mieszalnika po schłodzeniu na płatkownicy uformować w formie drobnych płatków lub granulek jeśli uformowanie przebiega na granulatorze bębnowym, tak sporządzony dodatek do asfaltów jest dozowany w wytwórni mieszanek drogowych do mieszalnika, do którego to dozujemy ogrzany wypełniacz mineralny, asfalt drogowy i dodatek do asfaltu, który nie tylko, że zmniejsza ilość wyziewu siarkowodoru z około 100 ppm do 10 ppm, ale również obniża w składzie asfaltowej mieszanki drogowej ilość zużytego asfaltu drogowego z 6 do 2% wagowych w zależności od ilości dozowanego dodatku do asfaltu do sporządzanej asfaltowej mieszanki drogowej.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania mieszaniny polimeru siarki z odpadem po flotacji rudy miedzi, jako środkiem zmniejszającym wyziewy siarkowodoru oraz ilości użytego asfaltu, która to mieszanina stosowana jest zwłaszcza, jako dodatek do asfaltowych mieszanek drogowych używanych do budowy lub naprawy nawierzchni drogowych.

Przy budowie dróg i ich naprawie kruszywa drogowe typu piasek kwarcowy, bazalt, dolomit, diabaz i inne są powlekane lepiszczem, którym jest asfalt drogowy. Wiadomo również ze stanu techniki, że asfalty drogowe można mieszać z siarką lub jej formą zmodyfikowaną do zastosowania przy budowie dróg i ich naprawie. Jednak w czasie tego mieszania wydziela się siarkowodór na skutek reakcji między asfaltem drogowym a siarką lub jej formą zmodyfikowaną, jaką jest polimer siarki. W patencie angielskim GB-A-23 84240 opisano kompozycję zawierającą siarkę w zakresie 0,01-2% wagowych. W patencie niemieckim DE 11058712 A opisano kompozycję zawierającą 18,4% wagowych siarki. W patencie polskim PL 209 217 opisano lepiszcze na bazie asfaltów drogowych i masy siarkowej.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu otrzymywania mieszaniny polimeru siarki z odpadem po flotacji rudy miedzi, jako środkiem zmniejszającym wyziewy siarkowodoru oraz ilości użytego asfaltu.

Sposób otrzymywania mieszaniny polimeru siarki z odpadem po flotacji rudy miedzi, według wynalazku polega na tym, że otrzymuje się ją poprzez zmieszanie w mieszalniku poziomym 80-90% wagowych polimeru siarki z 10-20% wagowymi odpadu po flotacji rudy miedzi w temperaturze 140°C z prędkością obrotową mieszadła 100 obr/min w czasie 30 minut, po czym ciekłą zawartość mieszalnika po schłodzeniu na płatkownicy formuje się w formie drobnych płatków lub granulek na granulatorze bębnowym.

Zaletą mieszaniny według wynalazku jest to, że zmniejsza ona wyziewy siarkowodoru, a zastosowany dodatek do asfaltu według wynalazku zmniejsza zużycie asfaltu w mieszance drogowej w stosunku do wymagań normatywnych, kiedy dodatku tego nie ma. Dodatek do asfaltu według wynalazku jest mieszaniną polimeru siarki i środka antywyziewowego, jakim jest odpad po flotacji rudy miedzi. Ich bliskość siebie ma istotne znaczenie dla skutecznego hamowania wydzielania siarkowodoru w czasie sporządzania asfaltowych mieszanek drogowych. Składnik dodatku do asfaltu w postaci polimeru siarki jest otrzymywany na drodze modyfikacji siarki i jest wytwarzany według polskiego patentu PL 211 111, natomiast drugim składnikiem jest odpad po flotacji rudy miedzi o składzie 23,0% wagowych SiCb, 24,1% wagowych CaCO3, 20% wagowych dolomitu, 5,4% wagowych MgO, 4,8% wagowych AI2O3, 0,21% wagowych Na2O, 0,15% wagowych CuO, 0,60% wagowych Fe2O3 oraz 0,14% wagowych FeSO4.

Wytworzenie dodatku do asfaltu będącego przedmiotem wynalazku odbywa się następująco. W ogrzewanym mieszalniku w temperaturze 130°C z prędkością obrotową mieszadła około 100 obr/min. przez około 30 minut mieszamy zadozowany ciekły polimer siarki w ilości 80-90% wagowych i pozbawiony wilgoci odpad po flotacji rudy miedzi w ilości 10-20% wagowych. Po upływie około 30 minut płynną zawartość mieszalnika kieruje się na płatkownicę w celu uzyskania formy stałej w postaci płatków o wymiarze 10-15 mm i grubości około 1,5 mm. Można także skierować płynną masę z mieszalnika do granulatora bębnowego i uzyskać inną postać dodatku do asfaltu w postaci granulek. Płatki lub granulki stanowią postać końcową i mogą być używane w wytwórniach mas drogowych, jako dodatek do asfaltu. Można również płynny dodatek do asfaltu z mieszalnika zmieszać w odpowiednich proporcjach z asfaltem drogowym na przykład 50/70 i skierować do granulatora bębnowego w celu otrzymania granulek asfaltu wraz z dodatkiem w formie spłaszczonych kulek o wymiarze około 3 mm szerokości i grubości 1,5 mm, które pakowane do worków mogą być używane jako dodatek do asfaltu w wytwórniach mas drogowych.

Jeśli w wytwórni masy drogowej do mieszalnika, w którym mieszamy rozgrzany wypełniacz mineralny w ilości 93% wagowych, dodajemy 3% asfaltu drogowego 50/70 - bez dodatku dodaje się 6% wagowych, co wynika to z normatywu i 4% wagowych dodatku do asfaltu otrzymanego według wynalazku, w którym jest 10% wagowych środka antywyziewowego w postaci odpadu po flotacji rudy miedzi, to wyniki emisji H2S są następujące. Wyjściowa emisja siarkowodoru bez środka antywyziewowego wynosi około 100 ppm.

PL 226 608 B1

Mieszanina dodatku do asfaltu, w którym jest 10% wagowych środka antywyziewowego

H2S/ppm	Temperatura w mieszalniku
około 30	140-150°C

Jeśli dodamy więcej środka antywyziewowego do składu dodatku do asfaltów tj. około 20% wagowych i zwiększymy jego ilość przy sporządzaniu asfaltowej mieszanki drogowej do 6% wagowych, to wyniki są następujące:

H2S/ppm	Temperatura w mieszalniku
około 10	140-150°C

Z powyższego zestawienia wynika fakt, że emisja siarkowodoru w czasie sporządzania masy drogowej maleje znacznie w wyniku dodawania do asfaltowej mieszanki drogowej dodatku do asfaltu, w którym jednym ze składników jest odpad po flotacji rudy miedzi, im więcej tego dodatku i większa w nim ilość odpadu po flotacji rudy miedzi, tym emisja mniejsza. Ponadto dodatek według wynalazku zmniejsza ilość użytego asfaltu z 6 do 2% wagowych poprzez stosowanie w dodatku do asfaltu polimeru siarki w ilości 80-90% wagowych polimeru siarki. Wyliczenia biorą się stąd, że receptura normatywnej zawartości asfaltu drogowego 50/70 w asfaltowej mieszance drogowej użytej do budowy lub remontu drogi wymaga 6% wagowych tego asfaltu, natomiast dodatek do asfaltu według wynalazku tę ilość zmniejsza, polepszając również jakość asfaltowej mieszanki drogowej w odporności na jej odkształcanie ułożonej nawierzchni drogowej. Obserwuje się również znaczne zmniejszenie wydzielenia się siarkowodoru przy sporządzaniu mieszanek drogowych na bazie asfaltów drogowych, co zawdzięcza się dodatkowi do asfaltu powstałego według wynalazku, w którym to jeden ze składników w dodatku jest odpadem po flotacji rudy miedzi i posiada w swym składzie duże ilości takich związków jak CaCO3 około 23% wagowych, AI2O3 około 2,25% wagowych, CuO około 0,15% wagowych, Na2O 0,11% wagowych, żelaza trójwartościowego w postaci Fe2O3 około 0,60% wagowych i żelaza dwuwartościowego w postaci FeSO4 około 0,14% wagowych, które to w/w wymienione związki powodują znaczne zmniejszenie wydzielania siarkowodoru ,co potwierdzają publikacje literaturowe. Ponadto znajdujący się w dodatku do asfaltu polimer siarki w ilości 80-90% wagowych zmniejsza ilość zużytego asfaltu drogowego w asfaltowych mieszankach drogowych z 6 do 2% wagowych. Sposób otrzymywania mieszaniny polimeru siarki z odpadem po flotacji rudy miedzi i ich zastosowanie, jako dodatku do asfaltu przy sporządzaniu asfaltowych mieszanek drogowych został bliżej określony w przykładach.

P r z y k ł a d 1

Sporządza się mieszaninę złożoną z:

polimer siarki wg PL 211 111 - 90% wag.

odpad po flotacji rudy miedzi - 10% wag.

100% wag. - dodatek do asfaltu według wynalazku dozowany przy sporządzaniu asfaltowej mieszanki drogowej w wytwórni asfaltowych mieszanek drogowych. Przygotowany zostaje w następujący sposób: do ogrzewanego mieszalnika poziomego ₃

V = 4 m³ dozujemy odważone ilości polimeru siarki w formie płynnej o temperaturze około 140°C a następnie do mieszalnika dozujemy odważony odpad po flotacji rudy miedzi, który ma formę wysuszonego pyłu. Całość mieszamy w temperaturze 140°C z prędkością obrotową mieszalnika 100 obr/min w czasie 30 minut. Po tym czasie płynną zawartość mieszalnika kierujemy do płatkowania, czyli uzyskania stałej masy dodatku w kształcie płatków lub kierujemy do granulatora bębnowego w celu uzyskania stałej masy dodatku w formie spłaszczonych granulek. Tak wytworzony dodatek do asfaltu w formie płatków lub granulek pakujemy do worków i kierujemy do wytwórni asfaltowych mieszanek drogowych, jako dodatek do asfaltu, który znacznie zmniejsza wyziewy siarkowodoru, jak również zmniejsza zużycie asfaltu drogowego w stosunku do wymagań normatywnych. W wytwórni asfaltowych mieszanek drogowych sporządzamy asfaltowe mieszanki drogowe z dodatkiem do asfaltów w następujących etapach:

I ogrzewanie kruszywa mineralnego od 140-160°C,

II płatki lub granulki dodatku do asfaltu ze środkiem antywyziewowym H2S w formie stałej,

III asfalt drogowy 50/70 ogrzany od 140-160°C,

PL 226 608 B1 całość miesza się od 100-300 sekund, po czym kieruje się mieszankę drogową na budowę warstwy ścieralnej drogi lub remont czyli łatanie dziur. Skład wagowy poszczególnych składników użytych w etapach sporządzania I, II, III jest następujący: 93% wagowych ogrzany wypełniacz mineralny, 4% wagowych dodatek do asfaltu ze środkiem antywyziewowym siarkowodoru, 3% wagowych asfaltu drogowego 50/70. W czasie II i III etapu kontrolowano wykrywaczem wyziewy siarkowodoru, wynik wynosił około 30 ppm a więc znacznie zmniejszenie ilości siarkowodoru wydzielanego ze sporządzanej mieszanki drogowej - wyjściowe wyziewy wynosiły 100 ppm. Ponadto zmniejszono ilość użytego asfaltu drogowego z 6% wagowych (wymagania normatywne) do 3% wagowych w całej mieszance, która w tym składzie może być użyta do budowy warstwy ścieralnej drogi lub jej remontu (dziury) dając nawierzchnię drogową bardziej odporną na odkształcenia niż tradycyjna mieszanka drogowa bez dodatku do asfaltu.

P r z y k ł a d 2

Sporządza się mieszaninę złożoną z:

polimer siarki wytworzony według patentu PL 211 111 - 80% wag.

odpad po flotacji rudy miedzi - 20% wag.

100% wagowych - dodatek do asfaltu według wynalazku dozowany przy sporządzaniu asfaltowej mieszanki drogowej w wytwórni asfaltowych mieszanek drogowych.

Sposób przygotowania dodatku do asfaltu jak w przykładzie I z tą różnicą, że w dodatku do asfaltu znajduje się dwukrotnie większa ilość odpadu po flotacji rudy miedzi. W wytwórni asfaltowych mieszanek drogowych dozujemy dodatek w sposób identyczny jak w przykładzie I z tą różnicą, że jego ilość będzie wynosiła 6% wagowych. W efekcie wyraźnie spada ilość wydzielonego siarkowodoru podczas mieszania w mieszalniku w temperaturze 140-150°C następujących składników mieszanki drogowej tj. asfaltu drogowego, dodatku do asfaltu według wynalazku, gorącego wypełniacza mineralnego. Pomiar stężenia siarkowodoru wykazał około 10 ppm - wyjściowe bez dodatku wynosiło 100 ppm. Tak duże zmniejszenie wyziewu siarkowodoru jest wynikiem większej ilości odpadów po flotacji rudy miedzi w całej sporządzanej mieszance drogowej. Potwierdza to zależność stężenia siarkowodoru nad sporządzoną mieszanką drogową od ilości odpadów po flotacji rudy miedzi, co ustalono na przykładach I i II. Zmniejszyła się również w sporządzonej mieszance drogowej ilość asfaltu drogowego 50/70 z 6% wagowych (wymagania normatywne) do 2% wagowych.

Sporządzona mieszanka drogowa posiada dobre własności użytkowe i służy do budowy warstwy ścieralnej drogi jak i też do usuwania dziur w drodze i jest bardziej odporna na odkształcenia niż tradycyjna mieszanka drogowa bez dodatku do asfaltu.

Claims (1)

1. Sposób otrzymywania mieszaniny polimeru siarki z odpadem po flotacji rudy miedzi, znamienny tym, że otrzymuje się ją poprzez zmieszanie w mieszalniku poziomym 80-90% wagowych polimeru siarki z 10-20% wagowymi odpadu po flotacji rudy miedzi, które podgrzewamy do temperatury 140°C i mieszamy z prędkością obrotową mieszadła 100 obr/min w czasie 30 minut, po czym ciekłą zawartość mieszalnika po schłodzeniu na płatkownicy formuje się w formie drobnych płatków lub granulek na granulatorze bębnowym.