基于硫的制品的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備由硫制成或基于硫的制品的方法，包括在體積容器中冷卻液態(tài)硫直到硫料固化并形成產(chǎn)品，其特征在于將彈性壓力波施加至正在冷卻的液態(tài)硫料以在液態(tài)硫中形成固態(tài)硫的晶體懸浮液。本發(fā)明還涉及一種通過該方法得到的基于硫的制品。
【專利說明】基于硫的制品的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種由硫制成或基于硫的制品的制備方法，包括在體積容器中冷卻液態(tài)硫直到硫料固化并形成產(chǎn)品，其特征在于將彈性壓力波施加到正在冷卻的液態(tài)硫料上以在液態(tài)硫中形成固體硫的晶體懸浮液。
【背景技術(shù)】
[0002]常將石油餾分通過精煉廠的加氫單元用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)在酸性天然氣萃取位置處脫硫，因而生成了大量的副產(chǎn)物硫，其以液態(tài)形式儲(chǔ)存在罐里或固化成大塊、錠化或通過濕處理形成小片或小球以促進(jìn)固化過程中的熱擴(kuò)散并且使其便于處理和運(yùn)輸。這樣，巨大的塊體可在生產(chǎn)地聚集，其具有幾十/幾百米的長(zhǎng)度和寬度，高度為10米或更高，導(dǎo)致了繁重的儲(chǔ)存/棄置操作。根據(jù)市場(chǎng)需要，可能需要有效、經(jīng)濟(jì)的固化、儲(chǔ)存和棄置技術(shù)。由于硫具有有限的導(dǎo)熱率，為了確保其必要的機(jī)械強(qiáng)度，在工業(yè)實(shí)踐中通過連續(xù)地供給和鋪放厚度不超過約10cm、優(yōu)選不超過5cm的并列薄層、因而保證了熔融塊體的充分的冷卻時(shí)間來得到大塊硫。分層(處理)使得暴露在空氣中的表面的熱量通過自然對(duì)流有效地?cái)U(kuò)散。當(dāng)缺乏所述過程時(shí)，傾倒的材料在冷卻后會(huì)形成易碎、不均勻的材料，其特征在于存在可能含有液態(tài)硫的空洞，這可能會(huì)導(dǎo)致在處理/操作階段人員的受傷或機(jī)械的損壞。分層硫的固化需要大的面積和長(zhǎng)的固化時(shí)間。為了克服這些缺點(diǎn)，采如下技術(shù):其使用具有比空氣更好的熱傳導(dǎo)系數(shù)并直接/間接與硫接觸的冷卻液(一般是水)使硫形成小片、小球或錠。這些方法保證了高的產(chǎn)出率但復(fù)雜而繁重，包括使用復(fù)雜的設(shè)備(造粒塔，液滴形成機(jī)和具有旋轉(zhuǎn)成型輥的成錠機(jī))、大量的冷卻水和大量的技術(shù)勞動(dòng)。由于其多態(tài)特性以及特殊的性質(zhì)，硫曾經(jīng)并且依然是研究最廣泛的元素之一。斜方晶系硫(環(huán)境條件下穩(wěn)定的形態(tài))是最早通過X射線表征的晶體結(jié)構(gòu)之一；從那時(shí)起，描述了超過50種硫的同素異形形式，包括主要基于環(huán)狀分子或聚合鏈的結(jié)構(gòu)。斜方晶系結(jié)構(gòu)，更通常地被熟知為a硫，特征為淺黃色，不透明并且易碎，在接近95°C (369° K)下穩(wěn)定。在更高溫度下，a硫轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡蓖禺愋误w@硫，其在高達(dá)約115°C (388° K)的熔點(diǎn)時(shí)是穩(wěn)定的。晶體為針狀，蠟質(zhì)并且易碎的，并具有珍珠似的反射的橙黃顏色。兩種形態(tài)之間的轉(zhuǎn)變是可逆的。斜方a硫和單斜@硫都基于分子單元S8。兩種同素異形體的密度分別為a硫2.066g/cm3和0硫2.008g/cm3。在快速冷卻熔融硫得到的無定形中沒有晶體；這個(gè)狀態(tài)的硫是硬的，深棕色，有彈性并且不穩(wěn)定。慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶斜方硫；X射線晶體圖顯示這一無定形形態(tài)可能具有一個(gè)8原子的螺旋形。液態(tài)硫的特征是獨(dú)特的物理性質(zhì)；在所有溫度下包含具有6個(gè)到至少35個(gè)原子的環(huán)，S8與聚合硫S1 —起構(gòu)成其中多數(shù)的種類，其中SI僅在超過170°C (443° K)的溫度下成為多數(shù)。液態(tài)硫的特征是在接近熔點(diǎn)時(shí)成為蜜黃色，所述顏色轉(zhuǎn)變是可逆的，當(dāng)溫度升高時(shí)，成為亮黃色，然后橙色，然后暗紅色，最后在接近沸點(diǎn)445°C (718° K)時(shí)為紅棕色。液態(tài)硫的密度(在常壓下)隨著溫度從120°C (393° K)升高到440°C (713° K)而從1.802g/cm3下降到1.573g/cm3。硫具有優(yōu)良的熱絕緣性，它的導(dǎo)熱率隨著溫度升高而下降。在低于95.40C (368。K)溫度下，a 硫的導(dǎo)熱率可用公式 k = 0.8935-3.3347XT/103+4.1524XT八2/106 (W/mK)近似地表示，其中參數(shù)T溫度用開爾文溫度表示，例如在約27°C (300° K)下約為0.266W/mK。同時(shí)，一旦超過單斜硫的轉(zhuǎn)變溫度，P硫的導(dǎo)熱率降低到接近0.156W/mK。熔融硫的動(dòng)力學(xué)粘度在接近157°C (430° K)時(shí)具有最小值0.007sPa(0.07Poise)，但在低溫范圍155-190°C (428-463° K)內(nèi)增大四個(gè)數(shù)量級(jí)，在接近187°C (460° K)的溫度下達(dá)到最大粘度93.2sPa，之后在沸點(diǎn)粘度再次降低到0.1sPa。圖1顯示了硫的簡(jiǎn)化的相圖，示出了在I個(gè)大氣壓下當(dāng)硫從液態(tài)(A)轉(zhuǎn)化到單斜P固態(tài)(B)到斜方a固態(tài)(C)的固化過程。所述轉(zhuǎn)化包括體積的減小，其可引起固體硫中的應(yīng)力，導(dǎo)致在熱循環(huán)或其他不穩(wěn)定狀態(tài)下的裂開解體。為了解決所述問題，Ducker通過添加石蠟來對(duì)硫進(jìn)行化學(xué)改性，以延遲其密度降低的趨勢(shì)，并提升其機(jī)械特性。在接下來的幾年里，為了得到基于硫或硫水泥的工業(yè)材料，結(jié)合使用了用于化學(xué)改性硫的性質(zhì)的添加劑，一個(gè)例子是用于減少聚合硫的形成以及改變硫的晶化的增塑聚合物。也可以用一個(gè)單獨(dú)的物理過程代替化學(xué)過程來解決問題，其使用具有合適顆粒尺寸分布的骨料或填料作為添加劑來控制結(jié)晶并降低固體硫中的應(yīng)力。所述添加劑具有物理相互作用，在熔融硫中形成一個(gè)致密的成核點(diǎn)的網(wǎng)，其中晶體可有規(guī)則地生長(zhǎng)，因而得到一個(gè)小晶粒的緊密結(jié)構(gòu)。所述方法是有效的，但包含大量有機(jī)和/或無機(jī)添加劑的使用，并且不能制備高純度的斜方a硫的晶體結(jié)構(gòu)。
[0003]GB1536693A描述了一種從熔融硫液滴生產(chǎn)小球的方法。正在固化的硫滴被浸入冷卻液中，在一個(gè)浸在同一冷卻液中的斜坡上形成小球，和/或?qū)⑻幱诔尚芜^程中的小球暴露于用換能器或振蕩器施加到斜坡上的聲波、音波或優(yōu)選的超聲壓力波。壓力波阻止了小球和小球之間以及小球和斜坡之間的相互粘連。斜坡增加了固化中的小球在冷卻液中的停留時(shí)間，因而由于內(nèi)部空腔的改善而有利于它們的固化過程，其轉(zhuǎn)變?yōu)楦泳又械膱A形、機(jī)械強(qiáng)度更強(qiáng)。這一發(fā)明僅能用于小液滴，需要大量的冷卻液和有經(jīng)驗(yàn)的人員，并且受到在固化完成時(shí)需要處理大量的熔融材料的限制。
[0004]US4981740描述了一種與振動(dòng)輔助干法制備混`凝土管類似的制備硫磺混凝土管的方法，使用與混凝土相似的組合物，其中粘合劑和水被大致等體積的熔融混凝土和硫代替。混合物被倒入管模中并經(jīng)過振動(dòng)，以及預(yù)熱到約160°C ;然后將制品從模具中分離。振動(dòng)使團(tuán)聚顆粒更緊密，因而用薄薄的一層硫磺混凝土包覆所述顆粒并均勻填充模具。填充后打開模具時(shí)制備得到的管子不易損壞，因而在模具外固化后得到的成品相比于那些基于混凝土的成品具有更好的機(jī)械特性，并且可抗酸腐蝕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]現(xiàn)在令人驚訝地發(fā)現(xiàn)了一種利用彈性波固化和加強(qiáng)硫的方法，其可用于不同形狀和尺寸的制品。根據(jù)本發(fā)明的方法使用在液態(tài)硫中傳播的彈性波以在固化和冷卻階段中導(dǎo)致一亞穩(wěn)態(tài)，該亞穩(wěn)態(tài)的特征是由于在液相中的振動(dòng)所導(dǎo)致的攪動(dòng)而同時(shí)存在分散的晶體固相。令人驚訝的是，在冷卻過程中，在體積容器內(nèi)的液態(tài)硫中引起的振動(dòng)導(dǎo)致晶核從較低溫度的外圍區(qū)域向所述容器的中心區(qū)域轉(zhuǎn)移，因而在液態(tài)硫中產(chǎn)生一個(gè)均勻分布的成核網(wǎng)，其能促進(jìn)晶體結(jié)構(gòu)的有序生長(zhǎng)，而無需使用誘發(fā)與硫發(fā)生化學(xué)和/或物理反應(yīng)的添加劑。在振動(dòng)輔助的冷卻和固化中，液相逐漸濃縮為位于懸浮液中的晶體硫，由于逐漸的熱量釋放和所導(dǎo)致的流場(chǎng)而得到增多的糊狀的顆粒結(jié)構(gòu)。硫的平均密度的增加是逐漸的，因而限制/消除了制品中的不均勻性和應(yīng)力。因此，根據(jù)本發(fā)明可能得到其中缺陷和脆弱內(nèi)部(特征在于粗晶和/或大的隨機(jī)尺寸的空穴)的形成得以阻止/限制的制品，因而由于降低/消除了內(nèi)部應(yīng)力和在固化過程中所獲得的晶體類型而得到具有可控的機(jī)械特性和高密度的制品。圖2示出了從根據(jù)本發(fā)明所使用的一個(gè)應(yīng)用方法得到的硫塊獲得的研磨樣品的X射線衍射圖，突出了存在于制品中的由斜方(a)晶體組成的晶體結(jié)構(gòu)。彈性波的可控應(yīng)用有助于保證較好的熱擴(kuò)散，因?yàn)橥ㄟ^彈性壓力波在液態(tài)硫中于冷卻和/或固化階段中產(chǎn)生的流動(dòng)改善了與外部環(huán)境的熱交換系數(shù)并加快了固化過程。[0006]特別地，本發(fā)明要求保護(hù)一種制備由硫制成、基于硫和/或由硫覆蓋的制品的方法，其包括:在體積容器中和/或成型體積容器中冷卻一液態(tài)硫料，其特征在于，為了制備所述制品，彈性壓力波施加至所述體積容器中和/或成型容器中正在進(jìn)行冷卻的液態(tài)硫料，以實(shí)現(xiàn)混合、固化以及在所述液態(tài)硫料中形成固體晶體硫的懸浮液。“成型”意味著例如通過對(duì)體積容器進(jìn)行限界的區(qū)域和/或通孔/孔、或通過在合適的表面上分層而給基于硫的制品賦予所需的形態(tài)和幾何特征。
[0007]所述彈性波在硫中的應(yīng)用可以通過例如振動(dòng)器一也就是機(jī)械的(只能產(chǎn)生正弦動(dòng)作)、氣動(dòng)的、液壓的或電氣的(電動(dòng)液壓/電動(dòng)力學(xué)的)馬達(dá)振動(dòng)器，其可以安裝在壁上或安裝在振動(dòng)基底上——或通過流體浸潰的振動(dòng)器、超聲傳感器或任何設(shè)備或方法或已知技術(shù)的結(jié)合來實(shí)施。在本申請(qǐng)中可應(yīng)用的彈性擾動(dòng)波的頻率高于0.1Hz，包括頻率優(yōu)選等于或高于50Hz的聲場(chǎng)和次聲場(chǎng)以及超聲場(chǎng)(高于20kHz)。根據(jù)所使用的振動(dòng)發(fā)生器的類型，彈性擾動(dòng)波可被應(yīng)用于持續(xù)的、脈動(dòng)的和/或變頻、多頻或掃頻模式，調(diào)制在中心頻率附近產(chǎn)生的信號(hào)頻率。彈性波、特別是超聲波可以被用于固化制品和/或檢查基于硫的制品的密度/厚度。在懸浮液中得到含有固化硫的相的過程可在大氣壓下或在不同的壓力下進(jìn)行，同時(shí)制品的固化和冷卻至常溫可在體積容器和/或成型容器之外完成，優(yōu)選在第二體積容器和/或成型容器中完成、或與待覆蓋的表面相接觸。與外界環(huán)境的熱交換可通過輻射、自然或強(qiáng)制的對(duì)流、熱傳導(dǎo)、以及在存在冷卻流體的情況下進(jìn)行。如果使用一個(gè)或多個(gè)熱交換器，它們可以浮在熔融硫/位于懸浮液中的硫的表面上，和/或在熔融硫/位于懸浮液中的硫的表面上振動(dòng)，并且也可配備軟管以提供冷卻劑。根據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)計(jì)用于制備基于硫的制品，并且包括在液態(tài)硫中施加彈性壓力波、優(yōu)選可控地進(jìn)料、以及形成和加強(qiáng)成型的冷卻的硫。本發(fā)明由于對(duì)塊體的機(jī)械性能的控制而被用來制備用于處理和輸送的硫塊，以及制備由硫制成或基于硫的可用于農(nóng)業(yè)和工業(yè)的廣泛應(yīng)用上的制品，例如制備硫膨潤(rùn)土制品。由于硫抗酸腐蝕，由硫制得的具有可控的晶體密度/形態(tài)的制品可被應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)。根據(jù)本發(fā)明的由硫制成的或基于硫的制品由于硫的低熱交換系數(shù)特別適用于建筑工業(yè)和其他工業(yè)。本方法也允許將有機(jī)或無機(jī)化合物通過彈性波添加到所述液態(tài)硫的固體晶體硫懸浮液中，以通過使用化學(xué)添加劑(例如聚合物、石蠟、粘合劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑以及類似物，和/或具有物理作用的添加劑——例如由纖維、沙、浮石、粘土、顏料等組成的多相材料/填料)來化學(xué)和/或物理改性所述制品的結(jié)晶形態(tài)或者改變它們的化學(xué)/物理性質(zhì)。所述添加劑優(yōu)選在液態(tài)硫中預(yù)先混合并隨后供給到正在振動(dòng)的液態(tài)硫中的固體晶體硫的懸浮液內(nèi)。所述實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)的不同之處在于:所述添加劑直到結(jié)晶過程開始才加入，并且優(yōu)選在后期(當(dāng)在液態(tài)硫中的懸浮液中存在晶體硫時(shí))加入。該操作有利于減少添加劑的使用量，并且允許根據(jù)添加劑的類型調(diào)節(jié)制品的特性。
[0008]通過振動(dòng)輔助固化生產(chǎn)的制品也可用金屬結(jié)構(gòu)和/或由適當(dāng)?shù)牟牧现瞥傻募訌?qiáng)材料加強(qiáng)以給予其所需的機(jī)械性能，或者可以結(jié)合以設(shè)計(jì)用于改變其導(dǎo)熱率(例如膨脹粘土或聚苯乙烯)或其化學(xué)穩(wěn)定性或其他用途的材料。
[0009]在液態(tài)硫中施加彈性波直到在液態(tài)硫中形成固體硫懸浮液(的操作)可在成型前或成型過程中或在這兩個(gè)階段中實(shí)施。模具、模板、壓光機(jī)、擠出機(jī)或其他適用的設(shè)備或容器可被用于成型。成型可直接在運(yùn)輸容器中進(jìn)行，或在任意可阻止/限制硫的逸出、設(shè)計(jì)將硫包含在懸浮液中的體積容器中進(jìn)行。將懸浮液中的硫分層或覆蓋到合適的表面上可通過涂覆來進(jìn)行、通過一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的供給/傾倒過程來進(jìn)行、或通過浸潰或通過其它程序來進(jìn)行。所述被覆蓋的表面或所述體積容器或成型容器可整體地或部分地由以下材料中的至少一種組成:金屬，基于纖維素的材料例如紙或硬紙板，浙青，樹脂，熱塑性材料，熱固性材料，彈性體，橡膠，絕熱材料，天然或人造紡織品，水泥，混凝土，金屬，硫，硫水泥等。在液態(tài)硫中，硫晶體在懸浮液中的存在可通過熱量輸入，溫度控制和懸浮液流場(chǎng)控制而延長(zhǎng)。由硫制成或基于硫的制品可以設(shè)有凹槽，洞，通孔或鉤，或放置在盤或類似物上以快速操作。所述凹槽或洞可在成型期間通過在振動(dòng)輔助供給過程中插入由合適材料制成的成型元件或者使用模具而實(shí)現(xiàn)?？蛇x地，操作元件例如鉤、纜線和支架可被預(yù)先放置在成型容器中，隨后結(jié)合到傾倒的材料中并在制品固化時(shí)使用。在基于硫的制品中形成洞/通孔也可以降低制品的熱傳遞，或者用于其他目的。最后，如果使用超聲頻率，制品可通過所導(dǎo)致的彈性力的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)探測(cè)器而得以輔助和控制，以監(jiān)控制品的結(jié)構(gòu)特性。也觀察到在特別的條件下，如果由一操作人員處理而沒有進(jìn)行隔熱，則具有高固體晶體硫濃度的懸浮液可短時(shí)間保持其塑性，因?yàn)樾纬闪司哂械蛯?dǎo)熱率的晶間液態(tài)硫薄膜。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面參照附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的一些【具體實(shí)施方式】，這些【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步闡述了本發(fā)明的其它方面、特征和優(yōu)勢(shì)，其中:
[0011]圖1:示出了硫的簡(jiǎn)化相圖，顯示了硫在I個(gè)大氣壓下由液態(tài)(A)轉(zhuǎn)化到單斜3固態(tài)(B)，最后到斜方a固態(tài)( C)的固化過程。
[0012]圖2:通過研磨一硫制品的樣品而得到的試件的X射線衍射圖，其顯示了斜方a硫晶體的結(jié)構(gòu)。
[0013]圖3:基于硫的制品I的局部示意圖，其由噴嘴5可控地供給到由表面2和3限界的、放置在一振動(dòng)盤4上的容器中，振動(dòng)盤4設(shè)計(jì)用于導(dǎo)致硫在懸浮液中的形成，與一使用風(fēng)扇6直接冷卻硫表面的設(shè)備耦聯(lián)。
[0014]圖4:基于硫的制品I的局部示意圖，其由噴嘴5可控地供給到由表面2和3限界的容器中，在基于硫的制品的外表面和分層之間設(shè)有一彈性波熔融硫混合設(shè)備7，設(shè)計(jì)用于導(dǎo)致固態(tài)硫形成在熔融硫8表面層中的懸浮液內(nèi)，該熔融硫8表面層與之前形成的制品I部分的上表面接觸。
[0015]圖5:硫制品I的局部示意圖，其由噴嘴5傾倒到由表面2和3限界的、放置在振動(dòng)盤4上的容器中。所述制品在兩個(gè)連續(xù)的階段中制得，一個(gè)階段位于在給予制品所需性質(zhì)的合適材料(例如硫水泥，混凝土，熱塑性/熱固性材料)的進(jìn)料之前，第二個(gè)階段是從同一個(gè)噴嘴(或從未不出的第二個(gè)噴嘴)以受控的方式加入硫。作為所述系統(tǒng)的一種替代方式，硫可被倒入并在由合適材料制成的制品的(內(nèi)和/或外)表面上振動(dòng)，所述合適材料例如可給予制品抗酸腐蝕的特性。
[0016]圖6:硫制品I的局部不意圖，其由嗔嘴5傾倒到由表面2和3限界的、放直在振動(dòng)盤4上的容器中，振動(dòng)盤4設(shè)計(jì)用于導(dǎo)致固態(tài)硫在懸浮液中的形成。所述制品具有適于放置叉式升降機(jī)的叉以用于處理的凹槽10。所述凹槽可在進(jìn)料時(shí)形成在塊體中，例如，在基底上放置由硬紙板制成的元件之后，凹槽形成在塊體中，例如用于在塊體中形成一空間，或者用一合適的模具形成所述空間。
[0017]圖7:如圖3所示相同的硫制品，其處于在懸浮液中形成固態(tài)硫之后的階段，其中所述固體塊體用放置在所述制品的凹槽10中的、叉式升降機(jī)11的叉處理。
[0018]圖8:硫制品I的局部示意圖，其由噴嘴5以受控供給的方式傾倒到由表面2和3限界的、放置在振動(dòng)盤4上的容器中，振動(dòng)盤4設(shè)計(jì)用于導(dǎo)致固態(tài)硫在懸浮液中的形成，所述制品具有適于放置處理線纜/鏈的凹槽12。所述凹槽可在進(jìn)料時(shí)形成在塊體中，例如，在基底上放置由硬紙板制成的元件之后凹槽形成在塊體中，例如用于在塊體中形成一空間，或者用一合適的模具或模板形成所述空間。另外，所述處理線纜可在固化和成型過程中適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合在制品中。
[0019]圖9:與圖8所示相同的硫制品，其處于一較后的步驟中，所述制品用線纜13(或鏈或類似物)穿過凹槽12并用一個(gè)起重鉤14處理。制品隨后可用合適的材料15包裹以限制/消除在運(yùn)輸過程中粉末的選出。
[0020]圖10:基于硫的制品的局部示意圖，其由噴嘴5可控供給到由表面2和3限界的容器中。進(jìn)料噴嘴是熱絕緣的并穿過一個(gè)具有冷卻液態(tài)入口 17和出口 18的振動(dòng)熱交換器16。交換器浮在熔融硫8的表面上，并且通過例如一個(gè)在IOOHz下操作的機(jī)械驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)器19引入彈性力。從與硫 接觸的交換器的表面?zhèn)鞑サ膲毫Σǜ纳屏藷峤粨Q系數(shù)，并導(dǎo)致在與之前形成的該部分制品I的上表面相接觸的熔融硫8的表面層中于懸浮液內(nèi)形成硫固體。作為所述方法的一種替代，例如，交換器可由一用合適的流體冷卻、并進(jìn)行振動(dòng)的板組成，該板通過合適的在5至1000Hz頻率范圍內(nèi)操作的電動(dòng)力學(xué)致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，該致動(dòng)器由同一板冷卻。
[0021]圖11:基于硫的制品的局部示意圖，其由噴嘴5受控地供給到由表面2和3限界的容器中，并且如圖12所示直接在處理盤20上形成。在成型和固化結(jié)束時(shí)，可移動(dòng)的容器和成型隔板都被移除，制品被送去儲(chǔ)存或裝載以進(jìn)行運(yùn)輸。
[0022]圖12:基于硫的制品的局部不意圖，其由嗔嘴5受控地供給到由表面2、3和21限界的容器中，并且直接在處理盤20上形成。表面21限定了一個(gè)由合適的材料制成的預(yù)成形的制品(例如具有方形橫截面的管狀混凝土元件)。表面3包括四個(gè)可移除的可動(dòng)外殼，并形成設(shè)有振動(dòng)器19的隔板。當(dāng)振動(dòng)輔助成型完成、并且可動(dòng)隔板被移除時(shí)，制品送去貯存或裝載以進(jìn)行運(yùn)輸。
[0023]圖13:模板的橫截面的局部示意圖，所述模板包括兩個(gè)適用于基于硫的制品22的振動(dòng)輔助成型的模段21。
[0024]圖14:互鎖的基于硫的制品22，23和24的局部示意圖，互鎖系統(tǒng)通過振動(dòng)輔助模板獲得。
【具體實(shí)施方式】[0025]以下提供本發(fā)明的一些【具體實(shí)施方式】，但不認(rèn)為受限于此。
[0026]實(shí)施例1
[0027]400g的硫樣品在常壓下于燒杯中液化并被加熱到接近200°C (473° K)，制備得到一個(gè)50mm厚的層。然后將樣品在空氣中于常溫下冷卻并固化。30分鐘后樣品的外表面固化，但存在內(nèi)部液相。在冷卻和固化結(jié)束時(shí)得到的樣品易碎并且不均勻，其特征是大的空泡(macrovacoules)并且形成微晶和粗晶。
[0028]實(shí)施例2
[0029]400g的硫樣品在常壓下于燒杯中液化并被加熱到接近200°C (473° K)，制備得到一個(gè)50mm厚的層。所述液態(tài)硫樣品在空氣中于常溫下冷卻，并通過將燒杯放置在135ff(50Hz)的振動(dòng)盤上被作用以一彈性波。樣品經(jīng)歷的振動(dòng)的有效加權(quán)平均加速度約為7m/s2。當(dāng)硫料冷卻時(shí)，其逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)晶體硫在液態(tài)硫中的懸浮液，并且樣品的稠度和粒度逐漸地增加。冷卻和振動(dòng)過程開始后大約25分鐘，樣品可被再次穿透，并且在硫料中插入熱電偶顯示平均溫度低于115°C (388° K)。當(dāng)樣品達(dá)到所需稠度時(shí)，振動(dòng)暫停。將彈性波引入樣品之后，硫料在常溫下固化直到獲得一緊密的硫料，具有3Mohs的硬度，不含粗晶和大的空泡，特征是體積重量為19.57KN/m3，并且由如圖1中衍射圖所示的斜方a晶體組成。由此得到的樣品比實(shí)施例1中的樣品具有更好的機(jī)械特性。
[0030]實(shí)施例3
[0031]聞度為810mm,重量超過1.4噸的基于硫的制品在|旲板中形成，|旲板具有尺寸為1200mmX800mmX144mm的基底。所述模板包括4個(gè)互鎖的鋁板，高度為1000mm。成型是振動(dòng)輔助的、通過一振動(dòng)基底進(jìn)行、施加的彈性波的頻率大于或等于50Hz頻率，在成型過程中，連續(xù)進(jìn)料的速度為生長(zhǎng)速度、并進(jìn)行傾倒溫度控制。在成型過程中，在外部的側(cè)表面和下表面制備用于放置處理線纜的`凹槽。塊體在低于90°C的平均溫度下通過自然對(duì)流冷卻到完全固化。制品的平均密度通過超聲操作設(shè)備控制。
[0032]實(shí)施例4
[0033]在模板中形成一基于硫的制品，模板具有一尺寸為1016mmX 1219mmX 150mm的基座。所述模板包括4個(gè)互鎖的鋁板，高度為850mm。硫以液態(tài)在可控的接近130°C的溫度下供給，并進(jìn)行流速控制。一漂浮的、以機(jī)電振動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的熱交換器在IOOHz下振動(dòng)，被放置在液態(tài)硫的表面，并在位于其下方的硫中導(dǎo)致晶體硫于熔融硫中的懸浮液的形成。供給熔融硫，以允許在基底上形成一固態(tài)硫?qū)印⒁约霸谄渖闲纬梢粚恿驊腋∫?。硫水平面以及振?dòng)熱交換區(qū)域隨后升高到預(yù)先設(shè)定的720mm的高度。在成型過程中，在外部側(cè)表面和下表面上形成具有合適的尺寸凹槽，以用于放置叉式升降機(jī)的叉。當(dāng)固化完成時(shí)，得到重量超過
1.7噸的硫塊。此時(shí)打開鋁模板將板和漂浮的熱交換器分離。然后塊體用叉式升降機(jī)移走并直接裝載在運(yùn)輸集裝箱上，或者在運(yùn)輸前以保護(hù)材料例如聚乙烯片包裹。由此，一個(gè)裝配有合適的液態(tài)硫裝載臂、蒸汽追蹤并且可用于30個(gè)熔融硫進(jìn)料區(qū)(每個(gè)包含10個(gè)處于傾倒/成型狀態(tài)下的制品)的單元可保證超過500噸/天的硫產(chǎn)量。
[0034]實(shí)施例5
[0035]用一振動(dòng)裝置制備一個(gè)30kg的高純硫塊，振動(dòng)裝置具有金屬外殼和成型容器(300mmX 300mmX 300mm)并裝配有三個(gè)不同的氣動(dòng)渦輪換能器(最大rpm = 17000，單個(gè)換能器的最大離心力=5000N)，同時(shí)啟動(dòng)并放置在所述成型容器的3個(gè)不同的限界壁的外偵牝以將彈性擾動(dòng)引入到液態(tài)硫中。成型容器裝配有放置在硫料上的固定的和可動(dòng)的熱電偶，并且壁優(yōu)選用非粘材料包覆。30kg硫料被單獨(dú)地熔融并在接近130°C的溫度下快速倒入所述成型容器中。倒入之后，氣動(dòng)換能器啟動(dòng)以調(diào)節(jié)氣流壓力和溫度以及所監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率。熔融硫料被所引入的振動(dòng)場(chǎng)(頻率超過20Hz)劇烈地混合，冷卻和結(jié)晶過程開始。在所述過程中，形成的晶核和晶體結(jié)構(gòu)由于連續(xù)的混合而通過由振動(dòng)導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)從所述冷卻的外圍區(qū)域移向溫暖的中心區(qū)域、反之亦然，在熔融硫中得到濃度持續(xù)增加的固體懸浮液。所述過程啟動(dòng)90分鐘以后，硫料作為懸浮液存在，其具有高分散固體濃度，通過熱電偶探測(cè)的平均溫度在110°C和115°C之間。被振動(dòng)過的制品在所述成型容器中冷卻直到達(dá)到常溫，形成一具有高密度的硫塊。
[0036]實(shí)施例6
[0037]用與實(shí)施例6相同的振動(dòng)設(shè)備制備一 30kg的高純硫塊，在同樣的操作條件下傾倒和振動(dòng)。在所述設(shè)備中冷卻90分鐘并施加振動(dòng)后，得到的高固體濃度的懸浮液從第一體積容器轉(zhuǎn)移到第二體積容器和成型容器，以完成結(jié)晶過程并冷卻至室溫。
[0038]實(shí)施例7
[0039]用與實(shí)施例6相同的振動(dòng)設(shè)備制備一 30kg的高純硫塊，在同樣的操作條件下傾倒和振動(dòng)。在冷卻以及對(duì)所述設(shè)備施加振動(dòng)期間得到的高固體濃度的懸浮液從第一體積容器轉(zhuǎn)移到不同的體積容器和成型容器中，所述成型容器包含一金屬結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)用于在結(jié)晶和冷卻到室溫過程結(jié)束時(shí)用來加強(qiáng)所述塊體并給予其所需的機(jī)械特性。
[0040]實(shí)施例8
[0041]—個(gè)30kg的高純硫料,優(yōu)選在接近130°C時(shí)在與實(shí)施例6相同的操作條件下使用相同的振動(dòng)設(shè)備進(jìn)行傾倒和振動(dòng)。在冷卻以及對(duì)所述設(shè)備施加振動(dòng)期間得到的高濃度的硫懸浮液用一漿液泵(該漿液泵由導(dǎo)熱油加熱到優(yōu)選大于120°C的溫度)泵送入一個(gè)容器中，并形成一體積——其包括由雙層紙(運(yùn)輸水泥粉末的通用類型)形成的袋。然后袋被封閉，硫料被運(yùn)輸?shù)讲煌膮^(qū)域以完成結(jié)晶和冷卻到室溫的過程。
[0042]實(shí)施例9
[0043]—個(gè)30kg的高純硫料,優(yōu)選在接近130°C時(shí)在與實(shí)施例6相同的操作條件下使用相同的振動(dòng)設(shè)備進(jìn)行傾倒和振動(dòng)。在冷卻以及對(duì)所述設(shè)備施加振動(dòng)期間得到的高固體濃度的懸浮液被用來在水泥表面上涂覆一個(gè)具有腐蝕防護(hù)功能的平的硫?qū)?接近5_厚)，水泥表面的尺寸為2000mm X 1500mm。
[0044]實(shí)施例10
[0045]熔融的硫料優(yōu)選在接近130°C的溫度下傾倒，并在冷卻階段適當(dāng)?shù)卣駝?dòng)以在容器中得到一個(gè)被強(qiáng)勁地?cái)嚢璧摹⒕哂懈吖腆w濃度的懸浮液。所述懸浮液隨后加入一定量的熔融硫，同時(shí)取出等量的懸浮液并涂覆到一個(gè)用電焊金屬網(wǎng)加固的高密度聚苯乙烯板的表面上，以得到一個(gè)由晶體硫覆蓋的適當(dāng)尺寸的板。
[0046]實(shí)施例11
[0047]優(yōu)選在接近130°C的溫度下將熔融硫供給到體積容器中，在冷卻階段中進(jìn)行振動(dòng)，直到得到一具有高固體硫濃度的攪動(dòng)的懸浮液。所述含有懸浮液的容器被連續(xù)加入一定量的熔融硫，同時(shí)取出等量的懸浮液并涂覆到一個(gè)用電焊不銹鋼網(wǎng)加固的高密度聚苯乙烯(或其它高熱惰性的材料)板的表面上，以得到具有所需機(jī)械特性、抗酸腐蝕、覆蓋有晶體硫的絕緣板。
[0048]實(shí)施例12
[0049]優(yōu)選在接近130°C的溫度下將熔融硫供給到體積容器中，在冷卻階段中進(jìn)行振動(dòng)，直到得到一具有高固體硫濃度的劇烈攪動(dòng)的懸浮液。所述懸浮液被泵送入一模板中，所述模板帶有金屬格柵、事先用膨脹粘土填充到所述模板被填滿，所述模板優(yōu)選被振動(dòng)。一旦固化和冷卻過程結(jié)束，即打開所述模板，并移除制品。或者，將熔融硫直接加入到帶有金屬格柵、事先用膨脹粘土填滿的模板中，所述模板振動(dòng)，直到在液態(tài)硫中形成固體硫的懸浮液并完全填充膨脹粘土顆粒之間的空隙。[0050]實(shí)施例13
[0051 ] 優(yōu)選在接近130°C的溫度下將硫供給到體積容器中，在冷卻階段中進(jìn)行振動(dòng)，直到得到一具有高固體硫濃度的攪動(dòng)的懸浮液。所述懸浮液隨后被涂覆到一個(gè)硫水泥薄層上，當(dāng)所述操作完成后，其被一層另外的硫水泥覆蓋，以獲得一分層/層狀的制品。
[0052]實(shí)施例14
[0053]硫被供給到體積容器中，在冷卻階段中進(jìn)行振動(dòng)以得到一具有高固體硫濃度的攪動(dòng)的懸浮液以制備制品。由燈煙(70%重量)和輪胎粉末(30%重量)的混合物組成的填料被加入到所述懸浮液中，所述混合物的量?jī)?yōu)選超過最終制品總重量的10%。
[0054]實(shí)施例15
[0055]硫被供給到體積容器中，在冷卻階段中進(jìn)行振動(dòng)以得到一具有高固體硫濃度的攪動(dòng)的懸浮液以制備由膨潤(rùn)土硫制成的制品。由膨潤(rùn)土組成的填料分散到所述懸浮液中，所述填料的量?jī)?yōu)選超過最終制品總質(zhì)量的10%。
[0056]實(shí)施例16
[0057]硫被供給到體積容器中，在冷卻階段中進(jìn)行振動(dòng)以得到一具有高固體硫濃度的攪動(dòng)的懸浮液。一水泥制品被浸入所述懸浮液中，以在其表面形成一層具有抗酸腐蝕功能的晶體硫。
【權(quán)利要求】
1.一種制備由硫制成、基于硫或由硫覆蓋的制品的方法，包括以下步驟: a)將液態(tài)硫料供給到所述制品的成型容器或體積容器中； b)冷卻所述液態(tài)硫料并同時(shí)將彈性波施加至所述液態(tài)硫料，直到在所述液態(tài)硫料中形成位于懸浮液中的固態(tài)晶體硫料； c)在完全固化液態(tài)硫料后完成所述由硫制成、基于硫或由硫覆蓋的制品。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中施加至硫料的所述彈性波的頻率大于0.1Hz、并優(yōu)選大于50Hz。
3.如權(quán)利要求1-2所述的方法，其中在與權(quán)利要求1的步驟a)中所使用的容器不同的至少一個(gè)體積容器或成型容器內(nèi)結(jié)束所述完成步驟。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述完成步驟通過浸入、涂覆或傾倒在權(quán)利要求1的步驟b)中所得到的硫料來實(shí)現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求1-4所述的方法，其中所述固化在有至少一個(gè)熱交換器的情況下進(jìn)行，所述交換器優(yōu)選設(shè)有一與所述液態(tài)硫和/或固態(tài)晶體硫懸浮液接觸振動(dòng)的交換表面。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法,其中液態(tài)硫在優(yōu)選等于或低于130°C的溫度下供給到所述體積容器和/或成型容器中。
7.如權(quán)利要求1-6所述的方法，其中有機(jī)和/或無機(jī)組分被加入含有所述固態(tài)晶體硫懸浮液的所述液態(tài)硫料中以對(duì)所述制品進(jìn)行改性，其中添加劑通過將所述組分預(yù)先混合入液態(tài)硫中而預(yù)制。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述制品包含加強(qiáng)物或設(shè)計(jì)用于改變其導(dǎo)熱率的材料。
9.如權(quán)利要求1-8所述的方法，其中制品設(shè)有洞和/或孔和/或凸起和/或凹槽。
10.如權(quán)利要求1-9所述的方法，其中硫制品的平均密度和/或厚度在硫的冷卻和固化期間通過使用彈性波、特別是超聲波的技術(shù)而記錄。
11.如權(quán)利要求1-10所述的方法，其中所述體積容器或成型容器放置在一操作和/或運(yùn)輸盤上。
12.通過如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的方法獲得的基于硫的制品。
【文檔編號(hào)】C04B28/36GK103608286SQ201280019021
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月19日
【發(fā)明者】安東尼奧·薩爾瓦多·法爾科涅里, F·菲諾奇埃羅, C·P·塞奇尼 申請(qǐng)人:奧西有限公司, 安東尼奧·薩爾瓦多·法爾科涅里