专利名称：在升温下硬化的颗粒材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及生产硬化的颗粒材料的改进的方法，通过混合至少水、粘合剂和飞灰并通过通常的成粒技术形成颗粒和在升温下固化而得到。
许多专利和专利公开揭示了以飞灰和粘合剂为基础的硬化材料的生产。作为一种硬化剂可以采用氢氧化钙或在含水系统中将产生氢氧化钙的产品(参见美国专利4419312;4399176;4490178以及PCT/GB83/00248)。
在荷兰专利申请号8200193中揭示了这种反应的具体例子，其中未固化的颗粒和热的飞灰在一混合器中混合，同时向混合器馈入(水)蒸汽。该热飞灰直接来自烧煤工厂。出自混合器的混合物馈入固化或硬化室，室中的温度达到正好低于100℃。部份固化的颗粒和飞灰离开该室时彼此分离以及该飞灰作为起始物料循环以生产新的颗粒。
该部份固化的颗粒进入一中间储藏室，在其中部份固化的颗粒通过(水)蒸汽手段进一步固化。
在美国专利4，490，178中揭示了另一个具体例子，通过其后在85至212°F温度下硬化该颗粒得到抗压强度较好的颗粒。
在所述的方法中，这些颗粒是通过在砂子、水和氧化钙的混合物中包埋所述的颗粒，在润湿的条件下被硬化的。该方法的优点在于使氧化钙的熟化所产生的热用于直接与颗粒接触，以便在升温下进行颗粒的固化或硬化。
砂子和氧化钙的混合物作为包埋材料提供非常高的强度的颗粒，但也不总是在经济上切实可行或符合要求的。例如较低强度的颗粒可以满足某些水泥块料制造的需要。然而，废包埋材料的使用对于良好的工艺经济学来说是必需的，但较低强度的颗粒不要求在颗粒混合物中使用砂子，于是用过的砂子包埋材料并不需循环回用作为颗粒混合料。使用可再循环回到混合物中供形成颗粒的包埋材料，它可是一个经济上的优点。
同时，虽然颗粒硬化所需的全部热量可以通过(水)蒸汽单独供应而不用包埋材料，我们的实验业已表明单独用(水)蒸汽作为热源用于固化颗粒而不用包埋材料具有各种缺点(1)未硬化的或未充分硬化的颗粒处理和贮藏是困难的，并引起颗粒的崩解。
(2)(水)蒸汽的冷凝牵涉水的形成导致颗粒粘在一起，它将妨碍在硬化过程终止时的硬化的颗粒的分离。
(3)颗粒和(水)蒸汽直接接触可能引起颗粒内龟裂，它将显著地降低它们的最终强度。
于是认为包埋材料的使用是个优点。然而，这些包埋材料必须符合固化的特殊条件。
本发明的第一个目的是提供一种在温度85和212°F之间硬化颗粒材料的改进方法。
本发明的目的是这样达到的一种生产硬化颗粒的方法，通过混合至少一种选自煤产品和褐煤物料燃烧得到的飞灰、粘合剂和水，所述的混合物形成颗粒，通过供热，于85和212°F之间在一种包埋材料中硬化所述的颗粒，并从包埋材料中分离出该硬化颗粒，所述的包埋材料被用于或不被用于形成新的颗粒，包括在成粒以后，至少在硬化反应器中，在至少具有8%吸水能力的以及不含通过与水接触产生热的化合物的粉碎状材料包埋未硬化的颗粒并对在所述的硬化反应器中的颗粒和包埋材料供热，通过向出现在硬化反应器中的包埋材料和颗粒混合物导入(水)蒸汽使温度值上升并保持在0.2和1之间的步骤。
应当指出在本发明的方法中，热量必须由向颗粒和包埋材料混合物导入的(水)蒸汽来提供，将颗粒和足够温度的热飞灰接触以升高温度值至85和212°F之间，将导致颗粒不能符合实际使用所要求的这种硬化颗粒的强度性能。
如果包埋材料和颗粒之间的数勘刃∮ .2，不充分的包埋可能结果产生颗粒的不充分的强度。当体积比大于1.0时，该方法将产生包埋材料流，它不能全部用于包埋。当不能直接用于形成颗粒的包埋材料，在贮藏期间将冷却至环境温度，以及不能用于本发明方法中稍高温度颗粒的形成时，这将意味着浪费能量。
所示的包埋材料至少具有8%吸水能力，意味着包埋材料在该材料使用时仍具有该吸附能力。即在干态具有25%的吸附能力的包埋材料，可能以湿的状态使用时，它的吸附能力仍至少在8%。
在本发明有利的具体例子中，飞灰材料具有大于10%的吸水能力，较佳地为15-25%被分布在成粒站和硬化反应器之间的传输系统上，由此该颗粒落在飞灰的层上。当颗粒和飞灰进入硬化反应器时，飞灰和颗粒的混合被完成。因为飞灰的存在，未固化的颗粒可以被处理而不破裂，以及然后可以在固化反应器中堆积而不变形。为提高供硬化颗粒所需要温度的(特别是温度在85和212°F之间)蒸汽将凝结，然后沉积在包埋材料上，包埋材料具有比颗粒材料较大的比表面积。通过(水)蒸汽的冷凝所释放的热量，通过传导将被转移至颗粒，以致实际上没有(水)蒸汽的冷凝作用发生在颗粒表面上。硬化完成以后，颗粒与包埋飞灰分离，以及该飞灰作为进料返回到混合站，在该处加入新鲜的飞灰、石灰和水。在该方法中用石灰作为粘合剂是较佳的，所述的石灰既可以氧化钙又可以氢氧化钙被加入。其它合适的粘合剂可以是一旦和水混合将产生氢氧化钙的潜在水硬的组份。
本发明方法的突出的优点是从中提供沉积上一层包埋材料的颗粒。
优点在于在进入硬化反应器之前，包埋材料和颗粒不经受(水)蒸汽喷射。
包埋材料对颗粒的较佳的重量比从约0.3至0.45，体积比约0.3至0.5，更佳地约为0.4。
由于(水)蒸汽的冷凝作用而变成润湿的包埋材料，在润湿的状态下较佳地具有pH值为4。
图1表示本发明具体例子的流程图。
该图显示了实施本发明方法的装置。
该装置包括用于混合从粘合剂供料容器2来的作为粘合剂的石灰，从水供应容器来的水、从飞灰供料容器1来的飞灰以及供料容器4来的其它可任意选择的组份的混合器。
该混合物从混合器5传输至造粒器6，来自所述的造粒器的颗粒7被放置在环形带8上，环形带8载有一层包埋材料，该包埋材料9为飞灰形式，通过管线10从包埋材料容器11供料。较佳地当环形带运行时，在混合物中不导入(水)蒸汽。在进入反应器14之前可以向混合物提供(水)蒸汽，虽然(水)蒸汽没有表明从16提供。
包埋材料9和颗粒8的混合物进入与周围环境相连通的硬化反应器14。通过(水)蒸汽管15，从(水)蒸汽供应器16把(水)蒸汽导入在反应器14内的包埋材料和颗粒混合物中。
硬化后的颗粒通过筛子17与包埋材料分离，该颗粒通过带子18传送到储仓，包埋材料为飞灰通过传送器19传送到混合器5。
本发明的具体例子提供生产硬化颗粒的可能性，根据本流程不产生任何废流。如果包埋材料(即飞灰)在硬化后与颗粒分离以及它直接用作为本方法的进料，那么在此飞灰中包含的热量同时被回收利用。
硬化在85°F以上以及更佳地在160°F以上进行是明显有效的。
颗粒对包埋材料的比例为100磅颗粒用20至100磅飞灰作为包埋材料。更佳地为30-45磅飞灰用于100磅颗粒。其体积比较佳地为0.3至0.5，更佳地为0.4。
那些其它的组份可以是燃烧过程的残留物，诸如底灰、流化床锅炉(常压、加压或循环的)灰、城市废弃物燃烧炉的灰、废物衍生燃料燃烧炉的灰、次烟煤燃烧的灰、褐煤灰、泥煤灰、砂、石膏、亚硫酸钙或来自工业生产中的各种无机废产物。
包埋材料可以包括热的或冷的干飞灰，但从临时性处置点来的湿的飞灰也可以使用。其他的包埋材料也能使用，只要这些材料具有足够吸附容易，以便吸收所有冷凝(水)蒸汽以及只需这些材料将对硬化反应无干扰。
在所有的场合中，包埋材料应该是细粉碎的粒状物，以便能够包覆软的颗粒并填入颗粒之间的空隙。细粉碎粒状物意味着颗粒的尺寸分布为80%以上的颗粒通过1毫米的筛子，以及50%以上，较佳地大于80%以上的颗粒通过250毫米的筛子。
实施例1来自烧煤电站的飞灰(吸水能力20%)110磅和6.2磅粉状生石灰(作为无机粘合剂)以及水26.9磅进行混合。混合和造粒后，使该颗粒连续地沉积上干的飞灰层，即在硬化反应器中10磅颗粒样品和4磅干飞灰(所述的飞灰90%具有颗粒尺寸小于100毫米)混合。包埋在游离飞灰中的颗粒通过导入265°F(水)蒸汽，于潮湿的气氛中在195°F加热，通过(水)蒸汽冷凝作用形成的润湿飞灰的pH值约为pH4。
另外的没有包埋材料的10磅颗粒样品在同样条件下加热。经16小时后，测定颗粒的抗压强度。以每10磅为一批，选定尺寸范围为0.31-0.39英寸直径的20个颗粒，并在两平行的金属板之间受挤压。包埋在飞灰中的颗粒显示平均抗压强度为55磅，而没有包埋材料的颗粒具有平均抗压强度为4磅。
实施例2来自烧煤电站的飞灰110磅和7.5磅氢氧化钙以及20磅水混合。该混合物造粒。
10磅一批的颗粒包埋于4磅干飞灰中。
10磅一批的颗粒包埋于4磅含6%水的润湿飞灰中。
10磅一批的颗粒不进行包埋。
通过在飞灰和颗粒混合物中导入265°F(水)蒸汽于潮湿气氛中在195°F下固化16小时，颗粒的抗压强度表示如下包埋于干飞灰的颗粒为61磅包埋于润湿飞灰的颗粒为50磅未包埋飞灰的颗粒为20磅实施例3通过混合每批175磅的飞灰、3.0磅硫酸钙二水合物和7.3磅石灰无机粘合剂以及44磅的水制备15，000磅一批的颗粒。该颗粒混合物和含5%水的润湿的飞灰混合。
该包埋材料导入硬化反应器。通过导入275°F的(水)蒸汽，温度升至204°F。在此温度下经18小时后，从该反应器卸料。通过筛选，颗粒与包埋材料分离。对0.31-0.39英寸直径的颗粒来说，平均抗压强度为58磅。分离的包埋材料如实施例1用于形成颗粒。用这种飞灰作为包埋材料所得的颗粒的抗压强度与在实施例1得出的值并没有不相同。
实施例4重复实施例3，代替3.0磅硫酸钙二水合物，而加入3.0磅硫酸钙二水合物和从烟道气脱硫反应中得到的亚硫酸钙混合物或3.0磅从次烟煤燃烧得到的飞灰或3.0磅从城市废弃物燃烧炉得到的灰。
得到如实施例3的类似结果。
在该实施例中以及先前的实施例中飞灰和颗粒的容积密度约为1.0。
实施例5重复实施例2，用100磅具有容积密度为1.6的底灰以代替容积密度为1.1的110磅飞灰颗粒。颗粒和包埋材料之间的体积比，如同于先前所有的实施例为0.4。
然而，其重量比在本实施例中约为0.6。
权利要求
1.一种生产硬化颗粒的方法，其特征在于混合至少一种选自煤产品和褐煤物料燃烧得到的飞灰、粘合剂和水，所述的混合物形成颗粒，通过供热，于85和212·F之间在一种包埋材料中硬化所述的颗粒，并从包埋材料中分离出该硬化的颗料，所述的包埋材料被用于或不被用于形成新的颗粒，包括在成粒以后，至少在硬化反应器中，在至少具有8%吸水能力的以及不含通过与水接触产生热的化合物的粉碎粒状材料包埋未硬化的颗粒，并对在所述的硬化反应器中的颗粒和包埋材料混合物供热，通过向出现于硬化反应器中的包埋材料和颗料混合物导入(水)蒸汽以使温度值上升并保持在85和212·F，包埋材料和颗粒的体积比包括在0.2和1之间的步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于提供一种沉积上包埋材料的颗粒的方法。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于粉碎的粉状的包埋材料和未硬化的颗粒的混合物馈入到硬化反应器以及在进入硬化反应器之前保持不受蒸汽喷射。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于颗粒是在160和212°F之间温度下固化的。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于包埋材料和所述的颗粒之间的体积比为0.3至0.5，较佳地约为0.4。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述在升高的温度下的飞灰作为硬化反应的附加的热源和/或润湿的飞灰用作为包埋材料。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于包埋材料至少具有10%吸水能力，较佳地为15-25%。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于润湿的包埋材料的pH约为4。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的粘合剂选自氧化钙加水、氢氧化钙、石灰乳和水泥的组。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的颗粒选自至少为石灰、飞灰、水和砂子的混合物;至少为石灰、飞灰、水和其它燃烧产物的混合物;石灰、飞灰、硫酸钙二水合物和水的混合物的组份所产生的。
全文摘要
一种无机粘合剂、水和石灰混合物被造粒；该成形颗粒是沉积上飞灰包埋材料所提供的连续层以及所述的飞灰层和颗粒一起进入硬化反应器。反应器中喷入蒸汽，当颗粒的温度升至并保持在50和100℃时颗粒硬化。硬化的颗粒固化后，与包埋材料分离，包埋材料再用作形成新的颗粒。该包埋材料具有的吸水能力为15-25％以及润湿的包埋材料的pH约为4。
文档编号C04B18/02GK1032116SQ8810457
公开日1989年4月5日 申请日期1988年7月21日 优先权日1987年7月22日
发明者詹柯贝司·约翰纳斯·斯贝詹尔, 彼得·狄克·拉弟玛克 申请人:阿特利脱·霍尔定B.V.