專(zhuān)利名稱：彈性物料的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彈性有機(jī)大分子物料的加工方法(和一種控制與這種物料結(jié)合形成的物質(zhì)(medium)的性質(zhì)的方法)，它使得獲得的結(jié)合物質(zhì)可以適用作各種用途，例如，動(dòng)物飼料和燃料。
許多彈性有機(jī)大分子物料是已知的，例子包括泥煤、污泥、青草、動(dòng)物飼料、木片、木屑、稻草、廢紙、城市廢料、卡紙以及切碎的、磨碎的或粉碎的塑料材料。由于物料的組成和性質(zhì)是各種各樣的，因此將這些物料可靠地可再現(xiàn)地加工成有用的產(chǎn)品通常就很困難。例如，由于這些物料有彈性，因此通常很難將它們壓實(shí)。
我設(shè)計(jì)了一種使用并加工這些可靠的、可再現(xiàn)的大分子物料的方法，使它們可形成壓實(shí)的結(jié)合物質(zhì)，且物質(zhì)性質(zhì)可精確控制。
根據(jù)本發(fā)明，它提供了一種從包括彈性有機(jī)大分子物料的初始物料生產(chǎn)化學(xué)結(jié)合物質(zhì)的方法，其中彈性有機(jī)大分子物料是切碎細(xì)長(zhǎng)或細(xì)碎的形式。
大分子物料在使水蒸氣可以逃逸的條件下至少部分加熱干燥，獲得的干燥物料有一個(gè)主要呈疏水性的表面，且水含量不大于10％(重量)(在該步驟后水含量宜不大于5％，更佳為2至3％)。
干燥還可包括一個(gè)后續(xù)步驟，它是對(duì)干燥物料至少是表面進(jìn)行閃蒸(例如用350℃至450℃的熱空氣)。該閃蒸步驟可除去更多的水分，并使彈性大分子物料中的一些化合物發(fā)生降解和改變。(例如，當(dāng)彈性物料是泥煤時(shí)，這些化合物可以是石蠟、木質(zhì)素、蜂窩狀殘?jiān)驑?shù)脂。)然后，在抑制水蒸氣和其它揮發(fā)性物質(zhì)逃逸的條件下，使至少部分干燥物料受蒸汽壓平衡，使得主要為疏水性的表面有親水性。這種平衡反應(yīng)可在一個(gè)封閉的容器內(nèi)(如在維持在約80℃的貯料斗或貯料庫(kù)中)進(jìn)行；平衡后的物料有濕的親水性的表面，以及基本上干燥的內(nèi)部。
然后在使木質(zhì)素磺酸鹽不達(dá)到預(yù)定溫度的條件下(最佳為不超過(guò)80℃)，混合有親水性表面的物料與水性木質(zhì)素磺酸鹽。然而，為將木質(zhì)素磺酸鹽維持在液態(tài)，需要提供大量的熱，這樣木質(zhì)素磺酸鹽可在親水性表面上形成一層涂層(通常是一單層或其它)；然后在細(xì)碎物料的表面上使木質(zhì)素磺酸鹽在不超過(guò)150℃的溫度下部分聚合，以產(chǎn)生一種可流動(dòng)的、基本上無(wú)彈性的化學(xué)結(jié)合物質(zhì)。對(duì)于某些有機(jī)大分子物料(如污泥的某些形式)，在與水性木質(zhì)素磺酸鹽混合前所需的加熱/干燥可通過(guò)常規(guī)的加熱/干燥方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，應(yīng)當(dāng)相信這些用常規(guī)方法加熱/干燥過(guò)的物料的混合和后續(xù)的部分聚合步驟是有新穎性、創(chuàng)造性的。
根據(jù)本發(fā)明的方法所用的物料的彈性，鈣(例如氧化鈣)可與木質(zhì)素磺酸鹽一起加入。
化學(xué)結(jié)合物質(zhì)可在進(jìn)一步加工前輸送至儲(chǔ)藏處。如果采用了該儲(chǔ)藏步驟，在進(jìn)一步加工如燒結(jié)或壓實(shí)前，物質(zhì)還可用水或蒸汽來(lái)處理(例如，飽和或過(guò)熱蒸汽)。
本發(fā)明的一些例子中，用水或蒸汽處理過(guò)的物料還可以進(jìn)行固化(例如，在250℃至280℃下加熱1至1.5小時(shí))。
物質(zhì)可在儲(chǔ)藏后或者在部分聚合反應(yīng)后立刻壓實(shí)并壓縮(或燒結(jié))；得到的壓縮的物質(zhì)基本上沒(méi)有彈性(避免了最初大分子物料的天然彈性)，這樣獲得的壓實(shí)的物料間就沒(méi)有彈開(kāi)的趨勢(shì)。
對(duì)于得到的壓實(shí)物料的機(jī)械性質(zhì)的主要影響是顆粒間的結(jié)合。在熱壓實(shí)時(shí)，壓實(shí)物料獲得的化學(xué)結(jié)合分布在整個(gè)結(jié)構(gòu)中，使得壓實(shí)物料的整個(gè)結(jié)構(gòu)中形態(tài)發(fā)生變化。結(jié)合性質(zhì)不僅在測(cè)試條件下很重要，而且在應(yīng)用條件下也很重要。如果，結(jié)合只有單單的粘結(jié)特性，那么在顆粒間的界面處有一個(gè)分開(kāi)的相；根據(jù)本發(fā)明，結(jié)合是化學(xué)上的特性，并分布在整個(gè)燒結(jié)物的結(jié)構(gòu)中。
物質(zhì)顆粒熔合起來(lái)，并在相互之間形成化學(xué)結(jié)合，這樣混合物中的大分子物料和任何顆?；挠袡C(jī)物料(如含碳燃料)就不以單獨(dú)的形式存在，整個(gè)壓實(shí)物可作為一個(gè)表觀均相物質(zhì)。
木質(zhì)素磺酸鹽是纖維素漿工業(yè)中的典型的副產(chǎn)物，在本發(fā)明的方法中采用了木質(zhì)素磺酸鹽可形成一種化學(xué)結(jié)合物質(zhì)，該物質(zhì)是一種基本上無(wú)彈性的易碎的物料，但用適當(dāng)?shù)脑倩罨椒?例如用水、尿素等)可再生成壓力敏感的非易碎的形態(tài)(但仍無(wú)彈性)。
結(jié)合物質(zhì)中的木質(zhì)素磺酸鹽可通過(guò)與尿素或尿素衍生物反應(yīng)來(lái)再生，而尿素或其衍生物對(duì)得到的混合物的塑性有幫助。實(shí)際上，木質(zhì)素與尿素或尿素衍生物的反應(yīng)是已知的。
通過(guò)控制成品性質(zhì)，本發(fā)明方法的不同階段能夠生成與天然存在的木質(zhì)素形態(tài)相對(duì)應(yīng)的木質(zhì)素衍生物；例如，木質(zhì)素磺酸鹽初始物料與較細(xì)樹(shù)枝中的木質(zhì)素類(lèi)似，而最終壓縮并壓實(shí)的產(chǎn)品中的木質(zhì)素磺酸鹽與樹(shù)干中的木質(zhì)素類(lèi)似。在部分聚合的物質(zhì)中的木質(zhì)素磺酸鹽則介于兩者之間。
木質(zhì)素磺酸鹽的量應(yīng)較小，例如有親水性表面的產(chǎn)品中最高為約15％(重量)，所指的量是指水性形式下的木質(zhì)素磺酸鹽的量。
木質(zhì)素磺酸鹽可以水性的形式使用，如水性溶液。較佳的水性溶液含有40至60％(重量)(以干重計(jì))的木質(zhì)素磺酸鹽。
木質(zhì)素磺酸鹽可包括任何合適的陽(yáng)離子；合適的陽(yáng)離子的例子包括銨離子、鈉離子、鈣離子和鎂離子。木質(zhì)素磺酸鈣適用于粘合物質(zhì)的許多用途場(chǎng)合，原因如下(a)當(dāng)成品用來(lái)燃燒時(shí)，鈣可與二氧化硫反應(yīng)形成硫酸鈣，并與灰燼產(chǎn)物融合；和(b)當(dāng)產(chǎn)品用作動(dòng)物飼料時(shí)，鈣是一種有用的營(yíng)養(yǎng)物。
特別佳的是基本上沒(méi)有糖的木質(zhì)素磺酸鹽(糖等典型地可通過(guò)發(fā)酵或其它方法來(lái)除去)。
當(dāng)木質(zhì)素磺酸鹽是鈣鹽的形式時(shí)，鈣離子引起木質(zhì)素磺酸鹽分離成α型和β型(根據(jù)木質(zhì)素在硫酸氫鹽溶液中的溶解度來(lái)確定，α木質(zhì)素產(chǎn)生的木質(zhì)素磺酸鹽的磺化程度比β木質(zhì)素要低，因此在相同條件下更難溶)。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，木質(zhì)素磺酸鹽是高度稀釋的，含有較小的木質(zhì)素磺酸鹽分子。這種稀釋的木質(zhì)素磺酸鹽可包括更濃的木質(zhì)素磺酸鹽溶液在超濾后的滲透殘余物。
彈性有機(jī)物料可以是，例如，細(xì)碎泥煤或污泥，較佳的是呈薄片狀、粉末狀或粒狀，粒徑不應(yīng)超過(guò)10mm，更佳為小于2mm?；蛘?，它可以是一種切碎的細(xì)長(zhǎng)作物物料，例如青草。
實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素磺酸鹽的部分聚合的方法如下(a)使用油或蒸汽加熱的中空混合螺桿(典型的是雙螺桿裝置，工業(yè)上稱作“holoflite”)，它可為細(xì)分物料提供良好的熱傳遞；(b)使用一種轉(zhuǎn)鼓流化床系統(tǒng)，它與常規(guī)壓片涂布盤(pán)相似，通常涂布盤(pán)中的盤(pán)是傾斜的，盤(pán)內(nèi)的物料通過(guò)適當(dāng)?shù)某尚蜆凸蔚秮?lái)翻轉(zhuǎn)，流化床系統(tǒng)還可和提供的熱空氣組合使用(提供的熱空氣的典型的溫度為300至500℃)；和(c)使用一個(gè)熱空氣烘箱(通常在約130℃)或真空烘箱(通常在約90℃和約25英寸汞柱真空下)。
然而，通常控制部分聚合反應(yīng)所需的最顯著的參數(shù)是熱和/或氧氣的提供。
在本發(fā)明的方法中，在物料與木質(zhì)素磺酸鹽混合后，已經(jīng)受蒸汽壓平衡的物料還可進(jìn)一步與粉末狀的或細(xì)分的含碳燃料混合。然后木質(zhì)素磺酸鹽的部分聚合反應(yīng)可在氧氣存在的條件下(例如，空氣中)進(jìn)行。
制得的可流動(dòng)的、基本上無(wú)彈性和粘性的、化學(xué)結(jié)合物質(zhì)可在壓力下(較佳的可在用例如水、尿素等再活化后進(jìn)行)成型制成燒結(jié)物。這些燒結(jié)物可以是團(tuán)塊狀(在成型模頭等中形成)、粒料狀。擠塑或盤(pán)燒結(jié)形成的物體狀等。待燒結(jié)的混合物可用任何適用的設(shè)備如環(huán)輥壓床來(lái)成型。當(dāng)燒結(jié)物是團(tuán)塊狀時(shí)，它們最好是枕頭狀的。
當(dāng)它有含碳燃料時(shí)，它可以是任何適用的顆?；暮嘉锪希缡徒?、無(wú)煙煤、煙煤或次煙煤、煉焦煤或褐煤。這種燃料通常的粒徑在上述的彈性物料的范圍內(nèi)。含碳燃料的量以彈性物料的重量計(jì)通常在30至70％(重量)。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，本發(fā)明的彈性大分子物料可以是動(dòng)物飼料，例如可包括大豆、甜菜漿和青草。特別佳的是包括青草(一種切碎細(xì)長(zhǎng)的作物物料)的飼料，在這種情況下，一個(gè)顯著的好處是可以獲得穩(wěn)定的加工物料，其保留并提高了新鮮青草的所需的氣味延長(zhǎng)時(shí)間(例如幾個(gè)月，這樣加工過(guò)的青草可以團(tuán)塊的形式用于冬季儲(chǔ)藏)。因此本發(fā)明的方法可提高對(duì)新鮮青草氣味釋放的控制。
本發(fā)明還將通過(guò)實(shí)施例并參照附圖
來(lái)描述，附圖是顯示本發(fā)明方法的典型操作順序的一個(gè)流程框圖。
參照流程框圖，它顯示了兩個(gè)可能的最初條件(方框1，2)，它與待加工的有機(jī)大分子物料有關(guān)。某些物料(方框1)在熱處理后并不具有明顯的疏水性，它們可用常規(guī)的加熱/干燥方法來(lái)加熱和干燥(方框3)。
相反，其它初始物料在常規(guī)的熱處理后有顯著的疏水性，可對(duì)它們進(jìn)行三步方法的處理(方框4)。第一步包括在使水蒸氣逃逸的條件下部分熱干燥物料(這樣獲得的干燥物料有一個(gè)主要為疏水性的表面，且含水量顯著減少)。然后用熱空氣對(duì)物料進(jìn)行閃蒸，再下一步使干燥的物料在抑制水蒸汽和其它揮發(fā)物逃逸的條件下受蒸汽壓力的平衡，從而使物料主要為疏水性的表面變成以親水性為主。
根據(jù)特定的初始物料，熱處理過(guò)的物料(來(lái)自方法方框3或方框4)然后與水性木質(zhì)素磺酸鹽混合并用這里描述的方式來(lái)調(diào)節(jié)(condition)(方框5)，以在有機(jī)大分子物料上形成一層涂布層。在該步中(或在與木質(zhì)素磺酸鹽混合之前)有機(jī)大分子物料還可以與添加的物料如顆?；暮既剂匣旌?例如無(wú)煙煤)。
然后，物料進(jìn)行部分(但是可逆的)聚合反應(yīng)(方框6)，其中木質(zhì)素磺酸鹽加熱至一定水平接近但低于不可逆聚合反應(yīng)發(fā)生的溫度的區(qū)域內(nèi)。
在聚合反應(yīng)后，物料可儲(chǔ)藏或直接使用?；蛘?，在聚合反應(yīng)(方框6)或儲(chǔ)藏后，物料還可進(jìn)一步通過(guò)混合或其它調(diào)節(jié)方法來(lái)加工(方框7)，方法通常包括用水/水蒸氣和/或尿素將物料再生成壓力敏感的物料形式。后續(xù)的過(guò)程可包括例如壓實(shí)來(lái)制成團(tuán)塊、粒料等(方框8)。
下列實(shí)施例將進(jìn)一步描述本發(fā)明。
實(shí)施例1在溫度預(yù)定在105℃的熱空氣烘箱中干燥含濕量約為15％、粒徑約為4mm的空氣干燥過(guò)的泥煤，并將其含濕量減少至約為2％(重量)。然后使干燥的泥煤在80℃下平衡。將50g干燥的泥煤置于密封容器中而不進(jìn)行壓實(shí)，容器置于溫度設(shè)定為80℃的熱空氣烘箱中。將50g含濕量約為1％(重量)、粒徑約為2mm的無(wú)煙煤加熱至80℃并使其平衡。然后將50g無(wú)煙煤置于密封的容器內(nèi)填滿但不壓實(shí)。密封有泥煤和無(wú)煙煤的容器內(nèi)的蒸汽壓可以進(jìn)行平衡；使平衡的蒸汽壓維持2小時(shí)，從而使顆粒的表面有親水性。
然后將泥煤和無(wú)煙煤輸送至有水夾套的Beaken雙軸刮刀混合器中，夾套水溫維持在80℃，并蓋上混合器蓋混合1分鐘。然后在5秒內(nèi)將15g預(yù)先在80℃水浴中加熱的含50％固體的水性木質(zhì)素磺酸鈣加入產(chǎn)物中。然后蓋上蓋子使物料混合2.5分鐘，并打開(kāi)蓋子使物料在混合器中調(diào)節(jié)2分鐘。
然后將調(diào)節(jié)過(guò)的、相對(duì)自由流動(dòng)的物料輸送至預(yù)定在130℃的熱空氣烘箱中并處理1.5小時(shí)以實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素磺酸鹽的部分聚合反應(yīng)。然后將部分聚合的物料輸送至Beaken混合器中進(jìn)行平衡，夾套水溫為80℃。在20秒內(nèi)將2g尿素逐漸加入混合物中并蓋上蓋子混合1分鐘；然后加入1g80℃的水，再蓋上蓋子混合2.5分鐘。打開(kāi)蓋子，調(diào)節(jié)物料2分鐘。將相對(duì)自由流動(dòng)的調(diào)節(jié)過(guò)的物料輸送至預(yù)熱至60℃的浮動(dòng)圈模頭中進(jìn)行壓制，從而制成一塊沒(méi)有彈性裂紋的高強(qiáng)度的未干團(tuán)塊。
將用這種方法制成的室溫下的團(tuán)塊置于設(shè)定為800℃的隔焰爐中來(lái)測(cè)試團(tuán)塊熱沖擊。團(tuán)塊被置于三點(diǎn)接觸的臺(tái)架上。團(tuán)塊沒(méi)有任何分解或剝落；團(tuán)塊燃燒并保持完整直至只剩下灰燼為止。使上述方法制成的團(tuán)塊在小型爐膛中燃燒。用高溫計(jì)進(jìn)行輻射熱測(cè)定；將這些測(cè)定結(jié)果與優(yōu)質(zhì)的無(wú)煙煤團(tuán)塊進(jìn)行比較，測(cè)出的輻射熱水平是100％無(wú)煙煤團(tuán)塊產(chǎn)生的兩倍。泥煤和形成的灰燼可以將無(wú)煙煤產(chǎn)生的對(duì)流熱轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛錈帷?br> 實(shí)施例2在轉(zhuǎn)動(dòng)流化床中處理含濕量約為15％、粒徑約為4mm的空氣干燥過(guò)的泥煤，進(jìn)氣溫度約為300℃，將其含濕量減少至約為2％(重量)。然后使干燥的泥煤在80℃下平衡。將1Kg干燥過(guò)的泥煤置于密封容器中，并將容器填滿但不壓實(shí)。容器置于溫度設(shè)定為80℃的熱空氣烘箱中。將含濕量約為1％(重量)、粒徑約為2mm的無(wú)煙煤加熱至80℃并使其平衡。然后將1Kg無(wú)煙煤置于密封的容器內(nèi)填滿但不壓實(shí)。密封有泥煤和無(wú)煙煤的容器內(nèi)的蒸汽壓可以進(jìn)行平衡；使平衡蒸汽壓維持2小時(shí)，從而使顆粒的表面有親水性。
然后將泥煤和無(wú)煙煤輸送至Baker Perkins雙軸刮刀混合器中，夾套水溫維持在80℃，并蓋上混合器蓋混合1分鐘。然后在5秒內(nèi)加入300g在80℃水浴中預(yù)熱的含50％固體的水性木質(zhì)素磺酸鈣。然后蓋上蓋子使物料混合2.5分鐘，并打開(kāi)蓋子使物料在混合器中調(diào)節(jié)2分鐘。
然后將調(diào)節(jié)過(guò)的、相對(duì)自由流動(dòng)的物料輸送至雙螺桿Denver holoflite實(shí)驗(yàn)室用干燥器中。holoflite螺桿和夾套用來(lái)自Churchill加熱循環(huán)器的300℃的導(dǎo)熱油來(lái)加熱，物料在加熱的holoflite螺桿中處理以使木質(zhì)素磺酸鹽在30分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)部分聚合。然后將部分聚合的物料輸送至Baker Perkins混合器中進(jìn)行平衡，夾套水溫為80℃。在20秒內(nèi)將30g尿素逐漸加入混合物中并蓋上蓋子混合1分鐘；然后加入10g 80℃的水，再蓋上蓋子混合2.5分鐘。打開(kāi)蓋子，調(diào)節(jié)物料2分鐘。然后如實(shí)施例1一樣對(duì)相對(duì)自由流動(dòng)的調(diào)節(jié)過(guò)的物料進(jìn)行壓制和測(cè)試。
實(shí)施例3在轉(zhuǎn)動(dòng)流化床中處理含濕量約為15％、粒徑約為4mm的空氣干燥過(guò)的泥煤，進(jìn)氣溫度約為300℃，將其含濕量減少至約為2％(重量)。然后使干燥過(guò)的泥煤在80℃下平衡。將2Kg干燥過(guò)的泥煤置于密封容器中，并將容器填滿但不壓實(shí)。容器置于溫度設(shè)定為80℃的熱空氣烘箱中。溫度用外部控制器準(zhǔn)確地維持在80℃。密封容器內(nèi)的蒸汽壓可以進(jìn)行平衡；使平衡蒸汽壓維持2小時(shí)，從而使顆粒的表面有親水性。
然后將泥煤輸送至BakerPerkins雙軸刮刀混合器中，夾套水溫維持在80℃。然后在5秒內(nèi)加入300g在80℃水浴中預(yù)熱的含50％固體的水性木質(zhì)素磺酸鈣。然后蓋上蓋子使物料混合2.5分鐘，并打開(kāi)蓋子使物料在混合器中調(diào)節(jié)2分鐘。
然后將調(diào)節(jié)過(guò)的、相對(duì)自由流動(dòng)的物料輸送至雙螺桿Denver holoflite實(shí)驗(yàn)室用干燥器中。holoflite螺桿和夾套用來(lái)自Churchill加熱循環(huán)器的300℃的油通過(guò)熱傳遞來(lái)加熱，物料在加熱的holoflite螺桿中處理以使木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行部分聚合反應(yīng)30分鐘。然后將部分聚合的物料輸送至Baker Perkins混合器中，進(jìn)行平衡的夾套水溫為80℃。在20秒內(nèi)將30g尿素逐漸加入混合物中并蓋上蓋子混合1分鐘；然后加入10g 80℃的水，再蓋上蓋子混合2.5分鐘。打開(kāi)蓋子，調(diào)節(jié)物料2分鐘。將相對(duì)自由流動(dòng)的調(diào)節(jié)過(guò)的物料輸送至浮動(dòng)圈模頭(預(yù)熱至60℃)中進(jìn)行壓制，從而制成一塊沒(méi)有彈性裂紋的高強(qiáng)度未干團(tuán)塊。將用這種方法制成的室溫下的團(tuán)塊置于設(shè)定為800℃的隔焰爐中來(lái)進(jìn)行團(tuán)塊熱沖擊測(cè)試，團(tuán)塊置于三點(diǎn)接觸的臺(tái)架上。團(tuán)塊沒(méi)有任何分解或剝落；團(tuán)塊燃燒并保持完整直至只剩下灰燼為止。
實(shí)施例4在轉(zhuǎn)動(dòng)流化床中處理長(zhǎng)度約為20-70mm的適當(dāng)處理過(guò)的細(xì)長(zhǎng)的草，進(jìn)氣溫度約為300℃，將其含濕量減少至約為4％(重量)。然后使長(zhǎng)草在80℃下平衡。將1.5Kg長(zhǎng)草置于密封容器中，并將容器填滿但不壓實(shí)，容器置于溫度設(shè)定為80℃的熱空氣烘箱中。密封容器內(nèi)的蒸汽壓可以進(jìn)行平衡；使平衡蒸汽壓維持2小時(shí)，從而使草的表面有親水性。
然后將長(zhǎng)草輸送至Baker Perkins雙軸刮刀混合器中，夾套水溫維持在80℃。然后在5秒內(nèi)將150g在80℃水浴中預(yù)熱的含50％固體的水性木質(zhì)素磺酸鈣加入草中。然后蓋上蓋子使物料混合2.5分鐘，并打開(kāi)蓋子使物料在混合器中調(diào)節(jié)2分鐘。
然后將調(diào)節(jié)過(guò)的、相對(duì)自由流動(dòng)的物料輸送至轉(zhuǎn)動(dòng)流化床中，使其暴露在轉(zhuǎn)動(dòng)流化運(yùn)動(dòng)的300℃的熱空氣中，以使木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行部分聚合反應(yīng)5分鐘。然后將部分聚合的物料輸送至Baker Perkins混合器中進(jìn)行平衡，夾套水溫為80℃。在20秒內(nèi)將30g尿素粉末逐漸加入混合物中并蓋上蓋子混合1分鐘；然后加入10g 80℃的水，再蓋上蓋子混合2.5分鐘。然后打開(kāi)蓋子，調(diào)節(jié)物料2分鐘。
將相對(duì)自由流動(dòng)的調(diào)節(jié)過(guò)的物料輸送至預(yù)熱至60℃的圓筒型塊狀模頭中進(jìn)行壓制。制成一塊長(zhǎng)度為65mm、直徑為40mm且沒(méi)有彈性裂紋的高強(qiáng)度團(tuán)塊。新鮮青草的天然氣味很濃，且這種氣味比原先長(zhǎng)草產(chǎn)生的氣味更濃。
實(shí)施例5制備一個(gè)混合物，它包含600g適當(dāng)加工的長(zhǎng)度約為20-70mm的長(zhǎng)草、600g豆粉和600g甜菜漿。混合物在轉(zhuǎn)動(dòng)流化床中進(jìn)行處理，進(jìn)氣溫度約為300℃，其含濕量減少至約為4％(重量)。然后使混合物在80℃下平衡。將1.5Kg混合物置于密封容器中，并將容器填滿但不壓實(shí)，容器置于溫度設(shè)定為80℃的熱空氣烘箱中。密封容器內(nèi)的蒸汽壓可以進(jìn)行平衡；使平衡蒸汽壓維持2小時(shí)，從而使顆粒的表面有親水性。
然后將混合物輸送至Baker Perkins雙軸刮刀混合器中在夾套水溫維持在80℃下蓋上蓋子混合1分鐘。然后在5秒內(nèi)將150g在80℃水浴中預(yù)熱的含50％固體的水性木質(zhì)素磺酸鈣加入混合物中。然后蓋上蓋子使物料混合2.5分鐘，并打開(kāi)蓋子使物料在混合器中調(diào)節(jié)2分鐘。
然后將調(diào)節(jié)過(guò)的、相對(duì)自由流動(dòng)的物料輸送至轉(zhuǎn)動(dòng)流化床中，使其暴露在轉(zhuǎn)動(dòng)流化運(yùn)動(dòng)的300℃的熱空氣中，以使木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行部分聚合反應(yīng)5分鐘。然后將部分聚合的物料輸送至Baker Perkins混合器中，在夾套水溫為80℃下進(jìn)行平衡。在20秒內(nèi)將30g尿素粉末逐漸加入混合物中并蓋上蓋子混合1分鐘；然后加入10g 80℃的水，再蓋上蓋子混合2.5分鐘。打開(kāi)蓋子，調(diào)節(jié)物料2分鐘。
按實(shí)施例5一樣壓制相對(duì)自由流動(dòng)的調(diào)節(jié)過(guò)的物料并制成一塊團(tuán)塊，其新鮮青草的天然氣味比原先長(zhǎng)草制得的氣味更濃。
實(shí)施例6將40g蒸壓并干燥的污泥在溫度設(shè)定為126℃的熱空氣烘箱中加熱30分鐘。在同一烘箱中在126℃下對(duì)40g Pitsburg No8煙煤也進(jìn)行干燥和加熱。然后蓋上蓋子使污泥和煙煤混合1分鐘。在5秒內(nèi)加入12g水性木質(zhì)素磺酸鈣(BorresperseCa約為50％固體)，蓋上蓋子使物料混合2.5分鐘，然后打開(kāi)蓋子使物料調(diào)節(jié)2分鐘。然后將物料輸送至設(shè)定為136-137℃的不銹鋼熱空氣烘箱中加熱2小時(shí)。然后將部分聚合的物料從熱空氣烘箱中輸送至夾套水溫為80℃的Beakin混合器中。在20秒內(nèi)將2g尿素粉末加入混合物中。然后蓋上蓋子混合物料1分鐘；然后加入1g水，蓋上蓋子再混合物料2.5分鐘，然后打開(kāi)蓋子使物料調(diào)節(jié)2分鐘。
然后將物料輸送至預(yù)熱至60℃的浮動(dòng)圈團(tuán)塊模頭中。先用手壓制模頭中的物料，然后物料在水壓機(jī)上用直徑為21/8英寸的壓頭以每平方英寸為6000lbs的負(fù)荷(21279lbs負(fù)荷)壓制。制得一塊表面光滑且無(wú)彈性裂紋的高強(qiáng)度的未干團(tuán)塊。
將未干團(tuán)塊置于不銹鋼碳化罐中，并小心地用細(xì)無(wú)煙煤包圍以減少空氣的存在。將碳化罐置于碳化反應(yīng)烘箱中，烘箱和容器均處于室溫下；在1.25小時(shí)內(nèi)將烘箱溫度逐漸升高至800℃。在450℃時(shí)發(fā)現(xiàn)有煙，但當(dāng)溫度達(dá)到800℃后基本上消失；碳化反應(yīng)在800℃下維持5分鐘。從烘箱中取出碳化反應(yīng)罐，容器內(nèi)有小的火焰，火焰沒(méi)有煙。碳化后的團(tuán)塊重量為25.6g，重量損失為45.6％。團(tuán)塊是焦炭狀的，其上沒(méi)有可見(jiàn)的裂紋。從團(tuán)塊的外觀無(wú)法得知其組分。單獨(dú)在團(tuán)塊測(cè)試設(shè)備上壓碎團(tuán)塊，測(cè)得測(cè)試壓碎強(qiáng)度為153Kgf。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)化學(xué)結(jié)合物質(zhì)的方法，方法包括(a)提供一種彈性有機(jī)大分子物料，其中所述的有機(jī)大分子物料是切割細(xì)長(zhǎng)或細(xì)碎的形式；(b)在使水蒸氣逃逸的條件下，對(duì)所述切割細(xì)長(zhǎng)的或細(xì)碎形式的物料進(jìn)行至少部分熱干燥，使得所述干燥物料有一個(gè)主要呈疏水性的表面，且含水量按重量計(jì)不超過(guò)10％，所述干燥方法還可包括對(duì)所述物料的表面進(jìn)行閃蒸；(c)在抑制水蒸氣和其它揮發(fā)性物逃逸的條件下，使所述干燥物料的至少部分受蒸汽壓平衡，使得所述主要呈疏水性的表面有親水性；和(d)使步驟c的產(chǎn)物與木質(zhì)素磺酸鹽混合，提供足夠的熱以使木質(zhì)素磺酸鹽維持在液態(tài)，使得木質(zhì)素磺酸鹽在所述親水性表面上形成一層涂層；和(e)使所述表面上的所述木質(zhì)素磺酸鹽發(fā)生部分聚合反應(yīng)，以制得一種可流動(dòng)的、基本上無(wú)彈性的、化學(xué)結(jié)合的物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟b中所述的含水量按重量計(jì)不超過(guò)5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中步驟b中所述的含水量按重量計(jì)不超過(guò)3％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一條所述的方法，其中步驟d中所述的涂層是單層或其類(lèi)似物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一條所述的方法，其中所述化學(xué)結(jié)合物質(zhì)在進(jìn)一步加工前經(jīng)過(guò)儲(chǔ)藏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任一條所述的方法，其中步驟e中所述的化學(xué)結(jié)合物質(zhì)可進(jìn)一步加工，使得所述化學(xué)結(jié)合物質(zhì)有壓敏性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一條所述的方法，其中步驟e中所述的化學(xué)結(jié)合物質(zhì)用水或蒸汽和/或尿素來(lái)處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的化學(xué)結(jié)合物質(zhì)在所述的用水或蒸汽和/或尿素處理后可以固化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8的任一條所述的方法，其中所述化學(xué)結(jié)合物質(zhì)還可通過(guò)對(duì)所述化學(xué)結(jié)合物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)和壓縮的步驟來(lái)進(jìn)一步加工。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9的任一條所述的方法，其中所述的水性木質(zhì)素磺酸鹽的含量按有親水性表面的產(chǎn)品的重量計(jì)不超過(guò)15％。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10的任一條所述的方法，其中以水性形式使用的木質(zhì)素磺酸鹽含有40-60％干重的所述木質(zhì)素磺酸鹽。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11的任一條所述的方法，其中木質(zhì)素磺酸鹽是銨鹽、鈉鹽、鈣鹽或鎂鹽。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中鹽是木質(zhì)素磺酸鈣。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13的任一條所述的方法，其中木質(zhì)素磺酸鹽基本上沒(méi)有糖。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14的任一條所述的方法，其中彈性物料包括粉碎的泥煤或污泥。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述泥煤或污泥是片狀、粉末狀或碎粒狀的形式。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其中所述泥煤或污泥的粒徑不超過(guò)2mm。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至14的任一條所述的方法，其中彈性物料包括切碎的草。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18的任一條所述的方法，其中所述的部分聚合反應(yīng)在熱空氣烘箱、真空烘箱、采用油或蒸汽加熱的中空混合螺桿或轉(zhuǎn)動(dòng)流化床系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19的任一條所述的方法，其中所述化學(xué)結(jié)合物質(zhì)的壓力下成型制成燒結(jié)塊。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述燒結(jié)塊是團(tuán)塊。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述團(tuán)塊是枕狀的。
23.一種生產(chǎn)化學(xué)結(jié)合物質(zhì)的方法，方法包括(a)提供一種彈性有機(jī)大分子物料，其中所述的有機(jī)大分子物料是切碎的、細(xì)長(zhǎng)的或細(xì)碎的形式；(b)對(duì)所述有機(jī)大分子物料加熱和/或干燥；(c)使步驟b的有機(jī)大分子物料與木質(zhì)素磺酸鹽混合，提供足夠的熱使木質(zhì)素磺酸鹽維持在液態(tài)，使得木質(zhì)素磺酸鹽在所述有機(jī)大分子物料表面上形成一層涂層；和(d)使所述表面上的所述木質(zhì)素磺酸鹽發(fā)生部分聚合反應(yīng)，以制得一種可流動(dòng)的、基本上無(wú)彈性的、化學(xué)結(jié)合物質(zhì)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中有機(jī)大分子物料還與可另一種物料混合。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中有機(jī)大分子物料在步驟c前還可與另一種物料混合。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的方法，其中所述的另一種物料包括顆?；挠袡C(jī)物料如含碳燃料。
27.根據(jù)前述任一條所述的方法，其中部分聚合反應(yīng)步驟包括使有機(jī)大分子物料表面的木質(zhì)素磺酸鹽的溫度提高至一定水平、接近但低于不可逆聚合反應(yīng)發(fā)生的溫度范圍內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中在部分聚合反應(yīng)步驟中有機(jī)大分子物料的表面上的木質(zhì)素磺酸鹽的溫度升高至基本上在110℃至150℃的范圍內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中在部分聚合反應(yīng)步驟中有機(jī)大分子物料的表面上的木質(zhì)素磺酸鹽的溫度升高至基本上在120℃至140℃的范圍內(nèi)。
30.根據(jù)前述任一條所述的方法，其中有機(jī)大分子物料包括泥煤。
全文摘要
從切碎細(xì)長(zhǎng)或細(xì)碎的彈性有機(jī)大分子物料(如草或泥煤)獲得一種化學(xué)結(jié)合物質(zhì)。物料在使水蒸氣逃逸的條件下干燥,使得干燥物料表面呈疏水性且含水量不超過(guò)10%,其后還可進(jìn)行閃蒸。在抑制水蒸氣和揮發(fā)性物逃逸的條件下,平衡干燥物料,使疏水性的表面呈親水性?；旌袭a(chǎn)物與木質(zhì)素磺酸鹽,提供熱量使木質(zhì)素磺酸鹽為液態(tài)并在物料表面形成涂層。使木質(zhì)素磺酸鹽發(fā)生部分聚合,制得一種可流動(dòng)的、基本上無(wú)彈性和粘性的化學(xué)結(jié)合物質(zhì)。
文檔編號(hào)A23K1/00GK1190983SQ9619564
公開(kāi)日1998年8月19日 申請(qǐng)日期1996年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月22日
發(fā)明者W·杰蘭脫·里斯 申請(qǐng)人:W·杰蘭脫·里斯