專利名稱：使用活性填料的穩(wěn)定的硫結(jié)合劑的制作方法
使用活性填料的穩(wěn)定的硫結(jié)合劑本發(fā)明是在由美國能源部給予的合約號DE-AC02-98CH10886下在政府支持下完成的。美國政府擁有在本發(fā)明中的一些權(quán)利。
背景技術(shù)：
硫是廉價的普遍存在的物質(zhì)，該物質(zhì)可以被開采，但更普遍地該物質(zhì)作為煙道氣脫硫工藝和石油純化的副產(chǎn)物而獲得。在二十世紀(jì)七十年代，美國政府預(yù)言，作為副產(chǎn)物生產(chǎn)的硫會增長至這樣的程度，使得硫生產(chǎn)會超過需求并引起儲存和經(jīng)濟問題。因此，美國內(nèi)政部在1972年開始了一個計劃以開發(fā)利用硫的可供選擇的方法。硫的性質(zhì)是熱塑性的，因此其可以被熔化，然后冷卻回固體形式。由于這種特性， 可以將其與集料或填料混合在一起以形成硫基混凝土和復(fù)合材料，其可以用作傳統(tǒng)水硬性水泥混凝土的可替代選擇。硫混凝土具有非常低的滲透性、高的強度，并且對很多降解傳統(tǒng)水硬性水泥混凝土的苛刻的化學(xué)品(例如強酸)具有抗性。特別地，在超過50種腐蝕性環(huán)境中的五年工業(yè)測試之后，當(dāng)與硅酸鹽水泥混凝土相比時，硫混凝土材料表現(xiàn)出優(yōu)良的機械性能。參見美國內(nèi)政部礦務(wù)局調(diào)查報告/1988，Wrzesinski等人“Permeability and Corrosion Resistance of Reinforced Sulfur Concrete，，第 2 頁，第一欄，第二段中間； Mc. Bee W. C. , Sullivan Τ. A. Development of specialized sulfur concretes,美國內(nèi)政部，1979，礦務(wù)局報告第 8346 號，p. 22 ；Vroom A. H. Sulfurcrete Another option in the energy/Materials ρicture//Military Engineering. -1979. 71. -N 462，p. 250—252 ；禾口 Sulfur concrete-golden opportunity//Consr. Prod. -1984. 27. -Ni, p.38。然而，在冷卻到低于95. 5°C時，純硫經(jīng)歷同素異形的固相轉(zhuǎn)變，從單斜晶形轉(zhuǎn)變?yōu)楦芗驼紦?jù)較小體積的正交晶形。換句話說，硫的冷卻導(dǎo)致密度增加(基質(zhì)的收縮)，這在固體中引起物理不穩(wěn)定性并使該材料產(chǎn)生高應(yīng)力并且易受到開裂和機械破壞的影響。為了補救由硫的同素異形固相轉(zhuǎn)變引起的問題，科學(xué)家們開發(fā)了改性的硫混凝土。在美國內(nèi)政部計劃下開發(fā)的改性硫混凝土水泥中的一種包含雙環(huán)戊二烯(DCPD)、和環(huán)戊二烯的低聚物，主要是三聚體到五聚體。這種水泥使硫聚合，使得抑制了冷卻時的固相轉(zhuǎn)變，并且得到的產(chǎn)品非常耐用。DCPD-改性水泥的主要缺點是，DCPD改性劑的成本相對高并且它們在世界范圍內(nèi)并不是易于獲得的。此外，DCPD賦予硫水泥令人不快的氣味，并且其蒸氣有毒，甚至在低濃度下也有毒。參見Kinkead等人，“The Mammalian Toxicity of Dicyclopentadiene，，Toxicology and Applied Pharmacology, 20552-561 (1971) and Gregor R. , Hackl A. , A New Approach to Sulphur Concretes. Ch.In Advances in Chemistry Series, N 165, American Chemical Society, Washington,1978, pp.54—78。因此，需要開發(fā)新的易獲得的、價格低廉的改性劑，以擴展低成本硫混凝土產(chǎn)品的潛在應(yīng)用。此外，目前所用的聚合方法不能保證在硫基質(zhì)中的均化作用，其能夠影響硫混凝土或復(fù)合產(chǎn)品的耐久性和強度特性。

發(fā)明內(nèi)容
已發(fā)現(xiàn)，通過使硫與已用有機改性劑預(yù)處理過的固體集料的組合反應(yīng)可以制備穩(wěn)定的硫結(jié)合復(fù)合物。集料產(chǎn)生增強的反應(yīng)位點(反應(yīng)活性部位，reaction site)，所述反應(yīng)位點包含來自有機改性劑的剩余給電子體，所述剩余給電子體通過加熱(例如加熱至高于約180°C的溫度)而被活化以與硫相互作用。在高能(例如高剪切)混合下進行該反應(yīng)會進一步增強該過程。此外，硫結(jié)合復(fù)合物是這樣的硫聚合物基質(zhì)，所述硫聚合物基質(zhì)使用有機化學(xué)改性劑以與元素硫進行反應(yīng)并且抑制了當(dāng)其在冷卻時發(fā)生的固相變化，即，當(dāng)元素硫冷卻到低于95°C時發(fā)生的從單斜(β)相到正交(α)相的相轉(zhuǎn)變。如果沒有抑制，該相變化能夠?qū)е鹿腆w密度增加，從而引起材料內(nèi)部有應(yīng)力并且當(dāng)負(fù)載或震動時受到機械破壞。制備穩(wěn)定的硫結(jié)合復(fù)合物的方法包括以下步驟i)提供具有表面的固體集料，所述固體集料選自由礦物填料、灰、硅砂、工業(yè)廢料、以及它們的組合組成的組；ii)用有機改性劑浸漬所述集料以產(chǎn)生改性劑-浸漬的集料，所述有機改性劑包括在相鄰碳原子之間具有至少一個雙共價鍵或三共價鍵的不飽和烴；iii)加熱和干燥所述改性劑-浸漬的集料以活化集料的表面用于與硫反應(yīng)；iv)向所述改性劑_浸漬的集料中加入粉末狀的固體或熔化的元素硫；ν)在足夠高以熔化任何固體硫或維持與改性劑-浸漬的集料結(jié)合的元素硫的熔化狀態(tài)的溫度下混合元素硫和改性劑_浸漬的集料；以及vi)冷卻液體混合物以形成固體產(chǎn)品。硫復(fù)合物組合物可以包括與有機改性劑反應(yīng)的硫和固體集料以形成高強度硫復(fù)合物產(chǎn)品，所述有機改性劑選自由黑油、氣油(柴油，gasoil)、不飽和烴、橡膠、以及它們的組合組成的組，所述固體集料選自由石英、滑石、硅灰石、方解石、白云石、云母、高嶺土、長石、重晶石、以及它們的組合組成的組。用于結(jié)合元素硫的改性劑-浸漬的集料可以包括集料和有機改性劑，所述集料包括選自由礦物填料、灰、硅砂、工業(yè)固體廢料、或它們的組合組成的組的固體集料，所述有機改性劑選自由黑油、氣油、不飽和烴、橡膠、或它們的組合組成的組。為了更好地理解本發(fā)明以及其它的和進一步的優(yōu)點，參照以下詳細(xì)描述，并且在權(quán)利要求書中會指出其范圍。
具體實施例方式在用于制備穩(wěn)定的硫結(jié)合復(fù)合物(即，使用活性填料(SSBAF)的穩(wěn)定的硫結(jié)合劑或硫聚合物水泥)的方法中的第一步驟包括提供細(xì)顆粒尺寸的固體集料，例如礦物填料 (例如，硅砂)、灰、工業(yè)廢料、或它們的組合。在選擇之后，研磨和/或篩選固體集料以提供所需要的顆粒尺寸。礦物填料是各種各樣的固體顆粒材料，所述固體顆粒材料可以是形狀不規(guī)則的、 針狀的(針)、纖維狀的或板狀的。最普遍使用的顆粒填料是工業(yè)礦物，例如石英(硅砂)、 滑石(硅酸鎂)、硅灰石(硅酸鈣)、方解石(例如，碳酸鈣)、白云石(碳酸鈣鎂)、云母(例如，鋁和鉀層狀硅酸鹽或白云母)、高嶺土(鋁硅酸鹽粘土)、長石(鋁的硅酸鹽，包含鈉、 鉀、鐵、鈣、或鋇或這些元素的組合)和重晶石(硫酸鋇)。粘土礦物能夠收縮并以水分含量的函數(shù)膨脹，從而危害固體產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)完整性。因此，優(yōu)選穩(wěn)定的礦物，例如石英硅酸鹽，并且優(yōu)選避免粘土類礦物(clay-like mineral)用于SSBAF的生產(chǎn)?；沂怯筛鞣N來源產(chǎn)生的廢棄材料，所述來源包括但不限于，燒煤的發(fā)電廠、城市固體廢物轉(zhuǎn)化為能量的工廠、以及各種冶金和化學(xué)制造工藝。硅砂是天然產(chǎn)生的由微細(xì)的硅石顆粒組成的顆粒材料。硅石是二氧化硅，或Si02。 砂顆粒通常具有約625微米(l/16mm)的最小直徑以及約2mm的最大直徑。工業(yè)廢料可以包括廣泛的各種各樣的惰性固體工業(yè)副產(chǎn)品，包括礦物和礦山尾礦、爐渣、和冶金廢料。固體集料具有約1mm、優(yōu)選約200微米、更優(yōu)選約150微米、以及最優(yōu)選約100微米的最大顆粒尺寸。所述固體集料具有約0.1微米、優(yōu)選約1微米、以及最優(yōu)選約10微米的最小顆粒尺寸。所述固體集料還優(yōu)選具有大于約1，000cm2/g的填料表面積(filler surface area) 0因此，集料的最終顆粒尺寸可以在約0. 1微米與約Imm之間的范圍，并且優(yōu)選應(yīng)該是約10至100微米。可以研磨和/或篩選集料以獲得并確定合適的最終尺寸；或者如果要獲得具有所需顆粒尺寸的集料，則可以僅僅篩選所述集料以確定合適的尺寸。以向水硬性水泥中添加砂和石而形成具有較高抗壓強度的混凝土相同的方式，可以與SSBAF水泥組合使用額外的細(xì)和粗集料以形成混凝土材料。在SSBAF制備中所使用的集料提供反應(yīng)位點以誘導(dǎo)有機改性劑和元素硫的反應(yīng)開始。硫結(jié)合復(fù)合物的質(zhì)量取決于集料的質(zhì)量。例如，集料應(yīng)當(dāng)是惰性、足夠堅固的以經(jīng)得起與有機改性劑混合以及與硫混合而沒有機械特性(例如顆粒尺寸)的降低，并且沒有可能與有機改性劑或與水泥產(chǎn)品相互作用的雜質(zhì)。例如，當(dāng)與濕氣接觸時，粘土材料能夠膨脹，并且可能導(dǎo)致使用該水泥生產(chǎn)的水泥或混凝土產(chǎn)品的機械破壞。硫復(fù)合物中存在的固體集料的最小量為約10重量百分比，更優(yōu)選20重量百分比， 以及最優(yōu)選約30重量百分比。硫復(fù)合物中存在的固體集料的最大量為約90重量百分比， 更優(yōu)選約80重量百分比，以及最優(yōu)選約70重量百分比。第二步驟包括使用有機改性劑浸漬集料，所述有機改性劑包含在相鄰碳原子之間具有至少一個雙共價鍵或三共價鍵的不飽和烴。所述不飽和烴為高反應(yīng)性的，并且用作用于加成反應(yīng)至它們的多重鍵的給電子體，從而產(chǎn)生碳-硫鍵。這些鍵形成在冷卻期間抑制固體晶體結(jié)構(gòu)從單斜至正交轉(zhuǎn)變的硫聚合物鏈，從而為使用其制造的硫聚合物水泥和硫復(fù)合物產(chǎn)品提供穩(wěn)定性。用于SSBAF的潛在有機改性劑的實例包括黑油、氣油、不飽和烴、橡膠、或它們的組合。黑油、氣油和催化裂化殘余物是用于描述來自催化裂化工藝的殘余產(chǎn)品的術(shù)語，所述催化裂化工藝用于將重質(zhì)原油轉(zhuǎn)化為較輕的有用的石油產(chǎn)品，例如汽油、煤油和柴油燃料。 黑油是用于潤滑慢行(slow-moving)或粗糙表面機械(其中高等級潤滑劑不切實際或太昂貴)的低等級、黑色石油油料。氣油(也被稱為2號加熱用油(heating oil)和柴油燃料)是具有232-426 沸點范圍的石油餾出物。裂化，也被稱為熱解，是將大的烷烴斷裂為較小的、更有用的烯烴和烷烴(無反應(yīng)性的飽和烴)。換句話說，裂化是將長鏈烴斷裂為較短的烴。催化裂化使用催化劑例如沸石、水合硅酸鋁、鋁土礦或鋁硅酸鹽以提高裂化反應(yīng)的速度。裂化的速率以及最終產(chǎn)品很大程度上地取決于溫度和催化劑的存在。通常，任何充分不飽和的烴都可以用作用于SSBAF工藝的有機改性劑。測定不飽和烴的水平的一種方法是通過碘值(或“碘吸附值”、“碘價(iodine number) ”或“碘指數(shù)(iodine index)”)，該碘值是由IOOg化學(xué)物質(zhì)所消耗的碘的質(zhì)量，以克表示。碘溶液的顏色為黃色/棕色，而在與碘反應(yīng)的物質(zhì)中的任意化學(xué)基團會在精確的濃度下使該顏色消失。由此保持該溶液為黃色/棕色所需要的碘溶液的量是碘靈敏反應(yīng)基團的量的度量。碘值的一種應(yīng)用是石油產(chǎn)品中不飽和烴的量的測定。這種不飽和是以與碘化合物反應(yīng)的雙鍵的形式。碘值越高，存在的不飽和烴鍵越多。對于SSBAF而言，碘值應(yīng)當(dāng)是每IOOg為0. Sg 的最小值。橡膠包括還未硫化(即，通過硫交聯(lián))的橡膠單體和聚合橡膠。橡膠單體的實例包括，但不限于，異戊二烯(2-甲基-1，3- 丁二烯)、1，3- 丁二烯、氯丁二烯(2-氯-1，3- 丁二烯)、異丁烯(甲基丙烯)和苯乙烯(乙烯基苯)。將橡膠定義為其體積可以在等于或小于10，000kg/cm2的壓力下減少10%并且其粘度大于100泊的任意高聚物。(ASTM獲得)。硫復(fù)合物中存在的有機改性劑的最小量為約1重量百分比，優(yōu)選1. 25重量百分比，以及更優(yōu)選約1. 5重量百分比。硫復(fù)合物中存在的有機改性劑的最大量為約10重量百分比，優(yōu)選約7重量百分比，以及更優(yōu)選約3重量百分比。第三步驟包括加熱和干燥在第二步驟中產(chǎn)生的改性劑_浸漬的集料，以實現(xiàn)供體電子從改性劑至集料表面的轉(zhuǎn)移。該步驟用來使集料(例如，礦物填料)的表面活化以與硫反應(yīng)。加熱改性劑-浸漬的集料直至該混合物形成干燥的粉末。在加熱該混合物的工藝期間，不飽和的碳鍵在集料表面上被活化。用于該步驟的溫度范圍可以從約130°C至約 200°C，以及最優(yōu)選約150°C至約190°C。第四步驟包括向改性劑-浸漬的集料中加入粉末狀的固體或熔化的(液體)元素
硫ο粉末狀的固體或熔化的元素硫可以來自各種來源，包括礦物或煙道氣脫硫工藝以及石油和天然氣(煤氣)的純化。SSBAF水泥不要求高純度質(zhì)量的硫。可以使用含有烴雜質(zhì)的低級硫。然而，應(yīng)當(dāng)從硫中除去硫化氫(H2S)。復(fù)合物中存在的硫的最小量為約10重量百分比，優(yōu)選最小量為約20重量百分比， 以及更優(yōu)選最小量為約28重量百分比。復(fù)合物中存在的硫的最大量為約90重量百分比， 優(yōu)選最大量為約80重量百分比，以及更優(yōu)選最大量為約68重量百分比。第五步驟包括在足夠高以將任何固體硫熔化為液體或維持與改性劑_浸漬的集料結(jié)合的元素硫的熔化狀態(tài)的溫度下混合元素硫和改性劑_浸漬的集料，從而確保恒定的均勻混合。優(yōu)選地，在步驟五中將硫和改性劑-浸漬的集料加熱至從約120°C至約210°C的溫度，以有助于硫聚合物鏈的形成和穩(wěn)定冷卻后硫的非晶單斜結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選的實施方式中，可以使用能夠向高剪切、渦流或超聲混合系統(tǒng)中引入足夠能量的所述系統(tǒng)來實施步驟五中的混合以實現(xiàn)硫復(fù)合物反應(yīng)。第六步驟包括冷卻液體混合物以形成固體產(chǎn)品。優(yōu)選地，通過暴露于會快速地將溫度降低至低于凝固點的冷卻空氣或水而使用快速冷卻(急冷)。硫復(fù)合物在這樣的意義上是穩(wěn)定的，即，硫復(fù)合物在環(huán)境條件下抵抗住破碎、斷裂和劣化，這是由于冷卻后相轉(zhuǎn)變的抑制?？梢蕴幚砉腆w的形狀以形成能夠易于包裝且再熔化用于以后使用的丸、顆粒、薄片或粉末?？梢酝ㄟ^下述來形成丸使熔化的硫通過網(wǎng)格或篩網(wǎng)，產(chǎn)生液滴，然后通過水淬火或空氣冷卻使液滴快速冷卻。通過將液體硫放置于運動的平帶上來產(chǎn)生顆?；虮∑諝饫鋮s以及減少尺寸。通過將熔化的混合物經(jīng)由噴嘴噴射以產(chǎn)生小滴接著淬火可以形成粉末?？商鎿Q地，可以將硫聚合物直接配制到灌注的混凝土產(chǎn)品中。可以將這些產(chǎn)品放置于模板或模型中并且使其在環(huán)境條件下冷卻至固體，或者進行加速冷卻，如所描述的那樣。在優(yōu)選的實施方式中，生產(chǎn)SSBAF混凝土具有以下附帶條件該混凝土不含有 (DCPD)和環(huán)戊二烯的低聚物。該方法用于產(chǎn)生硫聚合物水泥，該硫聚合物水泥可以用于具有高強度(例如 25-40MPa抗壓強度)的硫復(fù)合物產(chǎn)品中。如果將SSBAF產(chǎn)品成形為丸狀、顆粒狀、薄片或粉末形狀接著冷卻至固體，則其可以被儲存作為硫水泥結(jié)合劑用于以后使用。該產(chǎn)品還可以在生產(chǎn)時或以后時間與另外的各種尺寸的集料結(jié)合并且直接冷卻以形成具有甚至較高抗壓強度(彡70MPa)的硫聚合物混凝土。該組合物中每種組分(即固體集料、有機改性劑和硫)的百分比高度取決于固體集料和有機改性劑的組分的選擇。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以確定合適的百分比。材料的選擇和質(zhì)量直接影響混凝土水泥的特性例如對酸和鹽溶液的侵蝕的抗性、 最小水分吸收、機械強度特性、可加工性和凝固時的收縮性以及與其它結(jié)構(gòu)材料相容的熱膨脹系數(shù)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以確定包括在特殊硫水泥混凝土中的集料、有機改性劑和硫的選擇和量。在本發(fā)明的一個實施方式中，該組合物是包括與有機改性劑反應(yīng)的硫和固體集料的硫結(jié)合復(fù)合物。本發(fā)明的另一個實施方式是包括固體集料和有機改性劑的用于結(jié)合元素硫的改性劑-浸漬的集料。硫聚合物混凝土的應(yīng)用很多。例如，硫聚合物混凝土可以用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)水硬性水泥混凝土以用于灌注的混凝土地基、平板(混凝土路面，slabs)、容器(儲罐，tanks)等的構(gòu)建，人造礁、離岸填土(off-shore fill)、基腳、艙壁、道路鋪設(shè)、人行道、瓷磚、管道、鋪面、 游泳池、工業(yè)容器、鐵路枕木和停車場緩沖器行程限止器的構(gòu)建。硫聚合物混凝土可以用作合成集料以用于道路基層地基的構(gòu)建。此外，可以將硫混凝土用于其中將混凝土暴露于腐蝕性環(huán)境(例如其中處理酸的場所的地板)的應(yīng)用中。對于硫混凝土的特殊應(yīng)用決定了該混凝土必須符合的物理規(guī)格。通過參照以下實施例可以更好地理解本發(fā)明。以下實施例示出了本發(fā)明，但其并不旨在以任何方式限制本發(fā)明或其范圍。實施例使用裂化氣油、硫和砂制備SSBAF硫聚合物水泥。從哈薩克斯坦的Pavlodar精煉廠獲得烴改性劑。所述裂化氣油具有以下特性270-430°C沸點范圍；0.82g/cm3密度；以及 4.2g/100g碘值。碘值是對油中烴的不飽和量的度量。通過催化裂化產(chǎn)生的油傾向于富含不飽和烴。所述硫從莫斯科油精煉廠獲得并且具有大于99%的純度水平。使用符合俄羅斯和哈薩克斯坦建筑標(biāo)準(zhǔn)的來自莫斯科的石英砂。通過以下方法制備硫混凝土 (1)提供石英砂。丟棄大于0. 8至Imm的砂顆粒。在錐磨機(cone grinder)中將所述砂研磨至具有小于200微米顆粒的輕粉狀態(tài)。通過相應(yīng)的篩網(wǎng)檢驗顆粒尺寸。(2)用液體改性劑浸漬砂粉末。(3)將砂/改性劑混合物干燥至約180_190°C的溫度從而至干混合物(干灰粉末) 的狀態(tài)。
(4)向該混合物中加入硫，并在轉(zhuǎn)臺磨床中混合該混合物而沒有研磨填料。(5)在約180_190°C的溫度下熔化該混合物。(6)將熔化的混合物傾倒入模型中并在環(huán)境溫度下冷卻。使用美國材料與試驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)測試ASTM C-39實施抗壓強度測試。測量抗壓強度， 即材料在沒有致命失效的情況下經(jīng)受壓力的能力，用兆帕(MPa)表示。測試了四種不同的硫混凝土的組合物(A、B、C和D)。這四種組合物中的砂、硫和改性劑按重量計的百分比如下
權(quán)利要求
1.一種制備穩(wěn)定的硫結(jié)合復(fù)合物的方法，包括i)提供具有表面的固體集料，所述固體集料選自由礦物填料、灰、硅砂、工業(yè)廢料、以及它們的組合組成的組； )用有機改性劑浸漬所述集料以產(chǎn)生改性劑-浸漬的集料，所述有機改性劑包括在相鄰碳原子之間具有至少一個雙共價鍵或三共價鍵的不飽和烴；iii)加熱和干燥所述改性劑-浸漬的集料以活化所述集料的表面用于與硫反應(yīng)；iv)向所述改性劑_浸漬的集料中加入粉末狀的固體或熔化的元素硫；ν)在足夠高以熔化任何固體硫或維持與改性劑_浸漬的集料結(jié)合的元素硫的熔化狀態(tài)的溫度下混合元素硫和改性劑_浸漬的集料；以及 Vi)冷卻液體混合物以形成固體產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在提供固體集料之后，研磨或篩選所述固體集料以提供具有所需要顆粒尺寸的固體集料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體集料具有約Imm的最大顆粒尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體集料具有約200微米的最大顆粒尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體集料具有約150微米的最大顆粒尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體集料具有約100微米的最大顆粒尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體集料具有約10微米的最小顆粒尺寸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體集料具有約1微米的最小顆粒尺寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體集料具有約0.1微米的最小顆粒尺寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體集料是選自由石英、滑石、硅灰石、方解石、白云石、云母、高嶺土、長石、重晶石、以及它們的組合組成的組中的礦物填料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述固體集料是石英。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述復(fù)合物基本上沒有粘土類材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體集料具有大于約1，OOOcmVg的填料表面積。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述有機改性劑選自由黑油、氣油、不飽和烴、 橡膠、或它們的組合組成的組。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟iii)中加熱和干燥改性-浸漬的集料直至不飽和碳鍵在所述集料的表面上被活化。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，將所述改性-浸漬的集料從約130°C加熱至約 200 "C。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，將所述改性-浸漬的集料從約150°C加熱至約 190 "C。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟iv)中的所述元素硫是粉末狀的或熔化的。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體產(chǎn)品是以丸、顆粒、薄片或粉末的形式。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，將所述固體產(chǎn)品再熔化并與另外的集料結(jié)合以生產(chǎn)硫混凝土產(chǎn)品。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟ν)中將所述硫和改性劑_浸漬的集料加熱至從約120°C至約210°C的溫度。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用能夠向高剪切、渦流或超聲混合系統(tǒng)中引入足夠能量的所述系統(tǒng)來實施步驟ν)中的混合以實現(xiàn)硫復(fù)合物反應(yīng)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體集料以約10重量百分比的最小量存在于所述復(fù)合物中。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體集料以約20重量百分比的最小量存在于所述復(fù)合物中。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體集料以約30重量百分比的最小量存在于所述復(fù)合物中。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體集料以約90重量百分比的最大量存在于所述復(fù)合物中。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體集料以約80重量百分比的最大量存在于所述復(fù)合物中。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體集料以約70重量百分比的最大量存在于所述復(fù)合物中。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述元素硫以約10重量百分比的最小量存在于所述復(fù)合物中。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述元素硫以約28重量百分比的最小量存在于所述復(fù)合物中。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述元素硫以約90重量百分比的最大量存在于所述復(fù)合物中。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述元素硫以約68重量百分比的最大量存在于所述復(fù)合物中。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述有機改性劑以約1重量百分比的最小量存在于所述復(fù)合物中。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述有機改性劑以約1.5重量百分比的最小量存在于所述復(fù)合物中。
35.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述有機改性劑以約10重量百分比的最大量存在于所述復(fù)合物中。
36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述有機改性劑以約7重量百分比的最大量存在于所述復(fù)合物中。
37.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述有機改性劑以約3重量百分比的最大量存在于所述復(fù)合物中。
38.一種硫結(jié)合復(fù)合物組合物，包括與有機改性劑反應(yīng)的硫和固體集料以形成高強度硫復(fù)合物產(chǎn)品，所述有機改性劑選自由黑油、氣油、不飽和烴、橡膠、以及它們的組合組成的組，所述固體集料選自由石英、滑石、硅灰石、方解石、白云石、云母、高嶺土、長石、重晶石、 以及它們的組合組成的組。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述固體集料具有約Imm的最大顆粒尺寸。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述固體集料具有約200微米的最大顆粒尺寸。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述固體集料具有約150微米的最大顆粒尺寸。
42.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述固體集料具有約100微米的最大顆粒尺寸。
43.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述固體集料具有約10微米的最小顆粒尺寸。
44.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述固體集料具有約1微米的最小顆粒尺寸。
45.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述固體集料具有約0.1微米的最小顆粒尺寸。
46.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述固體集料是石英。
47.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述組合物基本上沒有粘土類材料。
48.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述固體集料具有大于1，OOOcm2/ g的填料表面積。
49.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述固體集料以約10重量百分比的最小量存在于所述組合物中。
50.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述固體集料以約30重量百分比的最小量存在于所述組合物中。
51.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述固體集料以約90重量百分比的最大量存在于所述組合物中。
52.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述固體集料以約70重量百分比的最大量存在于所述組合物中。
53.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述硫以約10重量百分比的最小量存在于所述組合物中。
54.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述硫以約28重量百分比的最小量存在于所述組合物中。
55.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述硫以約90重量百分比的最大量存在于所述組合物中。
56.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述硫以約68重量百分比的最大量存在于所述組合物中。
57.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述有機改性劑以約1重量百分比的最小量存在于所述組合物中。
58.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述有機改性劑以約1.5重量百分比的最小量存在于所述組合物中。
59.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述有機改性劑以約10重量百分比的最大量存在于所述組合物中。
60.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述有機改性劑以約7重量百分比的最大量存在于所述組合物中。
61.根據(jù)權(quán)利要求38所述的硫復(fù)合物組合物，其中，所述有機改性劑以約3重量百分比的最大量存在于所述組合物中。
62.一種用于結(jié)合元素硫的改性劑-浸漬的集料，所述集料包括固體集料和有機改性劑，所述固體集料選自由礦物填料、灰、硅砂、工業(yè)固體廢料、以及它們的組合組成的組，所述有機改性劑選自由黑油、氣油、不飽和烴、橡膠、以及它們的組合組成的組。
全文摘要
本發(fā)明要求保護一種制備穩(wěn)定的硫結(jié)合復(fù)合物的方法，所述穩(wěn)定的硫結(jié)合復(fù)合物包含元素硫、固體集料和有機改性劑。本發(fā)明還要求保護得到的硫復(fù)合物組合物。
文檔編號C04B28/36GK102292306SQ200980155327
公開日2011年12月21日 申請日期2009年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月26日
發(fā)明者保羅·D·卡爾布, 維亞切斯拉夫·皮特羅維奇·瓦金, 謝爾蓋耶·皮特羅維奇·瓦金 申請人:布魯克哈文科學(xué)協(xié)會有限責(zé)任公司