CN103275498A - 改性硫磺颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents

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本发明涉及硫磺技术领域，是一种改性硫磺颗粒及其制备方法和应用；该改性硫磺颗粒，原料按重量份数含有硫磺80份至100份、硫化氢抑制剂1份至10份；该改性硫磺颗粒按下述步骤得到：第一步，将所需量的硫磺和硫化氢抑制剂加入反应容器中混合均匀,然后把混合均匀后的硫磺和硫化氢抑制剂置于130℃至140℃的油浴中加热,待硫磺和硫化氢抑制剂熔融后反应25分钟至35分钟后呈亮灰黑色。本发明通过硫磺和硫化氢抑制剂在油浴中加热反应，反应后的混合物倒入冷水中过滤得到改性硫磺颗粒；本发明具有原料易得、物理及化学性质稳定、便于存储和运输、与沥青配合使用硫化氢抑制效果好的特点，降低了生产成本，提高了生产效率。

Description

改性硫磺颗粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及硫磺技术领域，是一种改性硫磺颗粒及其制备方法和应用。
背景技术
为适应公路交通不断增长的需要，提高路面的设计、施工质量，特别是沥青面层的质量，使其在设计年限内满足承载能力、耐久性、舒适性、安全性的要求，公路科技人员在面层胶结料方面做了大量的研究，各种配方的改性沥青得到了广泛的应用，一些新的改性方法也在不断研究。早在一个世纪前，人们就知道硫磺具有提高沥青质量的特性，硫磺改性在美国、加拿大70年代就应用很广泛，但其硫化氢的抑制效果不理想，而在我国硫磺改性还是一个空白。硫磺与沥青有很好的相容性，与集料有很好的粘结性，拌和过程中在骨料的剪切下，使硫磺以非常细的颗粒均匀地分散在沥青中，部分呈化学结合，在沥青中溶解，在沥青相中分散，可以使粘稠的沥青变得稀释，最终形成结晶，达到改性的结果，使用添加硫磺的胶结料拌和出的混合料使结构抗压、抗裂性增强，提高沥青路面面层的高温抗车辙性能，协助改善低温性能，提高混合料的水稳定性。又由于近年来脱硫工艺的进步，炼油厂的燃料脱硫以及来自含硫天然气和油砂的硫磺产量猛增，全球硫供应达到了历史最高水平，所以价格降了下来，预计硫的供过于求的状况将持续十年，这段时间内硫的价格将持续下降。这样硫磺改性就显出了它的优越性。单质硫磺的熔点为115℃，比较低，在高温下硫磺与沥青反应放出大量对人体有害的硫化氢气体使该技术的应用受到限制。专利U.S.Pat.No.3,960,585公开了在硫磺沥青混合料中加入自由基型抑制剂来抑制硫化氢气体, 但硫化氢抑制剂必须在混合工厂中添加, 需在混合工厂中安装和维护注入设备, 增加工程的成本；其次少量的硫化氢抑制剂加入到大量混合料中会遇到混合不均匀的问题, 最终影响抑制效率。
发明内容
本发明提供了一种改性硫磺颗粒及其制备方法和应用，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有在硫磺沥青混合料中加入自由基型抑制剂的生产成本高、混合不均匀而造成抑制效果差的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种改性硫磺颗粒，原料按重量份数含有硫磺80份至100份、硫化氢抑制剂1份至10份；该改性硫磺颗粒按下述步骤得到：第一步，将所需量的硫磺和硫化氢抑制剂加入反应容器中混合均匀, 然后把混合均匀后的硫磺和硫化氢抑制剂置于130℃至140℃的油浴中加热, 待硫磺和硫化氢抑制剂熔融后反应25分钟至35分钟，然后得到呈亮灰黑色的混合物；第二步，将反应容器中反应后的混合物倒入冷水中冷却分散成固体颗粒,过滤后得到改性硫磺颗粒。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
上述硫化氢抑制剂包括硫化氢主抑制剂和硫化氢协同抑制剂；硫化氢主抑制剂在硫化氢抑制剂中的质量百分含量为1%至9%。
上述硫化氢主抑制剂为硅藻土, 硅藻土的粒径为150目至200目。
上述硫化氢协同抑制剂为13X分子筛；或/和，冷水的温度为0℃至5℃。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种改性硫磺颗粒的制备方法，原料按重量份数含有硫磺80份至100份、硫化氢抑制剂1份至10份；该改性硫磺颗粒的制备方法按下述步骤进行：第一步，将所需量的硫磺和硫化氢抑制剂加入反应容器中混合均匀, 然后把混合均匀后的硫磺和硫化氢抑制剂置于130℃至140℃的油浴中加热, 待硫磺和硫化氢抑制剂熔融后反应25分钟至35分钟后得到呈亮灰黑色的混合物；第二步，将反应容器中反应后的混合物倒入冷水中冷却分散成固体颗粒,过滤后得到改性硫磺颗粒。下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：
上述硫化氢抑制剂包括硫化氢主抑制剂和硫化氢协同抑制剂；硫化氢主抑制剂在硫化氢抑制剂中的质量百分含量为1%至9%。
上述硫化氢主抑制剂为硅藻土, 硅藻土的粒径为150目至200目。
上述硫化氢协同抑制剂为13X分子筛；或/和，冷水的温度为0℃至5℃。
本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的：一种改性硫磺颗粒在路面铺设中的应用。
本发明通过硫磺和硫化氢抑制剂在油浴中加热反应，反应后的混合物倒入冷水中过滤得到改性硫磺颗粒；本发明具有原料易得、物理及化学性质稳定、便于存储和运输、与沥青配合使用硫化氢抑制效果好的特点，降低了生产成本，提高了生产效率。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
实施例1，该改性硫磺颗粒，原料按重量份数含有硫磺80份至100份、硫化氢抑制剂1份至10份；该改性硫磺颗粒按下述步骤得到：第一步，将所需量的硫磺和硫化氢抑制剂加入反应容器中混合均匀, 然后把混合均匀后的硫磺和硫化氢抑制剂置于130℃至140℃的油浴中加热, 待硫磺和硫化氢抑制剂熔融后反应25分钟至35分钟后得到呈亮灰黑色的混合物；第二步，将反应容器中反应后的混合物倒入冷水中冷却分散成固体颗粒,过滤后得到改性硫磺颗粒。本发明得到的改性硫磺颗粒致密均匀,常温下为固体颗粒,粒径 3 mm至5 mm,物理及化学性质稳定,便于存储和运输。
实施例2，该改性硫磺颗粒，原料按重量份数含有硫磺80份或100份、硫化氢抑制剂1份或10份；该改性硫磺颗粒按下述步骤得到：第一步，将所需量的硫磺和硫化氢抑制剂加入反应容器中混合均匀, 然后把混合均匀后的硫磺和硫化氢抑制剂置于130℃或140℃的油浴中加热, 待硫磺和硫化氢抑制剂熔融后反应25分钟或35分钟，然后得到呈亮灰黑色的混合物；第二步，将反应容器中反应后的混合物倒入冷水中冷却分散成固体颗粒,过滤后得到改性硫磺颗粒。本发明得到的改性硫磺颗粒致密均匀,常温下为固体颗粒,粒径 3mm至5mm,物理及化学性质稳定,便于存储和运输。
实施例3，作为上述实施例的优化，实施例3的硫化氢抑制剂包括硫化氢主抑制剂和硫化氢协同抑制剂；硫化氢主抑制剂在硫化氢抑制剂中的质量百分含量为1%至9%。
实施例4，作为上述实施例的优化，实施例4的硫化氢主抑制剂为硅藻土, 硅藻土的粒径为150目至200目。硅藻土其化学成份主要是SiO 2 ，含有少量Al 2 O 3 、Fe 2 O 3 、CaO、MgO、K 2 O、Na 2 O、P 2 O 5 和有机质，具有特殊的空隙结构，常用作催化剂载体。
实施例5，作为上述实施例的优化，实施例5的硫化氢协同抑制剂为13X分子筛；或/和，冷水的温度为0℃至5℃。13X分子筛的孔径为10A；13X分子筛用于水和硫化氢气体共吸附。
实施例6，该改性硫磺颗粒在路面铺设中的应用。
下面是对上述实施例得到的本发明改性硫磺颗粒与现有技术硫磺在应用中的平均性能对比测试如下（在对比测试中所用沥青为新疆克拉玛依110#道路沥青）：
1. H 2 S抑制效果测试
现有技术硫磺在应用中的H 2 S抑制效果测试：在沥青中加入现有技术硫磺，将现有技术硫磺和沥青按重量比2：3混合，在160℃下油浴加热并搅拌反应1h后，测定反应过程中H 2 S释放量, 结果表明：现有技术硫磺与沥青共混时H 2 S平均释放量为0.893μg/g；本发明得到的改性硫磺颗粒在应用中的H 2 S抑制效果测试：将本发明得到的改性硫磺颗粒和沥青按重量比2：3混合，在160℃下油浴加热搅拌反应1h后，测定反应过程中H 2 S释放量, 结果表明：本发明得到的改性硫磺颗粒与沥青共混时H 2 S平均释放量为0.230μg/g至0.409μg/g；通过比较可以看出，本发明得到的改性硫磺颗粒与沥青共混时H 2 S释放量较现有技术硫磺与沥青共混时H 2 S释放量有很大的降低，说明本发明得到的改性硫磺颗粒有较好的H 2 S抑制效果。
路面铺设指标测试
在沥青中加入本发明得到的改性硫磺颗粒与沥青和在沥青中加入现有技术硫磺的路面铺设平均指标如表1所示。
从表1可以看出，沥青的针入度、软化点和15℃延度的平均值分别为102.6 dmm、44.5℃、大于100 cm；在沥青中加入现有技术硫磺的针入度、软化点和15℃延度的平均值分别为107.7 dmm、46.5℃、大于100 cm；在沥青中加入本发明得到的改性硫磺颗粒的针入度、软化点和15℃延度的平均值分别为102dmm、48℃、89.4cm；而路面铺设指标要求的针入度、软化点和15℃延度分别为100 dmm至120 dmm、不小于42℃（B级）、不小于60 cm；说明在沥青中加入本发明得到的改性硫磺颗粒的路面铺设平均指标与沥青的路面铺设平均指标和在沥青中加入现有技术硫磺的路面铺设平均指标相差不大，且都能满足路面铺设指标要求。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (9)

1.一种改性硫磺颗粒，其特征在于原料按重量份数含有硫磺80份至100份、硫化氢抑制剂1份至10份；该改性硫磺颗粒按下述步骤得到：第一步，将所需量的硫磺和硫化氢抑制剂加入反应容器中混合均匀, 然后把混合均匀后的硫磺和硫化氢抑制剂置于130℃至140℃的油浴中加热, 待硫磺和硫化氢抑制剂熔融后反应25分钟至35分钟,然后得到呈亮灰黑色的混合物；第二步，将反应容器中反应后的混合物倒入冷水中冷却分散成固体颗粒,过滤后得到改性硫磺颗粒。
2.根据权利要求1所述的改性硫磺颗粒，其特征在于硫化氢抑制剂包括硫化氢主抑制剂和硫化氢协同抑制剂；硫化氢主抑制剂在硫化氢抑制剂中的质量百分含量为1%至9%。
3.根据权利要求2所述的改性硫磺颗粒，其特征在于硫化氢主抑制剂为硅藻土, 硅藻土的粒径为150目至200目。
4.根据权利要求2或3所述的改性硫磺颗粒，其特征在于硫化氢协同抑制剂为13X分子筛；或/和，冷水的温度为0℃至5℃。
5.一种改性硫磺颗粒的制备方法，其特征在于原料按重量份数含有硫磺80份至100份、硫化氢抑制剂1份至10份；该改性硫磺颗粒的制备方法按下述步骤进行：第一步，将所需量的硫磺和硫化氢抑制剂加入反应容器中混合均匀, 然后把混合均匀后的硫磺和硫化氢抑制剂置于130℃至140℃的油浴中加热, 待硫磺和硫化氢抑制剂熔融后反应25分钟至35分钟后得到呈亮灰黑色的混合物；第二步，将反应容器中反应后的混合物倒入冷水中冷却分散成固体颗粒,过滤后得到改性硫磺颗粒。
6.根据权利要求5所述的改性硫磺颗粒，其特征在于硫化氢抑制剂包括硫化氢主抑制剂和硫化氢协同抑制剂；硫化氢主抑制剂在硫化氢抑制剂中的质量百分含量为1%至9%。
7.根据权利要求6所述的改性硫磺颗粒，其特征在于硫化氢主抑制剂为硅藻土, 硅藻土的粒径为150目至200目。
8.根据权利要求6或7所述的改性硫磺颗粒，其特征在于硫化氢协同抑制剂为13X分子筛；或/和，冷水的温度为0℃至5℃。
9.一种根据权利要求1或2或3或4所述的改性硫磺颗粒在路面铺设中的应用。
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