CN104830079A - 改性沥青粘结剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性沥青粘结剂及其制备方法，其中，制备改性沥青粘结剂的方法包括：将沥青进行加热处理，以便得到熔融态沥青；向熔融态沥青中加入无机粉末改性剂，以便得到熔融混合物；以及将熔融混合物进行冷却和粉碎处理，以便获得改性沥青粘结剂，其中，无机粉末改性剂为膨润土、高岭土和硅藻土中的至少一种。由于该改性沥青粘结剂原料丰富，成本低廉，并且利用该改性沥青粘结剂制备得到的粉料压块不仅实现了对长焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉等有效利用，而且制备得到的粉料压块在高温环境下具有良好的固结性和力学强度，适合大规模工业化生产。

Description

改性沥青粘结剂及其制备方法

技术领域

本发明属于煤化工粘结剂技术领域，具体地，涉及改性沥青粘结剂及其制备方法。

背景技术

沥青作为一种混合高分子材料，具有较高的密度、一定的粘性和温度敏感性，普遍用于建筑材料和公路地基领域。除此以外，沥青还作为粘结剂用于矿物材料和粉煤材料成型领域。然而，沥青作为粘结剂易在高温下呈现出软熔态，使其对于粉煤的粘结性和吸附成型性能较差，从而限制了沥青作为粘结剂在煤粉成型及高温加热条件下的进一步应用。

专利CN 1324086 C公开了一种层状硅酸盐粘土纳米改性沥青及其制备方法。该方法所述沥青由层状硅酸盐粘土和沥青组成，各组分的重量配比分别是0.1-20％、80％-99.9％。其具体制备方法是：选用200-600层状硅酸盐粘土作为沥青的改性剂，将筛后的硅酸盐粘土颗粒加入到熔融的沥青中，维持温度为100-200℃，并在1000-6000rpm/min转速下，高速搅拌0.5-8小时，使其共混均匀而制得层状硅酸盐粘土纳米改性沥青。该制备方法只提高了沥青的耐高温性能，其高温粘结性能仍有待提高。

专利CN 103642257 A公开了一种改性沥青的制备方法，其主要包括层间聚合改性纳米蒙脱土PS-OMMT的制备以及SBS改性沥青熔融共混两个步骤。制备过程中，需采用高速剪切法使改性剂SBS充分分散到基质沥青中，然后经过改性剂的溶胀、分散磨细、继续发育三个阶段制备而成。但是该方法制备过程较为复杂，且所用的改性剂SBS易于变性，减少了沥青的使用寿命。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备改性沥青粘结剂的方法以及利用该方法制备得到的改性沥青粘结剂。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种制备改性沥青粘结剂的方法，包括：将沥青进行加热处理，以便得到熔融态沥青；向所述熔融态沥青中加入无机粉末改性剂，以便得到熔融混合物；以及将所述熔融混合物进行冷却和粉碎处理，以便获得所述改性沥青粘结剂，其中，所述无机粉末改性剂为膨润土、高岭土和硅藻土中的至少一种。

由此，本发明上述实施例的制备改性沥青粘结剂的方法工艺简单，所选用的无机粉末改性剂资源丰富，有利于降低生产成本。同时制备得到的改性沥青粘结剂平均粒径为0.074-3毫米，粘结效果良好，具有良好的加工性能。

另外，根据本发明上述实施例的制备改性沥青粘结剂的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述无机粉末改性剂为膨润土、高岭土或者硅藻土中的一种。由此赋予上述改性沥青粘结剂良好的性能，并充分利用了中国丰富的膨润土、高岭土及硅藻土资源，降低改性沥青粘结剂的生产成本，具有显著的经济效益和社会效益。

在本发明的一些实施例中，无机粉末改性剂的加入量为所述熔融态沥青的10-30重量％。由此可以使其均匀分散在熔融态沥青中，实现良好的增韧效果，进而提高改性沥青粘结剂的性能。

在本发明的一些实施例中，所述沥青粘结剂平均粒径为0.074-3毫米。由此可以进一步地提高沥青粘结剂在后续粉料压块中的增韧效果，并最终提高粉料压块的性能。

在本发明的一些实施例中，向所述熔融态沥青中加入无机粉末改性剂后搅拌15-30分钟，以便得到所述熔融混合物。由此可以进一步提高混合均匀度。

根据本发明的另一个方面，本发明还提出了一种改性沥青粘结剂，其特征在于，所述改性沥青粘结剂是前面所述制备改性沥青粘结剂的方法制备得到的。由此该改性沥青粘结剂具有良好的粘结效果、加工性能以及较长的使用寿命。采用该改性沥青粘结剂制备得到的粉煤压块在高温条件下具有良好的固结性和强度。

根据本发明的再一个方面，本发明还提出了一种制备粉料压块的方法，包括：

将长焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉和改性沥青粘结剂进行混合，以便得到粉料混合物；将所述粉料混合物进行预热处理；将经过所述预热处理的粉料混合物进行压制，以便得到所述粉料压块，其中，所述改性沥青粘结剂是根据前面所述制备改性沥青粘结剂的方法制备得到的。

该方法采用改性沥青粘结剂作为粘结剂制备得到粉料压块，粘结效果好，工艺简单，实现了对长焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉等有效利用，成本低廉，制备得到的粉料压块在高温环境下具有良好的固结性和力学强度，适合大规模工业化生产。

另外，根据本发明上述实施例的制备粉料压块的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述长焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉与改性沥青粉末按照(18-20):(1-2):(2-3)：(20-22)：(0.1-2.5)质量比进行混合。由此，采用该质量比将上述长焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉与改性沥青粉末进行混合可以进一步提高粉料压块在高温环境下具有良好的固结性和力学强度。

在本发明的一些实施例中，上述制备粉料压块中长焰煤粉、焦煤、肥煤和生石灰粉的平均粒径均为0.074-3毫米。由此采用该粒径范围的长焰煤粉、焦煤、肥煤和生石灰粉与上述改性沥青粘结剂进行混合可以提高长焰煤粉、焦煤、肥煤和生石灰粉在改性沥青粘结剂中分散性，进而有效地提高混合效率。

在本发明的一些实施例中，上述制备粉料压块中预热处理是在150-220摄氏度的温度下进行10-30分钟。由此采用该预热温度及预热时间可以提高上述粉料压块在高温条件下的固结性和力学强度。优选地，预热处理时间为10-20分钟。由此可以避免预热时间不充分造成混合不完全或预热时间过度不利于工业化生产等缺点。

具体实施方式

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种制备改性沥青粘结剂的方法，包括：将沥青进行加热处理，以便得到熔融态沥青；向熔融态沥青中加入无机粉末改性剂，以便得到熔融混合物；以及将熔融混合物进行冷却和粉碎处理，以便获得改性沥青粘结剂，其中，无机粉末改性剂为膨润土、高岭土和硅藻土中的至少一种。

由此，本发明上述实施例的制备改性沥青粘结剂的方法中通过在熔融态沥青中加入上述无机粉末改性剂更有利于沥青向上述无机粉料改性剂中进行扩散，有利于形成沥青/无机粉末改性剂复合材料，从而制备得到高强、高韧性的改性沥青粘结剂。同时采用上述制备方法制备改性沥青粘结剂工艺简单，易于操作，所选用的无机粉末改性剂为膨润土、高岭土和硅藻土中的至少一种，在提高改性沥青粘结剂综合性能的同时降低了生产成本，便于大规模工业化生产。

根据本发明的具体实施例，上述制备改性沥青粘结剂的方法中采用的无机粉末改性剂为膨润土、高岭土或硅藻土中的一种。由此采用上述膨润土、高岭土或者硅藻土作为改性剂可以进一步提高沥青抗永久性变的能力，提高沥青的抗老化性能，并赋予沥青具有良好的温度稳定性；同时采用上述膨润土、高岭土和硅藻土作为改性剂充分地利用了中国丰富的膨润土、高岭土和硅藻土资源，从而提高其的附加价值，降低改性沥青粘结剂的生产成本，便于大规模生产改性沥青粘结剂，因而具有显著的经济效益和社会效益。

根据本发明的具体实施例，上述制备改性沥青粘结剂的方法中制备得到的改性沥青粘结剂平均粒径为0.074-3毫米，因而具有较大的比表面积，因此具有良好的粘结性，可以有效地用于后续粉料压块的制备，进而提高最终粉料压块的性能。

根据本发明的具体实施例，上述制备改性沥青粘结剂的方法中采用的无机粉末改性剂的加入量为熔融态沥青的10-30重量％。由此采用上述重量进行混合可以有效地均匀分散在熔融态沥青中，实现良好的增韧效果，提高改性沥青的抗永久性变能力、抗老化性能以及温度稳定性。

根据本发明的具体实施例，上述制备改性沥青粘结剂的方法中向熔融态沥青中加入无机粉末改性剂后搅拌15-30分钟。由此采用的搅拌时间有利于膨润土与上述熔融态沥青的均匀混合，实现膨润土在上述熔融态沥青中良好的分散。

根据本发明的另一个方面，本发明还提出了一种改性沥青粘结剂，其特征在于，所述改性沥青粘结剂是前面所述制备改性沥青粘结剂的方法制备得到的。由此该改性沥青粘结剂具有良好的粘结效果、加工性能以及较长的使用寿命。采用该改性沥青粘结剂制备得到的粉煤压块在高温条件下具有良好的固结性和强度。

根据本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备粉料压块的方法，包括：将长焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉和改性沥青粘结剂进行混合，以便得到粉料混合物；将所述粉料混合物进行预热处理；将经过所述预热处理的粉料混合物进行压制，以便得到所述粉料压块，其中，所述改性沥青粘结剂是根据前面所述制备改性沥青粘结剂的方法制备得到的。

由此，本发明上述实施例的制备粉料压块的方法制备工艺简单，通过采用前面所述的改性沥青粘结剂作为粘结剂，将长焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉和改性沥青粘结剂进行混合，并采用预热处理的方式制备得到所述粉料压块，工艺简单，不仅实现了对长焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉等有效利用，来源丰富，成本低廉，而且制备得到的粉料压块在高温环境下具有良好的固结性和力学强度，适合大规模工业化生产

根据本发明的具体实施例，上述制备粉料压块中长焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉与改性沥青粉末按照(18-20):(1-2):(2-3)：(20-22)：(0.1-2.5)质量比进行混合。由此，采用该质量比将上述长焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉与改性沥青粉末进行混合可以进一步提高粉料压块在高温环境下具有良好的固结性和力学强度。该混合物料制备的球块结构致密，抗摔强度好，表面硬度大且具有良好耐高温性，适用于高温热解环境。

根据本发明的具体实施例，上述制备粉料压块中长焰煤粉、焦煤、肥煤和生石灰粉的平均粒径均为0.074-3毫米。由此采用该粒径范围的长焰煤粉、焦煤、肥煤和生石灰粉与上述改性沥青粘结剂进行混合可以有效地提高混合效率，提高长焰煤粉、焦煤、肥煤和生石灰粉在改性沥青粘结剂中分散性，进而有利于提高改性沥青的软化点，提高高温下改性沥青的刚性和韧性。

根据本发明的具体实施例，上述制备粉料压块中预热处理是在150-220摄氏度的温度下进行10-30分钟。由此采用该预热温度及预热时间可以进一步地有利于改性沥青粘结剂与长焰煤粉、焦煤、肥煤和生石灰粉等的相互扩散，形成高强、高韧性、耐高温的复合材料，进而提高上述粉料压块在高温条件下的固结性和力学强度。优选地，预热处理时间为10-20分钟。由此可以避免预热时间不充分造成扩散不完全或预热时间过度不利于工业化生产等缺点。

实施例1

原料：沥青，膨润土，焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉。

改性沥青粘结剂的制备方法：将沥青加热升温至熔融状态，向熔融状态中加入10％质量的膨润土，并均匀混合15分钟，取出物料、冷却、研磨至粒度为0.074mm尺寸的细粉，即得改性沥青粘结剂。

制备粉料压块：

(1)将尺寸0.074mm的长焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉和上述改性沥青粘结剂按照19:2:3:21:0.5混合均匀；

(2)将上述混合均匀物料置于200℃的预热箱预热处理10分钟。

(3)将上述预热处理后的物料采用小压片机压片处理，即得上述粉料压块。

采用上述方法制备粉料压块制备工艺简单，操作简单，且低碳环保，制备得到的粉料压块在高温条件下具有良好的固结性和强度。采用该混合物料制备的球块，将其从0.5米高处摔至胶皮板上，其抗摔次数达到50次以上。

实施例2

原料：沥青，高岭土，焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉。

改性沥青粘结剂的制备方法：将沥青加热升温至熔融状态，向熔融状态中加入25％质量的膨润土，并均匀混合18分钟，取出物料、冷却、研磨至粒度为0.148mm尺寸的细粉，即得上述改性沥青粘结剂。

制备粉料压块：

(1)将尺寸0.148mm的长焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉和上述改性沥青粘结剂按照20:1:2:22:1混合均匀；

(2)将上述混合均匀物料置于150℃的预热箱预热处理20分钟。

(3)将上述预热处理后的物料采用小压片机压片处理，即得上述粉料压块。

采用上述方法制备粉料压块制备工艺简单，操作简单，且低碳环保，制备得到的粉料压块在高温条件下具有良好的固结性和强度。采用该混合物料制备的球块，将其从0.5米高处摔至胶皮板上，其抗摔次数达到50次以上。

实施例3

原料：沥青，硅藻土，焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉

改性沥青粘结剂的制备方法：将沥青加热升温至熔融状态，取与沥青粉末质量比为3:10的硅藻土加入其中并均匀混合20分钟，取出物料、冷却、研磨至粒度为1.0mm尺寸的细粉，即得上述改性沥青粘结剂。

制备方法：

(1)将尺寸1.0mm的长焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉和上述改性沥青粘结剂按照18:2:3:20:1.5混合均匀；

(2)将上述混合均匀物料置于180℃的预热箱预热处理18分钟。

(3)将上述预热处理后的物料采用小压片机压片处理，即得上述粉料压块。

采用上述方法制备粉料压块制备工艺简单，操作简单，且低碳环保，制备得到的粉料压块在高温条件下具有良好的固结性和强度。采用该混合物料制备的球块，将其从0.5米高处摔至胶皮板上，其抗摔次数达50以上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种制备改性沥青粘结剂的方法，其特征在于，包括：

将沥青进行加热处理，以便得到熔融态沥青；

向所述熔融态沥青中加入无机粉末改性剂，以便得到熔融混合物；以及

将所述熔融混合物进行冷却和粉碎处理，以便获得所述改性沥青粘结剂，

其中，所述无机粉末改性剂为膨润土、高岭土和硅藻土中的至少一种。

2.根据权利要求1所述制备改性沥青粘结剂的方法，其特征在于，所述无机粉末改性剂为膨润土、高岭土和硅藻土中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述制备改性沥青粘结剂的方法，其特征在于，所述无机粉末改性剂的加入量为所述熔融态沥青的10-30重量％。

4.根据权利要求1-3任一项所述制备改性沥青粘结剂的方法，其特征在于，所述改性沥青粘结剂平均粒径为0.074-3毫米。

5.根据权利要求1-4任一项所述制备改性沥青粘结剂的方法，其特征在于，向所述熔融态沥青中加入无机粉末改性剂后搅拌15-30分钟，以便得到所述熔融混合物。

6.一种改性沥青粘结剂，其特征在于，所述改性沥青粘结剂是根据权利要求1-4任一项所述制备改性沥青粘结剂的方法制备得到的。

7.一种制备粉料压块的方法，其特征在于，包括：

将长焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉和改性沥青粘结剂进行混合，以便得到粉料混合物；

将所述粉料混合物进行预热处理；

将经过所述预热处理的粉料混合物进行压制，以便得到所述粉料压块，

其中，所述改性沥青粘结剂是根据权利要求1-5任一项所述制备改性沥青粘结剂的方法制备得到的。

8.根据权利要求7所述制备粉料压块的方法，其特征在于，所述长焰煤粉、焦煤、肥煤、生石灰粉与改性沥青粉末按照(18-20):(1-2):(2-3)：(20-22)：(0.1-2.5)质量比进行混合。

9.根据权利要求7或8所述制备粉料压块的方法，其特征在于，所述长焰煤粉、焦煤、肥煤和生石灰粉的平均粒径均为0.074-3毫米。

10.根据权利要求7-9任一项所述制备粉料压块的方法，其特征在于，所述预热处理是在150-220摄氏度的温度下加热10-30分钟，优选地，预热处理时间为10-20分钟。