CN107619612A - 一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于路面沥青再利用的技术领域，提供了一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法。该方法将含有石子的回收路面沥青进行研磨，使石子粉碎，然后与废旧塑料、废旧织物的粉碎物混合均匀后，在锥形螺杆挤出机中进行剪切混炼反应，使凝聚的沥青质重新分散为高韧性的胶体结构，冷却造粒后即得路面专用再生沥青料。与传统方法相比，本发明的制备方法可保证沥青回收后重新达到路用的性能要求，并提高了再生路用沥青的稳定性，同时本方法过程简单，效率高，并可完全采用易得的回收料，大幅降低了成本，可实现规模化推广。

Description

一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法

技术领域

本发明属于路面沥青再利用的技术领域，提供了一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法。

背景技术

沥青类路面是用沥青材料作为结合料粘结矿料或混合料修筑道路面层和垫层所组成的路面结构，具有柔韧、平整、舒适等特点，沥青结合料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力，使路面平整少尘、不透水、经久耐用，在世界各国得到广泛应用，我国公路、城市道路、尤其是高等级公路大多数采用沥青类路面，随着沥青混合料路面的施工和养护技术日趋成熟，沥青路面已成为道路建设中一种被最广泛采用的高级路面。

近年来我国道路建设事业的蓬勃发展，沥青使用量也逐年增加；同时沥青路面在长期使用过程中，由于氧化、光照、雨水、荷载以及温度变化等因素的作用，会发生废旧变硬，进而产生裂缝、坑槽等路面破坏现象。在化石燃料日益枯竭、未来沥青产量逐日下降的严峻形势背景下，一方面是仍有许多沥青路仍在开工建设，另一方面许多沥青路面已经普遍性进入大中修养护阶段，作为沥青路面的主要原材料，沥青的资源特点和材料特点显得很突出，由于石油的世界性的紧缺性，沥青材料也随之成为紧缺资源。因此，保持或提高现有沥青混合料路面的使用寿命以及再生废旧沥青的方法和技术是解决沥青用量增加与产量下降这两者之间矛盾的最直接途径。

其中沥青路面再生技术按施工方法可以分为厂拌热再生、就地热再生、厂拌冷再生、就地冷再生四种。其中热再生技术是根据旧料中沥青含量、沥青老化程度、集料级配等情况，掺入一定数量的新集料、新沥青、再生剂（必要时）等进行热态拌和，使混合料达到规定的各项指标，并按热拌沥青混合料的施工工艺重新铺筑路面，根据场地不同分为厂办再生和就地再生，虽然此类方法回收效果好，但工艺复杂且投资高。冷再生技术是将废旧料软化、破碎、筛分后加入一定量新集料、再生结合料、再生剂等常温或稍加热拌合得到再生料的过程，但传统冷再生所得再生料质量不高。为使沥青路面便于回收，首先需将沥青软化，目前一般使用轻质油，如润滑油、柴油、机油等混合物。

目前国内外在废旧沥青，包括废旧路面沥青回收利用方面已取得了一定成效。其中李建勇等人发明了一种废旧沥青微粉的再生工艺（中国发明专利申请号201610165482.5），该工艺包括以下步骤：对沥青混凝土路面进行铣刨，共分两层，对第一层铣刨料进行筛分，将获得的10-31.5mm的颗粒与乳化沥青、加氢异构化的渣油等进行混合再生；对第二层铣刨料进行破碎，筛分收集10-20mm的颗粒，与第一层铣刨料的细粒、渣油等混合进行再生，但该再生方法的无法将废旧沥青路面充分回收利用。另外，周秋来等人发明了一种废旧沥青混合料的再利用方法（中国发明专利申请号201410544702.6），主要步骤是：回收废旧的沥青混合料；将回收料进行初步破碎至碎块状，输送至加热烘干区；加热烘干采用非明火式加热方式，将回收料加热至要求温度，根据混合料性质在105～130℃之间；采用挤压式破碎形式继续对回收料进行破碎，使得破碎后料的粒径在拟用于最终成品沥青混合料要求的最大粒径以内，但该方法需要加热破碎，成本较高、制备过程较为复杂，不利于推广。

可见，现有技术中沥青回收技术工艺复杂且回收不彻底的，同时采用轻质油软化沥青时会出现实践效果不佳、易挥发且导致沥青轻度损失的问题。针对这种情况，我们提出一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其特征在于，将含有石子的回收路面沥青进行研磨，使石子粉碎，然后与废旧塑料、废旧织物的粉碎物混合均匀后，在锥形螺杆挤出机中进行剪切混炼反应，使凝聚的沥青质重新分散为高韧性的胶体结构，冷却造粒后即得路面专用再生沥青料。

发明内容

本发明的目的是提供一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，可以解决传统沥青回收技术工艺复杂且回收不彻底的问题，同时避免了轻质油软化沥青时实践效果不佳、易挥发且导致沥青轻度损失的问题。

本发明涉及的具体技术方案如下：

一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，将含有石子的回收路面沥青进行研磨，使石子粉碎，然后与废旧塑料、废旧织物的粉碎物混合均匀后，在锥形螺杆挤出机中进行剪切混炼反应，使凝聚的沥青质重新分散为高韧性的胶体结构，冷却造粒后即得路面专用再生沥青料。制备的具体步骤如下：

（1）将含有石子的回收路面沥青加入高压悬辊磨粉机中，回收沥青进入磨腔后，由铲刀铲起，送入磨辊与魔环之间将石子碾压成粉末，然后随鼓风机的循环风带入分析机，粒度达到要求后被旋风分离出来，较大颗粒则回落进行重磨；

（2）将步骤（1）所得的再生沥青物料与废旧塑料、废旧织布的粉碎物，按一定的质量比例加入混合机中，混合均匀后冷却出料；

（3）将步骤（2）所得的混合料加入锥形螺杆挤出机中，合理设置各区段的加热温度，开启风冷系统，检查确认排气孔无堵塞，开启电机，待运转稳定后加料，调节加料速度及螺杆转速，使之相匹配。物料进入挤出机后，先进入压缩段，然后进入均化段进行剪切混炼反应，将废旧塑料和废旧织物注入路面沥青，使凝聚的沥青质重新分散为高韧性的胶体结构，然后经过冷却、造粒，得到路面专用再生沥青料。

优选的，步骤（1）所述高压悬辊磨粉机的高压弹簧的压力为1000~1200kg，磨辊直径为3~5mm，磨环高度为250~350mm，主机功率为150~200kW；

优选的，步骤（1）所述经高压悬辊磨粉机研磨后的石子粒度应不超过50目；

优选的，步骤（2）所述废旧塑料为回收的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚氯乙烯中的至少一种，其粉碎物的各向尺寸不超过3mm；

优选的，步骤（2）所述废旧织物包括各种天然纤维或合成纤维的回收织物，其粉碎物的各向尺寸不超过3mm；

优选的，步骤（2）所述混合物的质量总份数为100份，其中再生沥青50~70份、废旧塑料20~30份、废旧织物10~20份；

优选的，步骤（2）所述混合机为犁刀混合机、螺带混合机或V型混合机，混合时间为20~30min；

优选的，步骤（3）所述锥形螺杆挤出机采用电气控制系统，其主驱动方式为变频调速，螺杆长径比为20:1~30:1；

优选的，步骤（3）所述锥形挤出机各区段的加热温度为加料段120~140℃、压缩段140~150℃、均化段150~160℃；

优选的，步骤（3）所述加料速度为200~250g/min，螺杆转速为80~110r/min。

高压悬辊磨粉机可用于粉碎莫氏硬度不大于9.3级，湿度在6% 以下的多种物料的高细制粉加工，成品粒度可达30~80目，可通过调节分析机进行粒度调节。物料经辅助设备粉碎到所需粒度后，由提升机送至储料斗，再经振动给料机均匀连续地送入主机磨室内，由于旋转离心力作用，磨辊向外摆动，紧压于磨环，铲刀铲起物料并送至磨辊与磨环之间，因磨辊的滚动而达到粉碎目的。研磨后的细粉随鼓风机的循环风被带入分析机，细度过粗的物料回落进行重磨。因此，将含有石子的回收路面沥青加入高压悬辊磨粉机，调节分析机，可使石子粒度研磨至50目以下。

从沥青的化学组分来看，沥青的老化就是沥青中的各化学组分的比值失去平衡，沥青的胶体结构发生改变，表现为沥青的路用性能的降低。为了恢复沥青的性能，通常采用加入再生剂的方法来调节沥青的化学组分，使其重新恢复平衡。而直接加入再生剂轻质油，效果有限，且轻质油在风、热、光等自然条件下极易挥发。因此，本发明采用回收沥青与再生塑料、再生织物混合的方法，利用螺杆的剪切将废旧塑料和废旧织物注入路面沥青，赋予沥青良好的柔软性和稳定性，渗入旧沥青的织物使凝聚的沥青质重新分散为高韧性的胶体结构，从而改善沥青的流变性质，制得达到路用沥青性能要求。

锥形双螺杆挤出机具有塑化混炼均匀、产量高、质量稳定等优点，其具有高效低噪的风冷系统、可靠有效的真空排气系统、高精度宽调速的强制定量加料系统、高性能的减速扭矩分配齿轮箱、完善精确的温度自动控制系统以及精确稳定的调速系统。因此，将再生沥青与废旧塑料、废旧织物的混合料加入锥形双螺杆挤出机中，可有效实现剪切混炼，将废旧塑料和废旧织物注入路面沥青，赋予沥青良好的柔软性和稳定性。

将本发明制备的再生沥青，与仅进行研磨的老化沥青及使用再生剂的再生沥青的路用性能进行对比，并对比制备成本及生产能力，如表1所示，可见，本发明的方法能有效提高沥青的针入度，降低软化点，增加延度，提高稳定性，且生产成本较低，单位时间内的生产能力强。

表1：

性能指标

25℃针入度（0.1mm）

软化点（℃）

15℃延度（cm）

稳定度（KN）

成本（元/t）

生产能力（kg/h）

仅研磨的老化沥青

40~60

55~60

60~80

3~6

-

-

使用再生剂的再生沥青

80~90

50~52

100~110

8~10

150~200

8~10

本发明的再生沥青

90~95

45~50

115~125

10~15

50~100

10~15

本发明提供了一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：

1.本发明的制备方法，可使回收沥青的针入度明显提高，软化点明显降低，延度明显增加，重新达到路用沥青的性能要求。

2.本发明的制备方法，未采用轻质油，防止了改性料的挥发，使再生路用沥青的稳定性提高。

3.本发明的制备方法，完全采用回收料，大幅降低了成本，而且可以再次回收。

4.本发明的制备方法，原料易得，过程简单，生产效率较高，可实现规模化批量制备。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。

实施例1

一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其制备再生沥青的具体过程如下：

将含有石子的回收路面沥青加入高压悬辊磨粉机中，高压弹簧的压力1200kg，磨辊直径为3mm，磨环高度为350mm，主机功率为150kW，回收沥青进入磨腔后，由铲刀铲起，送入磨辊与魔环之间将石子碾压成粉末，然后随鼓风机的循环风带入分析机，粒度达到要求后被旋风分离出来，较大颗粒则回落进行重磨；将60kg再生沥青物料与30kg废旧塑料、10kg废旧织布的粉碎物加入犁刀混合机中，混合30min，冷却出料；将混合料加入长径比为30:1的锥形螺杆挤出机中，设置加热温度为加料段120℃、压缩段140℃、均化段150℃，开启风冷系统，检查确认排气孔无堵塞，开启电机，待运转稳定后加料，加料速度为200g/min，螺杆转速为80r/min。物料进入挤出机后，先进入压缩段，然后进入均化段进行剪切混炼反应，将废旧塑料和废旧织物注入路面沥青，使凝聚的沥青质重新分散为高韧性的胶体结构，然后经过冷却、造粒，得到路面专用再生沥青料。

对实施例1得到的再生沥青，测试针入度（25℃）、软化点、延度（15℃）及稳定性，并计算成本及生产能力，得到的数据如表2所示。

实施例2

一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其制备再生沥青的具体过程如下：

将含有石子的回收路面沥青加入高压悬辊磨粉机中，高压弹簧的压力为1000kg，磨辊直径为5mm，磨环高度为350mm，主机功率为200kW，回收沥青进入磨腔后，由铲刀铲起，送入磨辊与魔环之间将石子碾压成粉末，然后随鼓风机的循环风带入分析机，粒度达到要求后被旋风分离出来，较大颗粒则回落进行重磨；将55kg再生沥青物料与30kg废旧塑料、15kg废旧织布的粉碎物加入V型混合机中，混合30min，冷却出料；将混合料加入长径比为30:1的锥形螺杆挤出机中，设置加热温度为加料段140℃、压缩段150℃、均化段160℃，开启风冷系统，检查确认排气孔无堵塞，开启电机，待运转稳定后加料，加料速度为250g/min，螺杆转速为110r/min。物料进入挤出机后，先进入压缩段，然后进入均化段进行剪切混炼反应，将废旧塑料和废旧织物注入路面沥青，使凝聚的沥青质重新分散为高韧性的胶体结构，然后经过冷却、造粒，得到路面专用再生沥青料。

对实施例2得到的再生沥青，测试针入度（25℃）、软化点、延度（15℃）及稳定性，并计算成本及生产能力，得到的数据如表2所示。

实施例3

一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其制备再生沥青的具体过程如下：

将含有石子的回收路面沥青加入高压悬辊磨粉机中，高压弹簧的压力为1100kg，磨辊直径为4mm，磨环高度为300mm，主机功率为180kW，回收沥青进入磨腔后，由铲刀铲起，送入磨辊与魔环之间将石子碾压成粉末，然后随鼓风机的循环风带入分析机，粒度达到要求后被旋风分离出来，较大颗粒则回落进行重磨；将50kg再生沥青物料与30kg废旧塑料、20kg废旧织布的粉碎物加入犁刀混合机中，混合25min，冷却出料；将混合料加入长径比为25:1的锥形螺杆挤出机中，设置加热温度为加料段130℃、压缩段140℃、均化段150℃，开启风冷系统，检查确认排气孔无堵塞，开启电机，待运转稳定后加料，加料速度为220g/min，螺杆转速为90r/min。物料进入挤出机后，先进入压缩段，然后进入均化段进行剪切混炼反应，将废旧塑料和废旧织物注入路面沥青，使凝聚的沥青质重新分散为高韧性的胶体结构，然后经过冷却、造粒，得到路面专用再生沥青料。

对实施例3得到的再生沥青，测试针入度（25℃）、软化点、延度（15℃）及稳定性，并计算成本及生产能力，得到的数据如表2所示。

实施例4

一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其制备再生沥青的具体过程如下：

将含有石子的回收路面沥青加入高压悬辊磨粉机中，高压弹簧的压力为1000kg，磨辊直径为5mm，磨环高度为350mm，主机功率为150kW，回收沥青进入磨腔后，由铲刀铲起，送入磨辊与魔环之间将石子碾压成粉末，然后随鼓风机的循环风带入分析机，粒度达到要求后被旋风分离出来，较大颗粒则回落进行重磨；将60kg再生沥青物料与25kg废旧塑料、15kg废旧织布的粉碎物加入螺带混合机中，混合30min，冷却出料；将混合料加入长径比为20:1的锥形螺杆挤出机中，设置加热温度为加料段140℃、压缩段150℃、均化段150℃，开启风冷系统，检查确认排气孔无堵塞，开启电机，待运转稳定后加料，加料速度为250g/min，螺杆转速为100r/min。物料进入挤出机后，先进入压缩段，然后进入均化段进行剪切混炼反应，将废旧塑料和废旧织物注入路面沥青，使凝聚的沥青质重新分散为高韧性的胶体结构，然后经过冷却、造粒，得到路面专用再生沥青料。

对实施例4得到的再生沥青，测试针入度（25℃）、软化点、延度（15℃）及稳定性，并计算成本及生产能力，得到的数据如表2所示。

实施例5

一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其制备再生沥青的具体过程如下：

将含有石子的回收路面沥青加入高压悬辊磨粉机中，高压弹簧的压力为110kg，磨辊直径为5mm，磨环高度为280mm，主机功率为160kW，回收沥青进入磨腔后，由铲刀铲起，送入磨辊与魔环之间将石子碾压成粉末，然后随鼓风机的循环风带入分析机，粒度达到要求后被旋风分离出来，较大颗粒则回落进行重磨；将60kg再生沥青物料与20kg废旧塑料、20kg废旧织布的粉碎物加入V型混合机中，混合28min，冷却出料；将混合料加入长径比为22:1的锥形螺杆挤出机中，设置加热温度为加料段125℃、压缩段145℃、均化段155℃，开启风冷系统，检查确认排气孔无堵塞，开启电机，待运转稳定后加料，加料速度为220g/min，螺杆转速为90r/min。物料进入挤出机后，先进入压缩段，然后进入均化段进行剪切混炼反应，将废旧塑料和废旧织物注入路面沥青，使凝聚的沥青质重新分散为高韧性的胶体结构，然后经过冷却、造粒，得到路面专用再生沥青料。

对实施例5得到的再生沥青，测试针入度（25℃）、软化点、延度（15℃）及稳定性，并计算成本及生产能力，得到的数据如表2所示。

实施例6

一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其制备再生沥青的具体过程如下：

将含有石子的回收路面沥青加入高压悬辊磨粉机中，高压弹簧的压力为1050kg，磨辊直径为4mm，磨环高度为320mm，主机功率为190kW，回收沥青进入磨腔后，由铲刀铲起，送入磨辊与魔环之间将石子碾压成粉末，然后随鼓风机的循环风带入分析机，粒度达到要求后被旋风分离出来，较大颗粒则回落进行重磨；将70kg再生沥青物料与20kg废旧塑料、10kg废旧织布的粉碎物加入螺带混合机中，混合22min，冷却出料；将混合料加入长径比为28:1的锥形螺杆挤出机中，设置加热温度为加料段140℃、压缩段150℃、均化段160℃，开启风冷系统，检查确认排气孔无堵塞，开启电机，待运转稳定后加料，加料速度为210g/min，螺杆转速为80r/min。物料进入挤出机后，先进入压缩段，然后进入均化段进行剪切混炼反应，将废旧塑料和废旧织物注入路面沥青，使凝聚的沥青质重新分散为高韧性的胶体结构，然后经过冷却、造粒，得到路面专用再生沥青料。

对实施例6得到的再生沥青，测试针入度（25℃）、软化点、延度（15℃）及稳定性，并计算成本及生产能力，得到的数据如表2所示。

对比例1

仅采用实施例6的方法进行研磨处理，未添加任何再生剂，不进行共混及挤出混炼。

对对比例1得到的老化沥青，测试针入度（25℃）、软化点、延度（15℃）及稳定性，得到的数据如表2所示。

对比例2

未添加废旧塑料与废旧织物，而是采用低粘度矿物油为再生剂。再生剂添加量与实施例6中的废旧塑料及废旧织物的使用量相同，其他制备条件均与实施例6相同。

对对比例2得到的再生沥青，测试针入度（25℃）、软化点、延度（15℃）及稳定性，并计算成本及生产能力，得到的数据如表2所示。

表2：

性能指标	25℃针入度（0.1mm）	软化点（℃）	15℃延度（cm）	稳定度（KN）	成本（元/t）	生产能力（kg/h）
							对比例1	52	56	68	5	-	-
对比例2	86	50	103	8	150~200	10
							实施例1	93	46	122	11	50~100	13
实施例2	92	44	123	12	50~100	12
							实施例3	93	45	118	11	50~100	14
实施例4	93	47	125	12	50~100	15
							实施例5	92	45	119	13	50~100	11
实施例6	94	46	121	12	50~100	12

Claims (10)

1.一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其特征在于，将含有石子的回收路面沥青进行研磨，使石子粉碎，然后与废旧塑料、废旧织物的粉碎物混合均匀后，在锥形螺杆挤出机中进行剪切混炼反应，使凝聚的沥青质重新分散为高韧性的胶体结构，冷却造粒后即得路面专用再生沥青料，制备的具体步骤如下：

（1）将含有石子的回收路面沥青加入高压悬辊磨粉机中，回收沥青进入磨腔后，由铲刀铲起，送入磨辊与魔环之间将石子碾压成粉末，然后随鼓风机的循环风带入分析机，粒度达到要求后被旋风分离出来，较大颗粒则回落进行重磨；

（2）将步骤（1）所得的再生沥青物料与废旧塑料、废旧织布的粉碎物，按一定的质量比例加入混合机中，混合均匀后冷却出料；

（3）将步骤（2）所得的混合料加入锥形螺杆挤出机中，合理设置各区段的加热温度，开启风冷系统，检查确认排气孔无堵塞，开启电机，待运转稳定后加料，调节加料速度及螺杆转速，使之相匹配；物料进入挤出机后，先进入压缩段，然后进入均化段进行剪切混炼反应，将废旧塑料和废旧织物注入路面沥青，使凝聚的沥青质重新分散为高韧性的胶体结构，然后经过冷却、造粒，得到路面专用再生沥青料。

2.根据权利要求1所述一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其特征在于：步骤（1）所述高压悬辊磨粉机的高压弹簧的压力为1000~1200kg，磨辊直径为3~5mm，磨环高度为250~350mm，主机功率为150~200kW。

3.根据权利要求1所述一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其特征在于：步骤（1）所述经高压悬辊磨粉机研磨后的石子粒度应不超过50目。

4.根据权利要求1所述一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其特征在于：步骤（2）所述废旧塑料为回收的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚氯乙烯中的至少一种，其粉碎物的各向尺寸不超过3mm。

5.根据权利要求1所述一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其特征在于：步骤（2）所述废旧织物包括各种天然纤维或合成纤维的回收织物，其粉碎物的各向尺寸不超过3mm。

6.根据权利要求1所述一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其特征在于：步骤（2）所述混合物的质量总份数为100份，其中再生沥青50~70份、废旧塑料20~30份、废旧织物10~20份。

7.根据权利要求1所述一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其特征在于：步骤（2）所述混合机为犁刀混合机、螺带混合机或V型混合机，混合时间为20~30min。

8.根据权利要求1所述一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其特征在于：步骤（3）所述锥形螺杆挤出机采用电气控制系统，其主驱动方式为变频调速，螺杆长径比为20:1~30:1。

9.根据权利要求1所述一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其特征在于：步骤（3）所述挤出机各区段的加热温度为加料段120~140℃、压缩段140~150℃、均化段150~160℃。

10.根据权利要求1所述一种废旧路面沥青回收增强再利用的方法，其特征在于：步骤（3）所述加料速度为200~250g/min，螺杆转速为80~110r/min。