CN108795072A - 一种替代部分沥青的硫基胶结料的毒物抑制剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种替代部分沥青的硫基胶结料的毒物抑制剂及其使用方法，属于毒物抑制剂领域，可解决现有硫基胶结料作为基本原料代替部分沥青用于道路铺设过程中对有毒物质释放的抑制效果不理想以及抑制有毒物质释放的同时可能影响路面稳定性能的问题，所述毒物抑制剂配方包括有机过氧化物、磺化剂、酯类化合物和醛类化合物，其添加量为低品质回收硫重量的0.1%～10%，使用温度为140℃～160℃。所述毒物抑制剂能有效地抑制硫基胶结料与基质沥青混合过程中H₂S等有毒气体的释放以及苯、甲苯、萘、茚等毒性物质的挥发，达到安全生产和保护环境的要求。

Description

一种替代部分沥青的硫基胶结料的毒物抑制剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种毒物抑制剂及其使用方法，特别是一种替代部分沥青的硫基胶结料的毒物抑制剂及其使用方法。

背景技术

煤化工行业中采用湿式氧化技术脱除H₂S产生的低品质回收硫是一种难利用、污染大的工业固体废弃物。低品质回收硫中的主要成分为硫磺，结合以硫磺为原料来处理沥青的工艺，将低品质回收硫作为基本原料代替部分沥青用于道路铺设，可增强混合料的高温抗车辙性，协助改善混合料的低温性能，提高混合料的水稳定性，同时降低拌合温度，节约能耗。

低品质回收硫的主要成分硫磺与沥青在高温熔融混合过程中，除生成含硫官能团及多硫化合物，还容易产生H₂S等有毒气体。由于低品质回收硫中含有脱硫催化剂，相对于硫磺与沥青混合过程中产生的H₂S较少，但仍需抑制其产生达到国家环保要求。此外，低品质回收硫中含有少量难以去除的焦油类有机物，在高温状态下，产生苯、甲苯、萘、茚等挥发类毒性物质。这是限制硫基沥青胶结料广泛应用于道路工程的重要原因。

目前有部分研究者对硫磺改性沥青混合过程中H₂S有毒气体的抑制做了相关研究，钱鹏、马全红等人研究了改性硫磺颗粒的制备，以H₂S的释放机理为依据，确定了自由基抑制剂二硫化物AS1为最优选的主抑制剂。研究结果表明，在高温160℃下，添加1%AS1的改性硫磺颗粒与沥青混合过程中，相比纯硫磺H₂S释放量降至0.68%。但是自由基抑制剂的种类并未公开，只对自由基抑制剂配方掺量及抑制效果做了阐述；Gawel选择了铁盐及其氧化物作为强氧化剂抑制H₂S气体的产生，在140℃～150℃下，向硫磺沥青混合物中加入具有氧化性的Fe²⁺和Fe³⁺化合物，H₂S释放减少50%。该方法只能将H2S气体释放量降低一半，抑制效果达不到国家环保要求，因此氧化剂一般作为抑制助剂辅助主抑制剂来减少H₂S气体的释放；公开号为US8557034B的专利公开了将固体石蜡作为降低硫磺沥青胶结料混合温度的温拌剂，达到降低H₂S气体释放量的目的，是一种环保经济的温拌剂。由于施工现场条件有限，不能精确地控制混合温度导致H₂S气体的释放量并未达到预期的效果。单一的添加剂并不能高效的抑制有毒物质的释放，同时还要考虑到添加抑制剂是否会影响路面性能等问题。所以，需进一步开发研究制备性能优异的毒物抑制剂配方用于代替部分沥青的硫基胶结料中，在具备高效抑制有毒物质释放的同时能提高路面稳定性能。

发明内容

本发明针对现有硫基胶结料作为基本原料代替部分沥青用于道路铺设过程中对有毒物质释放的抑制效果不理想以及抑制有毒物质释放的同时可能影响路面稳定性能的问题，提供一种替代部分沥青的硫基胶结料的毒物抑制剂及其使用方法，该配方各项理化性质稳定，成本低廉，能有效抑制硫基胶结料与基质沥青混合过程中H₂S等有毒气体的释放以及苯、甲苯、萘、茚等毒性物质的挥发，达到安全生产和保护环境的要求。

本发明采用如下技术方案：

一种替代部分沥青的硫基胶结料的毒物抑制剂，包括如下质量百分数的组份：50%～70%的有机过氧化物，1%～5%的磺化剂，15%～35%的酯类化合物，10%～30%的醛类化合物。

所述有机过氧化物是指分解温度在110℃～150℃之间的有机过氧化物，包括下列有机过氧化物中的至少一种：过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、叔丁基过氧化氢、叔丁基过氧基已烷、二叔丁基过氧化物。

所述磺化剂包括下列磺化剂中的至少一种：浓硫酸、氯磺酸、亚硫酸钠。

所述酯类化合物是指沸点介于130℃～180℃之间的酯类，包括下列酯类中的至少一种：草酸二甲酯、3-甲基-2-丁烯酸乙酯、丁酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、乙二醇二乙酸酯、1,2-丙二醇二乙酸酯、乙酰乙酸烯丙酯、苄基丙二酸二乙酯。

所述醛类化合物包括下列醛类中的至少一种：对苯二甲醛、苯丙烯醛、多聚甲醛。

一种替代部分沥青的硫基胶结料的毒物抑制剂的使用方法，包括如下步骤：

在硫基胶结料与基质沥青混合过程中添加毒物抑制剂，添加量为低品质回收硫重量0.1%～10%，使用温度为140℃～160℃。

本发明的有益效果如下：

本发明具有显著降低硫基沥青混合过程中H₂S有毒气体以及苯、甲苯、萘、茚等挥发类毒性物质释放量的效果，在不影响硫基沥青混合料路用性能的前提下，达到安全生产和保护环境的要求，是一种新型经济环保的复合配方，解决了硫基沥青混合过程中的环境污染问题。

附图说明

图1为本发明实施例1-3与对比例的有毒物质释放对比图。

具体实施方式

对比例

将30g经过处理的低品质回收硫在150℃下添加到70g的东海牌90号基质沥青中，持续搅拌20min。

对上述对比例混合过程进行顶空气质联用分析，其中主要有毒物质萘、H₂S、苯、甲苯、茚释放量分别为9463.52 μg/g、4712.3 μg/g、4223 μg/g、3683.65 μg/g、3083.15μg/g。

实施例1

步骤1：按以下重量准备原材料：过氧化苯甲酸叔丁酯 30.6 g、浓硫酸1.2 g、丁酸丁酯21 g、苯丙烯醛7.2 g。

步骤2：在温和的搅拌下于混合器中简单混合上述过氧化苯甲酸叔丁酯、浓硫酸、丁酸丁酯及苯丙烯醛，制备本发明液体毒物抑制剂。

步骤3：将30g经过处理的低品质回收硫在160℃下添加到70g的东海牌90号基质沥青中，搅拌的同时在1分钟以内加入3 g液体毒物抑制剂，持续搅拌20min。

对上述实施例1混合过程进行顶空气质联用分析，其中主要有毒物质萘、H₂S、苯、甲苯、茚释放量分别为532.71 μg/g、121.51 μg/g、239.27 μg/g、351.34 μg/g、150.92μg/g，对比结果见图1。

实施例2

步骤1：按以下重量准备原材料：过氧化苯甲酸叔丁酯 30 g、浓硫酸0.6 g、丁酸丁酯11.4 g、苯丙烯醛18 g。

步骤2：在温和的搅拌下于混合器中简单混合上述过氧化苯甲酸叔丁酯、浓硫酸、丁酸丁酯及苯丙烯醛，制备本发明液体毒物抑制剂。

步骤3：将30g经过处理的低品质回收硫在150℃下添加到70g的东海牌90号基质沥青中，搅拌的同时在1分钟以内加入1.5g液体毒物抑制剂，持续搅拌20min。

对上述实施例2混合过程进行顶空气质联用分析，其中主要有毒物质萘、H₂S、苯、甲苯、茚释放量分别为759.23 μg/g、140.75 μg/g、309.5 μg/g、399.79 μg/g、179.25μg/g，对比结果见图1。

实施例3

步骤1：按以下重量准备原材料：过氧化苯甲酸叔丁酯42g、浓硫酸3 g、丁酸丁酯9 g、苯丙烯醛6 g。

步骤2：在温和的搅拌下于混合器中简单混合上述过氧化苯甲酸叔丁酯、浓硫酸、丁酸丁酯及苯丙烯醛，制备本发明液体毒物抑制剂。

步骤3：将30g经过处理的低品质回收硫在140℃下添加到70g的东海牌90号基质沥青中，搅拌的同时在1分钟以内加入0.03 g液体毒物抑制剂，持续搅拌20min。

对上述实施例3混合过程进行顶空气质联用分析，其中主要有毒物质萘、H₂S、苯、甲苯、茚释放量分别为790.11 μg/g、150.83 μg/g、389.25 μg/g、370.53 μg/g、184.21μg/g，对比结果见图1。

从图1可知，低品质回收硫与沥青拌合过程中添加毒物抑制剂，H₂S有毒气体以及苯、甲苯、萘、茚等挥发类毒性物质释放量明显降低，达到安全生产和国家环保要求。说明该毒物抑制剂配方对H₂S有毒气体以及苯、甲苯、萘、茚等挥发类毒性物质有显著的抑制效果。

Claims (6)

1.一种替代部分沥青的硫基胶结料的毒物抑制剂，其特征在于：包括如下质量百分数的组份：50%～70%的有机过氧化物，1%～5%的磺化剂，15%～35%的酯类化合物，10%～30%的醛类化合物。

2.根据权利要求1所述的一种替代部分沥青的硫基胶结料的毒物抑制剂，其特征在于：所述有机过氧化物是指分解温度在110℃～150℃之间的有机过氧化物，包括下列有机过氧化物中的至少一种：过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、叔丁基过氧化氢、叔丁基过氧基已烷、二叔丁基过氧化物。

3.根据权利要求1所述的一种替代部分沥青的硫基胶结料的毒物抑制剂，其特征在于：所述磺化剂包括下列磺化剂中的至少一种：浓硫酸、氯磺酸、亚硫酸钠。

4.根据权利要求1所述的一种替代部分沥青的硫基胶结料的毒物抑制剂，其特征在于：所述酯类化合物是指沸点介于130℃～180℃之间的酯类，包括下列酯类中的至少一种：草酸二甲酯、3-甲基-2-丁烯酸乙酯、丁酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、乙二醇二乙酸酯、1,2-丙二醇二乙酸酯、乙酰乙酸烯丙酯、苄基丙二酸二乙酯。

5.根据权利要求1所述的一种替代部分沥青的硫基胶结料的毒物抑制剂，其特征在于：所述醛类化合物包括下列醛类中的至少一种：对苯二甲醛、苯丙烯醛、多聚甲醛。

6.一种如权利要求1所述的替代部分沥青的硫基胶结料的毒物抑制剂的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

在硫基胶结料与基质沥青混合过程中添加毒物抑制剂，添加量为低品质回收硫重量0.1%～10%，使用温度为140℃～160℃。