CN112227142A - 基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置及其应用 - Google Patents

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Abstract

基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置及其应用，本发明属于道路工程技术领域，它为了解决废旧沥青路面材料实际利用率较低，和传统的油石分离技术存在污染的问题。本发明高效油石分离装置中乳化剂储存罐、热水储存罐和稳定剂储存罐分别经过输送管道与皂液搅拌仓的进料口相连通，油石分离搅拌仓的底部设置有过滤网，高温储料箱的底部经热料输送管与油石分离搅拌仓相连通，沥青出口经沥青输送管与乳化沥青储存罐的进口相连，在沥青输送管上设置有胶体磨。本发明采用两步法进行分离，利用皂液进行高效循环清洗，形成富含沥青的溶解液，然后应用胶体磨将溶解液中的沥青研磨至规定的粒径，实现了废旧沥青路面材料的高效利用。

Description

基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置及其应用
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种基于乳化法的废旧沥青路面材料的高效油石分离装置及其应用。
背景技术
一般而言，我国沥青混凝土路面设计寿命在10～15年之间，然而在复杂多变的环境因素与繁重的交通荷载共同作用下，沥青路面将会在正常服役期间出现裂缝、坑槽、龟裂等各种病害。对沥青路面进行养护维修的过程中，必然会产生数亿吨的废旧沥青路面材料。现阶段，沥青路面再生技术是循环利用废旧沥青路面材料非常有效的方法之一，但是限于现有技术与设备，废旧沥青路面材料的掺量较低，而且无法完全发挥废旧沥青路面材料中沥青的作用，其关键问题就是废旧沥青路面材料中沥青含量与集料级配等变异性较大，很大程度上制约了其在再生沥青路面中的发展。
基于此，道路工程从业者将目标转向废旧沥青路面材料的油石分离技术，研究将废旧沥青路面材料中的沥青与集料相分离，以使废旧沥青路面材料在再生沥青路面中得以高效循环利用。目前实际工程中大多采用溶剂油对废旧沥青路面材料中的沥青进行溶解，然后通过过滤或旋转离心等工艺便可将集料单独分离出来，以便用于后续沥青路面建设之中；而溶剂油与沥青的溶解液则需要经过系列复杂且耗时的加工才可以回收得到废旧沥青路面材料中的沥青，并加以利用。该油石分离技术可较为充分地将废旧沥青路面材料中的沥青与集料分离出来，很大程度地减少了对石油资源、优质石料等不可再生资源的消耗。然而，上述油石分离技术存在不可忽视的缺陷：该技术生产工艺步骤多、工艺复杂，生产效率低下，且存在一定的污染性。因此，对现有废旧沥青路面材料油石分离技术亟需进一步深入研究。
发明内容
本发明的目的是为了解决废旧沥青路面材料实际利用率较低，和传统的油石分离技术存在污染的问题，进而提供一种基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置及其应用。
本发明基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置包括乳化剂储存罐、热水储存罐、稳定剂储存罐、皂液搅拌仓、高温储料箱、油石分离搅拌仓和乳化沥青储存罐，乳化剂储存罐、热水储存罐和稳定剂储存罐分别经过输送管道与皂液搅拌仓的进料口相连通，在皂液搅拌仓内设置有皂液搅拌器；
在油石分离搅拌仓内设置有(硬质橡胶)搅拌器，油石分离搅拌仓的底部设置有过滤网，在油石分离搅拌仓上开有皂液进口，皂液输送管的一端与皂液搅拌仓的出料口相连，皂液输送管的另一端与油石分离搅拌仓的皂液进口连通，高温储料箱的底部经热料输送管与油石分离搅拌仓相连通，废旧沥青路面材料经传送带送入高温储料箱中，位于油石分离搅拌仓中过滤网下方的沥青出口经沥青输送管与乳化沥青储存罐的进口相连，在沥青输送管上设置有胶体磨。
本发明应用于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置进行油石分离的方法按照下列步骤实现：
一、将乳化剂储存罐内的乳化剂、稳定剂储存罐内的稳定剂和热水储存罐内的热水输送到皂液搅拌仓内混合均匀，得到皂液；
二、废旧沥青路面材料经传送带送入高温储料箱中，加热使废旧沥青路面材料表面裹附的沥青热熔，加热后的废旧沥青路面材料和皂液在油石分离搅拌仓中充分混合，油石分离搅拌仓中过滤网截留集料，皂液与沥青的溶解液经沥青输送管进入胶体磨中研磨处理，得到乳化沥青；
三、乳化沥青输送到乳化沥青储存罐中，收集油石分离搅拌仓中截留的集料，从而完成废旧沥青路面材料的油石分离。
本发明所述的基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离方法能够实现将废旧沥青路面材料中的沥青与集料相分离的目的。其中，该方法采用了“两步法”进行分离，首先是利用皂液进行高效循环清洗，形成富含沥青的溶解液，然后应用胶体磨将溶解液中的沥青研磨至规定的粒径，制备出道路工程可用的乳化沥青。该油石分离方法可以达到对废旧沥青路面材料高效利用的目标，一方面，经分离后的集料表面几乎不含沥青，完全可以100％再次应用于基础工程建设中，既保证了集料稳定的级配，又减少了对石料的开采，为道路工程建设提供优质原材料；另一方面，所制备的乳化沥青也完全能够达到工程要求，减少了对石油资源的消耗。因此，该油石分离方法可以使废旧沥青路面材料高效循环应用，同时避免对环境造成太大污染与破坏。
附图说明
图1是本发明基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置包括乳化剂储存罐1、热水储存罐2、稳定剂储存罐3、皂液搅拌仓4、高温储料箱8、油石分离搅拌仓9和乳化沥青储存罐13，乳化剂储存罐1、热水储存罐2和稳定剂储存罐3分别经过输送管道与皂液搅拌仓4的进料口相连通，在皂液搅拌仓4内设置有皂液搅拌器5；
在油石分离搅拌仓9内设置有(硬质橡胶)搅拌器10，油石分离搅拌仓9的底部设置有过滤网11，在油石分离搅拌仓9上开有皂液进口，皂液输送管的一端与皂液搅拌仓4的出料口相连，皂液输送管的另一端与油石分离搅拌仓9的皂液进口连通，高温储料箱8的底部经热料输送管与油石分离搅拌仓9相连通，废旧沥青路面材料经传送带6送入高温储料箱8中，位于油石分离搅拌仓9中过滤网11下方的沥青出口经沥青输送管与乳化沥青储存罐13的进口相连，在沥青输送管上设置有胶体磨12。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是在乳化剂储存罐1、热水储存罐2和稳定剂储存罐3与皂液搅拌仓4连通的输送管道上均设置有动力泵和计量器。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是油石分离搅拌仓9中过滤网11的上方开有排料口14。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是油石分离搅拌仓9上还设置有回流管15，回流管15的一端与油石分离搅拌仓9的回流口相连，回流管15的另一端与沥青输送管相连通。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是沥青输送管上胶体磨12的前段设置开有第一取样口16。
具体实施方式六：本实施方式应用于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置进行油石分离的方法按照下列步骤实现：
一、将乳化剂储存罐1内的乳化剂、稳定剂储存罐3内的稳定剂和热水储存罐2内的热水输送到皂液搅拌仓4内混合均匀，得到皂液；
二、废旧沥青路面材料经传送带6送入高温储料箱8中，加热使废旧沥青路面材料表面裹附的沥青热熔，加热后的废旧沥青路面材料和皂液在油石分离搅拌仓9中充分混合，油石分离搅拌仓9中过滤网11截留集料，皂液与沥青的溶解液经沥青输送管进入胶体磨12中研磨处理，得到乳化沥青；
三、乳化沥青输送到乳化沥青储存罐13中，收集油石分离搅拌仓9中截留的集料，从而完成废旧沥青路面材料的油石分离。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是步骤一中所述的乳化剂为阳离子乳化剂，稳定剂为CaCl2。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七不同的是热水的水温为50～70℃。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同的是步骤一中乳化剂、稳定剂和热水的质量比为(1.5～2.5)：(0.5～1.5)：(80～96)。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六至九之一不同的是高温储料箱8中废旧沥青路面材料的加热温度为130～150℃。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式六至十之一不同的是步骤二中废旧沥青路面材料和皂液的质量比为(30～50)：(1～2.5)。
实施例：本实施例基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置包括乳化剂储存罐1、热水储存罐2、稳定剂储存罐3、皂液搅拌仓4、高温储料箱8、油石分离搅拌仓9和乳化沥青储存罐13，乳化剂储存罐1、热水储存罐2和稳定剂储存罐3分别经过输送管道与皂液搅拌仓4的进料口相连通，每条输送管道上均设置有动力泵、计量器和阀门，在皂液搅拌仓4内设置有皂液搅拌器5；
在油石分离搅拌仓9内设置有(硬质橡胶)搅拌器10，油石分离搅拌仓9的底部设置有过滤网11，在油石分离搅拌仓9上开有皂液进口，皂液输送管的一端与皂液搅拌仓4的出料口相连，皂液输送管的另一端与油石分离搅拌仓9的皂液进口连通，高温储料箱8的底部经热料输送管与油石分离搅拌仓9相连通，热料输送管上设置有阀门，废旧沥青路面材料经传送带6送入高温储料箱8中，传送带6的底部设置有基座7，位于油石分离搅拌仓9中过滤网11下方的沥青出口经沥青输送管与乳化沥青储存罐13的进口相连，油石分离搅拌仓9上还设置有回流管15，回流管15的一端与油石分离搅拌仓9的回流口相连，回流管15的另一端与沥青输送管相连通，在沥青输送管上设置有胶体磨12，在沥青输送管上胶体磨12的前段设置开有第一取样口16，在沥青输送管上胶体磨12的后段设置开有第二取样口17。
应用实施例：本实施例基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离方法按照下列步骤实施：
一、按照质量比为2.5：1.5：96将季铵盐类乳化剂、稳定剂和热水在皂液搅拌仓4内混合均匀，得到皂液；
二、废旧沥青路面材料经传送带6送入高温储料箱8中，加热使废旧沥青路面材料表面裹附的沥青热熔，加热后的废旧沥青路面材料和皂液在油石分离搅拌仓9中充分混合，油石分离搅拌仓9中过滤网11截留集料，皂液与沥青的溶解液经沥青输送管进入胶体磨12中研磨处理，得到乳化沥青；
三、乳化沥青输送到乳化沥青储存罐13中，收集油石分离搅拌仓9中截留的集料，从而完成废旧沥青路面材料的油石分离。
本实施例基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离方法，主要包括皂液制备、油石分离、乳化沥青制备三个工艺单元，其中所述的皂液制备过程是在相应的皂液制备装置下完成，所述的皂液制备装置包括有乳化剂储存罐、热水储存罐、稳定剂储存罐，及其相对应的动力泵、管道、计量器和开关阀门，皂液搅拌仓及其搅拌器。所述的动力泵将所述储存罐中的乳化剂、热水、稳定剂泵送进所述的管道中，并通过计量器将三者按照一定的比例进行掺配，打开阀门，乳化剂、热水和稳定剂在所述皂液拌合仓中经所述搅拌器的高速旋转，制备出用于油石分离的皂液。
所述油石分离过程是通过油石分离装置进行，所述油石分离装置包括传送带、高温储料箱、油石分离拌合仓及其硬质橡胶搅拌器和过滤筛。皂液经输送管道进入油石分离拌合仓中，废旧沥青路面材料通过传送带进入所述高温储料箱，在高温储料箱内经过加热使其表面的沥青软化，随后进入拌合仓与皂液相混合，所述硬质橡胶搅拌器在油石分离仓内螺旋运动后，可将废旧沥青路面材料中的沥青较为较易分离出来，形成皂液与沥青的混合液，透过所述过滤网进入输送管道，对该混合液进行取样检测，当沥青含量较低，则经回流管再次进入油石分离拌合仓，可重新溶解废旧沥青路面材料中的沥青，如此循环反复直至混合液中沥青含量稳定。这样可使废旧沥青路面材料中的沥青完全剥离，形成不含沥青的优质集料与富集沥青的溶解液，拌合仓中的优质集料取出后便可进一步高效循环利用。
所述乳化沥青制备过程是应用相应的乳化沥青制备装置进行，所述乳化沥青制备装置包括胶体磨、乳化沥青储存罐。溶解液经所述胶体磨的高速剪切、研磨等系列作用，将形成符合要求的乳化沥青，经动力泵送入所述乳化沥青储存罐中。

Claims (10)

1.基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置，其特征在于是该基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置包括乳化剂储存罐(1)、热水储存罐(2)、稳定剂储存罐(3)、皂液搅拌仓(4)、高温储料箱(8)、油石分离搅拌仓(9)和乳化沥青储存罐(13)，乳化剂储存罐(1)、热水储存罐(2)和稳定剂储存罐(3)分别经过输送管道与皂液搅拌仓(4)的进料口相连通，在皂液搅拌仓(4)内设置有皂液搅拌器(5)；
在油石分离搅拌仓(9)内设置有搅拌器(10)，油石分离搅拌仓(9)的底部设置有过滤网(11)，在油石分离搅拌仓(9)上开有皂液进口，皂液输送管的一端与皂液搅拌仓(4)的出料口相连，皂液输送管的另一端与油石分离搅拌仓(9)的皂液进口连通，高温储料箱(8)的底部经热料输送管与油石分离搅拌仓(9)相连通，废旧沥青路面材料经传送带(6)送入高温储料箱(8)中，位于油石分离搅拌仓(9)中过滤网(11)下方的沥青出口经沥青输送管与乳化沥青储存罐(13)的进口相连，在沥青输送管上设置有胶体磨(12)。
2.根据权利要求1所述的基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置，其特征在于在乳化剂储存罐(1)、热水储存罐(2)和稳定剂储存罐(3)与皂液搅拌仓(4)连通的输送管道上均设置有动力泵和计量器。
3.根据权利要求1所述的基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置，其特征在于油石分离搅拌仓(9)中过滤网(11)的上方开有排料口(14)。
4.根据权利要求1所述的基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置，其特征在于油石分离搅拌仓(9)上还设置有回流管(15)，回流管(15)的一端与油石分离搅拌仓(9)的回流口相连，回流管(15)的另一端与沥青输送管相连通。
5.根据权利要求1所述的基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置，其特征在于沥青输送管上胶体磨(12)的前段设置开有第一取样口(16)。
6.应用如权利要求1所述的基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置进行油石分离的方法，其特征在于该制备方法按下列步骤实现：
一、将乳化剂储存罐(1)内的乳化剂、稳定剂储存罐(3)内的稳定剂和热水储存罐(2)内的热水输送到皂液搅拌仓(4)内混合均匀，得到皂液；
二、废旧沥青路面材料经传送带(6)送入高温储料箱(8)中，加热使废旧沥青路面材料表面裹附的沥青热熔，加热后的废旧沥青路面材料和皂液在油石分离搅拌仓(9)中充分混合，油石分离搅拌(9)中过滤网(11)截留集料，皂液与沥青的溶解液经沥青输送管进入胶体磨(12)中研磨处理，得到乳化沥青；
三、乳化沥青输送到乳化沥青储存罐(13)中，收集油石分离搅拌仓(9)中截留的集料，从而完成废旧沥青路面材料的油石分离。
7.根据权利要求6所述的应用基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置进行油石分离的方法，其特征在于步骤一中所述的乳化剂为阳离子乳化剂，稳定剂为CaCl2。
8.根据权利要求6所述的应用基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置进行油石分离的方法，其特征在于步骤一中所述的热水的水温为50～70℃。
9.根据权利要求6所述的应用基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置进行油石分离的方法，其特征在于步骤一中乳化剂、稳定剂和热水的质量比为(1.5～2.5)：(0.5～1.5)：(80～96)。
10.根据权利要求6所述的应用基于乳化法的废旧沥青路面材料高效油石分离装置进行油石分离的方法，其特征在于高温储料箱(8)中废旧沥青路面材料的加热温度为130～150℃。
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