CN115011130A - 一种改质煤沥青及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沥青生产技术领域，公开了一种改质煤沥青及其制备方法和应用。本发明采用石墨制品、石油制品产生的石油焦粉、针状焦粉、锻前焦粉和锻后焦粉废料对常规煤沥青进行改制，所制备的改质煤沥青符合国标要求，由此在制备单位产量煤沥青时可以极大地减少对常规煤沥青的使用量，既可以达到环保要求，同时又能够满足日益增加的煤沥青需求量。

Description

一种改质煤沥青及其制备方法和应用

技术领域

本申请涉及沥青生产技术领域，尤其涉及一种改质煤沥青及其制备方法和应用。

背景技术

沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，是高黏度有机液体的一种，呈液态，表面呈黑色，可溶于二硫化碳。沥青是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种；其中，煤焦沥青是炼焦的副产品，石油沥青是原油蒸馏后的残渣，天然沥青则是储藏在地下，有的形成矿层或在地壳表面堆积。沥青主要用于涂料、塑料、橡胶等工业以及铺筑路面等。

煤焦油沥青随着应用领域的不断拓宽，其需求量呈增加态势除，除主要用于生产成型炭素材料的粘结剂外，同时随着城乡道路建设的快速发展，筑路沥青的需求量不断提高，煤沥青也可用于普通公路的修筑。但是三种沥青中以煤焦油沥青危害最大，在电极焙烧炉制作中要排出大量的沥青烟。由于沥青中含有荧光物质，其中含致癌物质3，4-苯并芘高达2.5％-3.5％，高温处理时随烟气一起挥发出来。沥青烟和粉尘可经呼吸道和污染皮肤而引起中毒，发生皮炎、视力模糊、眼结膜炎、胸闷、腹病、心悸、头痛等症状。经科学试验证明，沥青和沥青烟中所含的3，4-苯并芘是引起皮肤癌、肺癌、胃癌和食道癌的主要原因之一。为此，如何能够减少煤沥青的使用，达到环保要求，同时又能够满足日益增加的煤沥青需求量是一个需要关注的重要方向。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改质煤沥青及其制备方法，使得所制备的改制煤沥青使用石墨制品、石油制品产生的废料改制，并符合国标要求，减少煤沥青的使用量。

本发明的另外一个目的在于提供常规煤沥青、石油焦粉、针状焦粉、锻前焦粉和锻后焦粉在制备符合国标要求的改质煤沥青中的应用。

为了解决上述技术问题/达到上述目的或者至少部分地解决上述技术问题/达到上述目的，本发明提供了一种改质煤沥青，包括煤沥青、石油焦粉、针状焦粉、锻前焦粉和锻后焦粉，或由它们组成。

可选地，所述石油焦粉占煤沥青总重的1/5-3/7，所述针状焦粉占煤沥青总重的1/5-2/7，所述锻前焦粉占煤沥青总重的1/5，所述煅后焦粉占煤沥青总重的1/7-2/5。

在本发明某些实施方式中，所述石油焦粉占煤沥青总重的3/7，所述针状焦粉占煤沥青总重的2/7，所述锻前焦粉占煤沥青总重的1/5，所述煅后焦粉占煤沥青总重的1/7。

在本发明具体实施方式中，以制备72吨改质煤沥青为例，煤沥青总重35吨，针状焦粉总重15吨，针状焦粉10吨，锻前焦粉7吨，煅后焦粉5吨。

在本发明某些实施方式中，所述煤沥青为软化点在55℃-90℃，灰分含量值为0.5-0.8％，结焦值为33％±3％，挥发份为77％±5％的煤沥青。其中，可选地，所述软化点为75℃，灰分含量为0.8％，结焦值为33％，挥发份为77％。

本发明所述改质煤沥青按照GB/T2290-2012标准进行检测，软化点为105℃，灰分为0.3％，结焦值为54.5％，挥发份为54.5％，符合该国标要求，可极大地降低对煤沥青的使用量。基于此技术效果，本发明提出了煤沥青、石油焦粉、针状焦粉、锻前焦粉和锻后焦粉联合在制备改质沥青中的应用。

同时，本发明还提供了所述改质煤沥青的制备方法，包括：煤沥青加热融化后，不断升高温度并依次加入石油焦粉、针状焦粉、锻前焦粉和煅后焦粉搅拌至熔化获得所述改质煤沥青。

在本发明某些实施方式中，所述制备方法包括：煤沥青加热融化后，在120℃加入石油焦粉搅拌，进行软化点提升；然后升温至150℃加入针状焦粉搅拌，进行灰分降低；继续升温至200-220℃加入锻前焦粉搅拌，进行结焦值提升；最后升温至240℃加入煅后焦粉搅拌均匀并加热至熔化，获得所述改质煤沥青。

在本发明某些实施方式，所述制备方法还包括对获得的改质煤沥青进行冷却、破碎。在本发明另外一些实施方式中，将获得的改质煤沥青通过筛网流入到冷水中冷却为带状，然后高空掉落摔碎成颗粒状。其中，所述筛网的网眼直径为1cm。

由以上技术方案可知，本发明采用石墨制品、石油制品产生的石油焦粉、针状焦粉、锻前焦粉和锻后焦粉废料对常规煤沥青进行改制，所制备的改质煤沥青符合国标要求，由此在制备单位产量煤沥青时可以极大地减少对常规煤沥青的使用量，既可以达到环保要求，同时又能够满足日益增加的煤沥青需求量。

附图说明

图1所示为本发明改质沥青的工艺设备及其流程示意图；其中，1为加料口，2为搅笼，3位搅拌机，4为抽料口，5为带筛网的出料口，6为恒温灌，7为传送带。

具体实施方式

本发明公开了一种改质煤沥青及其制备方法和应用，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明所述产品、工艺和应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述产品、工艺和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”、“步骤1”和“步骤2”以及“(1)”和“(2)”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明在制备改质煤沥青时采用了石化行业生产产品时产生的尾料和“废料”，利用这些可回收再利用资源，制备单位产量的改质煤沥青，常规煤沥青的用量仅为一半，不仅能够减少常规煤沥青的使用量，而且同时减少成本，达到环保要求。

其中，石油焦是石油提炼过程当中末端的“废料”，因为它自身的物理特色以及化学特色历经加工生产可用在炼铝、制造石墨、电石等，也可做为化工、冶金、发电、水泥等领域中的燃料，石油焦经过一系列的加工摇身一变，成为了可回收再利用的资源，可购自于东营华平石油化工有限公司。

针状焦是石墨电极负极提纯过程中的末端废料，因为它自身的物理特色以及化学特色历经加工生产可用在炼铝、制造石墨、电石等,也可做为化工、冶金、发电、水泥等领域中的燃料,石油焦经过一系列的加工摇身一变,成为了可回收再利用的资源，可采购于河北千龙太碳素有限公司。

煅前石油焦是石油在提纯过程中吸附在烟道内的残留物，因为它本身的物理特性含量，经加工后可用于加工改质沥青、石墨碳棒，冶金中的燃料，是一种可回收利用的资源，可采购于邯郸市两岗贸易有限公司。

煅后石油焦在炼钢用的石墨电极或制铝、制镁用的阳极糊(融熔电极)时，为使石油焦(生焦)适应要求，必须对生焦进行煅烧。煅烧温度一般在1300℃左右，目的是将石油焦挥发分尽量除掉。这样可减少石油焦再制品的氢含量，使使油焦的石墨化程度提高，从而提高石墨电极的高温强度和耐热性能，并改善了石墨电极的电导率。煅烧焦主要用于生产石墨电极、炭糊制品、金刚沙、食品级磷工业、冶金工业及电石等，其中应用最广泛的是石墨电极。生焦不经锻烧可直接用于碳化钙作电石主料，生产碳化硅和碳化硼作研磨材料。也可直接作为冶金工业鼓风炉用焦炭或高炉墙衬炭砖，也可作铸造工艺用致密焦等，可购自于宝武炭材料科技有限公司。

在本发明改质沥青的制备过程中，将常规煤沥青与石油焦粉、针状焦粉、锻前焦粉、锻后焦粉进行加热混合搅拌，得到改质煤沥青。具体过程为：常规沥青的软化点在55℃-90℃，灰分含量值为0.5-0.8％，结焦值为33％±3％，挥发份为77％±5％；将煤沥青经过导热油容罐升温熔化，温度达到120℃通过搅笼加入常规煤沥青重量的1/5-3/7的石油焦粉搅拌混合，继续加温到150℃通过搅笼加入常规沥青重量的1/5-2/7的针状焦粉搅拌混合，继续加温到200-220℃通过搅笼加入常规沥青重量的1/5的锻前焦粉搅拌混合，继续加热到240℃通过搅笼加入常规沥青重量的1/7-2/5的锻后焦粉搅拌混合，通过搅拌设备搅拌均匀，并加热到熔化为止，得到熔融混合物，通过杆式泥浆泵抽入至出料恒温罐，通过出料口将液态沥青通过特质筛网(网眼直径1cm)流入凉水中冷却为带状改制沥青，通过过水传送皮带机传送到地面传送机升高摔断，得到颗粒状改质沥青。工艺设备及流程图见图1。

以下就本发明所提供的一种改质煤沥青及其制备方法和应用做进一步说明。

实施例1：制备本发明改质沥青

将35吨软化点在75℃，灰分含量值为0.8％，结焦值为33％，挥发份为77％的常规煤沥青加入导热油加热罐中通过搅拌机进行搅拌加热至完全熔化，升温至120℃，通过搅笼加入15吨石油焦粉进行软化点提升(每吨石油焦粉可提升2个左右数值的软化点)，加入完成后进行搅拌；升温至150℃，同时通过搅笼加入10吨针状焦粉搅拌，进行降低灰分(每2吨针状焦粉可降低0.1左右的灰分数值)，此时软化点化验指标为105℃，灰分指标为0.3％；继续升温至200℃，通过搅笼加入7吨锻前焦粉(每吨锻前焦可提高3个左右结焦值数值)进行搅拌，升温至240℃通过搅笼加入5吨煅后焦进行搅拌(每吨煅后焦可降低4.5个左右挥发份的数值)，此时软化点化验指标为105℃，灰分指标为0.3％，结焦值指标为54.5％，挥发份指标为54.5％，见表1，符合国标GB/T2290-2012；将液态的改制煤沥青抽入恒温成品罐，通过1cm直径网眼的筛网流入水池进行冷却，冷却完成条状，二次传送从高空摔碎成颗粒状，共获得改制煤沥青成品为72吨。

表1

分析项目	检测结果	实验方法
			软化点(环球法，℃)	105	GB/T2294-1997
灰分(％)	0.3	GB/T2295-1980
			水分(％)	-	GB/T2290-1994
结焦值(％)	54.5	GB/T8727-2008
			挥发份(％)	54.5	GB/T2001

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种改质煤沥青，其特征在于，包括煤沥青、石油焦粉、针状焦粉、锻前焦粉和锻后焦粉。

2.根据权利要求1所述改质煤沥青，其特征在于，所述石油焦粉占煤沥青总重的1/5-3/7，所述针状焦粉占煤沥青总重的1/5-2/7，所述锻前焦粉占煤沥青总重的1/5，所述煅后焦粉占煤沥青总重的1/7-2/5。

3.根据权利要求2所述改质煤沥青，其特征在于，所述石油焦粉占煤沥青总重的3/7，所述针状焦粉占煤沥青总重的2/7，所述锻前焦粉占煤沥青总重的1/5，所述煅后焦粉占煤沥青总重的1/7。

4.根据权利要求1所述改制煤沥青，其特征在于，所述煤沥青为软化点在55℃-90℃，灰分含量值为0.5-0.8％，结焦值为33％±3％，挥发份为77％±5％的煤沥青。

5.煤沥青、石油焦粉、针状焦粉、锻前焦粉和锻后焦粉在制备改质沥青中的应用。

6.权利要求1所述改质煤沥青的制备方法，其特征在于，煤沥青加热融化后，不断升高温度并依次加入石油焦粉、针状焦粉、锻前焦粉和煅后焦粉搅拌至熔化获得所述改质煤沥青。

7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，煤沥青加热融化后，在120℃加入石油焦粉搅拌，进行软化点提升；然后升温至150℃加入针状焦粉搅拌，进行灰分降低；继续升温至200-220℃加入锻前焦粉搅拌，进行结焦值提升；最后升温至240℃加入煅后焦粉搅拌均匀并加热至熔化，获得所述改质煤沥青。

8.根据权利要求6或7所述制备方法，其特征在于，还包括对获得的改质煤沥青进行冷却、破碎。

9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，将获得的改质煤沥青通过筛网流入到冷水中冷却为带状，然后高空掉落摔碎成颗粒状。

10.根据权利要求9所述制备方法，其特征在于，所述筛网的网眼直径为1cm。

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