CN117015588A - 制备适用于减少运输期间的二氧化碳排放的非挥发性沥青材料的固相物的方法 - Google Patents

Abstract

一种制备呈固体形式的非挥发性沥青材料的方法包括首先获得具有限定具有多个非平面表面的不规则形状的砖的模具型腔的模具，以及通过加热沥青材料直到其是合适用于浇铸粘性的并且任选地将其与添加剂共混来制备用于浇铸的沥青材料。然后，可以用沥青材料填充模具，优选地使用从其底部至其顶部逐渐填充每个模具型腔的可伸缩导管。接下来，使模具中的沥青材料固化直到形成基本上固体的砖。任选地，在浇铸之前，可以在每个模具型腔中放置具有任选的另外的浮力特征的骨架，使得所得砖整体上具有增加的浮力，并且骨架和任何浮力特征可以根据客户的需要定制。可以将所得砖移出用于运输。

Description

制备适用于减少运输期间的二氧化碳排放的非挥发性沥青材 料的固相物的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年2月8日提交的共同未决的美国临时申请号63/146,812以及于2022年2月5日提交的共同未决的实用新型美国申请号17/665,522的权益，这些申请中的每者通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及沥青材料，包括沥青(bitumen)、聚合物改性沥青、重质原油、超重质原油、沥青质(asphalt)、聚合物改性沥青质，并且更具体地，涉及沥青材料的固相物(solidformation)以及用于在不添加稀释剂的情况下制备、储存和运输沥青材料的方法。

背景技术

对原油的全球需求已经增长至近1亿桶/日，推动了开发其他烃源以及替代性能源资源的需求。两种感兴趣的资源是重质原油和沥青，它们占全球石油储量的超过三分之二。重质原油具有低于20°的API重度，并且沥青是当今使用的最重的原油，具有小于10°的API重度。由于其增加的粘度和密度，重质原油和沥青的生产、运输和精炼比常规轻质油更具挑战性。

目前回收和加工重质原油和沥青的方法正在发展，特别强调在委内瑞拉和加拿大的丰富油砂中获得石油。在加拿大，世界第三大石油出口国，其97％的已探明石油储量位于油砂地区。沥青通过开采或使用增强的采油技术诸如热、溶剂驱替、化学和微生物方法从油砂中提取。特别地，热技术被广泛使用并且包括蒸汽驱油、蒸汽吞吐采油法(cyclic steamstimulation)、蒸汽辅助重力泄油、原位燃烧和水平段注空气技术(toe-to-heel airinjection)。约80％的加拿大油砂储量经由提高采收率技术可获得，其中蒸汽辅助重力泄油是最广泛使用的采收方法。

沥青被提取之后，必须进行提质或稀释以便被管道输送或用作精炼厂的原料。提质沥青将其转化成合成原油(SCO)，其可以被精炼和销售为消费产品诸如柴油和汽油。通常，提质将沥青的重分子分解成更轻并且粘度更小的分子，并且一些沥青被通过纯化和蒸馏进一步提质以去除不必要的杂质诸如氮、硫和微量金属，使得其可以被用作精炼厂的原料。可替代地，可以使用常规轻质原油或天然气液体的混合物稀释沥青。所得的稀释或轻制(cutback)沥青，通常称为稀释沥青(dilbit)，具有常规原油的稠度并且可以通过管道泵送。用于稀释沥青的稀释剂取决于所生产的特定稀释剂类型而异，并且最广泛使用的稀释剂包括来自天然气生产的冷凝物、石脑油、煤油和更轻质原油。通常，稀释剂是包括苯(已知的人类致癌物质)的混合物。

用稀释剂稀释沥青对于通过管道运输沥青是必要的，并且通常有利于经由铁路运输。加拿大和委内瑞拉生产的超过95％的重质原油和沥青例如通过管道从油田运输至精炼厂。取决于沥青和稀释剂的特性、管道规格、操作条件和精炼厂要求，稀释沥青的共混比率可以由按体积计25％-55％的稀释剂组成。一旦稀释沥青到达其预定位置，就可以将稀释液通过蒸馏去除并且重复使用。除此以外，可以将整个稀释沥青精炼，但由于烃在粘度范围的极端端部，稀释沥青比典型的原油更难以加工。

虽然用稀释剂稀释沥青允许其更容易通过管道运输，但存在与稀释沥青相关的若干风险和缺点。例如，生产稀释沥青与过高的成本和大量的碳足迹有关。稀释沥青的两个重大风险是管道破裂和石油泄漏，尽管它们的需求很大，但却阻碍了稀释沥青向海外地区的运输。当运送稀释沥青的管道或油轮破裂时，不稳定的稀释沥青短暂漂浮在水中，但更重的组分随着轻质组分的蒸发而脱落。因此，清理工作更加困难，并且担忧对鱼类和其他动物的生殖周期的影响。在稀释沥青继续漂浮的海洋环境中，它对各种海洋动物有害，包括海獭、须鲸、鱼胚和幼体鲑鱼。另外，稀释沥青的任何蒸发组分都影响空气质量。例如，当运送稀释沥青的管道破裂并且溢入密歇根州的卡拉马祖河时，当地卫生部门基于空气中所测量的苯的升高的水平向附近居民发布自愿疏散通知。

将稀释剂从沥青中去除之后，一些应用需要另外的添加剂来改进沥青用于某些应用的功能。沥青在寒冷的环境中通常是脆性的并且在温暖的环境中容易软化。为了提高其强度、粘结性和耐疲劳和变形性，沥青通常与原生的或废弃的沥青质粘结剂诸如聚合物共混，以生产聚合物改性沥青质。聚合物改性沥青质典型地被用于道路路面上，特别是旨在承受重型交通和极端天气条件的那些。该材料也被用作住宅屋顶应用中的密封剂。

鉴于与稀释沥青相关的缺点和风险，将期望制备和运输沥青材料，其包括重质原油、超重质原油、沥青、沥青质和无稀释剂的聚合物改性沥青，以及制备和运输无稀释剂的聚合物改性沥青材料。将进一步期望制备沥青材料和聚合物改性沥青材料，用于经由铁路、卡车和航运线运输以避免与管道破裂相关的风险。还将进一步期望制备沥青材料和聚合物改性沥青材料，用于以如果溢入水生环境中则将会增加浮力的方式运输，使得如果在溢入湖泊、河流、或海洋时其更容易清理。

发明内容

非挥发性沥青材料的不规则固相物为减少目前与运输沥青材料相关的有害环境影响提供了解决方案。制备、运输、储存和接收沥青材料的方法涉及首先将非挥发性沥青材料，该非挥发性沥青材料包括沥青质、聚合物改性沥青质、沥青、聚合物改性沥青、石油、其他高分子量烃，以及在室温下是稳定的并且面临与沥青相似的运输挑战的具有热塑性和粘弹性特性的非沥青材料或聚合物接收或获得至全世界的接收地点。沥青材料可以以固体、半固体、或液体状态但优选地以液体或合适的粘性状态获得或接收，并且可以用于提取沥青材料的任何稀释剂将在获取或接收其之前被去除。然后可以通过将沥青材料浇铸成具有不规则形状的固相物来制备用于运输的沥青材料。在浇铸之前不久，首先制备沥青材料用于浇铸。优选地将其加热至预定浇铸温度，在该情况下沥青材料达到用于浇铸的合适粘度并且任选地与聚合物或其他添加剂共混。在制备之后，然后将沥青材料引入一个或多个模具，每个模具被配置成浇铸不规则的固体或砖。优选地，将合适粘性的沥青材料引入进一步配置有可定制聚合物骨架的模具中，该可定制聚合物骨架任选地且优选地进一步配置有浮力特征，诸如封装的空气或其他物质，以产生浮力和聚合物增强的不规则固体或砖。在填充模具之后，使沥青材料固化，并且形成多个具有由模具限定的不规则形状的砖。不规则形状被配置成当一起收集在容器中并且由多个非平面表面限定时减少与相邻砖的表面接触。优选地，所得砖中的每一者具有类似于修正四面体的形状。他们生产的模具和固体砖的尺寸取决于行业需求是可缩放的。从模具中取出砖之后，可以任选地施加摩擦增强涂层。

可以使用一系列或一组多零件模具一次浇铸几块砖，这些模具通过输送机或其他制造系统上的若干个工位组装和移动。工位包括例如用于制备、填充、封盖、固化、模具拆卸和砖移出的工位。用此种系统，优选地在制备沥青材料使得其是合适粘性的之后，将粘性沥青材料转移至并且装纳在具有在填充工位处的可伸缩导管递送系统的容器中，使得粘性沥青材料可以在导管缩回时从模具的底部逐渐被引入模具的顶部。封盖工位可以进一步向可伸缩导管的接入点供应和施加盖。在固化工位处，模具和沥青材料可以用任何能够使沥青材料固化的工业系统固化。固化之后，可以将砖移动至拆卸或分离模具零件的工位。例如，工位可以包括移除模具的盖和上部以露出砖的真空或机械系统。一旦暴露出，这些砖可以在砖移出工位被手动、机械、或用重力辅助移出。在清洁或更换模具以及向这些砖施用涂层或其他处理之处可以存在另外的工位。工位也可以根据需要合并或进一步拆分成分工位。

几块砖形成之后，可以将它们收集用于运输并且交付给货主或由货主提取。一旦货主获得这些砖，货主就将这些砖通过铁路、卡车、航空、或船只运输至接收地点，诸如与经销商有关的接收地点、沥青质的最终用户、或计划进一步加工沥青材料的精炼厂。这些砖优选地以封拦方式运输，诸如具有无源环境控制系统或特征的专用空气动力运输室。例如，运输室可以包括多个通风口，其允许环境空气进入这些砖并且在这些砖之间循环，包括围绕每个单独砖的所有侧面。可替代地，运输室可以包括水分配系统，该系统吸入环境水并且将其喷洒在这些砖上并穿过这些砖。优选地，在运输期间，这些砖被连续或间歇地暴露并且基本上被水、空气、冷却空气、或有助于将这些砖维持为固体形式的其他物质包围。更优选地，容纳这些砖的运输室内的期望环境仅通过空气、水、或在运载运输室的运载工具移动时自然存在的其他物质的流动来维持，这使能量需求最小化。除了由于运输不含稀释剂的沥青材料以及不必如现行实践那样加热沥青材料以将其作为液体通过运载工具运输的益处之外，使用低排放或零排放运载工具来运载具有无源环境控制系统的运输容器进一步减少或消除有害的二氧化碳排放。

一旦这些砖到达接收位置，接收者可以将这些砖储存在运输室中或将其转移至接收器，包括允许持续有源或无源环境控制的接收室。例如，可以将这些砖作为砖储存在允许水、空气、或有助于控制环境的其他物质在这些砖周围或之间循环的大型浮动或重力储存室中。可替代地，可以重新加热这些砖直到它们恢复至液态或其原始状态。任选地，可以将这些砖转移至具有加热可移除的凹形接收盖的专用储存室。如果客户或接收者希望以其固体形式储存砖，诸如当沥青材料是沥青质或聚合物改性沥青质时，可以使用不具有可移除接收盖的专用储存容器。如果客户或接收者希望使这些砖再液化，诸如当沥青材料是沥青或聚合物改性沥青时，将专用储存容器与可移除接收盖一起使用，该可移除接收盖优选地配置有辐射加热系统用于在它们收集在盖上时使这些砖熔融。递送系统，诸如位于盖周围的排水孔，将熔融的沥青材料从盖的顶部输送到下面的腔室中，在那里熔融的沥青材料可以经历进一步处理以去除或分配骨架或先前所引入的任何添加剂。例如，现在熔融的聚合物骨架可以在接收位置处被撇去或进一步共混到沥青材料中。最后，接收者可以根据他们的需要进一步处理沥青材料，并且任选地使用本文所描述的系统和方法将沥青材料重新浇铸成砖。

相比，作为不规则的固体砖运输沥青材料提供了超过传统方法若干优点，在传统方法的情况下连续加热、添加稀释剂、或两者都需要以成本有效的方式将沥青材料从一个位置移动至另一个位置。通过基本去除稀释剂和任何其他有害添加剂，所得沥青材料是非挥发性的并且考虑到其更高的闪点和燃点而不太可能燃烧。因此，它可以更容易地通过运载工具运输，这减少对管道的依赖，并且减少或消除对环境的威胁，尤其是假如在运输期间沥青溢出的话。通过进一步增强具有定制骨架或其他浮力特征的沥青材料的砖，如果砖溢入海洋环境中则它们不太可能下沉，并且用优选的聚合物或其他添加剂而不是过量的聚合物或其他添加剂可交付给客户。通过消除在运输时对沥青材料进行加热的需求，减少了对化石燃料的依赖，并且当传统运载工具和运输集装箱被运载并入无源环境控制系统和特征的运输室的低排放或零排放运载工具所替代时，二氧化碳排放量显著减少。

附图说明

图1A是表示根据本发明的实施例制造用于以固体形式运输的沥青材料的方法的流程图。

图1B是表示根据本发明的实施例将固体形式的沥青材料运输至接收器的方法的流程图。

图2是获取根据已知方法提取的沥青材料并且根据本发明的实施例制备其用于以固体形式运输的方法的图示。

图3A是根据本发明的优选实施例的砖的第一侧视图。

图3B是用等高线绘制的根据本发明的优选实施例的砖的第一侧视图。

图3C是根据本发明的替代实施例的砖的第一侧视图。

图4A是根据本发明的优选实施例的砖的第二侧视图。

图4B是用等高线绘制的根据本发明的优选实施例的砖的第二侧视图。

图5A是根据本发明的优选实施例的砖的顶视图。

图5B是用等高线绘制的根据本发明的优选实施例的砖的顶视图。

图6A是根据本发明的优选实施例的砖的底视图。

图6B是用等高线绘制的根据本发明的优选实施例的砖的底视图。

图7是砖的第一侧视图，其示出根据本发明的优选实施例的分布在整个沥青材料中的骨架。

图8是砖的第二侧视图，其示出根据本发明的优选实施例的分布在整个沥青材料中的骨架。

图9是砖的顶视图，其示出根据本发明的优选实施例的分布在整个沥青材料中的骨架。

图10是砖的第一透视图，其示出根据本发明的优选实施例的分布在整个沥青材料中的骨架。

图11是砖的第二透视图，其示出根据本发明的优选实施例的分布在整个沥青材料中的骨架。

图12是标记有其优选尺寸的本发明的砖的顶视图。

图13是标记有其优选尺寸的本发明的砖的第一侧视图。

图14是标记有其优选尺寸的本发明的砖的第二侧视图。

图15是根据本发明的实施例的由纤维组形成的骨架的透视图。

图16是图15中所示出的骨架的顶视图。

图17是沿着标记为17-17的线切割的图16的骨架的剖面侧视图。

图18A是示出根据本发明的优选实施例的运输这些砖的陆地和海洋方法的流程图。

图18B是示出根据本发明的优选实施例的运输路线的流程图。

图19A是根据本发明的优选实施例的低排放铁路运输系统和专用空气动力运输室的图示。

图19B是根据本发明的第二实施例的具有货物区域运输室的散货船的透视图。

图19C是根据本发明的第三实施例的具有通风口的运输室的透视图。

图20A是根据本发明的优选实施例的用于接收这些砖的专用储存室的顶视图。

图20B是沿着标记为20B--20B的线切割的图20A的专用储存室的剖面侧视图。

图20C是用于图20A的专用储存室的辐射加热系统的优选实施例的元件的示意图。

图20D是用于图20A的专用储存室的辐射加热系统的第二实施例的元件的示意图。

图21A是根据本发明的优选实施例的可用于制备这些砖的示例性模具的透视图。

图21B是图21A中所示出的模具的侧视图，其示出其两个独立的零件。

图21C是图21A中所示出的模具的侧视图，其示出包含在其中的型腔。

图21D是图21A中所示出的模具的第一模具零件和第一型腔的顶视图。

图21E是图21A中所示出的模具的第二模具零件和第二型腔的底视图。

图22是用图21A中所示出的并且根据本发明的优选实施例的示例模具模制砖的方法的图示。

图23A是根据本发明的优选实施例的定位在输送机上的多个砖的顶视图。

图23B是图23A中所示出的输送机上的多个砖的端视图。

图24A是在沥青材料开始填充模具时图22中所示出的模制砖的示例性方法的填充工位的图示。

图24B是在沥青材料已经填充了约一半的模具时图22中所示出的模制砖的示例性方法的填充工位的图示。

图24C是在沥青材料已经几乎填满模具时图22中所示出的模制砖的示例性方法的填充工位的图示。

图24D是在沥青材料已经填充模具并且可伸缩导管已经从模具中移出之后的时刻图22中所示出的模制砖的示例性方法的填充工位的图示。

图25A是施加盖之前图22中所示出的模制砖的示例性方法的封盖工位的图示。

图25B是在施加盖时图22中所示出的模制砖的示例性方法的封盖工位的图示。

图25C是施加盖之后图22中所示出的模制砖的示例性方法的封盖工位的图示。

具体实施方式

图1A和1B示出在没有稀释剂的情况下将沥青材料105(在本文中也称为纯沥青(neatbit)或非挥发性沥青材料105)固化、运输、储存和接收至接收位置905(诸如属于经销商、最终用户和精炼厂的那些)的整体方法100的优选实施例。本文独立地使用或以本文任何组合使用的术语“沥青材料”、“重油”、“超重质原油”、“重质原油(heavy crude oil)”、“重质原油(heavy crude)”、“沥青”、“沥青质”、“沥青材料(bituminous material)105”和“沥青材料(bituminous materials)105”应当被理解为涵盖任何类型的石油及其任何应用，其落入美国地质调查局(USGS)对重油和沥青的定义中，如USGS情况说明书70-03中所描述的，并且进一步包括重质原油、超重质原油、沥青和沥青质。另外，出于本发明的目的，它包括其他高分子量烃和在室温下是稳定的并且面临与沥青相似的运输挑战的具有热塑性和粘弹性特性的非沥青材料或聚合物。另外，本文中对砖300的任何提及包括由以上所定义的任何沥青材料形成的砖，并且本文中对干净、纯的、或非挥发性的沥青材料105的任何提及包括不含稀释剂的沥青材料或具有大幅减少的稀释剂的沥青材料。例如，砖300可以由沥青、聚合物改性沥青、沥青质、或聚合物改性沥青质组成，或者砖300可以由客户要求的沥青材料的定制共混物制成。

在固化、运输、储存和接收根据本发明的沥青材料105之前，沥青材料105可以如图2中所示出的从油砂107中提取或从其他来源或位置获得。例如，沥青材料可以已经通过采矿、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)、溶剂辅助蒸汽辅助重力泄油(SA-SAGD)和循环膨胀-溶剂蒸汽辅助重力泄油(ES-SAGD)从油砂107中提取。如果使用稀释剂来提取沥青材料105，则稀释剂和任何其他不期望的材料应当从沥青材料105中去除，并且稀释剂任选地可以被再循环。然后它可以作为固体、半固体、或优选地用于根据本发明的加工和浇铸的液体提供给制造商。

如本文所用的术语“固体”和“固化”沥青材料105意指采取一种形式，以及导致采取一种形式，其表现得几乎如固体物质，包括其尚未改变相但抵抗流动并且表现出结构完整性的固体物质。如图1中所示，沥青材料105首先被接收或获得110，并且然后制备115用于浇铸。制备115用于浇铸包括将沥青材料105加热120至熔融或使其变成液体或合适粘性的状态205的温度，并且然后任选地将其与添加剂106(诸如聚合物)共混125以增强其浮力或用作沥青质粘结剂。接下来，将处于其液体或合适粘性的状态205的沥青材料105引入130至一个或多个模具305中，每个模具被配置成将其内容物模制成不规则的固体，该固体在给定的表面部分上被配置成具有很少或没有相似尺寸，以便减少相邻砖之间的表面-表面接触，并且从而在砖从一个位置输送至另一个位置时使砖周围的冷却效率最大化。每个模具优选地被配置成具有骨架400，该骨架更优选地由聚合物制成，进一步配置成支撑另加的或整体的浮力特征420，并且跨越并贯穿模具305定位。骨架400和浮力特征420两者都可以被定制以满足客户的需求。一旦液体或合适粘性的沥青材料205已经填充模具305，模具305中的沥青材料就固化140，直到形成砖300。每个砖300是优选地类似于修正四面体的不规则固体。模具305和所得砖300的尺寸取决于行业需求是可缩放的。在需要时将模具拆卸，并且将砖300手动、机械、或用重力辅助从模具305移出150。接下来将砖块300收集160用于最终运输，并且优选地以固体形式暂时储存在储存室908、909、910中，直到货主600可以获得。任选地，摩擦增强涂层302可以在它们收集之前或之后施加155至砖300的表面。以下讨论骨架400、浮力特征420、砖300、模具305和摩擦增强涂层302。

在模制和收集期望数量的砖300之后，货主600获得165多个砖300以将它们运输170至运输室610或优选地包括环境控制系统615的其他封拦方式中。例如，运输室610可以有源地(诸如用制冷系统)或无源地(诸如用通风口以及颜色和材料的选择)引入并且使空气或水循环使得其穿过其中并且基本上在每个单独的砖300的侧面周围180流动。货主600将运输室610和多个砖300通过铁路、公路、空运、海运、或其任何组合(诸如用联运或多式联运)运输170至客户的中间位置904或接收位置905。货主600可以使用能够运输运载物(cargo)或货物的任何运载工具，并且如本文所用的术语“运载工具(vehicle)”和“运载工具(vehicles)”包括所有广泛使用的和新兴的运输和物流系统，包括火车、卡车、飞机、货车、拖车、油轮、货船、无人机、手推车、管和自主货船、货运列车、货运飞机和其他无人驾驶系统。另外，“运载工具(vehicle)”和“运载工具(vehicles)”包括具有专用或整体运输室610的专用运载工具。优选地，货主600使用低排放或零排放运载工具来运载运输室610，这进一步减少或消除了二氧化碳排放。中间位置904典型地是可能需要将砖300从一种运载工具转移至另一种运载工具的位置，诸如当砖300通过铁路和船只运输时。

在接收位置905处，可以将砖300立即作为砖300转移至新的货主600，作为砖300保存在中间商储存室中直到新的货主600可以获得，或者放置在储存室中并且作为砖300或以液体形式保存直到客户195、197、199可以获得。接收位置905包括能够接收砖300的任何位置，并且包括与中间商185、最终将砖分配给最终用户199的经销商195、例如可能希望接收沥青质的砖305的最终用户199、或例如可能希望再液化、进一步处理并且然后将沥青重新流延成砖300以运输至最终用户199的精炼厂197相关联的位置。在运输170期间，优选地环境控制系统615连续地或间歇地使空气、水、或其他物质在室610中的砖300之间循环以帮助将它们维持180为固体形式，如以下所讨论的。

一旦砖300到达中间位置904或接收位置905，它们就可以储存在它们当前的运输室610中或被转移190至接收器907，诸如接收室，该接收室优选地还配置有有源或无源环境控制系统615，包括允许连续空气、水、或其他物质流过其中的系统，以帮助维持用于接收室的内容物的合适环境。优选地，如果在港口或重力储存室908处(如果在陆地上的话)，砖300被储存在作为大型浮动储存室909的接收室中，在该情况下储存室908、909两者都允许温度或气候维持物质在砖300之间循环。可替代地，尤其是如果接收位置905附属于精炼厂，在该精炼厂中，砖300可能被重新加热直到它们恢复至液态或其原始状态，则砖300可以被转移至专用储存室910。专用储存室910有利于以其固体形式储存砖300或用加热盖重新加热190砖300，以使沥青材料105恢复至液体或合适粘性的状态。

如果砖300已经交付给经销商195或中间位置904，则砖300以其固体形式储存195，直到它们可以交付给最终用户199或另一货主600。如果砖300已经被分配至最终用户199，诸如沥青质的最终用户，则沥青材料105可以被转变成液体或作为砖300保存用于立即使用。可替代地，如果需要沥青的精炼厂197或希望在运输至最终用户199之前进一步加工沥青材料105的客户已经接收砖300，则砖300可以呈固体或液体形式储存197a，并且然后任选地恢复至液体或合适粘性的状态197b。液化的沥青材料205也可以被进一步加工197c。例如，添加剂可以任选地被撇去或进一步共混到沥青材料105中，并且可以在将液体或合适粘性的沥青材料205任选地重新浇铸130成砖300用于进一步运输之前引入或施加另外的添加剂或处理。

砖的形成

图21A-25C示出了用于由液体或其他合适粘性的沥青材料205形成不规则固体沥青材料砖300的示例性模具和方法。在接收呈固体、半固体、或液体形式的沥青材料之后，沥青材料105可以被储存直到其将被浇铸成砖300之前不久。当浇铸临近时，例如在接下来的二十四小时内，首先制备沥青材料105用于在制备工位117处浇铸，在该制备工位处将其加热直到其达到沥青材料液化或变成用于模制的合适粘性的温度。优选地，将沥青材料105加热至至少或约150摄氏度。由于沥青超过一定温度范围逐渐软化，因此适用于浇铸的温度可以取决于被软化或熔融的沥青材料105的组成而变化。另外，在沥青材料105达到期望稠度之后，可以将任选的添加剂106在制备工位117处共混到沥青材料105中。接下来，可以立即将沥青材料105在模具中浇铸130，或者以液体或合适粘性的状态储存用于在稍后的时间精炼和浇铸。

当准备形成固体砖300时，将合适粘性的沥青材料205引入模具305用于浇铸130成不规则的固体或砖300。图21A-21E示出了可用于根据如本文所描述的和图3A-6B中所示出的优选实施例浇铸不规则固体形状的砖300的示例性模具305。优选地，每个模具305配置有与待形成的期望的不规则固体的尺寸、形状和体积相对应的腔室810。每个模具305进一步优选地配置有骨架400，其更优选地是支撑浮力特征420的聚合物纤维组的三维网格或栅格，该浮力特征贯穿每个模具305定位或连成串。骨架400在以下被进一步讨论并且在图7-11中示出。

优选地，每个模具305包含两个零件，限定对应于所得砖300的大部分的第一型腔810a的第一模具零件800和限定对应于所得砖300的顶部部分的第二型腔810b的第二模具零件805。第一模具零件800具有上表面800a、下表面800b和从上表面800a延伸至下表面800b的一个或多个壁800c。上表面800a、下表面800b和壁800c一起包围或限定优选地固体第一模具零件800的边界。另外，第一模具零件800限定第一型腔810a，其从上表面800a朝向下表面800b延伸，但不穿过下表面800b。另外的型腔810a也可以由第一模具零件800限定，这将有助于在单个模具中浇铸多个砖300或砖零件。

第二模具零件805也具有上表面805a、下表面805b和从上表面805a延伸至下表面805b的一个或多个壁805c。上表面805a、下表面805b和壁805c一起包围或限定优选地固体第二模具零件805的边界。另外，第二模具零件805限定第二型腔810b，其从下表面805b朝向上表面805a延伸但不穿过下表面805a。第二模具零件805还限定了从其上表面805a延伸至第二型腔810b的通道807，以提供从模具305的外部进入型腔810的入口。通道807优选地定位在上表面805a的中心处或附近，但可以取决于待浇铸的砖300的形状和制造商的需要或期望而定位在别处。另外的型腔810b和/或通道807也可以由第二模具零件805限定。另外的型腔810b允许多个砖300或砖零件在单个模具中浇铸，并且另外的通道807可以通过允许从模具305的外部进入型腔810的多个接入点或者允许独立接入每个型腔810来加速处理，其中多个砖300或砖零件将在单个模具中浇铸。

优选地，第一模具零件800和第二模具零件805也具有相同或互补的整体配置和形状。例如，分别从上表面800a和805a延伸至上下模具零件800和805的下表面800b和805b的壁800c和805c可以是四个以直角定向的连接壁，使得模具零件800和805具有如本文所示出的基本上呈方形的上下表面，在其端部处连接的单个连续壁使得模具零件800和805具有形状上基本上呈圆形或椭圆形、或根据期望的任何其他配置或形状的上下表面。此外，虽然壁800c和805c被示出为相对于模具零件800和805上下表面以直角延伸，但壁800c和805c可以具有变化的斜率、是倾斜的、或是不规则的，这取决于视情况而定的砖300形状以及制造商的需求或期望。优选地，模具零件800和805具有与制造中所使用的盘、模块、或其他支撑结构和承载结构配合的尺寸和形状。

第一模具零件800和第二模具零件805被配置成使得当彼此可拆卸地附接或相邻定位时，第二模具零件805的下表面805b与第一模具零件800的上表面800a配合。例如，第二模具零件805的下表面805b可以简单地置于第一模具零件的上表面800a上，由于重力或摩擦而保持在原位，或者其可以取决于期望的装配和易于组装和拆卸而用紧固件、粘合剂、或其他装置可拆卸地固定。另外，当第一模具零件800和第二模具零件805彼此可移除地附接或相邻定位时，互补型腔810a和810b配合以限定单个型腔810或多个空腔810，每个型腔具有砖300或待浇铸零件的期望的整体形状。

图23A-25C示出了根据示例性浇铸方法815的生产工位，其中几个模具305同时填充有合适粘性的或液体沥青材料205。优选地，模具305的多个第一零件800沿着传送带820成组可拆卸地附接，并且它们的相应的第二零件805可拆卸地附接至或定位在模具的第一零件800上，在第一或初始工位825处与输送带820保持一定距离，如图23A和22B中所示。输送机820可以是包括自动带式输送机的任何类型的输送机，并且第一零件800可以用支架、盘822、使用模块、或如本领域技术人员将已知的其他支撑结构附接至其上。虽然附图示出了在输送机820上以单行布置的六个模具305，但应当理解，一组中的零件数量可以按比例增加或减少，并且可以取决于制造需求和能力以多行或其他配置进行配置。

在布置和组装之后，将多个模具305由输送机822输送至第二位置或填充工位830，在此处模具305可以经由第二模具零件805中的通道807接收合适粘性的或液体沥青材料205。填充工位830优选地包括一个或几个与制备工位117直接或间接流体连通的容器834，使得它们可以接收合适粘性的沥青材料205的供应。容器834经由一个或几个与容器834或容器234流体连通的可伸缩管道或导管832容纳、递送、或容纳和递送合适粘性的沥青材料205至一个或几个模具834。容器234可以是能够容纳、运载或有利于粘性或液体沥青材料205的递送的任何结构。每个可伸缩导管832具有使得其可以通过单个通道807下降到模具305内的型腔810中的尺寸，并且被配置成使得当至少部分地定位在模具305的通道807中时其与型腔810流体连通。每个可伸缩导管832为液体沥青材料提供从容器834至型腔810的路径。当多个模具305在填充工位830处时，当可伸缩导管832缩回时，第一模具零件800和第二模具零件805从第一模具零件800的底部直到第二模具零件805的顶部填充有合适粘性的或沥青材料205，这如图24A-24D中所示。这样做提高了所得砖的品质，因为逐渐填充每个模具305用于形状上的一致固结并且容纳定位在模具305内的骨架400。优选地，定位在模具305内的骨架400被配置和布置成使得在它们填充模具305时它们不干扰可伸缩导管832。

在合适粘性的沥青材料205填充多个模具零件800和805并且因此填充模具305之后，并且在所有可伸缩导管832已经从通道807缩回之后，模具305优选地被带820输送至第三位置或封盖工位835。封盖工位包括用于容纳、运载、或以其他方式有利于盖837的递送的盖结构839。每个盖837被配置成与通道807之一配合以阻止进入或密封模具305内的相应型腔810。盖837包括帽替代品，包括塞子(stopper)、塞子(plug)、盖子(top)、密封件、或其他机械屏障。图25A-25D示出了当模具305处于封盖工位835处时施加至第二模具零件805的通道807的盖837。虽然在图中将封盖工位835示出为独立的工位，但应当理解，在可行的情况下并且取决于制造需求和能力，其可以与紧接其之前或之后的工位相结合。例如，模具305可以接收液体沥青材料205并且具有应用在同一工位处的盖837。

在模具305已经被盖837封盖之后，可以使型腔810中的沥青材料固化。优选地，模具305被带820输送至包括固化系统842的第四位置或固化工位840。固化系统842可以使用水、空气、压力、或其他固化方法和工具844。固化系统842可以是通常用于通过使粘性材料固化来浇铸零件的任何类型的工业系统，前提是系统能够使沥青材料固化。优选地，模具305和合适粘性的沥青材料205通过将它们冷却至室温或低于25摄氏度的温度来固化，尽管确切的温度将取决于沥青材料105的组成。

在沥青材料固化以产生砖300之后，每个砖300准备好从每个模具305移出并且运输。为了将每个砖300从其模具305移出，优选地将一组模具305及其内容物经由带820从固化工位840移动至第五位置或模具拆卸工位850，在此处可以将第二模具零件805从第一模具零件800移除或分离。在模具拆卸工位850处，真空854或其他移除装置或机器与第二模具零件805连接以有利于其与第一模具零件的分离和随后的移除。在使用真空854的情况下，优选地真空杯852夹紧在每个第二模具零件805的上表面805a上。真空杯852可操作地与真空854连接以将第二模具零件805拉离第一模具零件800。一旦分离，第二模具零件805可以从真空杯852移除用于清洁、修理、盖移除、进一步配置、或其他处理。虽然讨论了真空，但其他移除装置和机器可以执行相同的功能并且落入本发明的范围内，包括使用磁体、起重机、撬杆、液压装置、升降机和其他分离器的那些。

在第二模具零件805已经从第一模具零件800移除之后，砖300保持部分地固定在第一模具零件800中。然后，第一模具零件800和砖300可以被带820运输至第六位置或砖分配工位860。优选地，砖分配工位860位于输送机使其上运载的物体倒置的位置。然后，当盘822和第一模具零件800倒置时，砖300由于重力而从第一模具零件800脱落，任选地落入接收槽862或其他收集装置中，或者落到溜槽、第二输送机、或被配置成将砖从浇铸区域移动至附近的位置的其他输送结构上。可替代地，砖300可以手动或机械地移除。在已经移出砖300之后，第一模具零件800可以经由带820行进至另外的位置用于移除、修理、清洁和进一步配置或处理，然后重新组装并且重新附接至盘822或输送机820用于另外的砖浇铸。

根据需要，可以在方法815中包括另外的工位。例如，方法815可以包括用于清洁零件、定位骨架、递送添加剂、收集零件、施加预处理、进一步处理、标记、收集数据、检查、或典型地见于制造或浇铸方法中的其他步骤的专用工位。另外，在期望和可能的情况下，多个独立的工位可以组合以提高效率、节省空间、或用于其他目的，并且输送机820可以被用于将物品从一个地方转移或运输至另一个地方的其他自动、手动、或其组合装置所替代，包括使用辊、分度器、溜槽、运载工具、推车、滑轮、悬挂载具以及其他组装线和制造设施设备。

优选地，在砖300已经从其模具305移出之后，可以将摩擦增强涂层302施加155至砖300的表面。一个或多个涂层302可以作为液体施加、喷涂或使用聚合物裹包技术施加。

砖的配置

每个沥青材料砖300被配置成在给定表面部分上具有很少或没有相似的尺寸，使得当多个砖300被收集在容器中或彼此相邻放置时，相邻砖300之间的表面接触被最小化，并且空气、水、或其他冷却物质可以容易地在各个砖300周围和之间流动，这从而使这些砖从一个位置被运输至另一个位置时砖周围的冷却效率最大化。优选地，相邻砖之间的表面接触被限制为小于其表面积的5％，尽管根据本发明，更大的表面接触是可以接受的，前提是砖300可以保持在低于软化或熔融可能损害砖300的完整性的温度的温度下。通常，表面接触应当小于将会导致砖300熔合或熔融在一起并且不再是单个砖300的接触。例如，具有不规则侧面和边缘的砖300将使相邻砖300之间的表面接触最小化，并且具有凹侧面和弯曲边缘的砖将进一步使相邻砖300之间的表面接触最小化。相邻砖300之间的表面接触可以通过包括其中没有两个表面具有尺寸的多个表面，并且还通过沿着表面和边缘包括另外的表面或边缘不规则性(诸如凹口、突起、点、通道、型腔、或其组合)，或者通过将整体形状配置为不由其他识别形状组成的不规则固体来进一步最小化。

图3A-14示出了具有优选形状和尺寸的本发明的砖300。图3A-6B示出了砖300的优选整体形状，其类似于不具有直角的修正四面体。图7-11示出了根据本发明的优选实施例的骨架400(其在以下进一步详述)如何分布在整个砖300中。图12-14示出了根据本发明的优选实施例的砖300的尺寸。

根据优选实施例，砖300具有由外表面限定的基本上固体的主体(未标记)，该外表面包括三个非平面修正三角形面表面330、修正三角形拱形顶表面310、三个弯曲边缘320以及与顶表面310相对的点，在此处三个面表面330与修正拱形底表面314相遇，如图3A-6B中所示。如本文所用，当用于描述形状、表面和固体时，术语“修正”是指类似于定义的形状、表面或固体的形状、表面和固体，但还包括变体，诸如截角或截面、弯曲边缘或表面、有意或无意地形成在表面或边缘上的不规则性、或其他非常规形状、固体、或表面特性。同样地，如本文所用的术语“基本上”应当理解为意指基本上、在很大程度上、或在极大程度上。例如，基本上固体的主体是旨在为固体但可以含有无意缺陷的主体，或者旨在主要为固体但有意嵌入其中的特征或缺陷(诸如气囊)的主体。

如图3A-6B中所示，弯曲边缘320位于邻接面表面330的侧面或边缘通常相遇之处。它们充当邻接面表面330的边缘之间的整体连接，并且也可以被认为是表面，尤其是在它们具有一定宽度H的情况下。每个弯曲边缘320优选地包括靠近顶端320h的相邻的第一、第二和第三边缘部分320a、320b和320c，该顶端连接至拱形顶部310和第四部分320d，该第四部分构成弯曲边缘320的剩余部分并且在弯曲边缘320的相对底端320g处连接至拱形底部314。弯曲边缘320沿着它们更长的侧面或边缘320e和320f(它们以基本上恒定的H距离彼此间隔开)优选地具有132半径。第一、第二和第三边缘部分320a、320b和320c各自优选地基本上是平面的。在图3C中所示出的替代性实施例中，弯曲边缘可以具有彼此不同的尺寸，如相对于具有F1的总长度的第一弯曲边缘320AA、具有F2的总长度的第二弯曲边缘320BB和具有F3的总长度的第三弯曲边缘320CC所示，这在图12-14中进一步讨论。

每个非平面修正三角形面表面330优选地进一步由第一三角形部分332、第二三角形部分334、第三三角形部分336和第四三角形部分338组成。第一三角形部分332沿着第一边缘332a连接至修正拱形顶部310，沿着第二边缘332b连接至第二三角形部分334，并且沿着第三边缘332c连接至第三三角形部分336。第二三角形部分334沿着第一边缘334a经由弯曲边缘320之一连接至邻接面表面330之一，沿着第二边缘334b连接至第一三角形部分332，并且沿着第三边缘334c连接至第四三角形部分338。第三修正三角形部分336沿着第一边缘336a经由另一个弯曲边缘320连接至邻接面表面330之一，沿着第二边缘336b连接至第四三角形部分338，并且沿着第三边缘336c连接至第一三角形部分332。第四三角形部分338沿着第一边缘338a连接至拱形底部314，沿着第二边缘338b连接至第三三角形部分336，并且沿着第三边缘338c连接至第二三角形部分334。所有四个三角形部分332、334、336和338也在每个面330的中心点340处相遇，并且中心点340优选地基本上是圆形的。另外，如本领域技术人员将理解的，三角形部分332、334、336和338中的每一者可以是基本上三角形的形状或其他形状，这些形状配合以形成整体三角形面表面330。优选地，第三三角形部分336包括定位在第三三角形部分336连接至拱形底部314的位置的凹口342或凹口表面。

砖300的拱形底表面314包括邻接这三个面表面330的第四三角形部分338的中心拱形部分315和邻接弯曲边缘320的底端320h的三个边缘延伸部分316，在此处边缘延伸部分316和弯曲边缘320相遇。这三个边缘延伸部分316连接并且装配在拱形底表面314的中心拱形部分315内，以形成在其底部处具有六边形周边的整体修正的拱形表面。

修正三角形拱形顶表面310包括三个截三角形顶部部分311、三个顶部边缘延伸部分312和中心点318。截三角形部分311中的每个在第一边缘311a处连接至每个面330的第一三角形部分332，在两个第二边缘311b处连接至顶部边缘延伸部分312以及连接至中心点318的截点311c。顶部边缘延伸部分312连接至弯曲边缘320的顶端320h和中心点318。

砖300的面、部分和边缘的每个表面任选地成轮廓以进一步增强它们的不规则性。图3B、4B、5B和6B示出了具有灰线的外表面轮廓。优选地，相对于每个面330，第一三角形部分332和第四三角形部分338基本上是平面的，第二三角形部分334基本上是凹的，并且第三三角形部分336基本上是凸的。拱形顶表面310和拱形底表面314整体形状通常是凸的，但在期望的情况下可以包括一些轮廓变化。相对于每个弯曲边缘320，其各个部分320a、320b、320c和320c中的每个是如以上所描述的基本上平面的。另外，凹口342和中心点340优选地是基本上平面的。

图12-14示出了砖300的优选尺寸。如所示的，沿着其第一三角形部分332连接至顶表面310并且包括弯曲边缘320的端部的每个面表面330的宽度A是约305mm，并且从每个第一边缘332的中心至每个相对弯曲边缘320的中心的距离D是约275mm。顶表面310的顶部部分311的宽度E，其中其连接至面表面的第一三角形部分332是约280mm，并且顶表面310的每一侧上的顶部部分311和边缘延伸部分312的宽度C是约315mm。从顶表面310的中心至底表面312的中心的总距离B是约270mm，并且每个弯曲边缘320的总长度F是约253mm。沿着其第四三角形部分338连接至底表面312的每个面表面330的宽度G是约45mm。每个弯曲边缘320的宽度H是约35mm。当砖300具有与图3C的替代性砖300一致的形状时，整体尺寸将不同。如图3C中所示，弯曲边缘中的每个具有不同的总长度，其中第一弯曲边缘320AA具有F1的长度，第二弯曲边缘320BB具有F2的长度，并且第三弯曲边缘320CC具有F3的长度。由于弯曲边缘320AA、320BB和320CC的长度不同，因此面表面330中的每个也将具有彼此不同的尺寸，并且顶表面310和底表面314将具有另外的轮廓。因此，砖300的替代性实施例将是进一步不规则的，并且可能进一步阻碍与相邻砖的表面接触。

虽然附图通常示出了砖300的表面、边缘、顶部和底部的尺寸和形状以及外表面的轮廓的优选实施例，但本领域技术人员将理解，只要所得砖300使相邻砖300之间的表面接触最小化，就可以改变不规则固体及其表面的尺寸、形状和轮廓。优选地，如以上所讨论的，不规则固体及其表面的尺寸、形状和轮廓用于防止或阻止两个或更多个砖300互锁，并且反而促进邻接砖300之间的流体或空气流动。另外，如本文所示出和所讨论的砖300及其相应的模具305可以取决于本领域技术人员所理解的行业需求缩放更大或更小。

聚合物骨架

在砖300的优选实施例中，每个砖300用聚合物或其他浮力添加剂增强，该聚合物或其他浮力添加剂可以根据客户的需要进行缩放和定制。除了任选地包括共混到沥青材料105中的聚合物或其他添加剂之外，每个砖300优选地还被配置有刚性、半刚性、或柔性骨架400以进一步增加其在盐和淡水中的浮力。更优选地，骨架400的部件以使得它们在每个砖300完全完好时和当其破碎成更小的碎片时都增加其浮力的方式遍及地分布在每个砖300中。如本文所用，术语“骨架”包括以图案或预定方式布置的材料和部件的所有三维配置，包括例如矩阵、框架、网络、结构、栅格、层、网格、架构、支架、笼、织物、布局(scheme)、细分(tessellation)、布置及其组合。此外，在每个砖300内，骨架400可以由固体、半固体、或中空部件，刚性、半刚性、或柔性部件以及集成或配合部件组成，包括例如以下：填充有空气、浮力气体、或液体的中空结构；封装多个气囊、气泡、纳米气泡、或其他浮力增加物质的基本上固体的结构；浸渍有互补浮力材料的多孔材料的结构；以及形成或布置成保持次级浮力增加特征的纤维或固体材料的基质、框架、网络、网格、或栅格，这些次级浮力增加特征包括腔室、隔室、囊、胶囊、气泡、纳米气泡及其组合。

图7-11示出了根据本发明的骨架400的优选实施例，该骨架是聚合物骨架400，其进一步基本上均匀地分布在每个砖300的整个主体中。图15-17示出了聚合物骨架400的实施例，其优选地包括由通常用于增强重质原油、超重质原油、沥青和沥青质的聚合物或塑料材料制成的纤维的网格、框架、或栅格布置。例如，骨架400可以由塑性体诸如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯和乙烯-丙烯酸丁酯或热塑性弹性体诸如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯和苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯形成。优选地，骨架400由废物或再循环塑料形成。还如图15-17中所示，骨架400任选地且优选地进一步包括封装空气或其他浮力材料的多个浮力特征420。

在骨架400的优选实施例中，聚合物纤维被布置成线性纤维组，这些线性纤维组进一步被布置成框架诸如三维栅格或网格形成物。更优选地，这些纤维组平行于一些纤维组并且相对于其他纤维组成直角定位。如图15中所示，多个第一纤维组412沿y轴延伸，多个第二纤维组414沿x轴延伸，并且多个第三纤维组416沿z轴延伸。第一纤维组412基本上与其他第一纤维组412平行并且相对于第二和第三纤维组414和416以直角延伸。第二纤维组414基本上与其他第二纤维组414平行并且相对于第一和第三纤维组412和416以直角延伸。第三纤维组416基本上与其他第三纤维组416平行并且相对于第一和第二纤维组412和414以直角延伸。另外，纤维组412、414和416中的每者优选地具有四个或更多个单独的纤维412a、414a和416a，这些纤维任选地基本上平行于彼此并且以固定距离彼此间隔开。例如，每个组内的纤维在距离DD处基本上彼此平行延伸，并且进一步布置成使得纤维组的截面的形状是正方形。可替代地，这些组中的纤维可以被布置成具有其他形状诸如圆形、矩形、六边形、或三角形的截面，并且纤维组可以具有基本上平行、扭曲在一起、会聚、发散、交叉、或根据期望以任何其他分组布置的纤维。

任选地且优选地，附接至、连接至悬挂于、或定位在多个纤维组412、414和416中的每者的纤维412a、414a和416a之间，可以形成或保持多个浮力特征420以通过增加例如贯穿每个砖300的空气夹带来增加砖300的浮力。可替代地，浮力特征420可以替代骨架400，诸如当浮力特征420是气态注射时。浮力特征420可以是空气或其他增加浮力的气体诸如氮气的单独或成组的气囊、气泡、纳米气泡，或形成在纤维412a、414a和416a中或其上或由纤维412a、414a和416a保持在离散的胶囊、腔室、或其他隔室或此类元件的任何组合中的液体。例如，在图15-17中，浮力特征420示出为多个空气胶囊，其中封装空气的材料与用于纤维412a、414a和416a的材料相同。单个浮力特征420的尺寸影响砖300的浮力，并且可以根据货主、客户、或其他相关方所需的规格进行调整。另外，可以在浇铸砖300之前控制浮力特征420的位置，使得例如将浮力特征420均匀地浇铸到砖300中。在一些情况下，浮力特征420可以是引入砖300的有意空隙，其中不存在骨架400或者除了使用骨架400之外。例如，在浇铸期间，制造商可以注入气体，诸如空气、蒸汽、氧气和惰性气体，以产生气泡，或使用其他空气夹带或通气方法来捕获增加浮力的产生的气泡或空隙。无论是与骨架400配合使用还是独立使用，浮力特征420可以是添加至砖300的任何特征，优选地是有意且均匀地施加的，以增加浮力。在整个骨架400以及因此在整个砖300中并入浮力特征420增加了砖300在被释放到海洋、湖泊、或河流中的情况下将会漂浮的可能性。此外，砖300即使它们损坏或以其他方式受损，也将会漂浮。

骨架400的部件，包括纤维组412、414和416以及浮力特征420，优选地被配置成装配在模具305内并且通过注射模制形成。骨骼400的密度也可以调节，并且对于图15-17中所示出的实施例，构成纤维组412、414和416的各个纤维412a、414a和416a的总尺寸，纤维组412、414和416的数量，以及每个纤维组412、414和416内的纤维数量可以根据需要进行调节以产生具有指定聚合物含量的砖300。例如，具有按重量计4％聚合物的砖300将由具有比具有按重量计2％聚合物的砖300更大纤维的骨架400制成。优选地，对于重质原油的每个砖300，聚合物的量按重量计应当在1％与4％之间以产生浮力。还优选地，对于沥青材料的每个砖300，聚合物的量按重量计在更温暖气候下可以高达10％或在更寒冷气候下高达7％以进一步增强其性能。

一旦骨架400形成，它们被定位在模具305内，使得合适粘性的沥青材料205可以填充未被骨架400占据的空间。例如，关于图15-17中所示出的实施例，在浇铸期间，合适粘性的沥青材料205可以填充纤维组412、414和416以及浮力特征420周围和之间的空间。一旦沥青材料105和模具305冷却，每个所得砖300包括嵌入其中的骨架400。

砖的运输

由于砖300具有允许空气、水、或其他物质在其中循环的不规则形状，并且由于砖300可以漂浮在盐和淡水的表面之上、之处、或附近，因此它们可以作为固体由大多数或所有运输运载物或货物的运载工具(包括卡车、铁路、航空和海运方法)散装运输。运输以出售形式的沥青材料消除了在运输期间加热沥青材料105的需要，这转而又显著减少或消除了温室气体排放。此外，砖300可以在氢动力运载工具上运输，从而进一步减少或消除二氧化碳排放。

图18A和18B示出了根据本发明的优选方法的运输、储存和接收砖300的替代性方法。在浇铸和收集期望数量的砖300之后，货主600可以获得多个砖300，例如，这些砖可以已经被储存在制造商的重力储存室908中。然后，货主600通过运载工具620将运输室610中的多个砖300运输170至接收位置905。如以上所定义和讨论的，运载工具620包括驾驶运载工具和无人驾驶运载工具，并且运输室610可以是与专用拖砖运载工具相关联或集成的专用集装箱。如本文所用，术语“室/腔室(chamber)”和“室/腔室(chambers)”是指可以容纳货物的结构，包括集装箱、隔室、箱柜、舱、容器、纸箱、包装物、箱盒和其他类型的容器。用于运输的腔室进一步能够从一个位置被运输至另一个位置。

如果多个砖300将通过陆路运输，则砖300优选地在运输室610中在火车或卡车上运输，尽管替代性陆路运输方法可以被替代，包括多式联运和联运。优选地，运输室610是列车上的专用空气动力运输室，如以下所描述并且在图19A中所示。旨在用于陆地运输的运输室610优选地允许环境空气在其中自由循环，是温度或气候可控的，或者另外具有用于引入环境空气或冷却空气的环境控制系统615，使得空气由于其不规则形状而可以在砖300周围循环。当空气穿过容器610中的相邻砖300之间产生的空间循环时，它有助于砖300保持基本上固体的形式。可替代地，旨在用于陆地运输的运输室610可以被配置成使用水或其他液体或气体物质来控制环境而不是空气。为了有利于用环境空气控制环境，如图19A和19C中所示，运输室610可以被配置有或限定多个开口或通风口611、612，这些开口或通风口优选地成形并且定位在腔室的侧壁610d上并且任选地在腔室的顶部610a、底部610b和端部610c上。通风口611、612可以用作入口和出口，并且可以包括调风口、空气阻尼器、襟翼致动器、风扇、翼、法兰、叶片以及有利于或控制被吸入或在运输室610内循环的空气或其他物质的量和方向的其他静态或动态部件，或与之配合。通风口611、612可以取决于行进方向使空气进入和离开运输室610，并且可以包括另外的特征以促进连续或间歇的空气循环。

图19C示出了铁路运输系统的优选实施例，其可以减少或消除运输期间的二氧化碳排放。在该实施例的情况下，用于运输多个砖300的运载工具620是专用列车，其包括由一个或多个氢燃料电池624提供动力的引擎622，以及优选地具有空气动力学形状并且任选地由铝制成的多个专用运输室610。与引擎622和燃料电池624串联连接并且在其后延伸的运输室610还优选地包括在其侧面610d、顶部610a和端部610c上的多个开口或通风口611、612。另外，如果外部环境曾经达到可能损害或部分熔化砖300的条件，则有源环境控制系统626诸如空调或其他制冷装置位于每个运输室610、610内。为了进一步减少或消除有害排放，任选地，有源环境控制系统626也可以由燃料电池624之一提供动力。随着新兴运载工具采用燃料电池技术，卡车、船舶和其他搬运车可以被类似地配置以减少或消除排放，还任选地用类似的燃料电池提供动力的备用冷却源。

如果多个砖300将通过水运输，则砖300优选地在运载工具620上运输，诸如船舶、驳船、或散货船630，其具有能够容纳多个砖300的大载物空间632，如图19B中所示。可替代地，砖300可以被置于船舶或驳船上的单独的、可移动的、或模块化的运输室610中，或者可以代替替代性海上运输方法，包括多式联运和联运。在使用单独的、可移动的、或模块化的运输室610用于海上运输的情况下，优选地它们各自允许空气、水、或其他物质以与陆地上使用的运输室610相同的方式在其中循环。在散货船630将这些砖容纳在其货物区域632中使得货物区域623成为运输室610的情况下，这些砖填充货物区域632使得它们在相邻砖之间继续具有足够的空间以允许空气、水和其他物质循环。在优选实施例中，为了维持这些砖的完整性，散货船630优选地包括使用水的环境控制系统615。它可以从专用水源(未示出)或使用可以吸入环境水诸如来自海洋的水的进水口636获得水。水源或进水口636还优选地与水分配系统634诸如用于快速清洁船舶的货物区域的高压喷淋系统配合。为了将水分配到这些砖上，无论是在单独的、可移动的、或模块化的运输室610中，还是作为单个运输室610直接装纳在货物区域中，水分配系统634可以从水源接收水或通过进水口636引水，并且将其喷洒、喷淋、或以其他方式分配到货物区域和任何运输室610的顶部上。然后，水可以自由地在这些砖300周围和之间落下，然后通过货物区域底部附近的排水孔(未示出)离开。为了减少或消除运输期间的二氧化碳排放，砖300优选地在由氢燃料电池提供动力的船舶或运载工具上运输。

无论是通过陆地、海洋、还是航空运输，运输室610优选地包括无源环境控制系统，诸如如以上所描述的促进空气、水、或其他物质流过其内部空间的结构特征。可替代地，运输室610可以包括用于环境控制的其他系统，诸如强制空气、冷却块、制冷系统、隔热材料、冷板、干冰、冷包、被子、底部空气递送单元、反射漆以及其他已知的有源和无源环境控制特征或系统。当空气、水、或另一种物质循环穿过运输室610时，其也在收集在运输室610内的相邻砖300之间的空间之中循环。因此，这些砖300能够维持其不规则的固体形式。

接收砖

接收砖300发货的那些包括中间商185、经销商195、最终用户199和精炼厂197。最终用户199可以在需要之前储存砖300，经销商可以在传递给最终用户199之前临时储存砖，并且精炼厂197可以使沥青材料105重新液化，对其进行进一步处理，并且然后使其恢复至固体形式以运输至最终用户199或经销商195。因此，接收砖300的那些可以将这些砖300储存为固体，或者需要适当的设施或结构来使沥青材料105重新液化。典型地，如果这些砖300由沥青质或聚合物改性沥青质制成，它们将由最终用户199储存并且以其砖形式使用。如果这些砖300由沥青或聚合物改性沥青制成，它们将由精炼厂197重新液化用于进一步处理。

根据本发明，一旦运输室610和多个砖300到达最终用户199、精炼厂197、经销商195、或其他预期接收者的接收位置905，这些砖300就可以被储存或准备使用。如果待储存多个砖300，则它们可以留在运输室610中或被转移至其他腔室、容器、或储存设施，并且任选地可以使用有源或无源环境控制系统(包括使空气、水、或其他影响温度和气候的物质循环的那些)继续保持为砖300。例如，通过海路运输至具有足够港口设施的接收位置905的砖300可以部分地或全部地浸没在大型浮动储存室909中。此类浮动储存室909可以是双重外壳的，并且可以被装备成允许环境水流过浮动储存室909、在外壳之间流动、或滴落到这些室中以帮助在砖300被储存时维持其完整性。同样地，可以将通过铁路或卡车运输至陆地上的接收位置905的砖保存在重力储存室908中，该重力储存室类似地可以是双重外壳的，并且任选地进一步配置成允许环境空气或水在砖300之间循环以保持它们冷却。储存室908可以进一步被部分地或全部地埋在地下以进一步控制其环境。浮动储存室909和其他储存室908可以以与具有如以上所描述的通风口611、612及其相关特征的运输室610相同的方式进行修改，以有利于空气、水、或其他物质进入和流过其中。另外，此类储存室908、909可以在其中包括更小的腔室或模块，或者是一系列配合腔室或模块的一部分。

如果砖300待立即使用或者通过将其熔融或加热至液态或其原始状态来更好地储存或准备使用，则它们可以在到达接收位置905时被熔融。一旦砖300到达接收位置905，它们就使用本领域技术人员已知的方法被加热190直到它们熔融、恢复至液态或其原始状态。砖300还可以被引入具有配备有加热元件的可拆卸盖的专用储存室，诸如图20A和20B中所示出的浮动储存室910或位于陆地上的类似配置的储存室。

图20A和20B示出了具有加热接收盖912的专用储存室910(该加热接收盖被配置成接收砖300并且立即用嵌入盖912中的加热系统914来使它们熔融或软化)、壳体或腔室主体918、由腔室主体918限定的容器或型腔920以及促进液体或合适粘性的材料从盖912的上表面912a移动至下面的型腔920的递送系统916。专用储存室910可以接收来自任何货主600和运载工具的砖300，并且特别可用于接收来自散货船的砖300。如本领域技术人员将理解的，使用挖掘机、推土机、起重机638、或其他卸载或自卸系统，这些砖可以容易地被从散货船630的货物区域632转移到接收盖912上。

专用储存室910可以由适用于容纳粘性或液体沥青材料205和固体砖300两者的任何材料制成，并且可以用隔热材料、衬里、或其他增强来进一步增强。它也可以是双重外壳的并且可以在其中放置若干个子容器。例如，容器910可以由混凝土形成，并且型腔壁用不粘材料涂覆或作为衬里。盖912可以由一种或多种材料制成，这取决于所使用的加热元件并且根据需要增加其传导特性。例如，盖912可以由用纳米碳黑、石墨、或增加其传导性的其他填料或涂层增强的混凝土制成。盖912优选地是可拆卸的，使得腔室主体918可以单独用作固体砖300的储存室908。因此，专用储存室910具有双重目的，既用作用于容纳砖300并且帮助维持其固体形式的环境受控储存室，又用作可以接收砖300、使它们熔融或软化并且在其中储存时将它们保持为液体或合适粘性的加热储存室。

优选地，对于专用储存容器910以液化它在其盖912上接收的砖，接收盖912使用电或液体循环辐射热。如图中所示，接收盖912优选地是凹形的以容纳砖300并且促进它们在其中心处收集，并且加热系统914是分布在整个盖912上的一系列电缆或其他加热元件924。如果使用电缆，则它们优选地在盖912的大部分上以规则的间隔定位。替代性加热元件924包括线圈、网格、预成形垫、导电涂层、导电填料、或嵌入塑料膜中的其他加热元件。正如一些导电混凝土系统，盖的加热系统914可以是自加热的，或者其可以可操作地连接至电源922和控制器923以通电和加热元件924，如图20C中所示。

可替代地，可以使用其他加热系统或液体循环或空气辐射加热部件用于加热系统914。对于液体循环辐射加热系统，如本文所使用的通道925的开环或闭环系统包括管道系统、管道和其他导管，可以定位在整个盖912中，以使加热的液体或流体诸如水、盐水、油、或水和丙二醇的混合物循环。使用热源926和锅炉927或热水器，可以将液体升高至足以加热盖912的温度并且由此使收集在盖912上的砖300熔融。利用泵928，可以将液体泵入并且穿过通道925的系统。丙烷、天然气、电力、或油可以为锅炉927提供燃料，并且另外的操作部件(未示出)可以包括阀门、膨胀罐、另外的泵、空气分离器、通风口和控制器。与液体循环加热系统类似，空气辐射加热系统使燃料产生的加热空气或太阳能加热空气通过盖912内的通道循环。

接收盖912上的递送系统916优选地是多个开口，其被改变尺寸和配置成允许熔融沥青材料105从盖912的上表面912a排入腔室主体918的型腔920中，同时防止固体沥青材料或任何砖300通过。可替代地，递送系统916可以是单个中心开口、多个通道或凹槽、一系列坡道或溜槽、或能够促进粘性材料从一个位置流向另一个位置的任何其他结构。另外，任何开口、凹槽、坡道等可以进一步涂覆有进一步促进流体流动的材料。

任选地，在重新加热砖300以使沥青材料105恢复至其原始状态之后，接收器可以使用本领域技术人员已知的方法在接收位置905处撇去包括聚合物的任何添加剂。为了有利于撇去，一个或多个撇油器930可以任选地连接至或容纳在专用储存室910或用于熔融沥青材料的任何其他接收或储存室内。适用于此种应用的撇油器对于本领域技术人员将是已知的。可替代地，熔融沥青材料105和任何添加剂106可以用第二加热系统950进一步加热至共混温度，并且然后可以将添加剂106共混到沥青材料105中。为了有利于共混，共混器940可以任选地永久连接至或容纳在专用储存室910或用于熔融沥青材料的任何其他接收或储存室内。适用于此类应用的共混器对于本领域技术人员将是已知的。可以引入其他添加剂，并且也可以取决于接收器的需要完成沥青材料105的另外的处理。在一些环境中，尤其是当熔融沥青材料105将以其粘性状态储存时，可以期望在其被储存时进一步加热沥青材料105。因此，第二加热系统950可以任选地连接至专用储存室910或用于熔融沥青材料的任何其他接收或储存室，并且合适的加热系统对于本领域技术人员将是已知的。在专用储存室910内存在多个子腔室或模块的情况下，每个子腔室或模块可以具有加热器、共混器、或撇油器。如本领域技术人员所知，当需要时，专用储存室910或用于熔融沥青材料的任何其他接收或储存室可以连接到附近的管线，使得熔融沥青材料可以被泵出储存室。

最后，在砖300的精炼厂或其他接收器使它们熔融并且进一步处理沥青材料105的情况下，它们可以根据本文所讨论的方法和系统任选地将熔融沥青材料105重新浇铸成砖300。

虽然已经说明和描述了目前被认为是本发明的优选实施例的实施例，但本领域技术人员应理解，在不脱离所披露的本发明的真实范围的情况下，可以进行各种变化和修改，并且可以用等效物代替其要素，但是本发明将包括落入权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (15)

1.一种制备用于运输的沥青材料的方法，其包括：

a)获取非挥发性沥青材料；

b)将该沥青材料加热直至其是用于浇铸的合适粘性的；

c)将该合适粘性的沥青材料引入多个模具，其中每个模具限定模具型腔，该模具型腔被配置成限定不规则形状的砖并且接收该合适粘性的沥青材料；

d)用该合适粘性的沥青材料填充该多个模具的每个模具型腔；

e)使该多个模具中的该合适粘性的重油固化直到形成多个基本上固体的砖；以及

f)从该多个模具中移出该多个砖。

2.如权利要求1所述的方法，其中，该不规则形状的砖包含由不规则外表面限定的砖体，该外表面包含：

a)多个非平面面表面；以及

b)与该多个面整体连接的非平面顶表面。

3.如权利要求2所述的方法，其中，该外表面包含三个非平面面表面，并且其中该非平面面表面中的每者以小于九十度的角度连接至相邻的非平面面表面，并且以小于九十度的角度连接至该顶表面。

4.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在将该多个砖从该多个模具中移出之后，将涂层施用至该多个砖。

5.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在引入该合适粘性的沥青材料之前准备该多个模具，其中准备该多个模具包括将骨架定位在每个模具型腔中。

6.如权利要求5所述的方法，其中，每个骨架包括布置在基质中的聚合物和由该聚合物在整个该基质中以规则间隔支撑的多个浮力特征。

7.如权利要求1所述的方法，其进一步包括，在将该合适粘性的沥青材料引入该多个模具之前：

a)从客户获得期望聚合物规格；

b)根据该期望聚合物规格制备多个骨架，其中每个骨架包括多个浮力特征；以及

c)在每个模具的该模具型腔中设置一个骨架。

8.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

a)使用多个模具，其中这些模具中的每个限定从该模具的上表面延伸至该模具型腔的通道；

b)在容器中收集该合适粘性的沥青材料；以及

c)通过与该容器流体连通的多个可伸缩导管将该合适粘性的沥青材料从该容器分配至该多个模具，其中每个可伸缩导管被配置成装配在由这些模具中的每个限定的这些通道内并且由此与由这些模具中的每个限定的这些模具型腔流体连通。

9.一种制备用于运输的非挥发性沥青材料的方法，其包括：

a)将沥青材料加热直至其是用于浇铸的合适粘性的；

b)将该合适粘性的沥青材料保持在填充工位处的容器中，其中该填充工位沿着输送机定位；

c)获得多个模具，其中每个模具在组装时限定不规则模具型腔并且包括：

i)下模具零件；以及

ii)可拆卸地附接至该下模具零件的上模具零件，其中每个上模具零件限定在这些模具被组装时从该模具的上表面延伸至该模具型腔的通道；

d)将该多个下模具零件布置在该输送机上；

e)将该多个上模具零件附接至该多个下模具零件；

f)将该多个模具与该输送机一起移动至该填充工位，并且将该沥青材料从该容器通过由该多个模具的这些上模具零件限定的这些模具通道分配至由该多个模具限定的模具型腔；

g)将该多个模具与该输送机一起移动至固化工位，并且使每个模具中的该沥青材料固化直到形成基本上固体的砖；

h)将该多个模具与该输送机一起移动至模具拆卸工位，并且从该多个模具移除这些上模具零件；以及

i)从该多个模具中移出这些砖。

10.如权利要求9所述的方法，其中，该不规则模具型腔被配置成限定由不规则外表面限定的砖，该外表面包括：

a)三个非平面面表面，其中每个非平面面表面以小于九十度的角度连接至其他非平面面表面；以及

b)非平面顶表面，其以小于九十度的角度整体连接至这些非平面面表面中的每个。

11.如权利要求9所述的方法，其中，将该沥青材料用与该容器流体连通的多个可伸缩导管从该容器分配，其中这些可伸缩导管中的每个被配置成装配在由该多个模具的这些上模具零件限定的这些通道内。

12.如权利要求9所述的方法，其进一步包括将该多个砖移动至涂覆工位，并且在从该多个模具中移出该多个砖之后将涂层施用至这些砖。

13.如权利要求9所述的方法，其进一步包括获得多个骨架并且在附接这些上模具零件之前将骨架置于这些下模具零件中的每个中，其中每个骨架包含聚合物基质。

14.如权利要求13所述的方法，其中，该骨架进一步包含在整个该聚合物基质中以规则间隔定位的多个浮力特征。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包括：

a)在组装该多个模具之前从客户获得期望聚合物规格；以及

b)配置每个以满足由该客户提供的该期望聚合物规格。