CN1413234A - 颗粒材料的沥青涂敷 - Google Patents

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Abstract

一种用沥青涂敷颗粒材料的设备，该设备包括具有挡板或折流板(4)的室(2)，一个颗粒材料入口(8)和一个颗粒材料出口(10)。使用时，将一种泡沫沥青配方通过出口(12)引入室中，并将一种空气流通过入口(14)引入室中，并且吹向沥青配方，使其雾化。然后，雾化后的配方与颗粒材料接触，颗粒材料通过入口(8)引入室中，并以盘旋路径通过该室。在与雾化的沥青配方接触之间，用一种通过第二个气体入口(16)引入的热空气加热石料的表面。在颗粒材料被涂敷之后，通过出口(10)缷料，用于后续使用。

Description

颗粒材料的沥青涂敷
本发明涉及一种颗粒材料的沥青涂敷，尤其涉及但不仅仅涉及一种用于颗粒材料，如石料的沥青涂敷方法和设备。
传统的用于沥青涂敷石料的方法涉及将颗粒石料集料传送到传送机上，然后将石料与一种泡沫沥青粘结料混合。适合的混合方法包括利用一种安装于传送机槽内的阿基米德螺旋装置和/或使用一种搅拌机混合器。沥青粘结料的发泡方法众所周知，可以使用任何合适的方法。
使用泡沫沥青粘结料有助于粘结料在整个颗粒石料中的分布。然而，粘结料的分布受到石料温度和水分含量变化的影响，还会受到石料等级和其中的含尘量/填料量变化的影响。例如，当泡沫沥青粘结料与冷石料接触时，泡沫很快破裂引起粘结料和“成球”体积的缩小，导致该粘结料在整个石料中的不均匀分布。
在相对低的温度下，用传统混合器对粘结料进行有效分布可能是很困难的，因为粘结料在石料表面的流动是粘结料粘度的函数，这与石料的温度有关。零下或低温涂敷需要一种低粘度的粘结料，结果造成最终产品相对低的稳定性，例如用于通道或车行道。
高稳定性的最终产物可以通过使用高粘度粘结料得到。为了实现适当的粘结料流动，粘结料施用于热级配石料。具有运动常规粘度范围在100-400厘沲中的沥青配方，需要将石料加热到大约120-180℃。然而石料加热的成本很高，且不能有效利用能量。另外，加热会使石料变干燥，使石料粉尘释放到操作环境中。这种粉尘引起环境问题，并对操作人员的健康和安全有危害。
在冷石料涂敷中可以使用特别调配的低粘度沥青乳液。但是，该乳液在用于所有涂敷工艺时，并不具有充分的适用性和通用性。
当使用沥青乳液对石料涂敷时，乳液配方、石料来源和特性，包括含水量，是决定生产难易程度和乳液涂敷石料性能的重要因素。
本发明优选实施方案的一个目标是提供一种改进的沥青涂敷颗粒材料的方法和设备。
本发明提供了一种沥青涂敷颗粒材料的方法，其中将一种泡沫沥青配方分散，并与欲涂敷的颗粒材料接触。
颗粒材料优选为石料。石料可以是通常被称为“集料”的颗粒石料。
可以使用任何使颗粒材料与沥青配方接触的方法。例如，颗粒材料可以加入到传统的阿基米德螺旋装置中，而沥青配方可以在该颗粒材料通过阿基米德螺旋装置时喷到颗粒材料上。
本发明另一优选的实施方案涉及分离颗粒材料，并将分离的颗粒材料与分散的泡沫沥青配方接触。
泡沫沥青配方优选与所述颗粒材料在室内接触。可以通过一个入口将所述颗粒材料引入该室，其中该入口适宜位于室的顶端。引入该室前，颗粒材料的温度可以小于50℃，优选小于40℃，更优选小于30℃。优选地，所述颗粒材料的温度在室温上下大约10％的范围内。尤其优选的情况是所述颗粒材料在引入该室之前的温度为室温。所以其优点是，所述颗粒材料在引入该室之前不需要加热。
优选地，颗粒材料在引入该室以后，相称地在与所述的泡沫沥青配方接触之前，被控制以一种盘旋流动路径流动。这样，颗粒材料的各组分优选发生彼此相对运动，更加优选地，该颗粒材料在通过其与所述泡沫沥青配方接触的区域时，产生湍流流动。
优选地，在该方法中，颗粒材料的各组分在与所述泡沫沥青配方接触前，相互之间被轻微分开。优选地，该颗粒材料利用重力的影响进入或通过该室进入其与所述泡沫沥青配方接触的区域。优选地，不提供其它使颗粒材料通过该区域的动力装置。然而，优选地，该方法涉及抑制颗粒材料通向和/或通过所述区域的速度。优选地，该方法可以包含将该颗粒材料悬浮于上述区域中，以便增加其与所述泡沫沥青配方的可能接触时间。
颗粒材料速度的抑制利用安装于所述室内的一块或多块挡板实现。选择性地和/或另外地，该方法也可以涉及向该室内导入一种流体，以抑制所述室内颗粒材料的速度和/或将其悬浮于该室内。优选地，该流体为气体(该术语包括蒸汽)，更加优选地，为空气。
适宜地，该颗粒材料停留在所述区域中的时间足够长，以使该颗粒材料的一部分，优选大部分，更加优选几乎所有的颗粒材料能够与分散的泡沫沥青配方相接触。
适宜地，该颗粒材料停留在所述区域的平均时间至少为5秒钟，优选地，至少10秒钟，更加优选地，至少15秒，尤其是至少20秒。适宜地，该颗粒材料停留在所述区域的平均时间小于120秒，优选地，小于80秒，更加优选地，小于60秒，尤其是小于45秒。
颗粒材料的不同大小的颗粒可以以不同的速度通过其与泡沫沥青配方接触的区域。
本方法可以包含在该室内(当提供时)对颗粒材料施加热量，优选地，在其与所述泡沫沥青配方接触的区域内对其施加热量。热量可以在其与泡沫沥青配方接触时施加。适宜地，施用的热量用于升高颗粒材料的表面温度，以使泡沫沥青更容易在颗粒材料上流动。颗粒材料的颗粒内部不需要加热，因此节省了能源。这样，颗粒材料的表面温度可能高于其内部温度。
对颗粒材料的施热可以使用一种热流体。优选地，该流体为气体(该术语包括蒸汽)；更加优选地，为空气。该方法包含向该室中引入一种流体，用以抑制室内颗粒材料的速度和/或将其悬浮于该室中，还可以使用加热过的同一流体，这样也可以将热量用于所述颗粒材料。
热流体的温度至少为25℃，适宜地，至少为40℃，优选地，至少为60℃，更加优选地，至少为80℃。热流体的温度小于170℃，适宜地，小于150℃，优选地，小于130℃，更加优选地，小于120℃。
适宜地，泡沫沥青配方在进入该室时被分散。优选地，该泡沫沥青配方在接触颗粒材料之前被分散。
适宜地，泡沫沥青配方通过一种分散工艺被分散。该工艺涉及通过一开口对泡沫沥青配方施压。
分散工艺可以包含将泡沫沥青配方与一种分散流体流接触。优选地，在泡沫沥青配方进入室内之后，该分散流体流与其相接触。
泡沫沥青配方和分散流体流可以从同一开口或不同的开口进入，优选地，它们通过不同的开口进入。
优选地，泡沫沥青配方的分散涉及泡沫沥青配方的雾化过程。
适宜地，分散流体在泡沫沥青配方中分散时的温度高于室温。分散流体在泡沫沥青配方中分散时的温度，适宜地至少为25℃，优选地至少为40℃，更加优选地至少为60℃，尤其是至少为80℃。分散流体的温度，适宜地小于170℃，优选地小于150℃，更加优选地小于130℃，尤其是小于120℃。
优选地，用于雾化沥青配方的分散流体为空气。但是，任何适合的流体都可以使用。例如，蒸汽可以用作分散流体。在此情况下，该室内大气的温度优选介于120-150℃之间，以避免蒸汽在室中冷凝。
分散流体也可以提供一种用于抑制该室内颗粒材料的速度和/或悬浮该室内颗粒的流体。另外，该分散流体也可以提供用于加热颗粒材料表面的热流体。优选地，本方法中使用一种单一流体与泡沫沥青配方接触，从而分散它和/或悬浮颗粒材料和/或加热该颗粒材料。
适宜地，泡沫沥青配方包含的沥青以重量百分比计至少50％，适宜地，至少55％，优选地，至少60％，更加优选地至少65％。该配方可以含有的沥青以重量百分比计等于或小于95％，适宜地，等于或小于90％，优选地，等于或小于85％，更加优选地，等于或小于80％。
泡沫沥青配方包含的水以重量百分比计至少10％，优选至少15％，更加优选至少20％。泡沫沥青配方可以包含的水以重量百分比计等于或小于15％，适宜地，等于或小于40％，优选地，等于或小于35％，更加优选地，等于或小于30％的水。
泡沫沥青配方可以具有的pH值至少为1，优选至少1.5。pH值可以等于或小于5，适宜地，等于或小于4.5，优选等于或小于4.0，更加优选等于或小于3.5。泡沫沥青配方可以含有一种无机酸来调节pH值。选择性地，可以用氢氧化钠pH平衡的水溶液相来制取阴离子配方，使得得到的泡沫沥青pH值大约在11-12之间。
泡沫沥青配方优选含有一种或多种表面活性剂，例如乳化剂和/或粘合剂。存在于该泡沫沥青配方中的表面活性剂的总量以重量百分比计可以至少为0.1％，优选至少0.15％，更加优选至少0.20％。总量可以小于2％，优选小于1.5％，更加优选小于1.0％，尤其是小于0.8％。
泡沫沥青配方可以是阴离子性、阳离子性或非离子性，该表面活性剂可以相应地进行选择。优选的表面活性剂为胺类，例如N-烷基牛脂1，3-丙二胺、牛脂丙二胺的衍生物和烷基酰胺多胺和烷基咪唑多胺的络合物，以及木素磺酸盐。
表面活性剂主要用于保持沥青/水乳液配方的稳定性。然而，适当表面活性剂的存在还可以加强配方的最终性能，如通过协助低温工艺时石料涂敷和粘合。在这种情况下，尤其适用烷基酰胺基胺/聚乙烯多胺的组合物以及木素磺酸盐。
泡沫沥青配方可以包含一种改性剂来对沥青的性质进行改性。优选的改性剂可以是有机聚合物或共聚物，例如苯乙烯-丁二烯聚合物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，乙烯醋酸乙烯聚合物，以及油，例如妥尔油和/或其任何独特的组分。
当配方中使用改性剂时，该配方可以含有的改性剂以重量百分比计小于7％，适宜地小于6％，优选地小于4％，特别优选地小于3％，尤其是等于或小于2％。
泡沫沥青配方可以含有沥青稀释油(挥发性或不挥发性的)，例如当该泡沫被用作重新活化回收铺路材料中残留的沥青时。
泡沫沥青配方可以是乳液形式。
可以用任何适宜的方法来提供一种泡沫沥青配方。例如，英国专利GB1,325,916和伴同的未决英国专利申请9910643.7中公开了适合的方法。
本方法中涂敷后的颗粒材料可以卸料到贮存装置中或直接卸料到其所要应用的表面上。
涂敷后的颗粒材料可能通过串联安置的多个室，以使颗粒材料可以经受多次涂敷工艺过程。
作为进一步的选择，或后者的一种附加部分，涂敷后的颗粒材料可以经受混合工艺过程，用以改善沥青配方在整个颗粒材料中的分布。
混合工艺过程可以在室温下进行。混合工艺过程也可以在室温以上的温度下进行。
本发明的方法可以连续或间歇分批进行。
本发明进一步提供一种用于沥青涂敷颗粒材料的设备，包含一个带有颗粒材料入口的室、一种用于将泡沫沥青配方引入室内的沥青配方进料装置和一种用于分散泡沫沥青配方的分散装置。
分散装置包含第一个流体入口，用于向该室中引入一种流体来分散该配方。适宜地，第一个气体入口位于与沥青配方进料装置相关的位置，使得所使用的沥青配方从进料装置流出后，即被通过第一个气体入口引入该室的流体分散。优选地，第一个气体入口包含一个喷嘴。
沥青配方进料装置可能包括一个单一出口。选择性地，沥青配方进料装置可能包括多个出口。适宜地，该沥青配方进料装置包含一个喷嘴。
如果泡沫沥青配方进料装置包括多个出口，优选地，每个出口都拥有一个相关的用于分散沥青配方的第一个气体入口。
优选地，每个泡沫沥青配方进料装置和相关的第一个气体入口彼此分开。可选择的是，每个泡沫沥青配方出口和相应的第一个气体入口可能通过一个单一喷嘴提供。该室可以含有第二个气体入口和一个气体出口。优选地，在使用时，第二个气体入口的位置低于气体出口。优选地，在使用时，在气体通过气体出口离开该室之前，第二个气体入口用作向上完全流经该室的气体的通道。
该室的内表面可以含有一个或多个挡板或折流板。适当地安装挡板或折流板，使其延伸于该室宽度的一定比例。
挡板可以具有不同的长度。例如，较长的挡板可以用来折流通过该室的颗粒材料。较短的挡板可以用来抑制通过该室的颗粒材料的速度。位于第二个气体入口区域的挡板可以用来确定一个湍流室。位于第二个气体入口上下方的挡板或折流板可以用来形成位于其间的湍流气体流动区域。
挡板或折流板在该室中的存在可以有助于颗粒材料与泡沫沥青配方的混合，从而改善沥青配方在颗粒材料上的涂敷。
适宜地，泡沫沥青配方进料装置和分散装置位于湍流室所在的区域。该一个或多个泡沫沥青配方进料装置和相应的第一个气体入口的位置优选位于基本上与第二个气体入口相对的位置上。
可以安装一种料斗装置，用来将颗粒材料引入室中。
适宜地，此室包括一个颗粒材料出口。
本设备可以含有进一步的混合装置，优选安装于该室出口的下游。一种适宜的进一步混合装置是安装于传送机凹槽中的阿基米德螺旋装置。
本发明的设备可以包含串联安置的多个室。在此种情况下，多个室之间可以用颗粒材料进料装置相连。
本发明的优选实施方案有益地提供了一种改进的方法，其在室温或室温上下进行，使用一种泡沫沥青配方对颗粒材料进行沥青涂敷。沥青配方的泡沫化状态可以被延长，并有益于改进该泡沫沥青配方与颗粒材料之间的接触。
本发明的优选实施方案有益地提供了一种质量和性能得到提高的沥青涂敷的颗粒材料。此外，所述方法相比现有技术可能成本效率较好，并对环境更有利。
所述方法和/或途径可以有益地用于循环再利用从道路上回收的石料以及维修过程中的类似物。在这种情况下，分散的沥青配方可以粘着于回收石料上业已存在的沥青上。
如果该颗粒材料是一种石料，那么大多数颗粒材料不需要加热的事实石料尤其有益。传统上，石料的加热和由此而来的干燥会引起粉尘颗粒被释放到操作环境中。用此处所述的方法和/或途径加工的石料可以基本上保持在室温上下，或者仅需对石料的外表面加热。因此，上述效应可以减小。
只有在参考下面附图的条件下，本发明将进一步用实施例的方式进行说明，其中：
图1为石料涂敷设备的垂直截面示意图。
图2为图1中沿直线A-A的截面图。
图3为图1中沿直线B-B的截面图。
图4为图1中沿直线C-C的截面图。
图5为图1中沿直线D-D的截面图。
图6为图1所示设备的操作状态。
附图所示的设备包含室2，其具有伸长的、管状结构，并包括一系列的挡板或折流板4，其中挡板或折流板4延伸于室2宽度的一定比例。不同的挡板具有不同的长度。例如，底部的挡板或折流板6比大部分其它挡板4短。
室2具有颗粒材料入口8和颗粒材料出口10。室2还具有一个泡沫沥青配方入口12，第一个空气入口14，第二个空气入口16和废气出口18。
第二个空气入口16的位置基本上与沥青配方的出口12和第一个空气入口14的位置平齐，并基本上与之相对。
废气出口18位置位于该室上端，在第二个空气入口16之上。
室2大约15英尺长，在长度方向的大多数部位，其具有3英尺见方的截面。
颗粒材料入口8包含一个12英寸见方、具有凸缘的开口。沥青配方出口12由一个直径为3英寸的管子提供。第一个空气入口14由一个直径为1英寸的管子提供，第二个空气入口由一个直径为3英寸的管子提供。颗粒材料出口由一个12英寸见方的开口提供。废气出口18由一个直径为6英寸的管子提供。这里给出的管子的直径只作为实施例。可以改变这些直径来容纳和通过所用的颗粒材料。
短挡板28位于第二个气体入口16的下面，用来抑制通过室2的石料的速度，还用来协助涂敷后的石料连续地流动，以便卸料。
短挡板30位于第二个气体入口16的上面，用来抑制石料的速度，并将石料折流到分散的泡沫沥青配方与石料接触的区域。
第一个空气入口14的开口位于沥青配方出口12的开口区域，一旦沥青配方从沥青配方出口12流出，沥青配方即被由第一个气体入口14中流出的空气分散。
安置于颗粒材料出口10以下的是传送机20，其具有侧壁22来提供一个凹槽。安置于传送机20的上表面以上，位于侧壁和传送机提供的凹槽内部的是阿基米德螺旋混合器24。
使用附图所示的设备时，颗粒石料32(如附图6所示)通过颗粒材料入口8进料到室2。颗粒石料32在重力的影响下向下通过室2。
挡板4，6，26，28，30用于折流通过室2的颗粒石料32的路径。这种折流过程使石料32通过室2的流速减慢，并在其降落时将其分离。
用泵将空气通过第二个空气入口16打入室2中。通过第二个空气入口16进入的空气以总体向上的方向流过室2，并通过废气出口18流出。挡板30和34的设置至少造成室2中挡板28和34之间区域形成空气湍流流动。通过第二个空气入口进入的空气温度适宜地介于80-120℃之间。
泡沫沥青配方通过出口12进料到湍流室36，同时将温度为25-170℃的热空气由第一个空气入口14引入到湍流室36中。
泡沫沥青配方，以及由第一个空气入口引入的空气同时喷射入湍流室36中，引起泡沫沥青配方的雾化。
湍流室36中存在颗粒石料、雾化的泡沫沥青配方和湍流空气的混合物。该混合物在湍流室36中停留大约10到30秒，以确保至少一部分颗粒石料32被雾化的泡沫沥青配方涂敷。
为了实现沥青粘结料在整个颗粒石料中更好的分布，石料通过颗粒材料出口10卸料到传送机20上。该混合物然后通过阿基米德螺旋混合器24，用来实现沥青粘结料在整个颗粒石料材料中的改良分布。
将读者的注意力导向所有与本申请有联系的论文和文献，它们与本说明书同时归档或较早归档，并且它们对公众审查本说明书开放，所有这样的论文和文献的内容在此引入作为参考。
除了那些至少部分这些特征和/或步骤互相排斥的组合以外，本说明书中公开的所有特征(包括任何伴随的权利要求、摘要和附图)，和/或如此公开的任何方法或工艺的所有步骤，可以以任何组合形式组合。
除非特别指出，本说明书中公开的每个特征(包括任何伴随的权利要求、摘要和附图)，可以用选择性的，有同样、等效或类似功能的特征所替换。所以，除非特别指出，每个公开的特征都只是包含等效或类似特征的总系列中的一个实施例。
本发明不限定上述实施方案的细节。本发明延伸到与本说明书中公开的特征(包括任何伴随权利要求、摘要和附图)在任何一个或任何几个特征的组合上有所不同的实施方案。或者延伸到与此处公开的任何方法或工艺过程的步骤中在任何一步或任何几步的组合上有所不同的实施方案。

Claims (20)

1.一种用沥青涂敷颗粒材料的方法，其中，一种泡沫沥青配方被分散，并与欲涂敷的颗粒材料接触。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在与所述泡沫沥青配方接触前，将颗粒材料的各组分彼此轻微地分开。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中包含对颗粒材料施热。
4.如权利要求3所述的方法，其中施热用于升高颗粒材料的表面温度，以使泡沫沥青更容易在颗粒材料上流动。
5.如权利要求3或4所述的方法，其中，使用一种热流体对颗粒材料施热。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述热流体的温度至少为40℃。
7.如上述任何一项权利要求所述的方法，其中，所述泡沫沥青配方通过分散工艺被分散，该工艺涉及将一种泡沫配方与一种分散流体流接触。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述分散流体流在分散泡沫沥青配方时的温度高于室温。
9.如上述任何一项权利要求所述的方法，其中泡沫沥青配方的分散涉及其雾化过程。
10.如上述任何一项权利要求所述的方法，其中泡沫沥青配方与所述颗粒材料在一个室内接触。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述颗粒材料在引入所述室之后及与所述泡沫沥青配方接触之前，受到控制以一种盘旋流动路径流动。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中，所述颗粒材料在重力影响下进入或通过所述室中其与所述泡沫沥青配方接触的区域。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述方法涉及抑制颗粒材料通向和/或通过所述区域的速度。
14.如权利要求13所述的方法，其中颗粒材料的速度是利用安装于所述室内的一块或多块挡板抑制的。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中涉及向所述室内导入一种流体，以抑制所述室内颗粒材料的速度和/或悬浮该颗粒。
16.如权利要求13或15所述的方法，其中，所述同一种流体被用来同时抑制所述室内颗粒材料的速度和/或悬浮该颗粒，以及对颗粒材料施热。
17.一种用沥青涂敷颗粒材料的设备，其中，该设备包括一个带有颗粒材料入口的室、一种用于将泡沫沥青配方引入室内的沥青配方进料装置和一种用于分散泡沫沥青配方的分散装置。
18.如权利要求17所述的设备，其中，所述分散装置包括第一个流体入口，该入口位于与沥青配方进料装置相关的位置，使得所使用的沥青配方从进料装置进入室后，即被通过第一个流体入口引入的流体分散。
19.如权利要求17或18所述的设备，其中所述室包括第二个气体入口和一个气体出口，使用时，其中第二个气体入口是流经该室的气体通过气体出口流出之前的通道。
20.如权利要求17或19所述的设备，其中，所述室的内表面包含一个或多个挡板或折流板。
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