專利名稱：：熔煤瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種改性瀝青及其制備方法。瀝青是重要的建筑材料和化工原料，在工業(yè)生產(chǎn)和民用建筑中應(yīng)用非常廣泛。從質(zhì)量和性能上看，瀝青必須有一定的物理性能和粘附性能。在低溫條件下應(yīng)有彈性和塑性，在高溫時有足夠的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，在加工和使用條件下應(yīng)具有抗老化能力，還應(yīng)有與各種礦料和結(jié)構(gòu)表面的粘結(jié)力，以及對應(yīng)變值適應(yīng)性和耐疲勞性。通常石油加工廠制備的瀝青不能滿足這些要求;而煤焦油瀝青，由于它存在粘附性和抗老化性差，污染嚴(yán)重等弊端，使其在建筑中的應(yīng)用受到限制。因此，近二十年來世界各國大力開發(fā)添加橡膠、樹脂、炭黑、礦物填充劑的改性瀝青，使瀝青的物理化學(xué)性能得以改善。但是由于這些改性材料價格相對比較昂貴，限制了其使用范圍。其次，我國風(fēng)化煤分布很廣，儲量很大，但迄今仍未得到較好的利用。本發(fā)明的目的在于提供一種熔煤瀝青及其制備方法。在瀝青中混入一定量的微細(xì)煤粉，以降低成本，改善石油瀝青和煤瀝青的物理化學(xué)性能，擴(kuò)大石油瀝青和煤瀝青的使用范圍。同時，可以充分利用風(fēng)化煤，變廢為寶。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明所述的熔煤瀝青，其重量百分組成為，瀝青60～70煤粉18～30助劑5～20催化劑0.4～5所述的催化劑選自三氯化鋁、二氯化鋅、三氯化鐵、氫氧化鈉四者之一，助劑選自萘油、蒽油、煤焦油三者之一，所述的煤粉粒度為60～200目。本發(fā)明所用的煤粉如為風(fēng)化煤粉，則相應(yīng)的催化劑可選用氫氧化鈉，助劑選用煤焦油，熔煤瀝青中助劑的重量含量為5～15%，催化劑重量含量為1.5～2.5%。本發(fā)明所用的煤粉如為褐煤粉，則相應(yīng)的催化劑可選用二氯化鋅，助劑選用萘油，熔煤瀝青中催化劑的重量含量為0.8～3%，助劑的重量含量為12～18%。本發(fā)明所用的煤粉如為煙煤粉，則相應(yīng)的催化劑可選用三氯化鋁，助劑為蒽油，熔煤瀝青中催化劑的重量含量為0.5～1.7%，助劑的重量含量為12～15%。如上所述的一種熔煤瀝青的制備方法，包括以下反應(yīng)步驟將瀝青加熱熔化后，常壓下混入煤粉、催化劑和助劑，在250～420℃下攪拌反應(yīng)1～5小時。其中，對于風(fēng)化煤粉，褐煤粉，煙煤粉，其較佳的反應(yīng)溫度為280～300℃，260～275℃，310～325℃。本發(fā)明實施時，可采用槳翼式攪拌，較佳的攪拌速率為350～400轉(zhuǎn)/分。煤是一種混有無機(jī)雜質(zhì)的大分子縮合芳香體系，將煤粉混入瀝青中制備改性瀝青，發(fā)明人經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，加熱溫度超過煤粉的熔點或熱熔、熱解溫度之后，少部分煤裂解生成焦油溶解于瀝青中，而大部分煤結(jié)構(gòu)骨架則細(xì)分散于溶劑化的瀝青介質(zhì)中，通過族組成分析發(fā)現(xiàn)，熔煤瀝青和原瀝青相比，烴族組成發(fā)生了變化，即烷烴和瀝青質(zhì)的含量減少，而芳烴和膠質(zhì)的組分增加。另外，用三氯甲烷洗滌原煤和熔煤瀝青，通過電子顯微鏡觀察原煤粒和熔煤瀝青中的煤粒，發(fā)現(xiàn)處理前的原煤粒表面光滑，棱角分明，透明度差，而熔煤瀝青中的煤粒透光性不均勻，結(jié)構(gòu)疏松，邊棱變得園滑，由族組成分析及電子顯微鏡觀察可知，煤粉在熱瀝青中明顯發(fā)生了熱解和熔融作用。說明在催化劑和助劑的作用下，在瀝青中混入一定量的煤粉，對原瀝青有改質(zhì)作用，即提質(zhì)作用，對于改善建筑、道路瀝青質(zhì)量，有重要實用價值。本發(fā)明具有以下優(yōu)點，第一，由于在瀝青中摻入了一定量的煤粉，煤的價格比瀝青價格低得多，降低了成本;同時減少了污染，改善了操作工人的勞動條件。第二，由于煤粉的混入，煤粒在瀝青中部分發(fā)生了明顯的熱解和熔融作用，使瀝青族組成發(fā)生了變化，起到了改善瀝青品質(zhì)的作用。第三，本發(fā)明可利用風(fēng)化煤，變廢為寶，開辟了風(fēng)化煤利用的新途徑。圖1是原煤粒的電子顯微鏡照片(放大100萬倍)。圖2是熔煤瀝青中煤粒的電子顯微鏡照片(放大100萬倍)。以下通過實施例，結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實施例1將軟化點為52.5℃、2Kg的石油瀝青加熱熔化后，混入0.8Kg、粒度80目的四川南桐風(fēng)化煤，0.06Kg的氫氧化鈉，和0.3Kg的煤焦油。常壓下，反應(yīng)溫度為285～295℃，攪拌反應(yīng)1.5小時，攪拌速率為300～320轉(zhuǎn)/分，獲得產(chǎn)物指標(biāo)為軟化點40.5℃，針入度125(1/10mm)，延度40cm。實施例2將軟化點為40.5℃、2Kg的石油瀝青加熱熔化后，混入0.75Kg、粒度60目的山西繁峙褐煤，0.08Kg的二氯化鋅和0.5Kg的萘油，常壓下，反應(yīng)溫度為265～275℃，攪拌反應(yīng)1.2小時，攪拌速率為320～330轉(zhuǎn)/分。獲得產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)為軟化點42℃，針入度102(1/10mm)，延度41cm。實施例3將大同氣煤(灰分3.7%，水分4.8%，揮發(fā)分28.21%)磨細(xì)至80目。將2Kg、100乙號石油瀝青(軟化點41℃，延度55cm，針入度110(1/10mm))加熱熔化，混入0.8Kg的大同氣煤，0.04Kg的三氯化鋁，0.45Kg的蒽油，常壓下，反應(yīng)溫度為310～320℃，機(jī)械攪拌反應(yīng)2小時，攪拌速率為380轉(zhuǎn)/分，產(chǎn)品質(zhì)量全面提高，即軟化點51℃，針入度85(1/10mm)，延度60cm。實施例4將2.1Kg、30乙號石油瀝青加熱熔化，混入0.65Kg、80目的大同氣煤，0.135Kg的三氯化鐵，0.6Kg的煤焦油，常壓下，反應(yīng)溫度315～320℃，采用槳翼式攪拌，反應(yīng)4小時，攪拌速率為360～390轉(zhuǎn)/分，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)于原30乙號石油瀝青，其指標(biāo)對比如下實施例5將2.1Kg、100乙號石油瀝青加熱熔化，混入0.7Kg、60目的山西霍縣肥煤(灰分7.1%，水分1.1%，揮發(fā)分27%)，0.05Kg的三氯化鐵，0.6Kg的煤焦油，常壓下，反應(yīng)溫度330～400℃，反應(yīng)2小時，攪拌速率380～400轉(zhuǎn)/分，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)于原100乙號瀝青，其指標(biāo)對比如下實施例61、將2Kg、60乙號石油瀝青加熱熔化，混入0.75Kg、80目的大同氣煤，0.02Kg的二氯化鋅，0.2Kg的萘油，常壓下，反應(yīng)溫度為315～325℃，采用槳翼式攪拌，反應(yīng)2小時，攪拌速率380～395轉(zhuǎn)/分。產(chǎn)物質(zhì)量優(yōu)于原石油瀝青，其組成為(扣除其中萘油組分)原大同氣煤組成為芳烴40.74%，膠質(zhì)39.51%，瀝青質(zhì)19.75%。熔煤瀝青中的芳烴，膠質(zhì)含量上升，烷烴含量下降，與60乙號石油瀝青差別明顯。2、參見圖1、圖2。圖1為原煤顆粒、圖2為熔煤石油瀝青中的煤粒電子顯微鏡照片(放大100萬倍)。熔煤瀝青經(jīng)CHCL3徹底清洗。由圖1、圖2可見，處理前煤粒表面光滑，棱角分明，透明度差，而熔煤瀝青中的煤粒透光不均勻，結(jié)構(gòu)疏松，邊棱變得園滑。3、由組成分析及電子顯微鏡照片觀察可以證明，煤粉在瀝青中有熱熔融作用，發(fā)生了物理、物理化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)。實施例7將3Kg太鋼煤瀝青(軟化點80℃)加熱熔化，加入1.2Kg、120目的大同氣煤，0.03Kg的三氯化鐵，和0.8Kg的煤焦油，反應(yīng)溫度為310～330℃，常壓下反應(yīng)4.5小時，采用槳翼式攪拌，攪拌速率為380轉(zhuǎn)/分，產(chǎn)物質(zhì)量優(yōu)于原煤瀝青。原煤瀝青和熔煤瀝青質(zhì)量指標(biāo)對比如下<tablesid="table4"num="004"><tablealign="center">軟化點℃針入度1／10cm延度cm脆點℃煤瀝青803312-8.5熔煤瀝青903515－11.3</table></tables>權(quán)利要求1.一種熔煤瀝青，特征在于其重量百分組成為瀝青60～70煤粉18～30助劑5～20催化劑0.4～5所述的催化劑選自三氯化鋁、二氯化鋅、三氯化鐵、氫氧化鈉四者之一，助劑選自萘油、蒽油、煤焦油三者之一，所述的煤粉粒度為60～200目。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔煤瀝青，其特征在于所述的煤粉為風(fēng)化煤粉，催化劑為氫氧化鈉，助劑為煤焦油，熔煤瀝青中助劑的重量含量為5～15%，催化劑重量含量為1.5～2.5%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔煤瀝青，其特征在于所述的煤粉為褐煤粉，催化劑為二氯化鋅，助劑為萘油，熔煤瀝青中催化劑的重量含量為0.8～3%，助劑的重量含量為12～18%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔煤瀝青，其特征在于所述的煤粉為煙煤粉，所述的催化劑為三氯化鋁，助劑為蒽油，熔煤瀝青中催化劑的重量含量為0.5～1.7%，助劑的重量含量為12～15%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔煤瀝青的制備方法，其特征在于將瀝青加熱熔化后，常壓下混入煤粉、催化劑和助劑，在250～420℃下攪拌反應(yīng)1～5小時。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種熔煤瀝青的制備方法，其特征在于所述的攪拌為槳翼式攪拌，攪拌速率為350～400轉(zhuǎn)/分。全文摘要本發(fā)明公開了一種熔煤瀝青及其制備方法。熔煤瀝青由瀝青、煤粉、助劑及催化劑組成，催化劑選自三氯化鋁、二氯化鋅、三氯化鐵、氫氧化鈉四者之一，助劑選自萘油、蒽油、煤焦油三者之一。其制備方法為，將瀝青加熱熔化后，常壓下混入煤粉及助劑、催化劑，在250～420℃下攪拌反應(yīng)1～5小時。本發(fā)明由于在瀝青中混入了一定量的煤粉，改善了石油瀝青和煤瀝青的物理化學(xué)性能，擴(kuò)大了其使用范圍。文檔編號C10C3/00GK1058985SQ91102878公開日1992年2月26日申請日期1991年4月19日優(yōu)先權(quán)日1991年4月19日發(fā)明者李仁琨,孫淑和,成紹鑫,汪裕福,陳程夏申請人:煤炭科學(xué)研究總院合肥研究所