一種道路用生物瀝青及其制備裝置和制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于瀝青材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種道路用生物瀝青及其制備裝 置和制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，大規(guī)模的高等級公路瀝青路面建設(shè)與養(yǎng)護工程對瀝青材料的需求不斷增 加，而不可再生的石油瀝青資源逐漸消耗，尋求石油瀝青的可持續(xù)替代材料則成為國際道 路領(lǐng)域的迫切需要，生物質(zhì)重油應(yīng)運而生。生物質(zhì)在完全缺氧條件下快速加熱使生物質(zhì)迅 速熱解，將熱解氣迅速冷凝獲得初級液體燃料，即生物質(zhì)油。生物質(zhì)油是采用生物質(zhì)熱裂解 技術(shù)將生物質(zhì)經(jīng)高溫加熱、快速冷卻與中間液態(tài)產(chǎn)物分子生成氣體之前冷凝而形成的生物 質(zhì)液體油。生物質(zhì)重油是將生物質(zhì)油提取汽油、柴油后的剩余重質(zhì)油，其特點是分子量大、 粘度高，比重一般在0. 82~0. 95,其成分主要是碳氫化合物。
[0003] 目前，我國農(nóng)作物秸桿等生物質(zhì)年產(chǎn)量為7億噸以上。生物質(zhì)重油的主要重要成 分包括60%~75%的碳、5%~10%的氫、15%~30%的氧與極少量（<0? 5% )的氮與灰 分，與石油瀝青的元素組成非常接近。將生物質(zhì)重油配合石油瀝青制備成生物瀝青，二者在 化學組成上具備良好的相容性與穩(wěn)定性。生物質(zhì)油加熱后為液體，不需要專門的研磨設(shè)備 即可與石油瀝青均勻混合，設(shè)備簡單且工程造價低。因此，生物質(zhì)油有著廣闊的應(yīng)用前景。 但現(xiàn)如今，國內(nèi)生物質(zhì)重油運用于道路材料的研發(fā)與應(yīng)用極少，且根據(jù)公知制備方法得出 的生物瀝青存在高溫性能差、溫度敏感性強等缺陷，如將生物質(zhì)重油與90#基質(zhì)瀝青摻配 制成生物瀝青的軟化點為45°C，而90#基質(zhì)瀝青的軟化點為47°C，該生物瀝青的針入度指 數(shù)PI= 1.0且其單位為0. 1mm，不能完全滿足國家有關(guān)技術(shù)標準的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種道路用生 物瀝青，其成本低、制備簡便且性能優(yōu)良，具有高溫性能好、溫度敏感性低等優(yōu)點。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種道路用生物瀝青，其特征在 于：由以下重量百分比的原料制成：生物質(zhì)重油10 %~30 %，基質(zhì)瀝青60 %~84 %，甲醇 5%，低密度聚乙烯1%~5%。
[0006]上述一種道路用生物瀝青，其特征是：由以下重量百分比的原料制成：生物質(zhì)重 油20%，基質(zhì)瀝青73%，甲醇5%，低密度聚乙烯2% ;所述基質(zhì)瀝青為90號瀝青。
[0007]上述一種道路用生物瀝青，其特征是：所述生物質(zhì)重油為將生物質(zhì)油提取汽油與 柴油后的剩余重質(zhì)油且其比重為〇. 82~0. 95 ;所述生物質(zhì)油為由生物質(zhì)經(jīng)熱解制得的液 體油。
[0008]上述一種道路用生物瀝青，其特征是：所述生物質(zhì)為木肩、玉米桿、棉花桿或麥秸 桿。
[0009] 同時，本發(fā)明還公開了一種結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理且加工制作及使用操作簡便、使用 效果好的生物瀝青制備裝置，其特征在于：包括水平底座、安裝在水平底座后側(cè)上方的可 升降支撐柱、平放在水平底座上的加熱杯、套裝在加熱杯內(nèi)且對需制備生物瀝青進行攪拌 的攪拌杯、由上至下插入攪拌杯內(nèi)的攪拌器、布設(shè)在攪拌杯上方的裝料器和安裝在可升降 支撐柱上的控制箱，所述攪拌器由驅(qū)動電機進行驅(qū)動且其與驅(qū)動電機的動力輸出軸傳動連 接；所述控制箱包括安裝在可升降支撐柱頂部的箱體、布設(shè)在所述箱體內(nèi)的電子線路板以 及安裝在所述箱體外側(cè)壁上的顯示器和參數(shù)輸入單元，所述電子線路板上安裝有控制器， 所述顯示器和參數(shù)輸入單元均與控制器相接；所述攪拌杯內(nèi)裝有溫度傳感器，所述溫度傳 感器與控制器相接；所述裝料器包括上下均開口且呈豎直向布設(shè)的外殼和安裝在所述外 殼中部的內(nèi)套筒，所述外殼與內(nèi)套筒之間的空腔通過三個隔板分隔為三個裝料腔；每個所 述裝料腔底部均設(shè)置有一個能左右滑動的水平滑片，所述水平滑片上裝有與控制器相接的 稱重傳感器；所述攪拌器包括呈豎直向布設(shè)的攪拌軸和安裝在所述攪拌軸底部的攪拌頭， 所述攪拌軸套裝在內(nèi)套筒內(nèi)；所述驅(qū)動電機安裝在所述箱體內(nèi)；所述攪拌杯為用于盛裝基 質(zhì)瀝青的杯體，三個所述裝料腔分別為用于裝入生物質(zhì)重油、甲醇和低密度聚乙烯的裝料 腔。
[0010] 上述裝置，其特征是：所述攪拌器與攪拌杯呈同軸布設(shè)；所述攪拌軸上部同軸安 裝有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸上端伸入至所述箱體內(nèi)且其與驅(qū)動電機的動力輸出軸傳動連接；所述 轉(zhuǎn)軸底端固定安裝在所述攪拌軸的頂端。
[0011] 上述裝置，其特征是：所述加熱杯包括圓柱形杯體，所述圓柱形杯體的側(cè)壁和底部 均設(shè)置有多個電加熱片，多個所述電加熱片均由加熱控制芯片進行控制；所述加熱控制芯 片與控制器相接。
[0012] 上述裝置，其特征是：所述裝料器呈豎直向布設(shè)且其位于攪拌杯的正上方；所述 裝料器通過連接桿支撐在可升降支撐柱上，所述連接桿連接于所述外殼和可升降支撐柱之 間；所述外殼為圓錐形且其直徑由上至下逐漸縮小。
[0013] 上述裝置，其特征是：所述攪拌頭伸入至攪拌杯內(nèi)；所述攪拌杯為圓柱形且其上 部設(shè)置有頂蓋，所述頂蓋中部開有供所述攪拌軸穿過的通孔；所述可升降支撐柱包括下套 筒、同軸套裝在所述下套筒內(nèi)的立柱和對所述下套筒與所述立柱進行鎖緊固定的鎖緊件， 所述鎖緊件安裝在所述下套筒的上部側(cè)壁上。
[0014] 另外，本發(fā)明還公開了一種方法步驟簡單、設(shè)計合理且操作簡易、所制備生物瀝青 性能優(yōu)良的生物瀝青制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟：
[0015] 步驟一、基質(zhì)瀝青加熱：將基質(zhì)瀝青加熱至溫度T1，其中Tl= 140°C~160°C;
[0016] 步驟二、低密度聚乙烯加入：在溫度T1條件下，將低密度聚乙烯加入步驟一中加 熱后的基質(zhì)瀝青中，在攪拌速率為500r/min~3000r/min的條件下攪拌0. 5h~1. 5h，得到 第一混合料；
[0017] 步驟三、生物質(zhì)重油加入：在溫度T1條件下，將預(yù)先加熱至50°C~70°C的生物質(zhì) 重油加入步驟二中所述第一混合料中，在攪拌速率為500r/min~3000r/min的條件下攪拌 0. 5h~lh，得到第二混合料；
[0018] 步驟四、甲醇加入：待第二混合料的溫度下降至T2后，在溫度T2條件下，將甲 醇加入步驟三中所述第二混合料中，在攪拌速率為500r/min~3000r/min的條件下攪拌 0.5h~lh，得到生物瀝青；其中T2 = 115°C~135°C。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
[0020] 1、所采用的生物瀝青成本低且制備簡便，所需原料種類少。
[0021] 2、所采用的生物瀝青性能優(yōu)良，具有高溫性能好、溫度敏感性低等優(yōu)點，能有效解 決現(xiàn)有生物瀝青存在的高溫性能較弱、溫度敏感性強以及傳統(tǒng)道路瀝青存在的價格昂貴等 問題。該生物瀝青由以下重量百分比的原料制成：生物質(zhì)重油10~30%，基質(zhì)瀝青60~ 84%，甲醇5%，低密度聚乙烯1~5%;將生物質(zhì)重油配合石油瀝青（即基質(zhì)瀝青）制備成 生物瀝青，生物質(zhì)重油與石油瀝青在化學組成上具備良好的相容性與穩(wěn)定性。其中，生物質(zhì) 重油加熱后為液體，不需要專門的研磨設(shè)備即可容易地與石油瀝青均勻混合。并且，制備過 程簡單，所用設(shè)備成本較低，能有效降低工程造價。
[0022] 3、生物質(zhì)重油為一種可再生生物資源，采用生物質(zhì)重油配合石油瀝青制備成生物 瀝青，制備出的瀝青性能完全符合國家標準要求，并且制備簡便、成本低廉，能有效利用可 再生生物資源，使生物質(zhì)重油的應(yīng)用面更寬，應(yīng)用前景更廣闊。
[0023] 4、所采用的生物瀝青制備裝置結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理且安裝及使用操作簡便，投入 成本較低，安裝