[发明专利]改性硫磺颗粒及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及硫磺技术领域，是一种改性硫磺颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

为适应公路交通不断增长的需要，提高路面的设计、施工质量，特别是沥青面层的质量，使其在设计年限内满足承载能力、耐久性、舒适性、安全性的要求，公路科技人员在面层胶结料方面做了大量的研究，各种配方的改性沥青得到了广泛的应用，一些新的改性方法也在不断研究。早在一个世纪前，人们就知道硫磺具有提高沥青质量的特性，硫磺改性在美国、加拿大70年代就应用很广泛，但其硫化氢的抑制效果不理想，而在我国硫磺改性还是一个空白。硫磺与沥青有很好的相容性，与集料有很好的粘结性，拌和过程中在骨料的剪切下，使硫磺以非常细的颗粒均匀地分散在沥青中，部分呈化学结合，在沥青中溶解，在沥青相中分散，可以使粘稠的沥青变得稀释，最终形成结晶，达到改性的结果，使用添加硫磺的胶结料拌和出的混合料使结构抗压、抗裂性增强，提高沥青路面面层的高温抗车辙性能，协助改善低温性能，提高混合料的水稳定性。又由于近年来脱硫工艺的进步，炼油厂的燃料脱硫以及来自含硫天然气和油砂的硫磺产量猛增，全球硫供应达到了历史最高水平，所以价格降了下来，预计硫的供过于求的状况将持续十年，这段时间内硫的价格将持续下降。这样硫磺改性就显出了它的优越性。单质硫磺的熔点为115℃，比较低，在高温下硫磺与沥青反应放出大量对人体有害的硫化氢气体使该技术的应用受到限制。专利U.S.Pat.No.3,960,585公开了在硫磺沥青混合料中加入自由基型抑制剂来抑制硫化氢气体, 但硫化氢抑制剂必须在混合工厂中添加, 需在混合工厂中安装和维护注入设备, 增加工程的成本；其次少量的硫化氢抑制剂加入到大量混合料中会遇到混合不均匀的问题, 最终影响抑制效率。

发明内容

本发明提供了一种改性硫磺颗粒及其制备方法和应用，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有在硫磺沥青混合料中加入自由基型抑制剂的生产成本高、混合不均匀而造成抑制效果差的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种改性硫磺颗粒，原料按重量份数含有硫磺80份至100份、硫化氢抑制剂1份至10份；该改性硫磺颗粒按下述步骤得到：第一步，将所需量的硫磺和硫化氢抑制剂加入反应容器中混合均匀, 然后把混合均匀后的硫磺和硫化氢抑制剂置于130℃至140℃的油浴中加热, 待硫磺和硫化氢抑制剂熔融后反应25分钟至35分钟，然后得到呈亮灰黑色的混合物；第二步，将反应容器中反应后的混合物倒入冷水中冷却分散成固体颗粒,过滤后得到改性硫磺颗粒。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述硫化氢抑制剂包括硫化氢主抑制剂和硫化氢协同抑制剂；硫化氢主抑制剂在硫化氢抑制剂中的质量百分含量为1%至9%。

上述硫化氢主抑制剂为硅藻土, 硅藻土的粒径为150目至200目。

上述硫化氢协同抑制剂为13X分子筛；或/和，冷水的温度为0℃至5℃。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种改性硫磺颗粒的制备方法，原料按重量份数含有硫磺80份至100份、硫化氢抑制剂1份至10份；该改性硫磺颗粒的制备方法按下述步骤进行：第一步，将所需量的硫磺和硫化氢抑制剂加入反应容器中混合均匀, 然后把混合均匀后的硫磺和硫化氢抑制剂置于130℃至140℃的油浴中加热, 待硫磺和硫化氢抑制剂熔融后反应25分钟至35分钟后得到呈亮灰黑色的混合物；第二步，将反应容器中反应后的混合物倒入冷水中冷却分散成固体颗粒,过滤后得到改性硫磺颗粒。下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

上述硫化氢抑制剂包括硫化氢主抑制剂和硫化氢协同抑制剂；硫化氢主抑制剂在硫化氢抑制剂中的质量百分含量为1%至9%。

上述硫化氢主抑制剂为硅藻土, 硅藻土的粒径为150目至200目。

上述硫化氢协同抑制剂为13X分子筛；或/和，冷水的温度为0℃至5℃。

本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的：一种改性硫磺颗粒在路面铺设中的应用。

本发明通过硫磺和硫化氢抑制剂在油浴中加热反应，反应后的混合物倒入冷水中过滤得到改性硫磺颗粒；本发明具有原料易得、物理及化学性质稳定、便于存储和运输、与沥青配合使用硫化氢抑制效果好的特点，降低了生产成本，提高了生产效率。

具体实施方式