[发明专利]一种乳状煤沥青制备方法

说明书

本发明属煤沥青(煤焦油)乳液和乳状煤沥青(煤焦油)的制备工艺。

石油沥青乳液及石油沥青的乳化已在工程中得到广泛应用。而煤沥青(煤焦油)由于其比重密度远远高于石油沥青，也就是说大大高于通常用作主要溶剂的水的相对密度，其乳化过程及其乳液的存放稳定性，一直未能得到较好解决。

国外已有的煤沥青乳液，其配方中的化学试剂品种多，用量大，乳化工艺复杂。工程上缺乏较好的实用性，且其可乳化的煤沥青(煤焦油)品种标号有所限制，只能乳化最高相对密度在1.23以下的煤沥青。例如美国专利2670332曾公布了一种“水包油型的煤焦油乳化及其制备过程”的专利文件，其外加剂多达四种，总用量最高达10％，制备工艺繁琐复杂，其中还需调整乳状液的pH值。英国专利830521的组份成本价格高，沥青含量低(与水配合比例为50％)，其乳化沥青品种限制为相对密度1.23以下标号。国内目前通常仍使用明火高温(130℃左右)加热煤沥青。其耗能大，劳动条件差，污染环境严重，沥青易老化。四川、河北石家庄等地曾进行过试验，均因限制条件较多，稳定性差，工程使用时，乳液还需进行搅拌。限制了煤沥青的普及使用。

本发明的目的是提供一种配比简单，乳化质量好，工艺过程简单，工程适用性好的煤沥青乳液制备工艺及乳状煤沥青制备工艺。

本发明的另一个目的是提供一种能使相对密度差较大的水溶剂和沥青两者之间进行充分乳化及保持其存放稳定性的制备工艺。

同时，通过对本发明产品的应用，以达到降低工程能耗，改善环境保护和职业保护条件。

本发明采取了如下技术方案。

采用高分子化合物明胶和羧甲基纤维素钠盐制备煤沥青乳液。这些材料为颗粒和粉末状固体，水溶性好，材料来源丰富。其配比(以有效成分含量为100％重量计)在水96％至99％；明胶0.7％至3.0％，羧甲基纤维素钠盐0.2％—1.0％范围内确定，工艺过程为先将水加热至40℃至70℃，溶入比例重量的明胶和羧甲基纤维素钠盐搅拌均匀。各组份可进一步在水97％至98％；明胶0.8％至2.5％；羧甲基纤维素钠盐0.25％至0.6％范围内确定。水加热至50℃左右，溶入比例重量的各组份，搅拌5—10mln即可。

乳化煤沥青时，可采用T1到T9标号的煤沥青，或者煤焦油。其配比范围以煤沥青(煤焦油)在55％到61％之间；以煤沥青乳液在39％到45％之间确定。煤沥青(或煤焦油)加热至60℃到90℃之间，其不脱水份计入乳化液水份含量中其计算公式为：调整后的煤沥青含量％＝设计煤沥青含量％×(1＋煤沥青含水量％)；按比例将沥青溶液和乳液输入高速搅拌器或均化器进行混合乳化，即制得成品。乳状沥青可在30℃以下温度，贮存一个月以内不分层、不破乳和凝固。旋工使用时，无论是贯入法施工，还是拌和法施工均可直接使用。

采用本发明工艺制备的乳液乳化煤沥青，由于乳液中的乳化剂可降低水的表面张力(70℃进将水的表面张力将至50N/m，此时煤沥青的表面张力为4.81N/m)而引起乳化、分散和增稠作用，达到乳化煤沥青及稳定乳状煤沥青的目的。由于本发明工艺采取低温一次加热煤沥青，有效地降低了能耗，减少了高温和反复加热引起的煤沥青的老化。本发明配方TE—2与国外配方I(英国专利2670330)、国外配方II(英国专利830521)以及国内四川配方、石家庄配方和石油沥青乳液配方的乳化温度对照表如下表：(表见文后)

经申请人大量的试验数据表明，煤沥青加热至60℃至90℃之间，其粘度指标即可达到道路粘度计测定值C＝24.7％以下，相对应于胜利100^#石油沥青加热至130℃的指标。底温不脱水乳化不但对降低能耗有重要意义，而且对减弱煤沥青受高温和反复加热造成的老化有明显的作用。试验表明，其针入度降低的变化率减少了1—14％；软化点提高的变化率减少了1—10％，重量损失减少了1—33％。其致癌挥发物质多环芳烃浓度降低了40.4倍，对环保的社会效益和工人的职业保护意义十分明显。

本发明的乳化液可调整乳化密度在1.245(目前我国沥青的最高密度)以下的T1到T9标号的煤沥青或煤焦油。

相比已有技术，本发明有明显的效果。乳化剂、外加剂相对成本低、乳化剂基本适合我国现有标号的煤沥青和煤焦油。采用低温一次乳化、耗能低、污染小，乳液的存放稳定性好，是适合我国国情的一种煤沥青乳化工艺。