废旧轮胎粉改性橡胶沥青动态投料生产工艺的研究.doc

废旧轮胎粉改性沥青动态投料生产工艺研究 福州市公路局 陈为荣 350000摘要：橡胶沥青应力层，因其兼具防水和应力吸收的功能，正越来越广泛的应用于白改黑施工中，而我国每年的汽车增长幅度超过了10%，因此每年会产生大量不利于环保并急需处理的废旧轮胎。本文提出一种改性沥青动态投料生产工艺旨在对废旧轮胎粉生产改性沥青的工艺做些初步的探讨。关键词：废旧轮胎粉 改性沥青 动态投料 生产工艺Research on the manufacturing process of dynamic release of modified asphalt based on the flour of discarding tires Abstract: On account of the combination of the waterproof function and the stress absorbing function, AR-SAMI are widely applied on construction. Besides，the increase rate of cars per year is over 10%. Consequently, the cars huge amount would come with the presence of abundant discarding tires which are not environmentally-friendly and waiting for processing immediately. This article proposes a new manufacturing process of dynamic release of modified asphalt, aiming at prompting the preliminary discussion on the manufacturing of modified asphalt, based on the flour of discarding tires.Keyword: the flour of discarding tires modified asphalt dynamic release the manufacturing process1. 问题的提出橡胶沥青应力层，因其兼具防水和应力吸收的功能，正越来越广泛的应用于白改黑施工中。但是，作为橡胶沥青生产的主要添加剂橡胶，价格每年以几何速率上涨，已严重影响了橡胶沥青的推广、使用。而我国每年汽车的保有量以大于10%的速度增长，产生的大量废旧轮胎对环境保护是极其不利又急需处理。那么，有没有一种工艺，能够方便、稳定、快捷的将废旧轮胎粉作为主要的添加剂生产，对废旧轮胎粉生产改性沥橡胶沥青呢？2. 目前主要的橡胶沥青生产工艺2.1.制作浓缩的母液并用高速搅拌机泵进行拉伸和冲击加快均匀、细化、溶解，然后稀释至各项指标合格的改橡胶沥青。一次浓缩混合量通常为20吨左右。优点：高速搅拌机的均匀、细化、溶解速度很快，产量较高，能耗少，设备功率一般为70KW左右，设备也相对简单。弊端：由于浓缩比大，必须使用195以上的高温沥青。橡胶特别是废旧轮胎粉胶粉在180左右开始充分溶解，基质沥青的加热温度越 高，橡胶越容易被溶化、并能加快溶解速度。但 是，沥青的温度过高，沥青容易老化;橡胶会被氧化、焦 化、分解、降解，造成使用性能下降。所以基质沥青的温度应控 制在165-180之间。本工艺使用195以上的高温沥青，使沥青老化严重，特别是成品老化后的延度难以控制在较好的水平2.2.按确定的高分子含量投料并用胶体磨将其磨细混合，缩短生产周期，一次混合量通常是8吨左右。可以形象的比喻为：用茶缸去接水再倒进桶里，一杯一杯直至桶满为止。优点：只需要180的高温沥青，有效的避免了沥青高温老化的问题。弊端：由于胶体磨的流量没有太大规格，使产量大打折扣，而且能耗大，设备功率一般为180KW左右（含输送泵），设备相对复杂；那么是否有一种加工工艺能够综合上述两种方式的优点避其缺陷呢？3.橡胶沥青生产动态投料工艺3.1.废旧轮胎粉橡胶沥青生产的必备条件经过消化、分析橡胶沥青生产工艺的相关资料，吸收国内外改性沥青生产厂家和橡胶沥青设备生产厂家先进经验，摒弃国内外橡胶沥青生产厂家和橡胶沥青设备生产厂家的工艺缺陷，我们提出大批量生产出高质量的沥青必须具备有的条件：3.1.1.先进合理的生产工艺和与之配套的关键设备的选型以及罐体容量的配置；3.1.2.精确的检测仪器和试验设备以及高素质的可指导生产的技术人员；3.1.3.沥青和废旧轮胎粉的相容性配伍试验和原材料的选择；3.1.4.在生产的环节中检测准确性和实验是为了相容性和原材料的选择并将实验的结果应用于大批量的生产；3.2. 废旧轮胎粉橡胶沥青沥青动态投料生产工艺的技术方案我们提出的废旧轮胎粉橡胶沥青沥青动态投料生产工艺很好地解决了这个问题。它具有流量较大，产量较高，能耗少，操作简单，产品不易老化的优点。废旧轮胎粉橡胶沥青沥青动态投料生产工艺的技术方案是：3.2.1测定原料沥青的性能，得出沥青改性需要加入的废旧轮胎粉的重量比；3.2.2.将180的沥青放入膨化罐、；3.2.3.沥青在膨化罐、泵机和管道、投料罐、磨机和泵、管道依次连接后再接膨化罐构成的循环设备中循环流动，改性剂（废旧轮胎粉）从循环设备中的投料罐中加入，与沥青一起经过磨机循环，在泵机中流过5080重量沥青的过程中逐步将废旧轮胎粉全部加入；在膨化罐泵机和管道、投料罐、磨机和泵、管道依次连接后再接膨化罐构成的循环设备中循环流动，改性剂（废旧轮胎粉）从循环设备中的投料罐中加入，与沥青一起经过磨机循环，在泵机中流过5080重量沥青的过程中逐步将废旧轮胎粉全部加入；3.2.4.保持膨化罐的搅拌器工作，直至废旧轮胎粉全部融解，沥青改性合格为止；3.2.5.添加稳定剂，废旧轮胎粉橡胶沥青成品定型。动态循环投料工艺与现有生产工艺的比较的效果是： 动态循环投料生产工艺有效的避免了上述两种改性沥青生产工艺的不足，完善了整个的生产过程，仅仅作一次罐的液位的监测、操作二个阀门，磨机工作一小时左右就可完成100吨改性沥青的生产，大大的降低了电力消耗、劳动强度和潜在的风险，具有流量较大，产量较高，能耗少，操作简单，产品不易老化的优点。图1是废旧轮胎粉橡胶沥青的生产工艺原理图。其中，1泵机，2磨机和泵。1 215T投料混合罐SBS料斗40T成品溶解罐添加剂供应线沥青供应线成品发油管线导热油加温线图1通过1号线取40吨膨化罐的部分沥青进入15吨投料罐，同时废旧轮胎粉通过上料线进入15吨投料罐混合后，经2号磨机回程线均匀细化后回到40吨膨化罐，回到40吨膨化罐的流体与膨化罐中原有的沥青由膨化罐中的搅拌器混合，混合后继续被1号线抽取，如此循环；在泵机1中流过2030吨沥青的过程中，直至废旧轮胎粉投料完成，关闭1号线，用2号线将15吨投料罐磨空，即完成投料过程。通过15吨投料罐投料，改性剂（一般是废旧轮胎粉）（根据沥青的性能确定配方比例，一般是基质沥青质量的1825%）通常在5080分钟的时间内投入循环的沥青中（根据废旧轮胎粉的溶解性确定投料时间）。根据日生产量，可建造若干个40吨的膨化罐以保证产量的需要。3.3.改性沥青生产动态循环投料工艺步骤如下：3.3.1.先将40吨膨化罐注满30吨基质沥青并加温到180；3.3.2.开启40吨膨化罐中的搅拌器。开启1号循环线沥青泵机1，泵机1的流量为6吨/吨。开启2号循环线磨机，使沥青在40吨膨化和15吨投料罐之间形成内循环。3.3.3.开启投料罐搅拌器并开始投料。改性剂(一般是SBS)逐步投入15吨投料罐中，根据SBS料的密度和上料器的效率而定上料时间，通常情况下，投料速度越慢越好，但速度太慢会影响产量，较佳的时间大约是50-80分钟。3.3.4.投料完成后，关闭1号线，但是2号线继续工作直至15吨投料罐空为止，再关闭2号线。保持40吨膨化罐的搅拌器继续工作，直至产品合格为止。3.3.5.当第一次40吨膨化罐的1和2号线关闭以后就可开启另一次40吨膨化罐的1和2号线，做下一罐的生产。4.改性沥青生产动态循环投料工艺有三点关键技术：4.1.膨化罐中间取油技术一号循环线在40吨膨化罐的取油点的位置，是取油点以上40吨膨化罐内沥青的体积，应小于15吨投料罐的体积，从而保证15吨投料罐不会溢罐。膨化罐中间取油技术成功地将一号循环线和二号循环线连接起来，形成一个大的循环，从而保证投料能够一次投完。4.2.搅拌器悬轴技术在沥青加工设备中，浸在沥青中的连接轴的支撑历来是个非常头痛而又无法解决的问题。浸在沥青中的连接轴的支撑，因沥青中不可避免的含有泥沙、石硝及各种杂质，常常会将支撑中的轴承拉伤，不管轴承是轴套类型还是轴承类型。沥青加工设备的故障中，绝大多数是轴承损坏。而在改性沥青生产动态循环投料工艺中，无论是膨化罐中的搅拌器还是投料罐中的搅拌器，都需要长时间连续工作，若采用传统的搅拌器，浸在沥青中的连接轴的支撑故障率会非常高；若把轴的两个支撑都放在沥青液面以上，则由于沥青液面内连接轴太长，会造成连接轴失稳、抖动、折断。为了解决这一难题，我们采用了搅拌器悬轴技术。所谓搅拌器悬轴技术（如图2），就是将连接轴的支撑放在罐外，沥青液面内没有支撑，为了解决连接轴失稳、抖动、折断的问题，将连接轴的直径加大到标准直径的34倍并采用 图2实轴，以连接轴自身的重量保证连接轴的稳定性。这样既免除了浸在沥青中的连接轴的支撑故障率高的问题，又保证了连接轴的稳定性。在实际使用中，采用悬轴技术的搅拌器运行平稳。4.3.废旧轮胎粉碾压研磨技术实际上在废旧轮胎粉改性沥青的生产中主要的生产难点是如何将废旧轮胎粉均匀地分散溶解在沥青中，细化的目地也就是要便于溶解，而并不是越细化溶解就越快，有一定的助熔效果，但废旧轮胎粉的溶解是需要一定地时间的，换句话说如果用很细的胶体磨也不能过磨后就直接装车使用，所以在生产中不需要将废旧轮胎粉磨得太细，当沥青达到140时掺入的废旧轮胎粉在高温下已经是软化的橡胶体，对软化的橡胶体用太细缝隙的胶体磨会产生大量的切割热和极度拉伸，造成产品延度指标不稳定。所谓废旧轮胎粉碾压研磨技术就是高速研磨机（图3）的磨片圆柱磙子轴承，当电动机转动时，自吸叶片将物料压向轴承的内外圈之间的滚动体