CN1274747C - 使用脱墨污泥制备的沥青复合改性剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种利用造纸工业尤其是废纸再生工业废弃物(脱墨污泥)制备的沥青复合改性剂及其制造方法。用这种沥青复合改性剂拌制的沥青碎石混合料，能有效抗沥青老化，抵抗沥青在石料上剥落，并能减少沥青用量。
Description
本发明涉及一种利用造纸工业尤其是废纸再生工业废弃物(脱墨污泥)制备的沥青复合改性剂及其制造方法。
发明背景
为保护日益减少的森林自然资源，利用废纸再生产再生纸，是当今造纸工业的一个必然趋势。但是在生产再生纸以及生产纸张过程中产生大量废弃物，带来严重的环境问题。随着国家环境保护政策的日益严格，合理处理造纸工业的废弃物成为人们越来越关注的焦点。
中国轻工业出版社1999年11月出版的《制浆造纸节能技术》中描述了废纸回收中废水、废渣的处理。其中述及废纸再生中废渣量最大的是浮选槽出来的废弃物-脱墨污泥，每生产一吨再生纸产生约150公斤的脱墨污泥。脱墨污泥中主要是印刷油墨、白土、填料、细小纤维等，采用的处理方法一般是焚烧或填埋，如Marimuthu P，Gunasekaran JP等在IPPTA，1999，11(1)：11-18.公开了对造纸污泥进行焚烧的方法，但是焚烧处理方法设备投资大，需要造价昂贵的焚烧炉，还要消耗大量的燃料，从资源利用角度是不合理的，而且焚烧造成二次污染。
造纸污泥的再生利用有许多方法，较长纤维用于制造纤维复合材料；含纤维较多的污泥可用于生产乳酸；污泥还可用作燃料回收能量等。如中国专利CN1156126A提及利用污泥的木质素等有机物与制浆造纸中的粗浆渣或废纸浆制造纤维板。而进一步开发研究造纸废浆污泥的新的处理和再生利用方法，具有很重要的意义。
发明概述
本发明提供一种利用造纸污泥制造的复合改性剂。
本发明还提供制造这种沥青复合改性剂的方法，它包括在造纸工业尤其是废纸再生工业的脱墨污泥中加入水，使其水含量约为75-80％(重量)，搅拌均匀成浆糊状，再加入碱性试剂，充分搅拌均匀后，制成沥青复合改性剂。这种沥青复合改性剂能有效抗沥青老化，抵抗沥青在石料上剥落，并能减少沥青用量。
下面结合实施例对本发明作更详细的描述。
发明的详细描述
各种公路上使用的沥青是沥青和石料以及复合改性剂均匀搅制的物料，复合改性剂中所含的纤维在拌制沥青碎石混合料中起加筋作用。目前，在拌制沥青碎石混合料时一般使用木质纤维，其用量为沥青混合料的约0.3-0.5％。
脱墨污泥的水含量一般约为60-65％(重量)。水含量在此范围的脱墨污泥呈结团或滤饼状，并不流淌水，但用手搓揉能成为松散的小颗粒。用稀盐酸滴定有起泡反应。脱墨污泥中含有大量纤维以及CaCO3颗粒。这种呈微碱性纤维和细小的CaCO3颗粒是拌制沥青混合料理想的填充材料。但是在拌制过程中，脱墨污泥与170-180℃的沥青和碎石炒拌，脱墨污泥会脱水，由于含CaCO3的粉浆包裹在纤维上，而变得坚硬如石，不象木质纤维那样细软如绒毛，这种纤维起不到加筋作用。
本发明针对上述问题，开发研究得出新的利用造纸污泥制造沥青复合改性剂的方法，该方法在充分利用脱墨污泥原有60-65％(重量)含水量基础上，不进行烘干处理，而是增加水分，搅拌均匀成糊料，再掺加碱性试剂，搅拌均匀制成沥青复合改性剂。以制成的沥青复合改性剂重量为基准，包含75-80％(重量)的水，1-3％(重量)的碱性试剂。
碱性试剂选自如NaOH、KOH、Na2CO3、CaCO3或CaO等。
使用本发明的沥青复合改性剂拌制沥青混合料时，根据拌制的沥青混合料的用途，选择沥青、矿料和沥青复合改性剂的比例。本发明中矿料、沥青和沥青复合改性剂的混合比例在935-965∶45-60∶3.5-6.5(重量)范围。
本发明方法的特点是脱墨污泥不需经过干燥和细化，也不需要加入表面活性剂，只需加入水和碱性试剂，就可以直接作为沥青复合改性剂用于沥青拌制中，用其拌制的沥青混合料铺筑路面能够提高抵抗松散和防止出现裂缝的能力，延长沥青路面的路用寿命。
在拌制沥青混合料时，经试验发现，每吨混合料的沥青用量必须适当减少。如果还是用原来的最佳沥青用量，就会出现稳定度(N)偏低，流值偏大，这说明掺入根据原来最佳量计算的本发明沥青复合改性剂时，拌制沥青混合料还存在自由沥青，必须减去这部分自由沥青。以本领域技术人员已知的马歇尔技术指标衡量，达到同样的马歇尔技术指标值，使用本发明的沥青复合改性剂拌制沥青混合料时，沥青用量可减少约5％。使用本发明沥青复合改性剂的的另一个明显效果是，由于该复合改性的作用，粗颗粒碎石上粘结不少小石屑。因此，这种沥青复合改性剂既能抗沥青老化，又能抗沥青在石料上的剥落。
下面结合实施例近说明本发明。
实施例1
制备沥青复合改性剂
在一个容器加入10千克取自造纸厂排出的污泥(水含量为60％(重量))，加入水11.78千克，搅拌均匀为糊料，在该糊料中加入0.44千克的CaO，搅拌均匀。制得沥青复合改性剂。以沥青复合改性剂重量为基准，该沥青复合改性剂包含80％(重量)水、2％(重量)CaCO3和18％(重量)的脱墨污泥。
实施例2
制备沥青复合改性剂
按照实施例1的方法制造沥青复合改性剂，不同之处是，制得的沥青复合改性剂包含75％(重量)水、1％(重量)CaO和24％(重量)的脱墨污泥。
实施例3
制备沥青复合改性剂
按照实施例1的方法制造沥青复合改性剂，不同之处是，使用CaCO3作为碱性试剂代替CaO，制得的沥青复合改性剂包含80％(重量)水、3％(重量)碱性试剂和17％(重量)的脱墨污泥。
实施例4
制备沥青复合改性剂
按照实施例1的方法制造沥青复合改性剂，不同之处是，使用NaOH作为碱性试剂代替CaO，制得的沥青复合改性剂包含80％(重量)水、3％(重量)碱性试剂和17％(重量)的脱墨污泥。
实施例4
拌制沥青混合料
按照常规拌制沥青碎石混合料的方法，使用埃索70#沥青(针入度：25℃时为61；延伸度：0.25℃时＞150厘米；软化点：51℃)、玛瑙碎石和实施例1的沥青改性剂拌制沥青玛瑙碎石混合料(SMA)。拌制一吨混合料，使用935千克玛瑙碎石，沥青58.5千克，沥青改性剂6.5千克，拌制体育场跑道使用的沥青LH15。测定制备的沥青碎石混合料的马歇尔技术指标，列于下表1。
实施例5
拌制沥青混合料
按照和实施例4相同的方式，拌制沥青碎石混合料。不同之处是，拌制一吨沥青碎石混合料使用950千克碎石，45千克沥青和5千克实施例1的制备的沥青改性剂，拌制普通公路路面用沥青LH25。测定马歇尔技术指标，列于下表1。
实施例6
拌制沥青混合料
按照和实施例4相同的方式，拌制沥青碎石混合料。不同之处是，拌制一吨沥青碎石混合料使用965千克碎石，31.5千克沥青和3.5千克实施例1的制备的沥青改性剂，拌制大石混合料LH35。测定马歇尔技术指标，列于下表1。
实施例7
拌制沥青混合料
按照和实施例4相同的方式，拌制沥青碎石混合料。不同之处是，使用实施例2制备的沥青复合改性剂代替实施例1制备的沥青复合改性剂。测定马歇尔技术指标，列于下表1。
比较例1
按照和实施例4相同的方式，拌制沥青碎石混合料。不同之处是，拌制一吨沥青碎石混合料使用935千克碎石，61千克沥青和4千克进口木质纤维，拌制体育场跑道使用的沥青LH15。测定马歇尔技术指标，列于下表1。
表1
沥青碎石混合料的组成和马歇尔技术指标
| 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 比较例1 | |
| 沥青碎石混合料品种 | LH15 | LH25 | LH35 | LH15 | LH15 |
| 矿料∶沥青∶改性剂(重量) | 935∶58.5∶6.5 | 950∶45∶5 | 965∶31.5∶3.5 | 935∶58.5∶6.5 | 935∶61∶4 |
| 稳度度(N) | 9105.0 | 6250.0 | 6470.0 | 9100 | ＞6000 |
| 流值(0.1mm) | 24.6 | 27.3 | 27.5 | 24.9 | ＞20至＜40 |
| 空隙率(％) | 3.7 | 4.0 | 4.7 | 3.6 | 3-6 |
| 饱和度(％) | 80.4 | 74.8 | 64.3 | 80.1 | ＞70 |
| 容量(g/cm) | 2.34 | 2.38 | 2.42 | 2.33 | |
| 残留稳定度(％) | 93.4 | 75.6 | 79.7 | 92.4 | ＞75 |
从上表可以清楚看到，掺入本发明的沥青复合改性剂后，制备沥青混合料的沥青用量下降，减少约5％。特别是LH15T和LH35显著提高了稳定度，既提高了抗破坏能力，残留稳定度也达到了规定的技术指标。
本发明领域的技术人员应该理解，在不偏离本发明的范围和精神下可以对本发明进行修改和变动。应该理解本发明不受在此揭示的说明性实施例的限制，这些实施例只是作为例子，本发明的范围仅受权利要求书的限制。
Claims (5)
1.一种脱墨污泥制备的沥青复合改性剂，以所述沥青复合改性剂重量为基准，包含75-80％重量水，1-3％重量选自NaOH、KOH、Na2CO3或CaCO3的碱性试剂和余量的脱墨污泥。
2.如权利要求1所述的脱墨污泥制备的沥青复合改性剂，其特征在于所述碱性试剂是CaCO3。
3.一种制备如权利要求1所述的沥青复合改性剂的方法，在脱墨污泥中加入水，搅拌均匀成糊料；再加入碱性试剂，充分搅拌均匀后，制成沥青复合改性剂。
4.如权利要求3所述的制备沥青复合改性剂的方法，其特征在于所述碱性试剂选自NaOH、KOH、Na2CO3或CaCO3。
5.一种沥青混合料，通过以935-965∶45-60∶3.5-6.5重量比例混合矿料、沥青和如权利要求1所述的沥青复合改性剂制得。
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