CN114481749A - 旧沥青物料厂拌热再生预拌分步拌和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旧沥青物料厂拌热再生预拌分步拌和控制方法，解决现有的工艺中沥青老化问题。包括预冷和切段碳纤维丝两个重要改进步骤，其中，将旧沥青物料投入冷水池，通过在冷水中浸泡使得旧沥青物料和冷水进行冷交换，将旧沥青物料的温度降低至0℃‑5℃的范围内；将新集料投入1#回转窑进行加热，且加热后新集料温度不低于200℃，最佳的为220℃，将RAP投入2#回转窑加热，加热后RAP温度不高于80℃，并在2#回转窑内加入再生SBS改性旧沥青物料改性剂和切段碳纤维丝，拌和；本发明通过拌和锅拌和、保温螺旋输送拌和和拌合楼拌和实现了预拌分步拌和的目的，提高了拌和的均匀性，降低了沥青的高温时间段，有利于沥青高性能的保持状态。

Description

旧沥青物料厂拌热再生预拌分步拌和控制方法

技术领域

该发明涉及旧沥青物料厂拌热再生生产技术领域。

背景技术

旧沥青物料的再生技术是将旧沥青路面经过铣刨、回收、破碎、筛分后，与再生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例重新拌合成满足一定路用性能的混合料，将其重新铺筑在路面上的技术。

技术路线包括就地再生和厂拌再生，也可以分为热再生和冷再生。其中，厂拌热再生是目前各单位研究和研发的重点，且厂拌热再生技术的研发也是关乎我国公路养护技术及可再生资源的回收利用率的重要课题。

关于厂拌热再生技术的应用目前四大难点：

其一，在对铣刨获得旧沥青物料进行破解的过程中，目前采用的是鄂式破碎机、反击式破碎机或锤式破碎机设备，这类设备效率比较高，但是在破碎过程中，剪切力的存在会造成旧沥青物料的升温，同时破碎后的颗粒均匀度较差，以及对颗粒具有破坏力。

其二，旧沥青物料中RAP（再生料）加热问题。在厂拌热再生生产过程中，需要对RAP进行加热，该加热过程一般采用燃油喷嘴加热的方式进行热量的交换。理论上，均匀的加热过程更有利于沥青稳定，实际中，回转窑中RAP加热温度的高低、加热方式的选择、受热结构是否合理等因素对后期成品料稳定性、设备运转可靠性及连续性产生很大影响。因此，在进行工艺制定的过程中，尤其要重视加热方式和加热设备的选型问题。

其三，RAP粘接问题是厂拌热再生技术的衍生问题，从RAP温度提高的那一刻起，粘接问题就对整个生产工艺进行制约。无论是在回转窑，还是在暂存仓、输送通道，粘接问题都存在。沥青的再生粘结性具有双向的积极一面和消极的不利的一面。其中，沥青经过加热后，沥青的粘结性会降低，究其原因，沥青经过反复加热，其机理及化学成分已经发生改变，粘结性降低。同时生产现场的粉尘污染、杂质的引入，都会降低其粘结性能。因此，在进行工艺制定的过程中，尤其要解决废旧沥青料粘结性能下降的问题。

其四，沥青烟，沥青再生料加热后会产生沥青烟，影响因素众多，其中，加热温度的高低是影响沥青烟化学成分的主要因素。沥青烟会污染环境，同时沥青烟的收集和处理是非常有难度的。目前，常用的收集与处理有焚烧法、机械分离法、喷雾塔水膜洗涤法、活性炭吸附法、电除尘法等。目前工程实际中，多采取几种方法并用以求最大程度的降低沥青烟的排放，但是无论哪种方法，都没有从源头上减少沥青烟的产生。

发明内容

本发明的主要目的是提供了一种旧沥青物料厂拌热再生预拌分步拌和控制方法，在尽量保持沥青粘结性不降低的情况下，提出一种新的工艺路线，解决上述技术背景中存在的弊端和缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

旧沥青物料厂拌热再生预拌分步拌和控制方法，按顺序进行以下步骤：

S1：将旧沥青物料投入冷水池，在该冷水池内安装有刮板式输送带，该刮板式输送带沿着冷水池的长度方向设置，将铣刨获得旧沥青物料投入到该冷水池内的刮板式输送带上，其中刮板式输送带部分浸没在冷水中，并缓慢运转，通过在冷水中浸泡使得旧沥青物料和冷水进行冷交换，将旧沥青物料的温度降低至0℃-5℃的范围内；

S2：低温的旧沥青物料投入离心冲击式破碎机，该离心冲击式破碎机的离心加速度不低于5G，物料加速后速度不小于100米/每秒，由于低温状态的旧沥青物料脆性增加明显，可以实现撞击破碎的效果，然后对破碎物料进行筛分，获得不同颗粒度规格的RAP物料；

S3：将不同颗粒度规格的RAP物料分别堆放在不同的料仓，处于待用状态；

S4：对新集料、新沥青、沥青再生SBS改性旧沥青物料改性剂随机取样检测；

S5：设计矿料级配，级配参数满足有关路面施工技术规范，该过程基于实验室获得的数据和技术规范要求展开；

S6：回转窑加热，将新集料投入1#回转窑进行加热，且加热后新集料温度不低于200℃，最佳的为220℃，将RAP投入2#回转窑加热，加热后RAP温度不高于80℃，并在2#回转窑内加入再生SBS改性旧沥青物料改性剂和切段碳纤维丝，拌和；

S7：将步骤S3产生的新集料和RAP按照级配比例投入到拌和锅进行预拌，该预拌过程中，严格控制预拌时间，拌和时间控制在1分钟以内；

S8：在进入拌和楼之前，在保温螺旋提升机的输送路径中增加新沥青，利用螺旋提升过程实现物料的二次分步拌和；

S9：拌和楼拌和后在保温状态下运输至摊铺现场进行摊铺作业。

将上述的拌和楼和拌和锅设计为惰性气体空间，从源头上降低沥青烟的产生量。

所述冷水池配置有循环过滤净化***。

冷水池中的冷水为冰水混合物状态。

用保温三螺杆泵从沥青罐中抽取沥青并送入保温螺旋提升机的输送路径中。

所述离心冲击式破碎机可以为两台，先后串联布置。

所述离心冲击式破碎机对破碎产生RAP具有脱水功能。

本发明的有益效果是：

创新之一，本发明通过首次使用离心冲击式破碎机对回收的块状旧沥青物料进行冷却、离心破碎，避免了传统的颚式破碎机对旧路面物料中颗粒的机械破坏，有利于保持颗粒的完整性，从而有利于新生料的性能保持。

创新之二，本发明通过对回转窑实施远红外加热改造，以及实施惰性环境改造，有效的从源头上降低了沥青烟的产生量，更加环保。

创新之三，本发明通过拌和锅拌和、保温螺旋输送拌和和拌合楼拌和实现了预拌分步拌和的目的，提高了拌和的均匀性，降低了沥青的高温时间段，有利于沥青高性能的保持状态。

附图说明

图1为本发明的工艺图。

图2为本发明的***图。

具体实施方式

传统工艺中的常规拌和是指将RAP、新集料、新沥青等一次性全部投入进行拌和的工艺路线，其缺点是需要加热的时间长、拌和过程长、均匀度差，带来沥青性能下降、沥青烟较多等问题。

为了提高混合料的粘结性能，降低沥青烟的产生量，避免废旧沥青路面材料被降级降层，本发明提供了一种再生旧沥青物料的厂拌热再生工艺，通过采用预拌、分步拌和的有效控制，提高粘结综合性能。

本实施例所述的预拌分步拌和是指，通过将原有的拌和工艺，划分为几个子步骤，每个步骤中的拌和对象、拌和环境均不同，通过子步骤的设计提高对于混合料的精细化筛分。以及通过合理的设置惰性气体补充***，从源头上降低沥青烟的产生量，降低后续沥青烟处理投资，保护环境。

经过铣刨等回收获得的旧沥青物料主要是由沥青、粗骨料、细骨料、矿粉和少量的杂质（包括但不限于灰尘、砂石）等组成的，本实施例称之为旧沥青物料。由于旧沥青物料中各种物料已经均匀分布，单纯的回收旧沥青物料是无法直接在此使用的。本工艺首先对其进行精细化的筛分、除杂等预拌，或者初级的RAP，然后和新集料、新沥青、切段碳纤维丝进行分步拌和，形成满足工程摊铺需要的再生旧沥青物料。

经过本实施例的预拌分步拌和工艺后，一种具体的再生旧沥青物料的拌和成分按质量百分比包括：RAP 71％～75％、新集料20％～25％、新沥青7％～8％、切段碳纤维丝0.01％～0.3％，所述再生SBS改性旧沥青物料改性剂0.1％～0.2％；各组分用量可以根据实际需要在给定范围内选定，总和为100％，其中切段碳纤维丝长度控制在2厘米至8厘米之间。上述切段碳纤维丝从现有的废旧再回收的各种工业产品中获得，例如拆卸的各种碳纤维风机叶片等，并经过充分的破解、切段获得，这一工艺的实施也增加了碳纤维废物利用的通道，环境友好。如果条件不允许，也可以将上述的切段碳纤维丝做省略处理。

本实施例所述的RAP为拌和站利用破碎设备和筛分设备经过破碎、筛分工艺进行分级回收的物料，利用该工艺对获得的RAP中含有沥青、粗骨料、细骨料、矿粉和少量的杂质（包括但不限于灰尘、砂石）等组成的。该工艺过程中，采用低温破解工艺，通过低温破解工艺的引入，避免对RAP中沥青性能造成的不利影响，并有利于颗粒度的保持，具体过程在后续的实施过程中进行详细的阐述。

上述新集料为普通公路用集料，根据工程实际需要选择合适的粒径。

新沥青作添加物使用，来弥补RAP粘结性能降低的缺陷。

上述再生SBS改性旧沥青物料改性剂为主要含有SBS、增黏组分、增容组分等，用于改善旧沥青物料的粘结性能。例如，作为一种常规的选择，SBS改性旧沥青物料改性剂可以为湘交科GN-01沥青高黏度添加剂或RMA热再生复合改性剂，仅仅是一种举例，对于厂家和品牌不做过多的限定。

旧沥青物料厂拌热再生预拌分步拌和控制方法，为了便于进一步理解本发明的技术方案，现举例说明：

实施例1

参考图1和图2，本实施例自铣刨开始，自再生沥青混料结束，介绍其工艺过程：

(1)预冷，首先是一个上料斗10，使用货车将旧料卸入到该上料斗10内。增加一个对回收的块状物料进行降温的步骤，具体来说，增加一个矩形的冷水池20，在该冷水池内安装有刮板式输送带21，该刮板式输送带沿着冷水池的长度方向设置，将铣刨获得块状物料通过料仓投入到该冷水池内的刮板式输送带上，其中刮板式输送带部分浸没在冷水中，通过在冷水中浸泡使得块状物料和冷水进行冷交换，将块状物料的温度降低至0℃-5℃的范围内，其中冷水最佳的为冰水混合物状态。这种低温状态更有利于块状路面物料的破碎。低温状态的废旧沥青物料具有更强的脆性，在离心冲击式破碎机中撞击内壁的过程中更容易产生破碎效果，不仅仅提高了其破碎效率，而且使得其中的沥青、块状物料保持原有的粒度和粘度。

上述的冷水浸泡工艺可以进一步的对块状物料进行清洗，提高RAP物料的清洁度，提高施工路面的粘结性能。

对上述的冷水进行循环过滤净化处理，上述的冷水浑浊后可以进入该过滤***22可以循环使用，并在该***中引入净水***，基本做到废水不外排。

通过该预冷工艺的实施，同步的解决了离心破碎设备在RAP物料处理中无法高效率应用的难题。

（2）离心破碎与筛分

在上述的冷水池的出料端安装一台离心冲击式破碎机30，用于冷却后的物料的破碎。其中，该离心冲击式破碎机的离心加速度高达10G，物料加速后速度高达200米每秒，因此可以一次性将块状物料进行完全破解。具体过程为，低温的物料自破碎机的顶部落料口进入该设备，然后物料被高速旋转的离心飞轮加速，并甩出撞击设备内壁，形成有效的破解。该过程中，通过离心冲击式破碎机替代传统的颚式破碎机、破解锤等作用，利用物料与设备的撞击产生破碎，破碎过程不发热或者说发热极少，因此，对物料的物理性能影响最小。

同时，上述的离心破解过程中，伴随着低温物料的自然升温，该升温的幅度有限，一般低于环境温度。

进一步地，如果一台离心冲击式破碎机破碎效果不理想，根据设计要求，可以进行再次级离心破碎，使得离心破碎产生的颗粒更细，满足二次使用的技术要求。

进一步地，使经过初步的撞击后，进行筛分，形成16mm～30mm、1～16mm和0～1mm的1#RAP、2#RAP和粉料，上述筛分后的物料基本处于常温状态。

对于RAP的处理，在拌和厂将其破碎后也可考虑采用更多的筛网进行分级，如将破碎后的料筛分后分成多级。经破碎和筛分且其级配满足生产要求后即可送至拌和楼生产，也可以先堆放储存备用。

本离心破碎工艺与上述的经过冷水浸泡工艺相结合，物料温度较低，同时解决了传统的破碎机破碎过程中的RAP物料升温问题，降低了RAP物料在自重、温度和旧沥青共同作用RAP很容易再次结团的问题，这对于提高RAP的品质具有积极的意义。同时对于防止沥青继续老化，旧料级配的离析、板结或者结块，保证旧料质量的稳定性也具有积极意义。

上述的离心破碎过程，也实现了的RAP的初步脱水，使得RAP处于基本脱水的状态。

(3)分仓堆放

将步骤(2)获得的1#RAP、2#RAP和粉料，分别均匀堆放在不同的料仓，处于待用状态，仓储期间，RAP物料的温度主要受气温影响，波动不大。其中，料仓的设计满足常规设计即可。

进一步的上述的1#RAP、2#RAP和粉料分别通过不同的提升机40提升并存储在专用的料仓41内待用。

(4)原材料检测

所选新集料、新沥青等物料，随机取样检测质量，各指标需符合《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)和公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)要求。

选取步骤(2)中的两档RAP和粉料，进行抽提筛分，将抽提回收的旧沥青和旧集料分别进行性能测试，各指标需符合《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)要求；

并对旧集料进行筛分，得到矿料级配。分档数越多再生混合料的级配越稳定，分档数为2～5档同样按照此步骤执行即可。

对选取新沥青、沥青再生SBS改性旧沥青物料改性剂，再生SBS改性旧沥青物料改性剂进行性能测试，新沥青可为普通的SBS改性沥青或高黏沥青。本次选取的新沥青为SBS改性沥青，再生SBS改性旧沥青物料改性剂为湘交科GN-01沥青高黏添加剂，各指标需符合《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)和公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)要求。

(5)级配设计

根据具体工程要求，设计矿料级配，级配参数满足有关路面施工技术规范，该过程基于实验室获得的数据和技术规范要求展开。

(6)回转窑加热，按照级配要求，首先选取1#RAP和2#RAP料仓中的RAP物料和新集料料仓中的新集料（碎石、砾石、砂、矿渣等）进行混合，该混合的场所为回转窑50，数量为两个，混合之前，预先对新集料和RAP进行加热，加热后的新集料温度略高于220℃（最佳温度范围区间在200℃至230℃），RAP温度略低于80℃。低温的RAP具有一定的流动性，不至于粘于料斗壁上，有效的解决了传统的工艺中RAP温度过高造成的粘连作用。

上述加热过程中，新集料温度明显高于220℃，自身储备较多热能，且新集料中本身不含沥青成分，在后续的新集料与RAP混合过程中，两者之间可以发生热交换，使得两者之间达到重新的热平衡，同时温度更高的新集料对RAP物料表层的沥青具有局部快融的作用。

其中，上述加热过程，新集料采用1#回转窑进行加热，RAP采用2#回转窑加热，形成不同的加热温度，在2#回转窑内加入再生SBS改性旧沥青物料改性剂混拌均匀，将切段碳纤维丝在2#回转窑内与RAP进行混合，在2#回转窑内切段碳纤维丝与RAP表面发生粘附效果，且RAP的温度控制在80℃以下，因此，切段碳纤维丝附着在RAP颗粒表面。

将上述切段碳纤维丝添加到沥青后，该切段碳纤维丝直接与温度更高的新集料接触，使得切段碳纤维丝的柔性增加，并在表面沥青的粘连状态下，改善了沥青抗拉性能。

本实施方式中的切段，最佳的切段长度在10厘米长度以内，例如3厘米、5厘米，皆可。

上述的沥青旧料原状态为颗粒状，在80℃时依旧处于颗粒的非粘性状态，在回转窑中具有较好的通过性，且解决了沥青旧料在2#回转窑中的粘连弊端。

（7）拌和锅拌和

步骤6产生的新集料和RAP按照级配比例投入到拌和锅60进行预拌，该预拌过程中，严格控制预拌时间，总拌和时间控制在1分钟以内，并在拌和的过程中，高温的新集料与次高温的RAP物料发生热量的交换，此过程无需对拌和锅进行加热，拌和后混合料的温度控制在120至140°C之间，并随机向后续工艺输送。

传统工艺中，RAP的理论加热温度(出料温度)应在120至140°C之间，本实施例突破上述限制，对沥青旧料采用降低温度的方式进行预软化，预软化的沥青旧料与高达220℃的新集料混合后，混合过程中完成热量交换，使得混合后的旧沥青物料温度达到最佳的120至140°C温度区间，通过两种不同温度的物料的直接混合，缩短了沥青旧料的高温时间段，可以有效的防止沥青高温老化，这对于提高。

在该过程中，通过闸门的开启程度和计量计的配合控制各种物料的配比。

然后使用具有保温作用的保温螺旋提升机进行高度提升，所谓的保温螺旋提升机是指在常规螺旋输送机输送筒外侧增加了保温层的措施。使得输送过程中，内部物料处于保温状态。

该拌和过程中，RAP温度升高，切段碳纤维丝进一步的附着在RAP颗粒和新集料颗粒之间，起到增强粘连的效果。

（8）螺旋提升拌和

在进入拌和楼之前，在保温螺旋提升机70的输送路径中增加和新沥青的增加工序，充分利用螺旋提升过程，实现物料的二次分步拌和，同时，这一过程的实施，有效的降低了拌和楼工序中拌和的时间，这种拌和时间的减少，对于降低沥青老化具有积极的意义。

例如，用保温三螺杆泵从沥青罐中抽取沥青送入沥青计量秤计量新沥青，在保温螺旋提升机的输送路径中均匀加入，直至输送至拌和楼，混拌均匀。

同时，将新沥青按比例添加到保温的螺旋提升通道内，与混合料进行充分的混合，相对于传统的直接在拌和楼中添加新沥青的方式，在缩短拌和楼拌和时间上具有积极的意义。

（9）拌和楼拌和

输送至拌和楼80，混拌均匀，该过程被压缩至1分钟左右，由于该步骤拌和时间被压缩，该工艺优选使用连续拌和功能的拌和楼设备，可以实现生产的连续化。缩短拌和时间，可以避免减低沥青老化带来的弊端，这对于保持沥青材料的性能具有积极意义。

最后，在保温状态下运输至摊铺现场进行摊铺作业。

实施例二

本实施例中的回转窑采用逆流加热，包括回转窑、远红外加热棒，该远红外加热棒安装哎回转窑的出料端，采用翻滚+云红外加热的方式对沥青旧料进行加热。这种加热方式的优势在于，换热效率极其高效，能够快速升高再生料温度，且采用电加热，没有明火，有利于降低沥青烟的含量，大量的辐射热可以得到充分利用。

进一步地，将上述的2#回转窑内进行动态封闭，并在回转窑外界增加一套氮气补充装置，该氮气补充装置对2#回转窑内部进行补充氮气，形成惰性的环境，避免或者降低沥青与氧气的氧化反应，有利于降低沥青的氧化，从源头上降低沥青烟的产生量。

进一步地，将上述的拌和锅和拌和楼内进行动态封闭，并在回转窑外界增加一套氮气补充装置，该氮气补充装置对2#回转窑内部进行补充氮气，形成惰性的环境，有利于降低沥青的活性，从源头上降低沥青烟的产生量。

基于上述工艺的一种配料输送***：包括离心冲击式破碎机、料仓、皮带给料机、皮带输送机、冷振筛、回转窑、保温螺旋提升机、计量称重斗、拌合锅、拌和楼、尾气处理模块和电控***。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.旧沥青物料厂拌热再生预拌分步拌和控制方法，按顺序进行以下步骤：

S1：将旧沥青物料投入冷水池，在该冷水池内安装有刮板式输送带，该刮板式输送带沿着冷水池的长度方向设置，将铣刨获得旧沥青物料投入到该冷水池内的刮板式输送带上，其中刮板式输送带部分浸没在冷水中，并缓慢运转，通过在冷水中浸泡使得旧沥青物料和冷水进行冷交换，将旧沥青物料的温度降低至0℃-5℃的范围内；

S2：低温的旧沥青物料投入离心冲击式破碎机，该离心冲击式破碎机的离心加速度不低于5G，物料加速后速度不小于100米/每秒，然后对破碎物料进行筛分，获得不同颗粒度规格的RAP物料；

S3：将不同颗粒度规格的RAP物料分别堆放在不同的料仓，处于待用状态；

S4：对新集料、新沥青、沥青再生SBS改性旧沥青物料改性剂随机取样检测；

S5：设计矿料级配，级配参数满足有关路面施工技术规范，该过程基于实验室获得的数据和技术规范要求展开；

S6：回转窑加热，将新集料投入1#回转窑进行加热，且加热后新集料温度不低于200℃，将RAP投入2#回转窑加热，加热后RAP温度不高于80℃，并在2#回转窑内加入再生SBS改性旧沥青物料改性剂和切段碳纤维丝，拌和；

S7：将步骤S3产生的新集料和RAP按照级配比例投入到拌和锅进行预拌，该预拌过程中，拌和时间控制在1分钟以内；

S8：在进入拌和楼之前，在保温螺旋提升机的输送路径中增加新沥青，利用螺旋提升过程实现物料的二次分步拌和；

S9：拌和楼拌和后在保温状态下运输至摊铺现场进行摊铺作业。

2.根据权利要求1所述的旧沥青物料厂拌热再生预拌分步拌和控制方法，其特征在于：将所述拌和楼和拌和锅拌和空间内充入惰性气体。

3.根据权利要求1所述的旧沥青物料厂拌热再生预拌分步拌和控制方法，其特征在于：所述冷水池配置有循环过滤净化***。

4.根据权利要求1所述的旧沥青物料厂拌热再生预拌分步拌和控制方法，其特征在于：冷水池中的冷水为冰水混合物状态。

5.根据权利要求1所述的旧沥青物料厂拌热再生预拌分步拌和控制方法，其特征在于：用保温三螺杆泵从沥青罐中抽取沥青并送入保温螺旋提升机的输送路径中。

6.根据权利要求1所述的旧沥青物料厂拌热再生预拌分步拌和控制方法，其特征在于：所述离心冲击式破碎机为两台，先后串联布置。

7.根据权利要求1所述的旧沥青物料厂拌热再生预拌分步拌和控制方法，其特征在于：所述离心冲击式破碎机对破碎产生RAP具有脱水功能。

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