本实用新型涉及改性沥青技术领域，尤其涉及一种高性能橡胶改性沥青颗粒生产系统。
背景技术：
目前公路路面、机场跑道路面等均采用沥青路面，基质沥青因显著的热敏感性使其高低温使用性能较差，所以现在市场上多使用改性沥青来提高产品性能，其中橡胶改性沥青和sbs改性沥青是目前市场上应用较多的改性沥青。两者中橡胶改性沥青通常为使用废旧轮胎胶粉按一定比例与基质沥青混合后，在充分拌合和高温条件(一般180℃以上)下充分反应形成的改性沥青胶结材料，其相比sbs改性沥青具有抗疲劳裂缝和反射裂缝能力强、抗低温裂缝能力强、抗高温永久变性能力强、耐久性高和降低噪声等优点，而且还可使废旧轮胎资源利用、路面黑色持久等，所以成为改性沥青研究的热点。
橡胶改性沥青的加工过程中，主要存在胶粉吸收沥青后的溶胀作用，溶胀后胶粉之间互相粘连，形成一定的网络结构，基质沥青由原来的近似匀质体变成了胶粉、沥青的两相连续结构共混体系，在宏观上体现为橡胶改性沥青的粘度较大；另外，胶粉与基质沥青之间也存在较少量的化学反应，该化学反应在于胶粉少量的脱硫降解作用，脱硫降解后的小分子胶质明显具有更优异的粘连性能，同时降解后的小分子胶质可使得改性沥青中芳香分和胶质增加、饱和分减少，饱和分在沥青中起到润滑和柔软的作用，饱和分含量越少，改性沥青的软化点越高，针入度越小，稠度越高。而高温粘度、常温针入度和软化点是评价橡胶改性沥青性能的主要参数，高温粘度越高、常温针入度越小，软化点越高，则橡胶改性沥青的性能越好。
目前橡胶改性沥青中所使用的橡胶原料多为废旧轮胎经破碎到一定粒度后形成的胶粉，本质上属于硫化橡胶且粒度较大，在橡胶改性沥青的混合及高温加工过程中，胶粉吸收沥青的溶胀作用受限，即橡胶改性沥青中多还存在一定量的纯硫化橡胶颗粒，这部分颗粒混合于网状连续结构中，并没有起到与基质沥青之间的溶胀和降解吸收等交互作用，相反因这部分颗粒并没有与基质沥青有效交互，使得橡胶改性沥青内部成分分布不均，影响使用性能。硫化橡胶在高温及添加剂作用下，脱硫降解量有限，所以使基质沥青中饱和分含量降低能力受限，这会明显限制最终橡胶改性沥青的性能提升。另外，因橡胶与基质沥青的交互作用主要为溶胀作用，化学反应较弱，橡胶与基质沥青主要形成为两相不相容体系，即因化学反应产生的分子级混合程度较低，所以基质沥青玻璃化温度受影响不大，橡胶改性沥青的高低温使用性能并未明显改善。
此外，橡胶改性沥青因生产过程中高粘度的特性，其产品多还采用罐装或者桶装包装，使用时还仍需在炼化厂、搅拌站等场所与石料热拌后、再保温运输到施工场地，使用过程成本较高，适用范围受限。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高性能橡胶改性沥青颗粒生产系统，可生产出便于常温贮存运输的橡胶改性沥青颗粒，可现场贮存、随时使用，降低使用过程成本，且该橡胶改性沥青颗粒具有较高的高温粘度、较低的常温针入度、较高的软化点和良好的高低温使用性能。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：高性能橡胶改性沥青颗粒生产系统，包括胶粉脱硫设备，所述胶粉脱硫设备的出料端通过第一输送装置连接有预混设备，所述预混设备的出料口连接有加热挤出设备，所述加热挤出设备的出料端连接有磨料设备，所述磨料设备的出料端连接有制粒设备。
作为优选的技术方案，所述制粒设备包括制粒机架，所述制粒机架上固定设有制粒筒，所述制粒筒内转动安装有制粒轴，所述制粒轴上设有制粒推送螺旋，所述制粒筒的进料端设有制粒进料口，所述制粒轴伸出所述制粒筒的进料端连接有制粒推送驱动装置；所述制粒筒的出料端端面上设有成型孔板；所述制粒机架位于所述制粒筒的出料端依次设有风冷装置、旋切装置和矿粉喷洒装置。
作为优选的技术方案，所述预混设备包括预混机，所述预混机的进料端连接有原料仓和改性剂称重进料器，所述原料仓连接有沥青称重进料器和胶粉称重进料器，所述胶粉称重进料器连接所述第一输送装置的出料口。
作为优选的技术方案，所述加热挤出设备包括挤出机架，所述挤出机架上横向固定设有挤出筒，所述挤出筒内转动安装有挤出轴，所述挤出轴上设有挤出螺旋叶片；所述挤出筒的进料端设有挤出进料口，所述挤出轴伸出所述挤出筒的进料端连接有挤出驱动装置，所述挤出筒外缠绕有电磁加热线圈；所述挤出筒的出料端端口连接所述磨料设备。
作为优选的技术方案，所述磨料设备包括磨料机架，所述磨料机架上固定安装有环形定磨盘、和转动安装有与所述环形定磨盘对应的环形动磨盘，所述环形动磨盘连接有磨料驱动装置，所述环形定磨盘上设有中部进料口，所述加热挤出设备的出料口连接所述中部进料口。
作为优选的技术方案，所述胶粉脱硫设备包括至少三根脱硫筒单元和至少一根冷却筒单元，所述脱硫筒单元和所述冷却筒单元从上到下依次横向设置，位于最下端的所述冷却筒单元安装有脱硫机架，所述脱硫筒单元的出料口与下方相邻的所述脱硫筒单元或者所述冷却筒单元的进料口密封连接，所述冷却筒单元的进料口与上方相邻的所述脱硫筒单元或者所述冷却筒单元的出料口密封连接；最下方的所述冷却筒单元的出料口连接所述第一输送装置。
由于采用了上述技术方案，本实用新型首先将硫化胶粉进行塑化脱硫，得到塑化脱硫的改性胶粉，改性胶粉内大分子聚合物存在大量硫键断裂，高聚合物含量大幅减少且基本不存在大粒度颗粒，与基质沥青的交互更为彻底，使橡胶改性沥青成分更为均匀。改性胶粉中小分子胶质含量较高，不仅可产生更好的粘度，而且可进一步减少基质沥青中饱和分，进一步提高橡胶改性沥青软化点、降低常温针入度以及提高粘稠度。另外，小分子胶质的富集，使得改性胶粉与基质沥青分子级混合程度提高，即改性胶粉可与基质沥青形成部分相容，摆脱现有技术橡胶改性沥青的两相不相容体系，使得改性胶粉可改善基质沥青的玻璃化温度。本实用新型更添加改性剂作为辅助，改性剂可与基质沥青形成相容，配合改性胶粉，进一步改善基质沥青的玻璃化温度，使得本实用新型生产出的橡胶改性沥青可具有较高的高温粘度、较低的常温针入度、较高的软化点和良好的高低温使用性能。本实用新型同时利用喷洒轻质矿物粉形成防粘连隔离层，使得橡胶改性沥青颗粒可以在常温贮存运输，可现场贮存、随时使用，降低了使用过程中远距离热拌和保温运输等成本。
附图说明
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
图1是本实用新型实施例的结构原理图。
图中：1-胶粉脱硫设备；11-脱硫筒单元；12-冷却筒单元；2-第一输送装置；3-预混设备；31-预混机；32-原料仓；33-胶粉称重进料器；34-沥青称重进料器；35-改性剂称重进料器；4-加热挤出设备；5-磨料设备；6-制粒设备；61-风冷装置；62-旋切装置；63-矿粉喷洒装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1所示，高性能橡胶改性沥青颗粒生产系统，包括胶粉脱硫设备1，所述胶粉脱硫设备1的出料端通过第一输送装置2连接有预混设备3，所述预混设备3的出料口连接有加热挤出设备4，所述加热挤出设备4的出料端连接有磨料设备5。
所述胶粉脱硫设备1包括至少三根脱硫筒单元11和至少一根冷却筒单元12，所述脱硫筒单元11和所述冷却筒单元12从上到下依次横向设置，位于最下端的所述冷却筒单元12安装有脱硫机架，所述脱硫筒单元11的出料口与下方相邻的所述脱硫筒单元11或者所述冷却筒单元12的进料口密封连接，所述冷却筒单元12的进料口与上方相邻的所述脱硫筒单元11或者所述冷却筒单元12的出料口密封连接；最下方的所述冷却筒单元12的出料口连接所述第一输送装置2。
本实施例示意所述脱硫筒单元11为四个，所述冷却筒单元12为一个，所述脱硫筒单元11用于保证内部硫化胶粉的温度，利于硫化胶粉的塑化脱硫，所述冷却筒单元12用于胶粉塑化脱硫后的冷却输出。所述脱硫筒单元11包括脱硫筒体，所述脱硫筒体的外表面包覆有隔热层，所述隔热层外缠绕有电磁加热线圈，所述脱硫筒体的两端固定连接有兼做机架的端座板，所述脱硫筒体设有贯穿所述脱硫筒体内腔的脱硫绞龙轴，所述脱硫绞龙轴上固定设有螺旋叶片，所述脱硫绞龙轴的一端连接有变速箱和调频电机；所述脱硫筒体的一端设有开口向上的进料法兰，所述进料法兰形成所述脱硫筒单元11的进料口，所述脱硫筒体的另一端设有开口向下的出料法兰，所述出料法兰形成所述脱硫筒单元11的出料口，所述脱硫筒体的所述进料法兰与上方相邻的所述脱硫筒体的所述出料法兰相对应且连接有波纹管，并以此形成密封连接；所述脱硫筒体的所述出料法兰与下方相邻的所述脱硫筒体的所述进料法兰相对应且连接有波纹管，并以此形成密封连接。所述冷却筒单元12的设置结构原理与所述脱硫筒单元11相似，区别仅在于所述冷却筒单元12的筒体外没有隔热层和电磁加热线圈，反而包覆有冷却水层。
所述胶粉脱硫设备1在较长时间的高温、螺旋输送的剪切以及添加剂化学催化下，硫化胶粉可被有效塑化脱硫，形成脱硫胶粉，该脱硫胶粉形成本实施例后续与基质沥青混合的改性胶粉，冷却后经所述第一输送装置2送至所述预混设备3使用。所述第一输送装置2可采用筒体外包覆有冷却水层的螺旋输送机，当然所述第一输送装置2的进料口可以与最下部所述冷却筒单元12的出料口之间设置波纹管易形成密封连接。
所述预混设备3包括预混机31，所述预混机31的进料端连接有原料仓32和改性剂称重进料器35，所述原料仓32连接有沥青称重进料器34和胶粉称重进料器33，所述胶粉称重进料器33连接所述第一输送装置2的出料口。胶粉称重进料器33和所述沥青称重进料器34均为架体上通过至少三只称重传感器支撑起筒体、筒体的出料处设置闸阀以及与所述原料仓32软管连接的结构，其中筒体分别用于盛放改性胶粉和基质沥青，上述结构为现有公知常用技术，其结构在此不再赘述。通过所述胶粉称重进料器33和所述沥青称重进料器34，可按比例提前称重好固定量的改性胶粉和基质沥青，待所述预混机31需要进料时，所述原料仓32将固定比例的改性胶粉和基质沥青供入所述预混机31，基于上述作用，所述原料仓32与所述预混机31的进料口之间也设置闸阀。改性剂因用量较少，所述改性剂称重进料器35可以提前与改性胶粉和基质沥青按比例共同供入所述原料仓32，也可待所述预混机31需进料时，单独向所述预混机31供入。本实施例所述原料仓32的存在可对基质沥青和改性胶粉的进料起到缓冲作用，方便实现连续生产。
所述预混机31可采用罐体或者箱体内利用搅拌轴以及搅拌轴上的搅拌齿进行搅拌预混的结构，该结构为本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述。所述预混机31可将改性胶粉、基质沥青和改性剂预混为固态混合料。
所述加热挤出设备4包括挤出机架，所述挤出机架上横向固定设有挤出筒，所述挤出筒内转动安装有挤出轴，所述挤出轴上设有挤出螺旋叶片；所述挤出筒的进料端设有挤出进料口，所述挤出轴伸出所述挤出筒的进料端连接有挤出驱动装置，所述挤出筒外缠绕有电磁加热线圈；所述挤出筒的出料端端口连接所述磨料设备5。所述加热挤出设备4是本实施例加热固态混合料的主要部件，在向所述磨料设备5挤出的过程中将固态混合料加热软化，同时也是将物料强力推挤如所述磨料设备5的关键部件，起到承上启下的作用。固态混合料软化后形成软化混合料，软化混合料自身具有一定的流动性，可使得各组分之间更容易混合均匀。
所述磨料设备5包括磨料机架，所述磨料机架上固定安装有环形定磨盘、和转动安装有与所述环形定磨盘对应的环形动磨盘，所述环形动磨盘连接有磨料驱动装置，所述环形定磨盘上设有中部进料口，所述加热挤出设备4的出料口连接所述中部进料口，本实施例所述挤出筒的出料端端口连接所述中不进料口。所述加热挤出设备4利用强力挤压将软化后的混合料挤入两磨盘之间，通过所述环形动磨盘的高速转动，将所述软化混合料进行强力剪切、研磨等，使基质沥青、改性胶粉和改性剂能充分交互，形成均匀的连续相共混体系，研磨后的软化混合料形成橡胶改性沥青，橡胶改性沥青从两磨盘的底部落下。
本实施例所述磨料设备5的出料端连接有制粒设备6。
所述制粒设备6包括制粒机架，所述制粒机架上固定设有制粒筒，所述制粒筒内转动安装有制粒轴，所述制粒轴上设有制粒推送螺旋，所述制粒筒的进料端设有制粒进料口，该制粒进料口可直接接收从所述磨料设备5两磨盘落下的橡胶改性沥青，也可通过螺旋输送机作为中转实现进料。所述制粒轴伸出所述制粒筒的进料端连接有制粒推送驱动装置；所述制粒筒的出料端端面上设有成型孔板；较软化的橡胶改性沥青从所述成型孔板的孔被挤出，形成条形料体。所述制粒机架位于所述制粒筒的出料端依次设有风冷装置61、旋切装置62和矿粉喷洒装置63，这三个装置可将条形料体进行冷却后旋切成柱状颗粒，然后利用喷洒矿粉将轻质矿物粉粘附在柱状颗粒表面，使轻质矿物粉形成防粘连隔离层，该防粘连隔离层可使得橡胶改性沥青颗粒在常温下不会粘连为团，便于贮存运输。所述轻质矿物粉可采用碳酸钙或者氢氧化钙粉末。
高性能橡胶改性沥青颗粒生产系统的生产方法，包括如下步骤：
步骤一，脱硫步骤：将硫化胶粉通过所述胶粉脱硫设备1进行脱硫，脱硫后的硫化胶粉形成改性胶粉，改性胶粉内存在大量硫键断裂，内部高聚合物含量大幅减少且基本不存在大粒度颗粒，是与基质沥青能更彻底交互的前提条件。
步骤二，预混合步骤：将步骤一的改性胶粉和基质沥青、改性剂分别按比例称重后供入预混设备3，所述预混设备3将基质沥青、改性胶粉和所述改性剂充分预混成为固态混合料。因预混过程存在机械做功，所以固态混合料呈现一定的软化，这可利于固态混合料密实的进入所述加热挤出设备4。
步骤三，加热软化步骤：将步骤二的所述固态混合料供入加热挤出设备4，在所述加热挤出设备4挤出过程的加热作用下，所述固态混合料被加热至165～180℃，所述固态混合料被充分软化成为软化混合料，软化混合料内各组分更为均匀，且因高温及软化的作用，改性胶粉与基质沥青之间发生初步的交互。
步骤四，研磨溶胀步骤：所述加热挤出设备4将所述软化混合料推挤至磨料设备5，所述软化混合料在所述磨料设备5的研磨作用下，改性胶粉与基质沥青充分交互，所述改性剂也不断均匀分散，所述软化混合料最终形成连续相混合体系的橡胶改性沥青。本实施例改性胶粉与基质沥青的交互作用，仍存在较大量的吸附溶胀作用，另外因改性胶粉初始内部大部分硫键的断裂，小分子胶质含量本身较高，并通过在所述磨料设备5的剪切、研磨作用下，内部硫键断裂更多，改性胶粉内大部分硫化橡胶能实现脱硫，小分子胶质含量明显提高，这相当于现有技术中胶粉与沥青之间化学反应的比例明显增大，这可更明显地减少基质沥青中饱和分，进一步提高橡胶改性沥青软化点、降低常温针入度以及提高粘稠度。
步骤五，制粒步骤：将步骤四中所述橡胶改性沥青供入制粒设备6，研磨后的橡胶改性沥青还为软化状态，所述制粒设备6将橡胶改性沥青制成成品颗粒，向该成品颗粒喷洒轻质矿物粉，表面粘附轻质矿物粉的所述成品颗粒形成便于常温贮存运输的橡胶改性沥青颗粒。
本实施例硫化胶粉首先被塑化脱硫，内部高聚合物出现硫键断裂，形成改性胶粉，改性胶粉内高聚合物含量大幅减少且基本不存在大粒度颗粒，与基质沥青交互更为彻底，使橡胶改性沥青成分更为均匀。塑化脱硫后的改性胶粉内小分子胶质含量较高，并通过高温和研磨，增加小分子胶质含量，这不仅可产生更好的粘度，而且可进一步减少基质沥青中饱和分，进一步提高橡胶改性沥青软化点、降低常温针入度以及提高粘稠度。本实施例相当于提前完成胶粉塑化脱硫后，才将改性胶粉与基质沥青进行高温软化和研磨，在此过程中，相比现有技术可存在较大量塑化脱硫后的小分子胶质，突破了现有技术硫化橡胶发生脱硫分解反应的极限。小分子胶质的富集，也使得改性胶粉与基质沥青分子级混合程度提高，即改性胶粉可与基质沥青形成部分相容，摆脱现有技术橡胶改性沥青的两相不相容体系，使得改性胶粉可改善基质沥青的玻璃化温度。本实施例更添加改性剂作为辅助，改性剂可与基质沥青形成相容，配合改性胶粉，进一步改善基质沥青的玻璃化温度，使得本实施例的橡胶改性沥青可具有较高的高温粘度、较低的常温针入度、较高的软化点和良好的高低温使用性能。
本实施例同时利用橡胶改性沥青生产过程中存在的粘性，在表面粘附轻质矿物粉作为防粘连隔离层，使得制成的橡胶改性沥青颗粒可在常温下进行贮存运输，可减少常规施工时特殊保温运输车辆的使用，使得道路施工更方便、更快捷。本实施例产出的橡胶改性沥青颗粒是突破现有技术的新型沥青产品，具有很高的经济价值和社会价值。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
1.高性能橡胶改性沥青颗粒生产系统，其特征在于：包括胶粉脱硫设备，所述胶粉脱硫设备的出料端通过第一输送装置连接有预混设备，所述预混设备的出料口连接有加热挤出设备，所述加热挤出设备的出料端连接有磨料设备，所述磨料设备的出料端连接有制粒设备。
2.如权利要求1所述的高性能橡胶改性沥青颗粒生产系统，其特征在于：所述制粒设备包括制粒机架，所述制粒机架上固定设有制粒筒，所述制粒筒内转动安装有制粒轴，所述制粒轴上设有制粒推送螺旋，所述制粒筒的进料端设有制粒进料口，所述制粒轴伸出所述制粒筒的进料端连接有制粒推送驱动装置；所述制粒筒的出料端端面上设有成型孔板；所述制粒机架位于所述制粒筒的出料端依次设有风冷装置、旋切装置和矿粉喷洒装置。
3.如权利要求1所述的高性能橡胶改性沥青颗粒生产系统，其特征在于：所述预混设备包括预混机，所述预混机的进料端连接有原料仓和改性剂称重进料器，所述原料仓连接有沥青称重进料器和胶粉称重进料器，所述胶粉称重进料器连接所述第一输送装置的出料口。
4.如权利要求1所述的高性能橡胶改性沥青颗粒生产系统，其特征在于：所述加热挤出设备包括挤出机架，所述挤出机架上横向固定设有挤出筒，所述挤出筒内转动安装有挤出轴，所述挤出轴上设有挤出螺旋叶片；所述挤出筒的进料端设有挤出进料口，所述挤出轴伸出所述挤出筒的进料端连接有挤出驱动装置，所述挤出筒外缠绕有电磁加热线圈；所述挤出筒的出料端端口连接所述磨料设备。
5.如权利要求1所述的高性能橡胶改性沥青颗粒生产系统，其特征在于：所述磨料设备包括磨料机架，所述磨料机架上固定安装有环形定磨盘、和转动安装有与所述环形定磨盘对应的环形动磨盘，所述环形动磨盘连接有磨料驱动装置，所述环形定磨盘上设有中部进料口，所述加热挤出设备的出料口连接所述中部进料口。
6.如权利要求1至5任一权利要求所述的高性能橡胶改性沥青颗粒生产系统，其特征在于：所述胶粉脱硫设备包括至少三根脱硫筒单元和至少一根冷却筒单元，所述脱硫筒单元和所述冷却筒单元从上到下依次横向设置，位于最下端的所述冷却筒单元安装有脱硫机架，所述脱硫筒单元的出料口与下方相邻的所述脱硫筒单元或者所述冷却筒单元的进料口密封连接，所述冷却筒单元的进料口与上方相邻的所述脱硫筒单元或者所述冷却筒单元的出料口密封连接；最下方的所述冷却筒单元的出料口连接所述第一输送装置。
技术总结