煤瀝青“組組分調(diào)和-反應改性””新工藝制制備煤基道道路瀝青的的技術開發(fā)發(fā)中國科學院院山西煤炭炭化學研究究所目錄項目背景項目可行性性技術方案項目概算合作方式項目前景目錄項目背景煤瀝青市場場現(xiàn)狀我國公路建建設情況及及規(guī)劃我國道路瀝瀝青產(chǎn)量與與市場需求求公路建設對對道路瀝青青的質(zhì)量要要求瀝青性能與與路面質(zhì)量量的關系小結(jié)煤瀝青是煤煤焦油中的的重質(zhì)組分分，產(chǎn)量約約為高溫煤煤焦油量的的55%～60%，中低溫煤焦焦油量的10%～30%。目前國內(nèi)內(nèi)煤瀝青主主要用于炭炭素材料成成型粘結(jié)劑劑、重油替替代燃料油油等，用途途十分單一一，而且污污染嚴重，，嚴重制約約了煤焦油油深加工產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展展。項目目背背景景———煤瀝瀝青青市市場場現(xiàn)現(xiàn)狀狀2008年全全球球范范圍圍金金融融危危機機爆爆發(fā)發(fā)以以來來，，全全國國焦焦化化行行業(yè)業(yè)產(chǎn)產(chǎn)能能嚴嚴重重過過剩剩，，整整體體虧虧損損。。為為了了適適應應焦焦化化行行業(yè)業(yè)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)型型跨跨越越發(fā)發(fā)展展的的要要求求，，提提升升煤煤焦焦油油深深加加工工行行業(yè)業(yè)的的整整體體效效益益，，煤瀝瀝青青高高附附加加值值利利用用成成為為全全行行業(yè)業(yè)關關注注的的焦焦點點，，煤煤焦焦化化產(chǎn)產(chǎn)品品精精細細化化深深加加工工的的道道路路成成為為焦焦化化企企業(yè)業(yè)實實現(xiàn)現(xiàn)扭扭虧虧為為盈盈和和可可持持續(xù)續(xù)發(fā)發(fā)展展的的必必由由之之路路和和廣廣泛泛共共識識。項目目背背景景———煤瀝瀝青青市市場場現(xiàn)現(xiàn)狀狀到2010年底底，，全全國國已已建建成成通通車車的的公公路路總總里里程程達達398.4萬公公里里，其其中中高高速速公公路路通通車車里里程程已已達達7.4萬公公里里、農(nóng)農(nóng)村村公公路路（（縣縣、、鄉(xiāng)鄉(xiāng)、、村村））通通車車里里程程達達到到345萬公公里里。據(jù)交通通部部統(tǒng)統(tǒng)計計，，2011年全全國國公公路路養(yǎng)養(yǎng)護護里里程程398.04萬公公里里，占公路總里里程的96.9%。項目背景——我國公路建設設情況及規(guī)劃劃《公路水路交通通運輸“十二二五”發(fā)展規(guī)規(guī)劃》提出，到2015年，全國公路路網(wǎng)總里程達達到450萬公里，其中高速公公路里程達到到10萬公里。分別比2010年增加51.6萬公里和2.6萬公里。根據(jù)《國家公路網(wǎng)規(guī)規(guī)劃（2013年—2030年）》，到2030年，我國將基基本建成布局局合理、功能能完善、覆蓋蓋廣泛、安全全可靠的國家家干線公路網(wǎng)網(wǎng)絡，實現(xiàn)首首都輻射省會會、省際多路路連通、地市市高速通達、、縣縣國道覆覆蓋，屆時國國家公路網(wǎng)總總規(guī)模約40萬公里。根據(jù)該規(guī)劃劃，未來15～20年內(nèi)，普通國國道將新建8000公里，升級改改造10萬公里；國家家高速公路將將新建2.5-3萬公里。按照靜態(tài)投投資匡算，總總投資約4.7萬億元。未來一段時時間內(nèi)，我國國公路建設仍仍將處于快速速發(fā)展階段，，因此未來新新建道路里程程的持續(xù)增加加將有效支撐撐國內(nèi)道路瀝瀝青需求保持持較高水平。。根據(jù)有關數(shù)數(shù)據(jù)測算，預預計“十三五五”期間全全國道路瀝青青消費量將保保持在2000萬噸以上。項目背景——我國道路瀝青青產(chǎn)量與市場場需求中國高速公路新增增里程及通車車總程通車情情況(萬公里)中國石油瀝青年度度表觀消費量從2007年開始，西部部地區(qū)公路建建設投資開始始超過東部地地區(qū)。2013年中西部公路路建設總投資資所占比例為為70%，而東部地區(qū)區(qū)僅為30%。隨著國家西西部大開發(fā)戰(zhàn)戰(zhàn)略的深入推推進和“一路路一帶”大戰(zhàn)戰(zhàn)略的實施，，未來東、西西部地區(qū)公路路建設投資總總額度的差距距將愈加明顯顯，中西部地地區(qū)將持續(xù)成成為全國道路路建設的中心心所在。道路路建設重心的的轉(zhuǎn)移說明國國內(nèi)道路瀝青青消費增長已已開始從東部部向中西部地地區(qū)轉(zhuǎn)移，中中西部地區(qū)已已成為道路瀝瀝青消費增長長的主要地區(qū)區(qū)。國家統(tǒng)計局數(shù)數(shù)據(jù)顯示：2013年1-11月份，全國公公路建設總投投資12445億，較去年同同期增加973億，增幅8%；其中西部地區(qū)區(qū)占43%，投資額為5347.30億元，中部占26%，投資額3298.9億元；東部占占30%，投資額3799.32億元。項目背景——我國道路瀝青青產(chǎn)量與市場場需求項目背景——公路建設對道道路瀝青的質(zhì)質(zhì)量要求新時期公路建建設對道路瀝瀝青的性能要要求越來越高高，特別是由由于特殊的氣氣候和地理環(huán)環(huán)境，以及重重型車輛長距距離運輸?shù)奶靥厥馇闆r，對對道路瀝青性性能的要求尤尤為嚴格。根據(jù)《公路瀝青路面面施工技術規(guī)規(guī)范》（JTGF40-2004），可查詢出出目標地區(qū)所所屬的氣候分分區(qū)，選擇出出合適標號的的道路瀝青項目背背景——瀝青性性能與與路面面質(zhì)量量的關關系水穩(wěn)定定性表面服服務（抗滑滑、噪噪聲、、車輪輪兩側(cè)側(cè)濺水水、車車輪后后方水水霧））行車舒舒適高溫抗抗車轍轍非常常重重要要比較較重重要要幾乎乎無無關關有影影響響低溫溫抗抗開開裂裂耐疲疲勞勞抗老老化化瀝青青結(jié)結(jié)合合料料與與瀝瀝青青路路面面關關系系項目目背背景景———瀝青青性性能能與與路路面面質(zhì)質(zhì)量量的的關關系系瀝青青用用量量空隙隙率率粘附附性性與與粘粘度度流變變性性（感感溫溫、、感感時時、、老老化化、、標標號號））車轍轍空隙隙率率粘附附性性與與粘粘度度流變變性性（感感溫溫、、感感時時、、老老化化、、標標號號））開裂裂瀝青青用用量量針入入度度標標號號表面面功功能能衰衰減減粘附附性性水損損害害與瀝瀝青青相相關關的的影影響響瀝青青路路面面損損害害因因素素項目背景景——小結(jié)如果將產(chǎn)產(chǎn)量巨大大的煤瀝瀝青作為為原料通通過改性性生產(chǎn)出出性能優(yōu)優(yōu)良的道道路瀝青青，不僅僅拓展了了煤瀝青青的利用用途徑，，提高煤煤瀝青附附加值，，解決了了煤焦油油深加工工產(chǎn)業(yè)發(fā)發(fā)展的一一個難點點，而且且滿足了了市場對對道路瀝瀝青不斷斷增長的的需求，，創(chuàng)造出出巨大的的經(jīng)濟效效益和社社會效益益。目錄項目可行性性道路瀝青材材料發(fā)展歷歷程國內(nèi)外研發(fā)發(fā)和實踐歷歷程煤瀝青性能能優(yōu)勢至今仍在使使用的斯圖圖加特到慕慕尼黑高速速公路（二戰(zhàn)期間間德國使用用混合瀝青青修筑）隨著石油工工業(yè)的迅速速發(fā)展，石石油瀝青產(chǎn)產(chǎn)量大量增增加，價格格大幅下降降，很快取取代了煤瀝瀝青成為了了道路瀝青青市場的主主角。早在20世紀初，德德國就將煤煤瀝青作為為為筑路材材料應用到到道路鋪筑筑中。二三三十年代德德國開始以以筑路焦油油(中溫煤瀝青青回配焦油油)為基料，添添加石油瀝瀝青生產(chǎn)混混合瀝青。。但隨著現(xiàn)代代化公路建建設的發(fā)展展，石油油瀝青修筑筑的公路逐逐漸難以達達到日益提提高的路面面性能要求求。1963年，英國開開發(fā)生產(chǎn)產(chǎn)了以石油油瀝青為基基料摻加少少量煤瀝青青的混合合瀝青，用用于鋪筑最最高荷載的的公路。。1973年制定了了混合瀝青青的國家標標準。上上世紀70年代以來,法國、德德國、瑞瑞士、波蘭蘭等許多多歐州國家家都先后開開始生產(chǎn)和和使用這種種混合瀝青青筑路材料料。20世紀50-60年代20世紀70-80年代隨著發(fā)達國國家煤化工工產(chǎn)業(yè)布局局調(diào)整和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移，停止止了煤瀝青青在公路建建設上的研研究與應用用。20世紀80年代之后項目可行性性——道路瀝青材材料發(fā)展歷歷程從1982年開始，德德國呂特格格公司生產(chǎn)產(chǎn)混合瀝青青碳瀝青CB70,是由25wt%增塑煤瀝青青和75wt%道路石油瀝瀝青B80配制而成。。德國用這這種瀝青自自1982年~1986年期間鋪筑筑了72條路段,總面積90萬m2。1989年，波蘭開開始生產(chǎn)混混合型道路路瀝青煤石石油瀝青PA。波蘭用工工業(yè)試生產(chǎn)產(chǎn)的混合瀝瀝青鋪筑的的幾條在各各種地勢和和行車條件件。經(jīng)過四四年多運行行之后,路面幾乎沒有有觀察到變化化。法國高速公路使用用的混合瀝青青路面壽命在在15年以上。項目可行性——國外研發(fā)和實踐2008年至2011年，新型路用用煤瀝青系列列改性材料在在二廣高速公公路（G55）忻州段、山山西高陵高速速進行了鋪筑筑應用。由交交通部公路工工程檢測中心心對煤瀝青路路用性能檢測測表明，該系系列材料各項項性能指標優(yōu)優(yōu)良，完全滿滿足高速公路路施工相關要要求。項目可行性——國內(nèi)研發(fā)與實實踐粘附性和滲透透性粘度-溫度曲線抗塑性變形抗油侵蝕行車安全性國外煤-石油混合瀝青青優(yōu)點項目可行性——煤瀝青性能優(yōu)優(yōu)勢目錄技術方案煤基調(diào)和道路路瀝青的生產(chǎn)產(chǎn)流程與技術術指標煤基道路瀝青青的制備原理理CMB系列煤瀝青專專用改性劑煤基道路瀝青青的生產(chǎn)流程程檢測分析煤基道路瀝青青技術指標煤基改性道路路瀝青性能檢檢測污染防治與人人員勞動保護護試驗路周圍土土壤污染物檢檢測標準的制定與與工業(yè)化應用用技術方案——煤基調(diào)和道路路瀝青的生產(chǎn)產(chǎn)流程與技術術指標組分調(diào)和脫油均質(zhì)穩(wěn)定煤系調(diào)和劑煤瀝青煤基調(diào)和道路路瀝青產(chǎn)品編號質(zhì)量指標評價

老化前

薄膜烘箱試驗延度cm軟化點℃針入度（25℃)0.1mm質(zhì)量損失%針入度比%延度(15℃)cmMC-1>15044.351.80.79（120℃）79.886.0MC-4136.0743.830.61.14（120℃）40.8578.60MC-372.8048.821.50.61（120℃）65.58105.75技術方案——煤基改性道路路瀝青的制備備原理改性煤基道道路瀝青青煤基調(diào)和瀝青青煤基調(diào)和瀝青青與溶劑油混合，加入入改性劑、彈彈性體、穩(wěn)定定劑、抗老化化劑等，在一一定溫度下反反應，改善煤煤瀝青延展性性、粘彈性、、抗老化性、、感溫性等性能，改變變?yōu)r青青膠體體結(jié)構(gòu)構(gòu)，最最終制備性性能優(yōu)優(yōu)良的的道路路瀝青青。改性劑劑溶劑油油穩(wěn)定劑劑彈性體體抗老化化劑補強劑劑經(jīng)過過研研究究團團隊隊多多年年的的潛潛心心鉆鉆研研，，進進行行了了大大量量探探索索性性和和系系統(tǒng)統(tǒng)性性的的實實驗驗室室實實驗驗，，對對煤煤瀝瀝青青改改性性劑劑進進行行了了篩篩選選和和集集成成優(yōu)優(yōu)化化，，成成功功開開發(fā)發(fā)出出兼兼具具性性能能和和成成本本優(yōu)優(yōu)勢勢的的CMB系列列煤煤瀝瀝青青專專用用改改性性劑劑。。技術術方方案案———CMB系列列煤煤瀝瀝青青專專用用改改性性劑劑CMB系列列煤煤瀝瀝青青專專用用改改性性劑劑技術術方方案案———煤基基改改性性道道路路瀝瀝青青的的生生產(chǎn)產(chǎn)流流程程組分分調(diào)調(diào)和和反應應改改性性發(fā)育育穩(wěn)穩(wěn)定定澆筑筑試試樣樣性能能測測試試化學學組組成成與與微微觀觀結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)分分析析技術術方方案案———檢測測分分析析道路路石石油油瀝瀝青青標標準準主主要要指指標標要要求求《重交交通通道道路路石石油油瀝瀝青青》GB/T15180-2010指標AH-90AH-70AH-50針入度（25℃）0.1mm80～10060～8060～80延度（15℃），cm≥100≥100≥80軟化點，℃42～5544～5745～58薄膜烘箱實驗（163℃,5h）質(zhì)量變化，%≤1.0≤0.8≤0.6針入度比，%≥50≥55≥58延度（15℃），cm≥40≥30報告指標90#70#50#針入度（25℃）0.1mm80～10060～8060～80延度（15℃）,cm≥100≥100≥80軟化點,℃≥42≥44≥45薄膜烘箱實驗（120℃,5h）質(zhì)量變化,%≤1.0≤0.8≤0.6針入度比,%≥50≥55≥58延度（15℃）,cm≥40≥30≥20煤瀝瀝青青改改性性道道路路瀝瀝青青主主要要指指標標要要求求技術術方方案案———煤基基改改性性道道路路瀝瀝青青技技術術指指標標技術術方方案案———煤基基改改性性道道路路瀝瀝青青性性能能檢檢測測我們們委委托托山山西西省省交交通通建建設設工工程程質(zhì)質(zhì)量量檢檢測測中中心心（（甲甲級級資資質(zhì)質(zhì)））進進行行了了瀝青青檢檢測測，結(jié)結(jié)果果表表明明我我們們團團隊隊研研究究開開發(fā)發(fā)的的煤煤基基道道路路瀝瀝青青產(chǎn)產(chǎn)品品三三大大指指標標完完全全達達到到交交通通部部規(guī)規(guī)范范規(guī)規(guī)定定的的道道路路石石油油瀝瀝青青A級標標準準。。為了了驗驗證證煤煤基基道道路路瀝瀝青青的的路路用用性性能能，，制制定定和和完完善善施施工工方方案案，，我我們們委委托托江江蘇蘇省省交交通通科科學學研研究究院院股股份份有有限限公公司司工工程程檢檢測測中中心心（（甲甲級級資資質(zhì)質(zhì)））進進行行了了瀝青混合合料配合合比設計計，結(jié)果表表明設計計的AC-25瀝青混合合料高溫溫性能和和抗水損損壞性能能滿足規(guī)規(guī)范要求求，可以以用于指指導生產(chǎn)產(chǎn)。技術方案案——煤基改性性道路瀝瀝青性能能檢測技術方案案——煤基改性性道路瀝瀝青性能能檢測技術方案案——煤基改性性道路瀝瀝青性能能檢測混合料性能高溫性能水穩(wěn)定性檢測試驗車轍試驗凍融劈裂試驗浸水馬歇爾試驗指標動穩(wěn)定度（次/mm）變異系數(shù)劈裂強度比（%）殘留穩(wěn)定度（%）設計試驗結(jié)果61895.586.289.6規(guī)范對普通石油瀝青混合料要求≥800≤20≥70≥75規(guī)范對改性石油瀝青混合料要求≥2400≤15≥75≥80煤基道路路瀝青混混合料性性能運輸和拌拌合鋪筑筑的防治治1.溫拌施工工2.施工人員員勞動防防護煤瀝青高高溫流動動性好工序石油瀝青施工溫度，℃煤瀝青施工溫度，℃石料加熱溫度150-160125-130瀝青加熱溫度185-195125出料溫度160-170125-130攤鋪溫度150125初壓溫度，不低于140125終壓溫度，不低于11080路面開放溫度，不高于5050道路使用用期間的的防治1.中下面層層使用2.路面結(jié)構(gòu)構(gòu)防水排排水設計計108℃℃0.28±0.03Pa·s0.17±0.02Pa·s技術方案案——污染防治治與人員員勞動保保護G55二廣高速速煤瀝青青試驗路路是國內(nèi)內(nèi)第一段段也是目目前唯一一的一段段煤基道道路瀝青青高速公公路試驗驗段。為為了準確確評價煤煤基道路路瀝青對對周圍環(huán)環(huán)境的影影響，消消除人們們對煤瀝瀝青污染染物擴散散風險的的普遍擔擔憂，本本研究團團隊多次次組織了了對G55二廣高速速忻州段段k668和K694試驗路周周圍土壤壤中的多多環(huán)芳烴烴污染物物檢測。。技術方案案——試驗路周周圍土壤壤污染物物檢測技術方案案——試驗路周周圍土壤壤污染物物檢測技術方案案——試驗路周周圍土壤壤污染物物檢測檢測結(jié)果表明明，煤基基道路瀝瀝青試驗驗路未向向路側(cè)土土壤擴散散污染物物。試驗驗路界外外農(nóng)田未未檢出多多環(huán)芳烴烴，表明明煤基道道路瀝青青的應用用沒有影影響到公公路界外外環(huán)境。。本項目在實實驗室內(nèi)內(nèi)已經(jīng)完完成煤瀝瀝青組分分調(diào)和分分布規(guī)律律探索、、改性劑劑篩選與與相容性性考察、、反應改改性的原原料配比比及生產(chǎn)產(chǎn)工藝優(yōu)優(yōu)化，形形成了具具有自主主知識產(chǎn)產(chǎn)權的一一系列創(chuàng)創(chuàng)新技術術成果，，完全具具備工業(yè)業(yè)化放大大條件。。煤瀝青青與石石油瀝瀝青的的性質(zhì)質(zhì)不盡盡相同同，有有著自自身的的特殊殊性質(zhì)質(zhì)。以以煤瀝瀝青作作為主主要原原料生生產(chǎn)道道路瀝瀝青不不宜套套用石石油瀝瀝青現(xiàn)現(xiàn)有標標準。。目前前國內(nèi)內(nèi)尚未未就煤煤瀝青青改性性道路路瀝青青制定定相應應的標標準，，現(xiàn)有有標準準均參參照石石油瀝瀝青性性能指指標制制定。。為了了填補補該領領域技技術標標準空空白，，促進進煤基基道路路瀝青青與炭炭基道道路瀝瀝青改改性劑劑的推推廣應應用，，我們們已向向省質(zhì)質(zhì)量技技術監(jiān)監(jiān)督局局申報報制定定山西西省地地方標標準《重交通通道路路用改改質(zhì)煤煤瀝青青》，現(xiàn)已已提交交討論論意見見稿。。技術方方案——標準的的制定定與工工業(yè)化化應用用技術方方案——標準的的制定定與工工業(yè)化化應用用2015年3月，某某企業(yè)業(yè)采用用我方方技術術方案案進行行了工工業(yè)生生產(chǎn)，，一次次投料料試車車成功功，生生產(chǎn)出出合格格的90#和70#道路瀝瀝青產(chǎn)產(chǎn)品。。目錄項目概概算成本核核算經(jīng)濟效效益核核算序號成本名稱成本（元/噸）1中溫煤瀝青+蒽油16312專業(yè)改性劑6153生產(chǎn)成本1304合計2376煤基改改性道道路瀝瀝青噸噸成本本核算算項目概概算——成本核核算近期國內(nèi)道路石油瀝瀝青價價格名稱單位數(shù)量年產(chǎn)量萬噸10單