橡胶改性沥青可行性报告

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前言
  x& M. z' Z( A3 O; {! }$ D随着我国人民生活水平的提高和经济建设的发展，汽车工业飞速发展，汽车保有量逐年迅速增加。我国将面临目前国外发达国家早已遇到的大量废旧轮胎的处理问题。据统计，我国的废旧轮胎到2010年将达到2亿条。大量的废旧轮胎将会带来严峻的环保问题。将废旧轮胎加工成橡胶粉是国际上通用的废旧轮胎再生处理方法，其中废轮胎胶粉应用在公路行业中是废旧轮胎处理的主要途径之一。
: R$ l: J5 f. X  f% m# n目前，旧轮胎的应用已不是区域性问题，而被视作一个国家的发展水平问题。例如，在美国已将废旧轮胎利用的方法工作扩大到48个州。有关废旧轮胎应用的第一部法规是十年前在伊利诺斯州发表的。从1991年起，美国法规生效，要求在沥青路面中使用20%的废旧轮胎。我国的年耗胶总量居于世界首位，则废胶产生量肯定超过美国。加上我国的废胶再次利用率又低于美国，仅65%。所以，处理国产废胎任务之重是可想而知的。必须在国产废旧轮胎上寻找出路和扩大应用上加大力度，其中采用废橡胶粉生产改性沥青为首选的方法之一。
! Y1 x4 \% h( }! x7 n1 C二、废橡胶粉改性沥青的研究意义：
0 [; h4 u% x# j3 X* }- s1 p+ d' V- Q（1）环保效应在我国随着经济实力的加强，汽车的制造和汽车的使用也相应加强，我国的废旧轮胎每年的形成量很大，并有逐年增多的趋势，除了橡胶工业和其他行业使用外，还有相当的余量，如不及早处理将成为公害。如果将废旧轮胎胶粉用于沥青进行改性，如按15%的添加量的话，则每年可消耗胶粉30~45万吨，也就是说可以处理废汽车轮胎（每条轮胎8lg）5400~8100万吨（废旧轮胎出粉率约70%），这对黑色污染极其有利。
( G. l0 n/ H0 X* ~; P  I（2）经济效益目前我国修建高速公路广泛采用SBS改性沥青，SBS价格昂贵，随着石油价格的飞涨，SBS的价格高达18000-20000元/吨。然而废旧轮胎胶粉价格低廉，而且各项指标均达到标准。经推算，废旧轮胎改性沥青的成本比SBS改性沥青的成本低约30%左右，如果我国每年修筑公路用100万吨胶粉改性沥青替代SBS改性沥青即可降低成本7亿元，同时可耗费废旧轮胎胶粉15万吨，相当于2250万条轿车废轮胎。这对我国的修筑公路及维修公路采用改性沥青的意义是重大的。
( g9 x& K& |$ k, F( ^（3）良好的使用性能1、提高沥青的黏度：黏性是沥青高温稳定性的重要指标，黏性高的沥青不仅抗变形能力增强，而且加强了沥青与碎石的黏结力，具有更好的封水性能。有资料显示，20%胶粉含量的橡胶沥青，在190℃时的动力黏度与4%SBS含量在135℃时的动力黏度值相当，约3pa..s；橡胶沥青的软化点较基质沥青提高约10℃，>55℃。如果在每吨橡胶改性沥青中添加0.2%-0.5%的SBS改性剂，软化点可达到70℃以上。2、改善沥青的低温性能：沥青的低温性能是指低温的脆性和抗裂性。据南非某公司试验比较，橡胶沥青的弗拉氏脆点与4%SBS改性沥青比较，降低约9℃，达-17℃—19℃。橡胶沥青良好的低温性能，在寒冷地区将会明显减少路面开裂，延长路面使用寿命。3、抗老化、抗疲劳性能明显提高：大量废轮胎胶粉的加入，不仅为沥青增加了抗老化、抗氧化和热稳定性，而且由于轮胎橡胶优异的弹性也在较大的温度区间为沥青路面提供了柔性以及耐疲劳和抗裂纹能力，从而延长路面的使用寿命。有资料显示，橡胶沥青路面可提高路面使用寿命1~3倍。4、提高行车的舒适性和安全性：由于橡胶路面的柔性，将缓冲路面局部不平整引起车辆的震动，改善轮胎与地面的附着性能，缩短制动距离，从而使车辆的舒适性和安全性都得到改善。5、降低行车噪音低：随着公路建设和汽车工业的发展，道路噪音已成为城市居民的一大公害，因此降低道路噪音成了人们关心的重要社会问题。根据一些学者分析，橡胶沥青的弹性加上配混合料和平整的路面可有效地降低车轮在路面上行驶的噪音。于是橡胶沥青的应用为城市道路建设点燃了一大亮点，被誉为“消音沥青”，它已列入一些城市的市政建设规划。有资料显示，橡胶沥青路面车速在50—100公里/小时，噪音将降低3—8分贝。
三、橡胶改性沥青的生产工艺和加工方法：
- l* O) M% S7 I6 z! P1、胶粉改性沥青的制法分为干法和湿法
（1）湿法：先将废旧胶粉（CRM）在特定温度的热沥青中拌和45min使胶粉充分溶胀，再经过高速剪切所得的混合物称为胶粉改性沥青。如果橡胶粉剂量太大，改性沥青的粘度太大，泵送有困难，所以从技术、经济的角度出发，橡胶粉的用量不能超过沥青质量的20%。当改性沥青用于应力吸收膜时，胶粉的用量可高达25%—35%。湿法制备改性沥青的工艺比较简单，不过改性效果与胶粉的细度关系很大，粒度越细，越易拌和均匀，且不发生离析、沉淀现象，有利于管道输送或泵送。据有关资料，如果将橡胶粉先经少许重油浸泡融涨，再与沥青混融，将有利于胶粉在沥青中的分散，提高改性沥青的效果。湿法制改性沥青常用到高速剪切乳化机，这是生产胶粉改性沥青的关键技术，其工艺流程见附图一、附图二。
（2）干法：将剂量为沥青混合料总量的2%—3%的胶粉喷入正在搅拌的热沥青拌和锅中，搅拌约20min即成为胶粉改性沥青混合料。重庆某研究所曾用此法制成的改性沥青铺设了一段试验路面。上海某交通轮胎翻修厂将废橡胶粉经活化处理制成活化胶粉，掺入沥青中，使之与沥青结合更为紧密，效果更好，但价格偏高，末在工程中使用。
2、橡胶粉改性沥青技术质量指标
$ U; B# b; N# n6 T' t3、DAYU橡胶改性沥青成套加工设备及制备工艺韩国公路技术株式会社的橡胶粉改性沥青加工工艺及设备彻底改变了目前中国国内及其它国家橡胶沥青纯搅拌的加工工艺方法，以搅拌、剪切、分散相结合，并辅助以化学助剂，利用物理和化学方法，使胶粉和沥青形成稳定的体系，不易产生离析，使橡胶沥青贮存时间长达2个月左右，从而保证了产品在长期贮存情况下的品质稳定型，降低了施工的难度。废轮胎胶粉改性沥青可广泛应用于高速公路、城市道路（轻、重型交通道路，城市主干线）等实体工程的中面层、表面层、应用吸收层、粘结层、碎石封层和桥面防水层等结构的施工建设中，可显著提高道路路用性能延长使用寿命。
四、橡胶沥青的加工过程中应注意的几个问题
) _. l1 v. G4 t1、温度温度是橡胶沥青制作过程控制的重要参数之一。温度对橡胶沥青反应时间有较大的影响，因此，反应温度不能太低。实验表明，胶粉改性沥青反应温度较制作SBS改性沥青提高10℃—30℃，达190℃—210℃。如果温度过高，沥青的性能指标不稳定，沥青易老化或结焦，因此，高温下制作的橡胶沥青不宜长时间存放，以防止材料特性发生变化，降低使用性能。
/ U6 P) h: u( v0 O4 I项目    加工温度/℃
) Y. C* f) j' f8 p    160℃    180℃    190℃    200℃
针入度/10mm    58    62    88    90
软化点/℃    55.8    58.2    58    56.8
, H) S& n/ T+ m0 _延度（5℃）/10mm    8    12    14    15
2 v! ^; M' t- O' d, d数据显示，随着温度的升高，延度、针入度呈现上升趋势，软化点则是先上升后下降。以190℃左右最佳。
2、原料橡胶沥青的反应时间还与橡胶粉颗粒大小有关，一般胶粉颗粒越细，越容易在沥青中混合分散，反应时间缩短。但过细的胶粉在沥青中容易被“消化”或“油化”，使橡胶沥青过早失去弹性，因此，胶粉的料度以20—40目为宜，胶粉的质量应符合标准，其天然胶碳氢化合物含量应大于30%，
: D5 E- j- l; J2 |2 P4 l( D3、计量胶粉的计量分为定量加入法和变量加入法两种，国际上通常一般加入量为16%—20%之间。
6 e* B: A( s) }+ h) J4、剪切橡胶沥青制作需要有一个剪切过程，这是国内外一直公认的。剪切分高速剪切和低速剪切，所谓低速剪切实际就是搅拌作用，在搅拌器的作用下可加速胶粉在沥青中分散、溶胀。高速剪切可加速胶粉的细化，有利于脱硫、降解，加速橡胶沥青的制作过程。
7 \* E$ i; q2 F- k! i8 ~0 t5、橡胶改性沥青添加剂包括流化剂和渗透剂。流化剂1‰以下，降低橡胶沥青粘度，确保产量，并方便橡胶沥青的运输、储存和喷洒施工等。掺加1‰以下的渗透剂促进胶粉与沥青的配伍性，使橡胶改性沥青的储存在一定时间内不离析、不沉淀，施工时不需专用的橡胶沥青运输、洒布及拌和设备，降低橡胶改性沥青使用总成本。
6、橡胶沥青的生产设备基本组成包括供热装置、配料装置、预混反应罐、融胀发育罐、高剪切机系统和电控系统等。设备采用计算机控制配比，设定方便，精度高，可自动或人工操作，集装箱式结构，移动性强，生产效率高15—25吨/小时，橡胶粉添加量可达20%在右。
1 R2 M- X8 a5 c6 A2 O$ B7、设备的主要关键（1）工艺先进：首先对基质沥青和改性剂进行强制混合、搅拌，同时加入添加剂以加速反应，最后使用高速剪切机进行剪切，既要保证产品质量又要达到实际生产量。（2）自动化水平高，操作方便：生产过程由PLC全程自动控制，无论手动或自动，均可全程监控；主要工艺参数设置灵活简便。（3）加热速度快，保温性能好，有利于胶粉改性沥青的过程反应，但加热温度不宜过高。（4）搅拌效率高，先融胀后剪切，提高沥青与胶粉有利于胶粉的配伍性，改性沥青的过程混合和储存。（5）配备添加剂加输入系统，包括流化剂、渗透剂等，提高橡胶改性沥青综合性能。
五、橡胶改性沥青配比与技术指标比较（详见附表三）
六、橡胶改性沥青效益分析
我国是橡胶工业大国，生胶的消耗量年均递增10%以上，2004年达420万吨，已跃居世界第一。伴随着高速发展的橡胶工业，也产生了大量的废旧橡胶。2004年我国轮胎产量达2.4亿条，所产生的废旧橡胶量在300万吨以上。废胶堆积污染环境，存在火灾隐患，威胁人民的生命、财产安全。因此，如何综合利用数量巨大的废旧橡胶、治理环境污染是全社会都应该重视解决的大问题。国外已经走过从废旧轮胎大量堆积到综合利用、从污染环境到综合治理的道路。我国的废旧橡胶利用率已达60%，但与发达国家目前废旧橡胶综合利用达75%以上相比有很大的差距，我们应探索利用多种渠道、多种方法对废旧橡胶进行综合利用的途径。利用胶粉制成胶粉复合改性沥青用于高等级公路沥青混凝土路面，具有非常明显的环境保护效益，利用两废（废轮胎、废PE材料）用于沥青的改性剂，可以减少环境中的黑色污染和白色污染。还可以降低行车噪音，社会效益是十分明显的。不仅如此，在基本相近的技术标准下，与SBS改性沥青相比，其直接经济效益也很明显。
6 J6 N' D9 o' D' ?  R! m! C9 \沥青类别
沥青成分（千克）     基质沥青 SBS改性沥青 橡胶改性沥青
    基质沥青        1000 950 800
    SBS改性剂        …… 50 ……
0 ~; _: R; l2 I+ X    橡胶粉        …… …… 200
    合计价格（元）        4000 4800 3800
/ O  a# ]; h( b7 `    在相同使用条件下虽然橡胶沥青在石料拌合料中比例为7%，比SBS改性沥青在石料拌和料中比例5%，提高二个百分点，但橡胶沥青铺设厚度为5cm左右，比SBS改性沥青路面铺筑厚度9cm降低近一半，从而省工省料降低路面施工费用，并且由于橡胶沥青自重和铺设厚度的降低，特别适用于隧道和桥梁工程，完全可以取代价格昂贵的环氧树脂改性沥青等，其经济效益十分明显。
1 Z' y/ X3 m* O  y& w5 P, B: ~七、项目的经济效益预测分析
4 t$ s; C1 B1 B7 V; R8 n  B0 m" ~1 c1、项目产品的单位生产成本测算
6 A6 x0 ]9 h1 F. P" a序号    成本名称    成本（元/吨）    备注
# u: h2 d/ ?8 I- {* v1    基质沥青80%    3200.00    以4000元/吨计
# L+ l7 X% X# K) }( q, S2    橡胶粉20%    400.00    以2000元/吨计
3    添加剂0.13%    130.00    按100000元/吨计计算
4    SBS 0.2%    40    按20000元/吨计算
5    设备折旧（10年）    6.80    以358万元/套计算
% C9 ^  {: B/ m  J) A6    生产人员    2.00    操作工150元/天，杂工60元/天
7    电费（250Kw）    10.00    按0.8元/度计算
8    燃油费    9.60    按100万大卡用油计算
& `  v' o7 R8 ^5 E7 q  B6 z9    管理人员费用    2.00    与生产人员一致
  K! @3 s7 z0 y8 @6 j1 ?1 \- Q10    其它费用    2.00    办公、检修、停机等
% O" m2 I( U& K( b  s- j6 Q; T+ W/ _11    财务费用    1.50    货款利息
4 t! \- T1 d8 t$ s12    不可预见费用    1.00
! U3 k1 j4 y4 E; t4 N( q0 \    13    合计    3804.90
分析    1、生产成本：3804.09元/吨
2、市场价格：5100.00元/吨
3、利润(税前)：1295.10元/吨
2、项目产品的产量、销售收入测算
（1）项目产品的销售价格确定根据项目产品的技术含量、国内同类产品市场销售价格，项目产品市场供求关系以及项目产品的生产成本、预期盈利目标等因素，经综合分析，橡胶改性沥青的销售价格为5200.00元/吨（基质沥青价格以4000.00元/吨计）
（2）设备投入分析
9 |  [9 D$ ]# `4 i$ C9 _项目
# ^1 I; s/ ^; A: d/ u测算    基质沥青罐    改性沥青罐（200吨）    改性沥青设备（30T/H）    技术服务费    合计
! V8 T7 L6 [4 T# v7 f8 \费用    业主自备    40.00万    360.00万    30.00万    430.00万
    （3）项目的流动资金测算a、基质沥青由业主自备；b、橡胶粉、添加剂等280万；c、其它流动资金20万；
& I6 N# ^& n' H结论：
% I7 Y: d( A2 M) O以年产一万吨橡胶改性沥青为例，销售收入约为5.2亿人民币，税前利润总额约为1395.10万元，比投资同等规模的SBS改性沥青生产厂可增加近800万左右的利润。