周永如

【摘 要】一直以來，談起瀝青應(yīng)用，基本都是道路瀝青，在中國(guó)經(jīng)濟(jì)迎來了高速發(fā)展的時(shí)期，高速公路建設(shè)的投資也增加了，所以對(duì)柏油路的需求增加了，同時(shí)柏油路質(zhì)量的要求也提高了，對(duì)于瀝青品質(zhì)要求也有所提高，由于改性瀝青自身的優(yōu)點(diǎn)，改性柏油路也被廣泛熟知。2020年世界首套煤直接液化瀝青生產(chǎn)裝置產(chǎn)出合格產(chǎn)品，煤直接液化瀝青產(chǎn)品的誕生，彌補(bǔ)了煤瀝青和石油瀝青產(chǎn)品應(yīng)用的空白，增加了瀝青產(chǎn)品的種類，延伸了瀝青產(chǎn)品的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)。

【關(guān)鍵詞】瀝青;產(chǎn)品;應(yīng)用

一、瀝青的分類

瀝青俗稱柏油，提煉石油、煤焦油剩下的有機(jī)膠凝材料。也有天然產(chǎn)出的。主要由碳?xì)浠衔锝M成。黑色，有光澤，有毒，有臭味，有防腐、絕緣、可塑等性能。常用于鋪路、建筑、防腐、防水和電器工業(yè)。

分類：

石油瀝青

是原油蒸餾后的殘?jiān)?。石油瀝青是由多種碳?xì)浠衔锛胺墙饘伲ㄑ?、硫、氮）衍生物組成的混合物，其元素組成主要是碳（80%～87%）、氫（10%～15%）;其余是非烴元素，如氧、硫、氮等（<3%）;此外，還含有一些微量的金屬元素。石油瀝青用三組分分析法，可將石油瀝青分離為油分、樹脂和瀝青質(zhì)三個(gè)組分。其中：1）油分為淡黃色透明液體，賦予瀝青流動(dòng)性，油分含量的多少直接影響著瀝青的柔軟性、抗裂性及施工難度。2）樹脂 為紅褐色粘稠半固體，溫度敏感性高，熔點(diǎn)低于 100℃，包括中性樹脂和酸性樹脂。中性樹脂使瀝青具有一定塑性、可流動(dòng)性和粘結(jié)性，其含量增加，瀝青的粘結(jié)力和延伸性增加;酸性樹脂含量不多，但活性大，可以改善瀝青與其它材料的浸潤(rùn)性、提高瀝青的可乳化性。3）瀝青質(zhì) 為深褐色固體微粒，加熱不熔化，它決定著瀝青的粘結(jié)力、粘度和溫度穩(wěn)定性，以及瀝青的硬度、軟化點(diǎn)等。瀝青質(zhì)含量增加時(shí)，瀝青的粘度和粘結(jié)力增加，硬度和溫度穩(wěn)定性提高。

煤焦油瀝青

是煉焦的副產(chǎn)品煤焦油蒸餾后的殘?jiān)?。煤瀝青是以芳香族為主的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子化合物混合體，其分子量范圍廣，含碳 92%～94%，含氫僅 4%～5%左右。常含有不溶于溶劑的碳質(zhì)成分，根據(jù)使用的溶劑種類不同，可將煤瀝青分為甲苯可溶組分（BS、γ樹脂）、喹啉不溶物（QI、α樹脂）以及甲苯不溶喹啉可溶組分（β樹脂）。

煤瀝青沒有確定的熔點(diǎn)，只有從固態(tài)轉(zhuǎn)化為過渡態(tài)的溫度范圍，通常用軟化點(diǎn)代表。根據(jù)軟化點(diǎn)的高低，煤焦油瀝青分為低溫瀝青（軟瀝青）、中溫瀝青（普通瀝青）、高溫瀝青（軟瀝青）。因其軟化點(diǎn)和物化性質(zhì)不同，用途各異改性瀝青。

天然瀝青

是自然界的天然形成的一種瀝青，主要是石油在大自然的環(huán)境中長(zhǎng)年累積被地殼擠壓、并且又經(jīng)常接觸水和空氣逐漸變化形成的。按照天然瀝青形成的環(huán)境不同主要可以分為巖瀝青、油頁(yè)巖瀝青、湖瀝青、海底瀝青等，其中的巖瀝青是存在山體和巖石裂隙中的石油進(jìn)行長(zhǎng)期的凝固蒸發(fā)形成的天然瀝青。

煤直接液化瀝青

煤直接液化油渣經(jīng)溶劑萃取，將液化過程中未完全轉(zhuǎn)化為油品的瀝青組分及未蒸餾出的部分重質(zhì)油提取出來，經(jīng)過脫灰后得到的系列瀝青產(chǎn)品。其性能與介于煤瀝青和石油瀝青之間，且應(yīng)用范圍更廣，性能更加優(yōu)越。

二、瀝青的應(yīng)用

石油瀝青

我國(guó)石油瀝青消費(fèi)領(lǐng)域分布在道路建設(shè)、建筑、機(jī)場(chǎng)建設(shè)以及水利工程等行業(yè)，其中道路建設(shè)是瀝青最主要的消費(fèi)領(lǐng)域，2013 年數(shù)據(jù)表示道路瀝青占瀝青消費(fèi)總量的比例在 76%左右，建筑防水用瀝青占 11%。

道路瀝青的改性，可以使用相溶劑，相溶劑是芳香族化合物豐富的石油成分，最重要的是穩(wěn)定聚合物相和瀝青相，形成穩(wěn)定的界面吸附層，這樣，可以降低相界面的表面張力，并且可以實(shí)現(xiàn)兩者的相容性，提高兩個(gè)之間的親和力，在變更后的瀝青制造過程中，適當(dāng)添加相溶劑可以改善SBS和瀝青的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。SBS改性瀝青可以大大提高瀝青表面性能，提高高溫穩(wěn)定性和低溫裂紋性能，提高與石頭的粘結(jié)性，是一種優(yōu)秀的道路建設(shè)材料。通過選擇適當(dāng)?shù)奶幚砑夹g(shù)，在改性瀝青的制造工序中實(shí)施有效的質(zhì)量管理過程，可以有效保證改性瀝青的品質(zhì)，這直接影響了改性瀝青的道路性能和保管穩(wěn)定性。

煤焦油瀝青

改質(zhì)瀝青：改質(zhì)瀝青是煤焦油瀝青的主要產(chǎn)品，在碳素制品中用作粘結(jié)劑，能顯著改善產(chǎn)品質(zhì)量，增加體積密度與機(jī)械強(qiáng)度，用改質(zhì)瀝青作粘結(jié)劑原料，生產(chǎn)出的炭素制品具有電阻小、導(dǎo)電性好、電容密度大、耗電低，強(qiáng)度高、不掉渣、壽命長(zhǎng)、熱膨脹小等優(yōu)點(diǎn)。主要用于電解鋁行業(yè)的預(yù)焙陽極、鐵合金的陽極糊。

炭黑油：煤焦油瀝青的另一個(gè)主要產(chǎn)品是炭黑油，炭黑油是生產(chǎn)炭黑的主要原料，炭黑是橡膠輪胎的主要添加劑。炭黑也是涂料、印刷油墨的原料。

浸漬劑瀝青：浸漬劑瀝青可提高炭素制品的密度，降低孔隙率，增強(qiáng)產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度及改善。主要用于石墨電極、石墨制品等。

生產(chǎn)瀝青焦：瀝青焦主要為電解法煉鋁的陰極以及煉鋼用的石墨電極制備。

針狀焦：由煤瀝青可以制備針狀焦，主要用于高功率及超高功率電極、鋰電負(fù)極材料、高檔石墨制品等。

中間相炭微球：由煤瀝青可以制備中間相炭微球，主要用于高檔石墨制品、鋰電負(fù)極材料、炭-炭復(fù)合材料等。

可紡瀝青：由煤瀝青經(jīng)過特殊加工處理，可以制備可紡瀝青，主要用于瀝青基超高模量碳纖維原料。

改性瀝青：改性瀝青是煤瀝青用功能樹脂改性用于道路的瀝青。

型煤粘結(jié)劑：用 20%～30%的煤焦油高沸點(diǎn)餾分稀釋中溫瀝青所得的軟瀝青就可作為型煤的粘結(jié)劑。

瀝青漆：瀝青漆是焦油瀝青溶液，瀝青清漆宜于在室外做鋼結(jié)構(gòu)、混凝土及砌體的防水層和保護(hù)層，并能在室外常溫下涂刷及噴漆。

天然瀝青

巖瀝青隸屬于天然瀝青，是一種世界稀有礦藏，全球只在美國(guó)北部、俄羅斯西部、中國(guó)新疆有少量分布。巖瀝青廣泛用于油漆、油墨、防腐、耐酸堿、耐高溫，化學(xué)性能穩(wěn)定，附著力很強(qiáng)，是普通瀝青的數(shù)倍，是軍工、輪船、汽車、轎車、各類機(jī)械、電器、家電設(shè)備、工程機(jī)械等最理想的面漆和底漆的制造原料，也是鍋爐等行業(yè)的防腐原料，利用巖瀝青與普通的石油瀝青摻配后，更是最好的防水、防摻材料，用于機(jī)場(chǎng)跑道、高速公路更為理想。我國(guó)著名的新疆巖瀝青礦建于 1958 年 10月，礦區(qū)內(nèi)有 13條天然瀝青礦脈，每條礦脈長(zhǎng) 888米，厚 0.5米，主采礦脈 9條，其他礦脈為局部可采。礦區(qū)有生產(chǎn)礦井 2座，年產(chǎn)天然瀝青 8000 噸。新疆天然瀝青硬度高、質(zhì)純、俯著力強(qiáng)、光潔度高、油溶性穩(wěn)定、絕緣性能好，耐水、耐堿、耐酸，性能優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品，是國(guó)家特種油漆和油墨的重要原料。

煤直接液化瀝青

主要指標(biāo)如下：

煤直接液化瀝青特點(diǎn)

氫碳比高、硫含量低與石油瀝青接近，與煤焦油瀝青相比，瀝青高溫融變性好，硫含量低，是碳素行業(yè)理想的原料;同時(shí)其致癌物質(zhì)苯并芘物質(zhì)含量低，在環(huán)保要求日益嚴(yán)格的形勢(shì)下，具有較大的發(fā)展空間。

灰分可控

在提取瀝青過程中，可以通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，得到不同灰分的瀝青產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝靈活，市場(chǎng)適用性好。

軟化點(diǎn)高

其使用條件與現(xiàn)行的煤焦油瀝青不同，將面臨市場(chǎng)適應(yīng)性問題，需更專業(yè)的市場(chǎng)開拓，但都可代替煤瀝青使用。

通過對(duì)煤液化瀝青的可用性進(jìn)行了大量的研究，開發(fā)了不同等級(jí)的煤液化瀝青，成功地制備出了中間相瀝青、中間相碳微球、高比表面活性炭、針狀焦、通用級(jí)碳纖維等高端碳素產(chǎn)品，并在搗固煉焦、航天CC復(fù)合材料浸漬劑、防水卷材取得了實(shí)質(zhì)應(yīng)用效果。

三、結(jié)語

瀝青市場(chǎng)是一個(gè)比較成熟、穩(wěn)定的市場(chǎng)，從神華煤制油殘?jiān)休腿〕龅臑r青是個(gè)新生事物，油渣萃取項(xiàng)目投產(chǎn)后，煤液化瀝青要先立足配煤、燃料油等低端產(chǎn)品，積極往炭黑油、改質(zhì)瀝青等傳統(tǒng)市場(chǎng)滲透。同時(shí)，要加大開發(fā)力度研發(fā)新工藝、新技術(shù)，改善煤液化瀝青品質(zhì)、提高附加值，占領(lǐng)大市場(chǎng)和高端市場(chǎng)。