Investigation on the performance and detoxification of modified low temperature coal tar pitch

Abstract

In this paper, studies on the modification on the low temperature coal tar pitch extracted from coal tar residue in Inner Mongolia are conducted. First, the low temperature coal tar pitch in liquid state is solidified with a higher softening point by chemical crosslinking modification. The modified coal tar pitch can achieve the standard pavement performance requirements. Then, the effects of chemical crosslinking agent and physical modification additives on the mechanical performance and toxic properties of coal tar pitch are investigated. The detoxification mechanism is also studied, which further promote the applicability of modified low temperature coal tar pitch in the pavement constructions.

Keywords

coal tar pitch / low temperature / modification / detoxification

References

[1] Zubkova V. Influence of polyethylene terephthalate on the carbonisation of bituminous coals and on the modification of their electric and dielectric properties. Fuel, 2006, 85(12): 1652–1665

[2] Zhang L, Liu G, Wang Y, Shen J, Li R, Du J, Yang Z, Xu Q. Modification of coal tar pitch with P-phthalaldehyde to reduce toxic PAH content. Energy Sources. Part A, Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 2016, 38(5): 737–743

[3] Stompeil x, y, Z, and Collin g, Szen a. Koks smola Gaz, 1998,33 (L): 24

[4] Li Q, Bai H, Zhang J, Fang H, Wang G, Xiang D. Comparison of SBS and EVA in modifying carbobitumen. Journal of Wuhan University of Science and Technology, 2009, 32(3): 293–295 (Natural Science Edition)

[5] Efimova O S, Khokhlova G P, Patrakov Y F. Thermal conversion of coal-tar pitch in the presence of silicon compounds. Solid Fuel Chemistry, 2010, 44(1): 5–11

[6] Czosnek C, Ratuszek W, Janik J F, Olejniczak Z. XRD and 29Si MAS NMR spectroscopic studies of carbon materials obtained from pyrolyses of a coal tar pitch modified with various silicon-bearing additives. Fuel Processing Technology, 2002, 79(3): 199–206

[7] Bhatia G, Aggarwal R K, Chari S S, Jain G C. Rheological characteristics of coal tar and petroleum pitches with and without additives. Carbon, 1977, 15(4): 219–223

[8] Wang Y, He Z, Zhan L, Liu X. Coal tar pitch based carbon foam for thermal insulating material. Materials Letters, 2016, 169: 95–98

[9] Tan Y Q, Guo M, Cao L P, Zhang L. Performance Optimization of Composite Modified Asphalt Sealant based on Rheological Behavior. Construction & Building Materials, 2013, 47: 799–805

[10] Guo M, Motamed A, Tan Y Q, Bhasin A. Investigating the Interaction between Asphalt Binder and Fresh and Simulated RAP Aggregate. Materials & Design, 2016, 105: 25–33

[11] Tan Y Q, Guo M. Using Surface Free Energy Method to Study the Cohesion and Adhesion of Asphalt Mastic. Construction & Building Materials, 2013, 47: 254–260

[12] Tan Y Q, Guo M. Study on the Phase Behavior of Asphalt Mastic. Construction & Building Materials, 2013, 47: 311–317

[13] Lin Q, Li J, Yang Y, Xie Z. Thermal behavior of coal-tar pitch modified with BMI resin. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2010, 87(1): 29–33

[14] Schneider K, Roller M, Kalberlah F, Schuhmacher-wolz U. Cancer risk assessment for oral exposure to PAH mixtures. Journal of Applied Toxicology, 2002, 22(1): 73–83

[15] Hou Y, Wang L, Yue P, Pauli T, Sun W. Modeling Mode I Cracking Failure in Asphalt Binder by Using Nonconserved Phase-Field Model. Journal of Materials in Civil Engineering, 2014, 26(4): 684–691

[16] Hou Y, Yue P, Wang L, Sun W. Fracture Failure in Crack interaction of Asphalt Binder by Using a Phase Field Approach. Materials and Structures, 2015a, 48(9): 2997–3008

[17] Hou Y, Wang L, Pauli T, Sun W. Investigation of the Asphalt Self-healing Mechanism Using a Phase-Field Model. Journal of Materials in Civil Engineering, 2015, 27(3): 04014118

[18] Hou Y, Sun F, Sun W, Guo M, Xing C, Wu J. Quasi-brittle Fracture Modeling of Pre-Flawed Bitumen Using a Diffuse Interface Model. Advances in Materials Science and Engineering. 2016a, (6): 1–7

[19] Hou Y, Sun W, Das P, Song X, Wang L, Ge Z, Huang Y. Coupled Navier-Stokes Phase-Field Model to Evaluate the Microscopic Phase Separation in Asphalt Binder under Thermal Loading. Journal of Materials in Civil Engineering, 2016b, 28(10): 04016100

[20] Hou Y, Wang L, Wang D, Liu P, Guo M, Yu J. Characterization of Bitumen Micro-mechanical Behaviors Using AFM, Phase Dynamics Theory and MD simulation. Materials, 2017, 10(2): 208.

ACKNOWLEDGEMENTS

The research performed in this paper is supported by the National Natural Science Foundation of China (No.41372320), and Fundamental Research Funds for the Central Universities (06500036).

RIGHTS & PERMISSIONS

2017 Higher Education Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg