Сировина і технологічний процес виробництва бітуму
Головними складовими матеріалу є високов'язкі смолисті і асфальтеновие речовини. Незначна частина бітумів видобувається в практично готовому вигляді, хоча основний спосіб отримання заснований на переробці важких нафтових залишків. При видобутку викопного матеріалу застосовують комплексне фізичний вплив на бітумінозних мінералів.
Класичним способом є отримання бітуму при впливі перегрітого водяної пари - важкі компоненти «вимиваються» з породи завдяки зниженій в'язкості в гарячому стані. Набагато більшого поширення в вітчизняних умовах отримала не видобуток бітуму, а його промислове виробництво. Утворені при нафтопереробці бітуми діляться на залишкові і окислені. З чого ж їх роблять?
Розплавлений і застиглий бітум
залишкові
Утворюються після вакуумної перегонки нафтенових і нафтенових-ароматичних нафт. Сам продукт називається гудроном, однак при використанні відповідного сировини володіє достатніми експлуатаційними параметрами, щоб застосовуватися в якості бітуму. При переробці парафінових нафт утворений гудрон компаундіруется (змішується) з іншими сировинними компонентами-модифікаторами і направляється на окислення в хімічний реактор.
окислені
Отримують шляхом впливу повітря на гудрони після вакуумної перегонки мазуту і асфальтеновие сполуки, що є побічним продуктом деасфальтизації нафтових масел. Зміна параметрів переробки сировини і його вихідного складу дозволяє змінювати його властивості, щоб відповідати вимогам для готового продукту. Хоча в Росії існують багаті поклади високобітумінозних нафт, випуск окисленого бітуму займає провідне місце.
Окислення сировини принципово полягає в наступних етапах:
- завантаження підготовленого матеріалу в реактор періодичної або безперервної дії;
- нагрів в спеціальних плавильних установках (плавілках) до заданої температури (250-300 ° С), в залежності від сировини і необхідних характеристик;
- підтримання постійного тиску повітря в реакторі (не більше 0,4 МПа). Більший тиск призводить до зниження розтяжності бітуму (зменшення міцності властивостей). Низький тиск погіршує ефективність масообміну сировини з повітрям, внаслідок чого збільшується час окислення.
Для додання необхідних властивостей окисленого бітуму можуть застосовувати компаундує - змішування з компонентами залишкового бітуму або асфальтенами процесу деасфальтизації.
У деяких країнах (наприклад, у Великобританії) переважна маса бітумів є неокислену продукт. Це обумовлено не стільки технологічними потребами, скільки традиційними способами отримання з наявної сировини.
Способом якісно змінити міцності і температурні характеристики бітуму є його модифікація, вироблена шляхом введення до складу ряду компонентів. Добавки поліпропілену покращують експлуатаційні якості при підвищених температурах. Модифікація синтетичним каучуком дозволяє використовувати бітумні дорожні суміші в холодних регіонах країни.
Фізико-хімічні та експлуатаційні параметри
Щоб оцінити придатність бітуму для конкретних цілей, перевіряються його фізико-хімічні властивості, що відображають реальні технологічні параметри.
До числа найважливіших відносяться дві взаємопов'язані характеристики:
- температура розм'якшення - характеризує температуру переходу матеріалу з твердого стану в рідке. Суть визначення полягає у фіксуванні температури, при якій металева кулька проходить наскрізь через шар бітуму, укладений в межах металевого кільця. Отримане значення лише приблизно відображає параметри плавлення, проте може застосовуватися для визначення граничних температур експлуатації;
- показник пенетрації - одне з найважливіших властивостей, що показують механічну і температурну стійкість бітуму. На відміну від температури розм'якшення, що характеризує процес плавлення, пенетрація відображає в'язкі властивості і опір механічному впливу. Стійкість бітуму при визначенні пенетрації вимірюють за допомогою пенетрометра.
Принцип визначення полягає у визначенні глибини проникнення голки стандартної форми в зразок бітуму. Температура випробування, сила і час впливу на голку стандартизовані (ГОСТ 11501-78). Чим вище значення пенетрації при однаковій температурі розм'якшення, тим більше виявляється теплостійкість матеріалу.
Система з розігріву бітуму, що транспортується в твердому вигляді:
Особливості зберігання бітуму
Стандартний термін перебування сумішей на складі становить один рік. На нафтопереробних заводах бітум зберігається в горизонтальних або вертикальних сталевих резервуарах. Зазвичай використовують вертикальні конструкції - затверділа кірка бітуму в верхній частині не заважає зміни рівня наповнення.
Особливості ємностей полягають в наявності підігріву, а також застосуванні особливих кислототривких сплавів. Бітум є слабоагресивної середовищем, тому вимагає використання хімічно стійкого матеріалу резервуарів.
Щоб запобігти «старіння» бітуму при нагріванні і окисленні киснем повітря, нагрівання здійснюють безпосередньо перед відвантаженням. Зазвичай використовується метод підігріву електричними тенами або відводяться димовими газами.
Транспортування матеріалу - класичні технології
При перекачуванні матеріалу використовуються шестеренні бітумні насоси, призначені для роботи з високов'язкими сумішами. Для запобігання застигання продукту всередині насоса застосовується конструкційна парова сорочка, що нагріває механізм і перекачується суміш.
Для перевезення в залізничних цистернах існують спеціальні обігріваються вагони, оснащені шарами теплосберегающего матеріалу. Оскільки підвищена температура сприяє окисленню і старіння бітуму, його не рекомендується перевозити в розігрітому стані довше двох діб.
Для відвантаження бітуму в ж / д та автоцистерни використовуються спеціальні рукави. Особливість їх конструкції полягає в здатності витримувати високу температуру і тиск. Такі якості досягаються застосуванням в конструкції металевого обплетення і хімічно стійкої гуми.
Транспортування на автотранспорті відрізняється строгими вимогами до безпеки перевезення. Це пов'язано з високою щільністю бітуму (до 1,5 кг / м3) і викликаної цим нестійкістю автомобіля.Прі перевезення застосовують лише спеціальні бітумовози, що відповідають вимогам безпеки.
Альтернативна перевезення
Одним з відносно нових і перспективних способів транспортування є фасування бітуму в лекговидаленим форми. Їх можуть виготовляти з різних матеріалів, але найчастіше застосовують товстий і міцний картон (бітум в мішках), пластмасові коробки або стандартні металеві бочки. Маса упаковки практично не зменшує загальний вантаж, що перевозиться і робить можливим транспортування в звичайних вантажних вагонах.
Щоб приготувати рідку суміш. упаковка з твердої бітумної маси знімається. Отриманий шматок бітуму поміщається в плавильну установку, що працює від електричної мережі або опалювальну газом. Існують установки, в яких топлення бітуму відбувається під впливом НВЧ-випромінювання, однак вони поки не отримали широкого поширення.
У невеликій роздрібному продажі може використовуватися бітум, фасований в полімерну упаковку. Для великотоннажного виробництва він не підходить, проте зручний для побутового застосування. Такий бітум в брикетах зазвичай використовується для смоління дахів і створення первинної гідроізоляції фундаменту. Щоб здійснювати фасування бітуму необхідно придбати спеціальні для цього установки.
Упаковка для бітуму - кловертейнер Грайф:
Утилізація і переробка бітумних відходів
Бітум не відноситься до високотоксичних речовин, проте робить негативний вплив на навколишнє середовище і організм людини. Негативні сторони його застосування полягає в тому, що шлюб і відходи практично не приймаються для великотоннажної утилізації. Шляхами переробки є тривала деструкція в кислих ставках або використання в якості вторинної сировини на малі виробництва.
Накопичення світовим співтовариством покладів нафтопродуктів завдає шкоди навколишньому середовищу, тому все частіше застосовують деструктивні методи утилізації. Основний спосіб переробки бітумних відходів полягають в високотемпературній обробці без доступу повітря. При цьому утворюються кокс, газоподібні суміші і рідкі продукти.
Отримані гази застосовуються як паливо, а кокс охоче купується за невеликою ціною металообробними підприємствами. Рідку суміш можна також використовувати як енергетичне паливо або як сировину для підприємств хімічної промисловості.
При капітальному ремонті будівель або твердих покриттів не варто викидати відходи, засмічуючи навколишнє середовище. Практично в кожному регіоні існують служби або приватні компанії, які займаються переробкою нафтової будівельного сміття. Послуги таких фірм відносно недорогі, а іноді взагалі безкоштовні - свій прибуток виробництва отримують за рахунок реалізації регенерованої або переробленої нафтової продукції.
Устаткування для переробки м'якої покрівлі з бітуму отримання бітум-порошку:
У статті показаний неймовірно цікавий спосіб переробки старих рулонних покрівельних матеріалів в бітумний порошок. Такий вторинний матеріал може використовуватися як добавка в асфальтобетон, при виробництві дорожніх робіт, або як наповнювач для бітумних мастик. Судячи з фільму, витрати на переробку сировини досить низькі, і рентабельність такого виробництва може бути дуже високою. Крім того, важливим фактором є екологічна складова цієї роботи, в результаті якої не допускається забруднення навколишнього середовища відходами, що містять бітум.
Бітум - це найбільш важкі нафтові фракції. Тобто якщо при сублімації нафти відділяються спочатку бензини (нафта), гас, дизельні фракції (легка і важка, тобто з парафинами), то важкі - це мазути. Якщо за західною класифікацією останні діляться на fuel oil і marin fuel oil, то у нас раніше на м-40 і м-100. Тобто суднове паливо отримують змішуючи м-40 і дизпаливо. Власне, гудрон можна вважати осадом при переробці нафти - це найбільш важка фракція. І, якщо немає необхідності в ньому, його банально змішують з іншим і більш легким паливом. Що, звичайно ж, не є добре.
Бітум якраз і отримують з гудрону. Існує кілька технологій. Можна, наприклад, отримати бітум шляхом глибокого відгону масляних фракцій з гудрону. Є також і інший спосіб, при якому гудрон окислюється киснем повітря. Це найпоширеніший спосіб, коли гудрон, продувається повітрям, в результаті чого, виходить окислений бітум. Гудрон, також є досить затребуваним матеріалом, при виробництві дорожніх робіт.
StroyRes.NET - це інтернет журнал про будівельні матеріали. У нас Ви знайдете їх опис та фізико-хімічні властивості. Ми розповідаємо про сфери застосування з практичними уроками, а також торкаємося питання виробництва, доставки і зберігання матеріалів.