Способ получения вяжущего для асфальтобетонной смеси Советский патент 1992 года по МПК C04B26/26 

Изобретение относится к дорожному строительству, в частности к получению вяжущего из нефтяного гудрона, и может быть использовано для приготовления асфальтобетонных смесей.

Известен способ использования нефтяных гудронов в комплексе с кубовыми остат- ками синтетических жирных кислот (КОСЖК) и добавками, содержащими свободную окись кальция при приготовлении асфальтобетонных смесей (1).

Недостаток известного способа заключается в том, что при его осуществлении невозможно контролировать показатели свойств получаемого вяжущего, т.е. оно получается непосредственно в ходе приготовления асфальтобетонной смеси при перемешивании материалов. Отсутствие контроля за свойствами вяжущего не дает возможность гарантировать нормативные показатели физико-механических свойств асфальтобетонов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления битума путем смешения нефтяного гудрона и кубовых остатков синтетических жирных кислот (КОСЖК) при температуре 80-90°С, нагрева полученной смеси до 180-200°С и перевода гудрона в битум путем окисления в локальных окислительных установках (2).

Недостаток данного способа заключается в большой его энергоемкости

Так, для получения таким способом одной тонны битума необходимо затратить 1,5 v106 КДж энергии (тепловой, электрической) или в пересчете на условное топливо 51 кг у.т. Кроме того, при осуществлении данного способа образуются потери сырья в виде испарения легких фракций гудрона и КОСЖК, а также в виде коксообразных осадков в колонне (реакторе) установки, Закок- совывание внутреннего объема колонны, и особенно маточника, существенно снижает производительность установки.

-г

fe

XI

I04

о с О сл

Цель изобретения - снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения вяжущего для асфальтобетона, включающем смешение нефтяно- го гудрона с кубовыми остатками синтетических жирных кислот при 80-90°С и нагрбвгсмёЪи до 180-200°С, смесь диспергируют гидродинамической кавитации при понижении давления в смеси на Ч , 0-0,2 МПа, а в процессе диспергирования в смесь дополнительно вводят сланцевую золу, которую предварительно увлажняют до состояния текучести и обрабатывают в вихревом слое ферромагнитных частиц в те- чение 2-4 с при величине магнитной индукции равной 0,1-0,14 Т, кубовые остатки синтетических жирных кислот вводят в количестве 6-8%, а сланцевую золу в количестве 45-55% от массы нефтяного гудрона.

Увлажнение сланцевой золы до состояния текучести позволяет обрабатывать ее в вихревом слое ферромагнитных частиц. Здесь она интенсивно перемешивается с водой. На воду и золу при этом воздейству- ют ферромагнитные частицы (механическое воздействие), вихревое электромагнитное поле, локальные высокие давления и акустические колебания. В результате такого комплексного воздействия происходит модификация поверхности зерен золы. На их поверхности образуются активные центры, которые ускоренно адсорбируют капельки воды. Капельки воды, осаждаясь на активные центры, консервируют их на неко- торое время, сохраняя их активность. При введении такой модифицированной добавки в горячую смесь из нефтяного гудрона и КОСЖК возможен переход гидроксида кальция в окись кальция, а последней взаимодей- ствие с КОСЖК и образование нерастворимых кальцевых солей жирных кислот. Эти соли существуют в виде тонких нитей, что приводит к образованию дисперсно-армированной (вой- локообразной) структуры в смеси. Это приво- дит к повышению вязкости и растяжимости смеси и в то же время обеспечивает низкую температуру хрупкости ее.

Капельки воды, попадая в горячую смесь, превращаются в пузырьки пара, ко- торые вспенивают массу смеси с образованием в ней тонких пленок. Одновременное диспергирование смеси путем гидродинамической кавитации способствует вспениванию всей массы смеси, вовлекая ее в преобразование, ускоряя физические изменения и химические преобразования в ней. В результате существенного расширения зоны кавитации смесь практически вся превращается в высокодисперсную массу. Положительным результатом высокой дисперсности смеси является возможность адсорбировать активными центрами, которые открылись после испарения воды капельки смеси. В результате этих процессов зерна минеральной добавки оказываются равномерно распределенными во всей массе смеси и покрытыми тонкой оболочкой (пленкой). Эта оболочка прочно удерживается на поверхности зерен. Она препятствует слипанию их между собой и одновременно обеспечивает их скольжение относительно друг друга. Кроме того, оболочка гидрофи- бизирует зерна и препятствует их выпаданию в осадок при длительном хранении вяжущего. При этом оболочка повышает также и температуру размягчения смеси.

Именно в результате одновременного осуществления двух процессов: введение холодной минеральной добавки в горячую смесь нефтяного гудрона с КОСЖК и диспергирование смеси обеспечивает получение высококачественного вяжущего для асфальтобетонов. При этом энергозатраты на получение такого вяжущего снижается в 4 раза по сравнению с окислением. Кроме того, сам процесс получения вяжущего существенно ускоряется. Так, если при окислении перевод гудрона в битум осуществляется в течение 4-5 ч, то в предлагаемом способе процесс получения вяжущего занимает всего 4-5 мин. Такая быстротечность процесса исключает потерю сырья.

Изобретение осуществляется следующим образом.

В емкость, заполненную на половину нефтяным гудроном при 80-90°С, добавляют и затем смешивают необходимое количество КОСЖК, после чего смесь нагревают до 180- 200°С. Затем смесь подают в насос-дисперга- тор. Сюда же в насос-диспергатор подают сланцевую золу, которую предварительно увлажняют до состояния текучести (24% воды от массы минерала) и обрабатывают в вихревом слое ферромагнитных частиц. Из насоса-дис- пергатора полученное вяжущее поступает в емкость-накопитель, откуда подается в смесительное отделение для приготовления асфальтобетонных смесей.

Энергозатраты при осуществлении предлагаемого способа и известного определены путем составления материального и энергетического балансов. Общие затраты на 1 т вяжущего 13,93 кг условного топлива.

Примеры конкретного выполнения способа и свойства получаемого вяжущего приведены в табл.1.i

На полученном вяжущем готовили асфальтобетонные смеси. Из полученных сме- сей формовали образцы асфальтобетона и

определяли показатели его физико-механических свойств.

Состав испытываемых асфальтобетонов соответствовал составу мелкозернистого асфальтобетона типа В марки П (по ГОСТ 9128-84) с содержанием вяжущего б ,5%.

Результаты испытаний приведены в табл.2.

Как видно из приведенных данных на получение вяжущего по описываемому способу требуется затратить энергии значительно меньше, чем по известному (путем окисления), а асфальтобетоны, приготовленные с ис- пользованием этого вяжущего, имеют показатели физико-механических свойств, отвечающие требованиям ГОСТ 9128-84.

Формула изобретения

Способ получения вяжущего для асфальтобетонной смеси, включающий сме-

шение нефтяного гудрона с кубовыми остатками синтетических жирных кислот при 80- 90°С с последующим нагревом смеси до 180-200°С, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, смесь диспергируют путем гидродинамической кавитации при понижений давления в смеси на 0,1-0,2 МПа и в процессе диспергирования в смесь дополнительно вводят сланцевую золу, которую предварительно увлажняют до состояния текучести и обрабатывают в вихревом слое ферромагнитных частиц в течение 2-4 с при величине магнитной индукции 0,1-0,14 Т, при этом количество кубовых остатков синтетических жирных кислот 6-8 %, а сланцевой золы 45-55% от массы нефтяного гудрона.

Использование: дорожное строительство, приготовление асфальтобетонных смесей. Сущность изобретения: нефтяной гудрон смешивают с 6-8% кубовых остатков синтетических жирных кислот при 80-90°С, нагревают смесь до 180-200°С, диспергируют ее путем гидродинамической кавитации при понижении давления в смеси на 0,1-0,2 МПа и в процессе диспергирования в нее вводят 45-55% сланцевой золы, которую в увлажненном до текучести состоянии обрат,, батывают в вихревом слое ферромагнитных частиц в течение 2-4 с при величине магнитной индукции равной 0,1-0,14 Т. Общие затраты на получение 1 т вяжущего равны 13,93 кг условного топлива, 2 табл.