(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНОГО ВЯЖУНЩГО
1
Изобретение относится к способу получения битумного вяжущего с использованием отработанных резиновых покрышек.
Это битумное вяжущее используется 5 для приготовления минерально-асфальтовых смесей, применяемых в качестве дорожных покрытий, и заменяет традиционно используемые для этой цели нефтяные битумы или же природные асфаль-10 ты.
Известны битумные вяжущие, получаемые путем перемешивания нефтяного битума с резиновым порошком из резиновых покрышек при температуре около 5 180°С. При этом процессе вулканизированная резина остается в битуме нерастворенной и служит в качестве наполнителя или агента набухания, или как вещество для абсорбирования со- 20 держащихся в битуме масел. Добавка резинового порошка к асфальту для дорог повышает его температуру размягчения, но в значительной степени снижает вязкость и затрудняет подготов- 25 ку минерально-асфальтовых композиций. Композиции, в состав которых входят асфальт и резиновый порошок, не стабильны при хранении в жидком состоянии и обнаруживают склонность к оса-ж-зо
дению резины и к изменению температуры размягчения и проницаемости, что обусловлено продолжающимся процессом девулканизации резины.
Эти недостатки особенно проявляются при повышенног-1 добавке резинового порошка, например, cвыaJe 8 вес.% при низкой степени измельчения резины. При.менение резинового порошка из использованных покрышек требует измельчения их в тонкий порошок и отделения корда, что представляет собой трудный и дорогостоящий процесс,для проведения которого необходима большая затрата энергии.
Известны способы улучшения асфальтов путем добавки до 5 вес.% природного или синтетического каучука. Модифицированные с помощью каучука дорожные асфальты дают возможность получения дорожных покрытий с лучшими свойстами и, в особенности большей устойчивостью к атмосферным воздействиям, истиранию и повышенной степенью шероховатости по сравнению с немодифицированными асфальтами.
Для модификации асфальтов можно применять вместо каучуков регенерированную резину, полученную из использованных резиновых noKpr.. ЭффекiBHOcTb применения такой резины с :лью улучшения свойств дорожного :фальта тем вьоие, чем больше содер1Т в своем составе в неизменяемой И мало изменяемой форме углеводо1ДОВ каучука. Поэтому наилучших рельтатов достигают при применении генерированной резины из использо,нных резиновых покрышек, которую шучают путем проведения процесса рнерации при низких температурах )Т 150 до 2QQ°C ), применяя актива)ры и катализатор девулканизации. )личество добавляемой к дорожному :фальту регенерированной резины огшичивается несколькими весовыми %, )тому что добавки большего количестI затрудняют подготовку минерально:фальтовой смеси и изготовление до)жного покрытия. Кроме того, полу;ние регенерированной резины треет проведения дорогостоящих техно гических процессов, а также меха1ческой и химической переработки исшьзованных резиновых покрышек
Кроме того, известен способ под)товки термопластичной композиции Тем нагревания и гомогенизации бушовой резины с битумом при добавке ) 10 вес.% минерального масла при ;мпературе от 204 до 343°С, преимугственно, при температуре от 218 ) 2.
Получаемая по этой технологии lecb похожа на смесь асфальта с ре;нерированной резиной, которую почают при низких температурах при штельном, интенсивном перемешива1И.
Введение регенерированной резины )еспечивает повышение температуры 1змягчения асфальта и значительное 1учшение вязкости, при этом полу1нные продукты обладают очень свойствами как уплотнительные 1териалы. Введение больших коли;ств регенерированной резины в до)жные асфальты создает трудности п JготовленИИ минерально-асфальтовой 1еси и дорожного покрытия с помо.ю обычных дорожных машин.
Большая добавка бутилового каучуI затрудняет обволакивание наполни;ля связующим. Кроме того, ресурсы тиловой резины по сравнению с рерсами использованных резиновых по)ышек сравнительно незначительны, жчем-регенерированная бутиловая ;зина представляет собой ценную дошку 3 технологии изготовления ноJX резиновых изделий.
Малая насыщенность углеводорода тилового каучука обусловливает то )стоятельство, что он не соединяетI в стабильной коллоидной структу5 асфальта и в смеси с асфальтом мэпригоден для процессов окисления.
Цель изобретения - упрощение техзгии процесса за счет исключения нобходимости предварительного отделения корда от резины покрышек и повышение качества целевого продукта.
Сущность изобретения заключается в получении однородной композиции из нефтяного битума и продуктов терми ческой деструкции использованных резиновых покрышек, при этом термическ деструкцию резиновых покрышек проводят без отделения органического корда в среде нефтяного битума или же в среде экстракта селективной очистк смазочных масел, которую проводят пр температуре, обеспечивающей значительную деструкцию углеводородов, каучука: и органического корда, и в сохранении битумной композиции с однородной структурой и со свойствами дорожных битумов также и при высоких концентрациях переработанной резины приблизительных физико-химических свойств. Способ включает дистилляцию растворов продуктов деструкции резин и окисление сжатым воздухом.
Преимущество предложенного способ заключается в простой и дешевой технологии переработки использованных резиновых покрышек без необходимости измельчения и отделения корда, а также в возможности использования больших количеств (до 50%) ненужных отходов для получения битумного связующего.
Получаемая смесь обладает свойствами, которые приближаются к типичному дорожному асфальту, благодаря чему она может применяться для подготовки массы для дорожного покрытия и его изготовления. Кроме того, асфальтовую смесь можно смешивать в любых пропорциях с нефтяными битумами .
Введение продуктов деструкции резины вызывает одновременно улучшение термопластических свойств асфальта, повышает когезию и адгезию относительно наполнителя и позволяет получать минерально-асфальтовые смеси с повышенной механической прочностью и шероховатостью.
Согласно изобретению от 99 до 50 вес.% нефтяного битума с содержанием парафина менее б вес.% перемешивают с 1 до 50 вес.% использованных резиновых покрышек, изготовленны на базе каучука, в особенности бутадиен-стирольного, природного бутадиенового и/или изопренового каучука, из которых предварительно не извлекают корд, и смесь нагревают при температуре от 240 до , преимущественно при 290-320°С, до разжижения составных частей и до получения однородного раствора.
Полученный раствор продукта деструкции покрышек в асфальте перегоняют, преимущественно, с помошью водяного пара или при вакууме, при этом из раствора удаляются кипящие
при температуре ниже 200С низкомолекулярные продукты расплава углеводорода, каучука и корда, а .также некоторые содержащиеся в резине нежелательные составные части, как, например, Ь-нафтиламин.
Раствор продукта деструкции резины в асфальте рекомендуется окислять сжатым воздухом при температуре от 200 до 300°С, благодаря чему достигается повышение температуры размягчения и снижение проникновения асфальта с продуктом деструкции резины а также улучшение необходимых свойст В другом способе растворяют от 1 до 80 вес.% использованных резиновых покрьллёк в 99 до 200 вес.% нефтяного битума и/или тяжелых продуктов деструкционной переработки нефти, и/ил экстрактов селективной очистки смазочных масел, при этом растворение производится путем нагрева и перемешивания составных частей при температуре от 240 до 380°С, преимущественно от 290 до З20с, до получения однородного раствора.
Полученную смесь вводят в нефтяной битум с содержанием менее б вес. парафина и/или природный асфальт вводят в таком количестве, что содержание переработанных использованных резиновых покрышек составляет в готово асфальте от 1 до 50 вес.-.
Раствор продукта деструкции резины дистиллируют до или после соединения с асфальтом при пониженном давлении или дистиллируют с помощью водяного пара, или окисляют сжатым воздухом притемпературе от 200 до 300 С
Применение в процессе деструкции и растворения отходов резины высокоароматических экстрактов из процесса селективной очистки масел или высокоароматических тяжелых масел из деструктивной переработки нефти сокращает процесс растворения использованных резиновых покрышек и облегчает получение однородных растворов.
С другой стороны, введение большого количества масла в асфальт является, однако, нежелательным, потому что это сильно снижает температуру размягчения и повыгиает пенетрацию асфальта, ухудшая свойства минерально-асфальтовых смесей.
Эта проблема была решена путем окисления растворов продукта деструкции резины, в результате чего масляные составные части пере.ходят, главным образом, в асфальтовые смолы. Применение экстрактов позволяет получать асфальты значительно более высокого качества по сравнению с применением масел из крекинг-процесса.
В противоположность добавкам каучука или регенерированной резины в дорожный асфальт, нзедеиие продукта деструкции по изобретению использованных резиновых покрышек положительно влияет на пластификацию асфальта, снижает температуру размягчения и ломкость асфальта, а также повышает пенетрацию. Смеси асфальта и продукта деструкции использованных резиновых покрышек являются однородными и термически устойчивыми также и при высоком содержании продукта деструкции резины, что обусловлено разложением большинства молекул углеводорода каучука до размеров молекул составных частей нефтяного бутума, в особенности смол.
Кроме того, было установлено, что в условиях проведения процесса происходит прочное соединение переработанного полиамидного или полиэфирного корда в структуре асфальта. Полученная по предлагаемому способу асфальтовая смесь может использоваться в качестве битумного вяжущего для приготовления минеральноасфальтовых смесей, применяемых при изготовлении асфальтовых дорожных покрытий.
Асфальтовая смесь может применяться для приготовления минерально-асфальтовых смесей, используемых, например, для литого и асфальтобетона, в количестве, обычном для нефтяных битумов (от 5 до 12 вес.%, преимущественно от 7 до 9 вес.%), причем изготовление дорожного покрытия может проводиться с помощью имеющихся дорожных машин.
Пример 1. В мешалку загружают 65 вес.% дистилляционного асфальта с температурой размягчения 39°С по методу кольца и шара и с содержанием 2,9 вес.% парафина, 15 частей ФурФурольного экстракта с вязкостью 0 23 ест при температуре 100°С и
20 вес.ч. неизмельченных использованных резиновых покрьлиек с полиамидным кордом.
Содержимое мешалки нагревают до 310°С и при этой температуре интенсивно перемешивают в течение б ч с помощью циркуляционных насосов.После этого раствор продукта деструкции резины продувают перегретым водяным паром при температуре ЗЗО-с в течение 4 ч, при этом 2 вес.% масла с т.кип. от 185 до отводится каплями.
Перерабатываемый раствор продукта деструкции резины в асфальте перекачивают в окислтельный аппарат и там он окисляется сжатым воздухом при 260°С в течение 16 ч, после чего получают готовый продукт.
Легкое масло используют как жидкое топливо, а проволока из покрышек может использоваться как металлолом.
Асфальтовая смесь обладает следующими свойствами:
Пенетрация при н:- грузкс
100 г, мм/10, в тс;че ие
69
5 с. при 25 С Кинематическая вязкость при , ест ..: Температура размягчения по методу кольца и шара,°С Точка хрупкости по Фраuiy,°C Точка воспламенения по Маркусону,°С Вязкость при температуре , см Индекс Холмеса Индекс пенетрации 15/25С Сцепление с базальтовым заполнителем, % 100 То же с гранитным заполнителем,%80 с известковым заполнителем, % 100 с гравийным заполнителем, % 100 Асфальтовые смеси применяли д приготовления асфальтобетона со дующим составом, вес.%: Асфальтовая смесь б Базальтовый щебень 73 Карьерный песок 15 Молотая известь6 Был получен асфальтобетон со дующими свойствами по Маршаллу: Свободное пространство,% 1,9 Стабильность, кгс 998 Деформация, мм4 Гигроскопичность, % 1 Прочность на сжатие при 20с, кг/см То же после водонасыщения, кг/см 52 Пример 2. Б мешалку за жают 500 кг ДИ.СТИЛЛЯЦИОННОГО ас та с пенетрацией 310 мм/10 при пературе 25°С и 500 кг использо резиновых покрышек, измельченны дробильной установке до кусков ностью 50 мм. Содержимое мешалки нагревают 320°С и при этой температуре пе мешивают в течение 4 ч, после ч в течение 4 ч продувают водяным ром при температуре ЗбО°С, при отгоняют 6 вес.% масла. Содержимое мешалки отфильтро вают для отделения проволоки и лических нитей. 500 кг полученного раствора мешивают при температуре 150С 500 кг -окисленного нефтяного би с пенетрацией 24 мм/10 при темп ре и содержанием парафина 3 ,1 вес.%. Получают асфальтовую смесь с дsлoщими свойствами: Пенетрация, 5 с, 100 г при 25°С, мм/1058 То же при 5°С, мм/10 8 Вязкость при 25 С, см 100 Кинематическая вязкость при при 135°С, ест990 Испаряемость в тонком слое, %0,1 Индекс Холтеса3,4 . Индекс пенетрации-0,2 Сцепление с базальтовьи/ заполнителем,%100 То же с гранитным заполнителем, %80 с известковым заполнителем, % 100 с гравийным заполнителем, %90 Приго азливают литьевую массу со следующим составом,%: Асфальтовая смесь8 Базальтовый щебень 60 Карьерный песок13 Молотая известь19 Пример 3. В мешалку загружают 300 кг экстракта с содержанием 61 вес.% ароматических углеводородов из фурфурольного рафинирования погона нефти вакуумной перегонки с вязкостью 8,9 ест при температуре 100°С и содержимое мешалки нагревают до температуры 300°С. При перемешивании содержимого мешалки при температуре непрерывно дозированно добавляют гранулированные использованные резиновые покрышки, предварительно освобожденные от проволоки и металлических частей. После окончания введения использованных резиновых покрышек содержимое мешалки перемешивают еще в течение 1 ч, 600 кг полученного раствора продукта деструкции резиновых покрышек в экстракте смешивают с 400 кг асфальта и окисляют сжатым воздухом при температуре 250°С в течение 30 ч. Асфальтовую смесь получают с пенетрацией 195 мм/10 при температуре 25с. Пример 4. В мешалку загружают 900 кг дистилляционого битума с пенетрацией 101 мм/10 при температуре и нагревают до температуры 280°С, после чего добавляют дозированно по 10 кг гранулированных резиновых покрышек крупностью зерен до 1 мм и перемешивают содержимое мешалки при температуре 280°С в течение 1,5 ч. Полученный раствор окисляют сжатым воздухом при температуре 200°с в течение 28 ч. Конечный продукт обладает следующими свойствами : Пенетрация при 100 г,5 с, при 25РС,мм/10 40 при 150с, мм/10 16 Кинематическая вязкость при 135°С, ест950 Температура размягче. ния по кольцу и шару. Точка хрупкости по ФраТочка воспламенения по Маркусону,°С
Вязкость при 25 С, см 66
Испаряемость в тонком
слое, %0,4
Формула изобретения
паром и/или окисляют кислородом возд:,ха при температуре 200-300с.
0 подвергают смесь, содержащую покрышки в количестве от 1 до 80 вес.%, получают в результате термообработки компонент битумного вяжущего, который для получения целевого продук5та смешивают до или после перегонки и/или окисления с нефтяым битумом, содержащим не более б вес.% парафинов, в количестве, обеспечивающем получение целевого продукта, содержащего не более 50 вес.% продукта переработки покрышек.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
№ 787873, УС22), 1957 (прототип).
