Способ получения вяжущего

(19) И С 10 С 3/04 ГКНТ СССРПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕПЬСТВ Н АВТОРСН Сви в С бласти обетон Изобретение отнополучения вяжущегоных смесей из отходботки - масляных кии может найти приместроительстве.Целью изобретениние технологии процсырьевой базы,Способ осуществл тся касфальнефтеых гудние в ераовожно я упроще сширение являеса и щим обяют с разо нейтрализаци льшим содерж й,кислоты и сумешалку, сбору закачивают час слого м свофокислот ванную (50 мас,3 ю к ани Проводятгудрона с ббодной сернДля этого вподогревом,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ 1(71) Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола(56) Авторское свидетельство СССР М 1096267, кл. С 10 С 3/04, 1982.Авторское с идетельство СССР й 973590., кл. 10 С 3/04, 1981.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЦЕГО(57) Изобретение касается производства вяжущего и асфальтобетонных смесей для использования в дорожном строительстве. Цель - расширение сырьевой базы и упрощение процесса. Последний ведут смешением кислого гудрона при .120-160 С с прямогонным нефтяным гудроном, взятым в количестве 50 3 2100 от массы кислого гудрона, и с нейтрализующей добавкой - известняковой мукой, взятой в количестве 30 403 от массы кислого гудрона. При этом прямогонный гудрон делят на две цасти и к первой, нагретой до 120 160 С, добавляют 25-353 от общей массы кислого гудрона и известняковой муки, а затем добавляют остальное количество кислого гудрона и муки. Полученную смесь выдерживают 20 30 мин и затем смешивают в количестве 116-2114 от массы кислого гудронаос нагретым до 200-250 С минеральным наполнителем, взятым в количестве 1040-1349,24 от массы кислого гудрона, с последующим перемешиванием 1 О мин, Эти условия позволяют использовать кислые гудроны с большим содержанием серной и сульфокислоты при совмещении .стадий получения вяжущего и асфальтобетона. 4 табл. прямогонного гудрона, предварительнонагретого в подогревателе до 120160 С, включают перемешивающее устройство и насосом, начинают подаватьв реактор кислый гудрон, одновременно туда же дозатором подают известняковую муку. Процесс продолжают дотех пор, пока в реактор будет подано25-35 мас.Ф от общего количества вовлекаемых в процесс кислого гудронаи известняковой муки. Затем в реакторзакачивают остальное количество пря"могонного гудрона, нагретого до 250280 С. Далее при перемешивании постепенно подают в реактор остальное количество кислого гудрона и известня 15765 ч 1 4ковой муки, Скорость подачи в реактор кислого гудрона и известняковой муки определяют пенообразованием - при его интенсификации подачу замедляют. Реакционную смесь выдерживают при перемешивании в течение 20"30 мин. При этом происходит полная нейтрализация серной кислоты и сульфокислот и обра,зование солей сульфатов и сульфокислот, реакционной воды и диоксида уг,лерода.Во второй стадии процесса на нагретый до 200-250 С минеральный материал, используемый для приготовления товарных асфальтобетонных смесей (щебень, песок, активатор), при перемешивании подают нейтрализованную массу, полученную в первой стадии процесса, выдерживают в течение 10 20 мин, В результате нагрева нейтрализованной органической массы происходит разложение солей сульфойислот и самоокисление,органической массы с образованием битумного вяжущего, а в конечном результате асфальтобет онной смеси.Выделившийся диоксид серы вступает во взаимодействие с избыточным нейтрализующим агентом (известняковой мукой) и образует сульфит кальция. Связывание в этом процессе диоксида серы предотвращает загрязнение окружающей среды и необходимость дальней-, шей сложной переработки.Образующаяся в обеих стадиях процесса продуктовая смесь, состоящая из битумного вяжущего, сульфата и сульфита кальция и минерального материала представляет собой асфальтобетонную . смесь. Битумное вяжущее, образующееся в этом процессе из органической массыкислого гудрона и прямогонного гудрона, соответствует техническим нормам,предъявляемым к дорожному битуму, асфальтобетонная смесь - требованиям для теплой асфальтобетонной смеси.П р и м е р. По описанному способуФпроводят переработку трех проб масляных кислых гудронов в битумное вяжущее для асфальтобетона. Образцы готовят смешением различных кислых гудронов, полученных при сернокислотнойочистке масел: цилиндрового МП,медицинского ХФ-16, парфюмерногоИА (табл. 1).В качестве нейтрализующего агентасерной кислоты и сульфокислот применяют известняковую муку. Наполнителем асфальтобетона и теппоносителем для нагрева нейтрализованной массы кислого гудрона и восстановительной добавки служит песочно-щебеночная смесь следующего состава, мас.Ф:Песок (фракция 0-5 мм) 52,2Щебень (фракция 5-15 мм) 46,0Минеральный порошок (известняковая мука) 1,8Для определения качества полученного вяжущего из охлажденной до температуры ч 0-50 С асфальтобетоннойсмеси бензолом экстрагируют битум.Из экстрактного раствора после фильтрации отгоняют бензол, Остатокбитум сушат до постоянной массы ианализируют, Полученную асфальтобетонную смесь также анализируют.Результаты нейтрализации кислогогудрона известняковой мукой в средепрямогонного гудрона. сведены в табл.2,а результаты термообработки нейтрализованной массы и получения асфальтобетонной смеси - в табл. 3.Битумное вяжущее, выделенное изполученных асфальтобетонов, собтветствует техническим требованиям на30дорожные битумы жидких марок БНД200/300 и БНД 130/200, Полученныеасфальтобетонные смеси (табл. 1) также удовлетворяют техническим требованиям.При отклонении от оптимальных пределов технологического режима необспечивается получение вяжущего, асоответственно, и асфальтобетоннойсмеси необходимого качества,При нейтрализации кислого гудронана первой ступени в прямогонном гудроне, взятом в количестве менее 503,вследствие понижения температуры затрудняется испарение воды из реакционной смеси, Более 50 ь прямогонногогудрона в первой ступени нейтрализа.ции вводить нецелесообразно, так какэто связано с необходимост.ью нагреванейтрализованной смеси до максимально возможной высокой температуры.50 Последнее достигается нагревом последующей порции прямогонного гудрона (остальных 50 ь) до 250-280 С, Конечная температура нейтральной реакционной смеси достигает при этом 12555 137 С.Соотношение вовлекаемых в первуюстадию нейтрализации 25-35 ь кислогогудрона и 25-35 известняковой муки76541 6стадии получения вяжущего и асфальтобетона, что упрощает технологию процесса. Табл и ца Содержание, мас.Ф, в образце 1 1 1 2 3 36,1 5,4 59,528,0 30,3 4,9 6,2 67,1 63,5 28,1 29,4 23,0 30;7 25,7 29,7 515обусловлено условиями процесса нейтрализации.Качественный дорожный битум получают только при массовом соотношениикислого гудрона и прямогонного гудрона в целом 100:50-100 (табл. 2 и 3).При количестве прямогонного гудронав реакционной смеси менее 50 получают битум, не соответствующий техническим требованиям, предъявляемымк дорожным битумам марок БНД 200/300и БНД 130/200, так как содержаниенерастворимых органических соединенийболее допустимого, При большем количестве прямогонного гудрона в реакционной смеси образуется вяжущее, недостаточно окисленное.Количество известняковой муки, используемое при нейтрализации кислогогудрона 30-40 соответствует полнойнейтрализации серной кислоты и сульфокислоты. При перемешивании реакционной смеси полную нейтрализацию кислого гудрона известняковой мукой за- .вершают в течение 20-30 мин,Для получения вяжущего полученнуюв первой стадии процесса нейтрализованную массу необходимо нагреть до200-250 С. При .температуре ниже 200 Свяжущее не получается. При температуре выше 250 С процесс проводить неоцелесообразно ввиду повышенных энергозатрат,Таким образом, в предлагаемом способе вовлекают в производство кислыегудроны с большим содержанием сернойкислоты и сульфокислот и совмещаютСерная кислотаВодаОрганическая частьв том числесульфокислоты Общее кислотное число кислого гудрона, мг КОН/гКислотное число органической части кислого гудрона, мг КОН/г 5 1 О 15 20 25 30 35 формула изобретенияСпособ получения вяжущего путем смешения кислого гудрона при 120 160 С с органической фазой, взятой в количестве 50-100"ь от массы кисло" го гудрона, и нейтрализующей добавкой, содержащей соединения кальция, последующей нейтрализацией полученной смеси, о т л и ч а ю щ и й с я тем, цто, с целью упрощения технологии процесса и расширения сырьевой базы, в качестве органической фазы используют прямогонный нефтяной гудрон, в качестве нейтрализующей добав- . ки - известняковую муку, взятую в количестве 30-40 ь от массы кислого гудрона, прямогонный гудрон делят на две равные части, к первой части прямогонного гудрона, нагретого до 120-160 С, добавляют 25-35 мас.Ф от общего количества кислого гудрона и известняковой муки, затем прибавляют вторую часть прямогонного гудрона, нагретую до 250 о280 С, и оставшееся количество кислого гудрона и известняковой муки, по лученный продукт выдерживают,в тече" ние 20-30 мин, затем смешивают в количестве 116,1-2113 от массы кислого гудрона с нагретым до 200-250 С мине.- ральным наполнителем, взятым в количестве 1040-1349,2 от массы кислого гудрона, и перемешивают в течение 10- 20 мин.324,1 368,5 439,80,51349,2 704,2 620,6 24,41560,2 542,9 478,418,7 1214,2 555,0 488,418,7 1228,2 Материальный баланс иусловия процессаВзято, мас,ж:кислый гудронпрямогонный гудронизвестняковая мука. масгав том числеорганическая частьсульфат кальцияизбыточная известняковая мукареакционная водадиоксид углеродапотери .ВсегоТемпература первой порции прямогонного гудрона,СТемпература кислого гудрона и известняковой муки, СТемпература второй порции кислого гудрона, Со Конечная температура реакционной смеси, С Время перемешивания реакционной смеси после смешения компонентов мин Иатериальный баланс,условия процесса икачество битума Взято, ь на кислый гудрон:нейтрализованная массав том числеорганическая частьсульфат кальцияизбыточная известняковая мукаИинеральный наполнительв том числе песокщебеньизвестняковая мукаВсего Таблица 2 Образец кислого гудрона 30,5 36,5 40,0230,5 186,5 200,0 Табли ца 3 Образец кислого гудрона 1 . 2 31576541 Материальный баланс,условия процесса икачество битума Получено, 9; на кислый гудрон:,асфальтобетонв том числебитум (вяжущее)сульфат кальцияизбыточная известняковая мукасульфит кальцияминеральный наполнительреакционная водадиоксид серыпотериВсегоТемпература нейтрализованной массы СТемпература минеральногоонаполнителя,Продолжительность контакта, минГлубина проникания иглы при температуре:25 СооСТемпература размягчения по КИШ, СРастяжимость, см, при температуре,оС:250о Температура хрупкости, С Сцепление с мрамором 1220,0 1206,2 1550,8 158,7 11,5 48,9 110,1 41,5 3,0 2,8 3,7 2,6 0,5 2,5 040,06,8 0,1 1, 1214,2 1062,7,1 О, 1,0 1228,2 1349,28,0 0,1 1,3 1560.,2 25 119 200 230 250 1 О 20 15 138 35 189 58 295 65-19 Выдер- живает 28 -21 Выдер- живает 24 -22 Выдер- живает Содержание водорастворимых соединений,0,1 0,1 0,1 таблица 4 Объемнаямасса,г/смз Оодонасыщение, мас,Набухание, мас.Ф АсФальтобетон,при- готовленный из образцовкислого гудрона Предел прочности при сжатии, ИПак, кто Предел прочностипри сжатии последлительного на"сыщения, ИПа к го кто Кьо 1 К в Кв 7 Ко 0,91 0,94 0,96 2,93 3,01 2,59 4,01 2,46 4,00 0,76 0,70 0,71 010 Зе 95 1 э 35 3160 Оъ 25 570 220 5,40 0,20 5,61 2,16 5, 13 1 2,35 2 2,38 3231 1,5 2,3 2,0 т гпрочности при сжатии при 20 С, ИПа;прочности при сжатии при 50 С, ИПа;прочности при сжатии при 20 С после водонасыщения,П р и м е ч,а н и е. К - предел К о - предел К - пределПродолжение табл. 3 Образец кислого гудрона 12