Способ получения битумного вяжущего

Союз Советских Социалистических Республик(31) Р 177416 С 08 3 11/04 С 0817/00 С 0895/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГ по по пл Изобретение относится к способулучения битумного вяжущего с исльзованием отработанных резиновых крышек.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 асфальты.Известны битумные вяжущие, получаемые путем перемешивания нефтяного битума с резиновым порошком из резиновых покрышек при температуре около 15 180 С, При этом процессе вулканизированная резина остается в битуме нерастворенной и служит в качестве наполнителя или агента набухания, или как вещество для абсорбирования со держащихся в битуме масел. Добавка резинового порошка к асфальту для дорог повышает его температуру размягчения, но в значительной степени снижает вязкость и затрудняет подготов ку минерально-асфальтовых композиций. Композиции, в состав которых входят асфальт и резиновый порошок, не стабильны при хранении в жидком состоянии и обнаруживают склонность к осажО дению резины и к измене ию температуры размягчения и проницаемости, что обусловлено продолжающимся процессом девулканизации резины.Эти недостатки особенно проявляются при повышенной добавке резинового порошка, например, свыше 8 вес,Ъ при низкой степени измельчения резины. Применение 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 воэможность получения дорожных покрытий с лучшими свойстами и, в особенности большей устойчивостью к атмосферным воздеиствиям, истиранию и повышенной степенью шероховатости по сравнению с немодифицированными асфальтами.Для модификации асфальтов можно применять вместо каучуков регенерированную резину, полученную из использованных резиновых покроя,ен. Эффеквность применения такой резины с .лью улучшения свойств дорожного :фальта тем выше, чем больше содерт в своем составе в неизменяемой и мало изменяемой форме углевододов каучука. Поэтому наилучших рельтатов достигают при применении .генерированной резины из использонных резиновых покрышек, которую лучают путем проведения процесса ре.нерации при низких температурах т 150 до 200 С , применяя активары и катализатор девулканизации. личество добавляемой к дорожному .Фальту регенерированной резины огничивается несколькими весовыми %, тому что добавки большего количестзатрудняют подготовку минерально:фальтовой смеси и изготовление дожного покрытия. Кроме того, полу.ние регенерированной резины треет проведения дорогостоящих техно О гических процессов, а также мехаческой и химической переработки исльзованных резиновых покрышек 1,Кроме того, известен способ подтовки термопластичной композиции тем нагревания и гомогенизации буловой резины с битумом при добавке10 вес.% минерального масла при .мпературе от 204 до 343 С, преиму,ственно, при температуре от 218288 С 2.ЗОПолучаемая по этой технологии есь похожа на смесь асфальта с ренерированной резиной, которую по- чают при низких температурах при ительном, интенсивном перемешивали.Введение регенерированной резины еспечивает повышение температуры змягчения асфальта и значительное учшение вязкости, при этом полу ,нные продукты обладают очень хороми свойствами как уплотнительные териалы. Введение больших коли.ств регенерированной резины в дожные асфальты создает трудности при готовлении минерально-асфальтовой еси и дорожного покрытия с помою обычных дорожных машин.Большак добавка бутилового каучузатрудняет обволакивание наполни.ля связующим. Кроме того, ресурсы тиловой резины по сравнению с рерсами использованных резиновых поышек сравнительно незначительны, ичем регенерированная бутиловая ,зина представляет собой ценную до вку в технологии изготовления нох резиновых изделий.Малая насыщенность углеводорода этилового каучука обусловливает то стоятельство, что он не соединяетв стабильной коллоидной структуасфальта и в смеси с асфальтом мапригоден для процессов окисления,Цель изобретения - упрощение техногии процесса за счет исключения не- б 5 обходимости предварительного отделения корда от резины покрышек и повышение качества целевого продукта,Сущность изобретения заключаетсяв получении однородной композиции изнефтяного битума и продуктов термической деструкции использованных резиновых покрышек, при этом термическуюдеструкцию резиновых покрышек проводят без отделения органического корда в среде нефтяного битума или жев среде экстракта селективной очисткисмазочных масел, которую проводят притемпературе, обеспечивающей значительную деструкцию углеводородов, каучука и органического корда, и в сохранении битумной композиции с однородной структурой и со свойствамидорожных битумов также и при высокихконцентрациях переработанной резиныприблизительных физико-химическихсвойств, Способ включает дистилляциюрастворов продуктов деструкции резиныи окисление сжатым воздухом,Преимущество предложенного способазаключается в простой и дешевой технологии переработки использованныхрезиновых покрышек без необходимостиизмельчения 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, благодарячему она может применяться для подготовки массы для дорожного покрытия и его изготовления. Кроме того,асфальтовую смесь можно смешиватьв любых пропорциях с нефтяными битумами.Введение продуктов деструкции резины вызывает одновременно улучшениетермонластических свойств асфальта,повышает когеэию и адгезию относительно наполнителя и позволяет получать минерально-асфальтовые смесис повышенной механической прочностью и шероховатостью.Согласно изобретению от 99 до50 вес.Ь нефтяного битума с содержанием парафина менее б вес.% перемешивают с 1 до 50 вес.% использованных резиновых покрышек, изготовленныхна базе каучука, в особенности бутадиен-стирольного, природного бутадиенового и/или иэопренового каучука, из которых предварительно неизвлекают корд, и смесь нагреваютпри температуре от 240 до 380 С, преимущественно при 290-320 С, до разжижения составных частей и до получения однородного раствора,Полученный раствор продукта деструкции покрышек в асфальте перегоняют, преимущественно,с помощьюводяного пара или при вакууме, приэтом иэ раствора удаляются ничьипри температуре ниже 20 ООС низко- молекулярные продукты расплава углеводорода, каучука и корда, а,также некоторые содержащиеся в резине нежелательные составные части, как/ например,-нафтиламин.Раствор продукта деструкции резины в асфальте рекомендуется окислять сжатым воздухом при температуре от 200 до ЗОООС, благодаря чему достигается повышение температуры размягчения и снижение проникновения асфальта с продуктом деструкции резины а также улучшение необходимых свойств. В другом способе растворяют от 1 до 80 вес,% использованных резиновых покрышек в 99 до 200 вес.Ъ нефтяного 15 битума и/или тяжелых продуктов деструкционной переработки нефти, и/или экстрактов селективной очистки смазочньх масел, при этом растворение производится путем нагрева и пере мешивания составных частей при температуре от 240 до 380 С, преимущественно от 290 до 320 С, до получения однородного раствора.Полученную смесь вводят в нефтяной битум с содержанием менее 6 вес.% парафина и/или природныи асфальт вводят в таком количестве, что содержание переработанных использованных резиновых покрышек составляет в готовом асфальте от 1 до 50 вес.о.30Раствор продукта деструкции резины дистиллируют до или после соединения с асфальтом при пониженном давлении или дистиллируют с помощью водяного пара, или окнсляют сжатым воздухом притемпературе от 200 до 300 С .Применение в процессе деструкции и растворения отходов резины высоко- ароматических экстрактов из процесса селективной очистки масел или высоко ароматических 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 повышает пенетрацию асфальта, ухудшая свойства минерально-асфальтовых смесей.Эта проблема была решена путем окисления растворов продукта деструкции резины, в результате чего масляные составные части переходят, 55 главным образом, в асфальтовые смолы, Применение экстрактов позволяет получать асфальты значительно более высокого качества по сравнению с применением масел из крекинг-про- що цесса.В противоположность добавкам каучука или регенерированнои резины в дорожный асфальт, введение продукта деструкции по изобретению исполь зонанных резиновых покрышек положительно влияет на пластификацию асФальта, снижает температуру размягчения и ломкость асфальта, а такжеповышает пенетрацию, Смеси асфальтапродукта деструкции использованныхрезиновых покрышек являются однородными и термически устойчивыми такжеи при высоком содержании продуктадеструкции резины, что обусловленоразложением большинства молекул углеводорода каучука до размеров молекул составных частей нефтяного бутума, в особенности смол,Кроме того, было установлено,что в условиях проведения процессапроисходит 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 приизготовлении асфальтовых дорожныхпокрытий.Асфальтовая смесь может применяться для приготовления минерально-асФальтовых смесеи, используемых, например, для литого и асфальтобетона,в количестве, обычном для нефтяныхбитумов (от 5 до 12 вес.3, преимущественно от 7 до 9 вес,%, причемизготовление дорожного покрытия можетпроводиться с помощью имеющихся дорожных машин,П р и м е р 1. В мешалку загружают 65 вес,4 дистилляционного асфальта с температурой размягчения 39 ОСпо методу "кольца и шара" и с содержанием 2,9 вес.В парафина, 15 частейФурфурольного экстракта с вязкостью23 сст при температуре 100 ОС и20 вес.ч. неизмельченных использованных резиновых покрышек с полиамиднымкордом.Содержимое мешалки нагревают доо310 С и при этой температуре интенсивно перемешивают в течение 6 ч с помощью циркуляционных насосов. После этогораствор продукта деструкции резиныпродувают перегретым водяньм паромпри температуре 330 С в течение 4 ч,при этом 2 вес.Ь масла с т.кип. от185 до 428 С отводится каплями.Перерабатываемый раствор продуктадеструкции резины в асфальте перекачивают в окислтельный аппарат и тамон окисляется сжатым воздухом при260 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 нагр;зке100 г, мм/10, в течение5 с, при 25 С 6920 60 Кинематическая вязкостьпри 135 С, сст 710Температура размягченияпо методу "кольца и ша 52Точка хрупкости по Фрашу, С -13Точка воспламененияпо Маркусону, С 273Вязкость при температуоре 25 С, см ) 100Индекс Холмеса -3,210Индекс пенетрации15/25 С 0,33Сцепление с базальтовымзаполнителем, Ъ 100То же с гранитным заполнителем, Ъ 80с известковым заполнителем, Ъ 100с гравийным заполнителем, Ъ 100Асфальтовые смеси применяли для приготовления асфальтобетона со следующим составом, вес,Ъ:Асфальтовая смесь бБазальтовый щебень 73Карьерный песок 15Молотая известь бБыл получен асфальтобетон со следующими свойствами по Маршаллу:Свободное пространство,Ъ 1,9Стабильность, кгс 998ЗОДеформация, мм 4,5Гигроскопичность, Ъ 1,1Прочность на сжатие при20 С, кг/см 60,1То же после водонасыщеения, кг/см 52,2П р и м е р 2. В мешалку загружают 500 кг дистилляционного асфальта с пенетрацией 310 мм/10 при температуре 25 ОС и 500 кг испольэованных 40 резиновых покрышек, измельченных в дробильной установке до кусков крупностью 50 мм.Содержимое мешалки нагревают до 320 ОС и при этой температуре перемешивают в течение 4 ч, после чего в течение 4 ч продувают водяным паром при температуре 360 С, при этомоотгоняют б вес.Ъ масла,Содержимое мешалки отфильтровывают для отделения проволоки и металлических нитей.500 кг полученного раствора перемешивают при температуре 150 С с 500 кг окисленного нефтяного битума с пенетрацией 24 мм/10 при температу ре 25 С и содержанием парафинао3,1 вес.Ъ.Получают асфальтовую смесь со следующими свойствами:Пенетрация, 5 с, 100 гпри 25 С, мм/10 58То же при 5 С, мм/10 8Вязкость при 25 С, см ) 100Кинематическая вязкость припри 135 С, сст 990 65-12 ИспЛряемость в тонкомслое, Ъ 0,1Индекс Холтеса 3,4Индекс пенетрации - 0,2Сцепление с базальтовымзаполнителем,%То же с гранитным заполнителем, Ъ 80с известковым заполнителем,Ъс гравийным заполнителем, Ъ 90Приготавливают литьевую массу соследующим составом,3:Асфальтовая смесь 8Базальтовый щебень 60Карьерный песок 13Молотая известь 19П р и м е р 3. В мешалку загружают 300 кг экстракта с содержанием61 вес.Ъ ароматических углеводородовиэ фурфурольного рафинирования погонанефти вакуумной перегонки с вязкостью8,9 сст при температуре 100 С и содержимое мешалки нагревают до темпеоратуры 300 С. При перемешивании содержимого мешалки при температуре300 С непрерывно дозированно добаволяют гранулированные использованныерезиновые покрышки, предварительноосвобожденные от проволоки и металлических частей. После окончания введения использованных резиновых покрышек содержимое мешалки перемешиваютеще в течение 1 ч, 600 кг полученного раствора продукта деструкции резиновых покрышек в экстракте смешивают с 400 кг асфальта и окисляютсжатым воздухом при температуре250 С в течение 30 ч.Асфальтовую смесь получают с пенетрацией 195 мм/10 при температуре 25 С,П р и м е р 4. В мешалку загружают 900 кг дистилляционого битума спечетрацией 101 мм/10 при температуре 25 С и нагревают до температурыо280 С, после чего добавляют дозированно по 10 кг гранулированных резиновых покрышек крупностью зерен до1 мм и перемешивают содержимое мешалки при температуре 280 О С в течение 1,5 ч, Полученный раствор окисляют сжатым воздухом при температуре 200 С в течение 28 ч. Конечныйогродукт обладает следующими свойствами:Пенетрация при 100 г,5 с,при 25 фС,мм/10 40при 15 ОС, мм/10 16Кинематическая вязкостьпри 135 ОС, сст 950Температура размягче. ния по "кольцу и шару",С 53Точка хрупкости по Фрашу, СТочка воспламенения поМаркусону С793107 10 Вязкость при 25 С, см Испаряемость в тонком слое, % 66 0,4 формула изобретения 10 25 Составитель М. БабминдраРедакто Т, Никольская Тех д С. МигУнова Ко кто В. Вутяга Заказ 9637/69 Тираж 549 ПодписноеВНИИПИ осударственного комиетта СССРпо делам изобретений и открытий11303., москаа, Ж, Раушская наб. . 4 5Филиал ШП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 1. Способ получения битумного вяжущего, включающий термообработку резины использованных покрышек в среде нефтепродукта, выбранного иэ группы, содержащей нефтяной битум, экстракты селективной очистки масляных фракций, тяжелые жидкие продукты вторичных процессов нефтепереработки или смеси перечисленных продуктов, при температуре не ниже 240 С, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения технологии процесса за счет исключения необходимости предварительного отделения корда от резины покрышек и повышения качества целевого продукта, термообработке подвергают использованные резиновые покрышки на базе природного, бутадиенового, бутадиенэфирного или изопреноного каучуков, термообработку осуществляют при температуре 240- 380 С до получения однородной жидкости, последнюю подвергают перегонке под вакуумом и/или с водяным паром и/или окисляют кислородом нозд;ха при температуре 200-300 С,2, Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что н качестве нефтепродукта используют нефтяной битум,содержащий не более 6 вес,З парафинов, и термообработке подвергаютсмесь, содержащую покрышки н количестве от 1 до 50 нес,З.3, Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что термообработкеподвергают смесь, содержащую покрышки н количестне от 1 до 80 вес.В,получают в результате термообработки компонент битумного вяжущего,который для получения целевого продукта смешивают до или после перегонки и/или окисления с нефтяым битумом, содержащим не более б вес.%парафинов, в количестне, обеспечивающем получение целевого продукта, содержащего не более 50 нес,Ъ продуктапереработки покрышек,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Тугов И. И. Проблемы использования изношенных шин. М., Ростехиздат, 1962, с. 41-69.2. Патент ВеликобританииР 787873, У(22), 1957 (прототип).