Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




11.12.2019


11.12.2019


11.12.2019


11.12.2019


11.12.2019


11.12.2019


11.12.2019


09.12.2019


09.12.2019


09.12.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Природные битумы

Природные битумы

30.07.2014


На Сахалине, в Оренбургской, Куйбышевской и некоторых других областях имеются месторождения природных битумов твердой, полутвердой и жидкой консистенций.
Структура природных битумов, их физико-химические и физико-механические свойства близки к структуре и свойствам нефтяных битумов. Однако в природных битумах твердой и полутвердой консистенции обычно содержатся минеральные примеси, поэтому зольность их выше, а растворимость в бензоле, хлороформе и других растворителях ниже. Наличие минеральных примесей увеличивает плотность, и повышает теплоустойчивость природных битумов. Повышенное содержание кислородсодержащих соединений — асфальтогеновых кислот и ангидридов — обусловливает их высокую поверхностную активность и хорошее прилипание к поверхности минеральных материалов. Применение твердых и полутвердых природных битумов весьма ограничено ввиду их более высокой стоимости и малого объема производства по сравнению с нефтяными битумами.
Значительная часть природных битумов содержит определенное количество воды (в свободном состоянии и в виде эмульсии), а также некоторое количество минеральных примесей и растительных остатков. Для использования таких битумов следует производить их обезвоживание двумя способами. Первый— посредством медленного нагревания до температуры 120—180°C (в зависимости от консистенции битума) в котлах, оборудованных специальным теплообменником для конденсации в ней паров воды и летучих компонентов. При нагревании сырого битума минеральные смеси оседают на дно котла, откуда их периодически удаляют. Примеси растительного происхождения обычно всплывают на поверхность битума и также удаляются.
Если же вода в сыром битуме имеется в большом количестве, а минеральные примеси — в виде крупных кусков, используют способ «осаждения», при котором сырой битум нагревают до температуры выше температуры размягчения на 5—10 °С. Минеральные примеси оседают на дне котла, а битум всплывает на поверхность воды и может быть отделен для последующего удаления оставшейся в нем воды первым способом.
Более широкое использование находят природные жидкие битумы в виде тяжелых нефтей (учкизылская, джаркурганская и др.), почти не содержащих фракций бензина и керосина, которые пригодны для обработки минеральных материалов способом смешения на дороге. Тяжелую нефть используют в качестве вяжущего материала в Узбекистане и Таджикистане.
Джаркурганская нефть представляет собой смесь нефтей, добываемых на юге Узбекистана, отличается высокой смолистостью, большим содержанием серы, парафина и малым количеством легких фракций.
Состав и свойства нефти непостоянны. По данным А. В. Полетаева и Е. Г Абруцкой, пробы джаркурганской нефти характеризуются следующими показателями:
Природные битумы

По своим свойствам джаркурганская нефть отвечает требованиям, предъявляемым к жидкому, медленногустеющему дорожному битуму. Поэтому она применяется в качестве вяжущего для устройства покрытий способом смешения на дороге. Вязкость нефти в покрытиях с течением времени возрастает, однако этот процесс идет довольно медленно, и требуется 4—5 лет, пока джаркурганская нефть приобретет свойства жидкого битума, обычно применяемого для устройства облегченных покрытий способом смешения на дороге в районах с жарким климатом.
По этой причине при обработке окатанного гравия джаркурганская нефть часто не дает положительных результатов и для повышения устойчивости гравийных покрытий приходится вводить до 30—50% щебня.
Чтобы повысить прилипание тяжелых нефтей к поверхности минерального материала, в них добавляют известь (1,5—2% от массы минерального материала). В сухой гравийный материал добавляют известковый раствор или известь и предварительно поливают водой.
Дорожно-строительные свойства джаркурганской нефти улучшают путем повышения ее вязкости, для чего осуществляется неглубокая перегонка нефти с перегретым водяным паром или окисление исходной нефти кислородом воздуха при повышенной температуре.
Выход битума при окислении нефти выше, чем при перегонке, и составляет от 88 до 92% от массы исходной обезвоженной нефти. Расход воздуха составляет до 1,6—1,8 л/мин на 1 кг нефти.
Если процесс окисления производится при температуре ниже 100° С, то полученные продукты по своей вязкости незначительно отличаются от исходной нефти.
С увеличением температуры от 150 до 250° С окисление происходит интенсивнее. Аналогичное влияние оказывает и увеличение расхода воздуха.
В Эмбенском и Мангышлакском нефтеносных районах Казахстана известны месторождения тяжелых нефтей (Кара-Арна, Тюбеджик, Карсак, Байгунас и др.), которые из-за незначительного содержания светлых фракций не имеют промышленного значения и не эксплуатируются. Тяжелые высокосмолистые нефти отличаются значительным содержанием смолисто-асфальтеновых веществ и могут использоваться в качестве вяжущего при устройстве облегченных дорожных покрытий.
Опыт производственного использования тяжелых нефтей показывает, что их можно применять: для обеспыливания грунтовых, грунтогравийных и грунтощебеночных профилированных дорог; для укрепления грунтов, грунтогравийных и грунтощебеночных материалов с целью использования их в качестве дорожных оснований и низших типов покрытий; в качестве улучшающей добавки к промышленным нефтяным битумам; как разжижитель при производстве составленных битумов; в качестве сырья при производстве высококачественных битумов путем окисления; при производстве ремонтных работ.
Нефти можно применять как самостоятельное вяжущее и в комплексе с другими вяжущими и улучшающими добавками.
Тяжелые Эмбенские нефти в сыром виде не могут использоваться для устройства усовершенствованных и переходных типов покрытий, так как не обладают достаточными вяжущими свойствами. В связи с этим возникает необходимость в улучшении свойств природных нефтей путем повышения их вязкости. Наиболее доступны для производственных целей следующие способы повышения вязкости нефтей: отгон легких фракций; окисление кислородом: воздуха; смешение с вязкими битумами.
Опыт приготовления битумов в специальной установке при совмещении первых двух способов дал положительные результаты, хотя не исключена возможность приготовления битумов самостоятельно отгоном легких фракций или окислением.
Тяжелые Эмбенские нефти в естественном виде могут использоваться в качестве разжижителя и улучшающей добавки. Высокий процент смол в нефтях делает их ценным сырьем для обогащения вязких и жидких битумов смолистыми веществами, повышающими вяжущие свойства и физико-химическую активность. В связи с этим рекомендуется использовать тяжелые нефти в качестве улучшающих добавок к промышленным нефтяным битумам.
Для приготовления битумов из нефти и улучшения свойств вязких промышленных нефтяных битумов практически могут использоваться все разновидности природных тяжелых смолистых и высокосмолистых нефтей Эмбенского и Мангышлакского нефтеносных районов. Для производства целесообразно использовать нефти с вязкостью по стандартному вискозиметру С60в5 не ниже 7 с.
Получение высококачественных битумов из тяжелых кара-арнинских нефтей на опытной нефтеочистительной установке треста «Запказдорстрой» было начато в 1963 г. В 1966 г. на Алма-Атинском заводе дорожной техники изготовлена специальная опытнопроизводственная установка ПНУ-5 полустационарного типа производительностью 5 тыс. т в год.
Производство битумов в установке заключается в периодическом наполнении кубов-окислителей тяжелой нефтью, извлечении фракций, выкипающих при температуре до 300° С, и окислении тяжелого остатка кислородом воздуха, который подается в кубы-окислители через вмонтированные в них маточники. Газы окисления и остатки непрореагировавшего воздуха удаляются вместе с парами легких фракций, которые затем в холодильнике отделяются от газов и используются в качестве топлива. После 10—12-часовой работы установки нефть приобретает вязкость, соответствующую среднегустеющим жидким битумам.
Достижение заданной вязкости регулируется временем окисления (при постоянной подаче воздуха). В зависимости от продолжительности окисления из тяжелых нефтей можно получить любую марку жидких и вязких дорожных битумов. Битумы, полученные путем отгона легких фракций с последующим окислением нефтяного остатка, характеризуются достаточно высокими качествами, в связи с чем находят все большее распространение в дорожном строительстве, особенно в районах распространения тяжелых нефтей, не используемых нефтеперерабатывающими заводами.