Пути совершенствования технологии применения битума на асфальтобетонных заводах - информационная статья от Битумные Технологии

Пути совершенствования технологии применения битума на асфальтобетонных заводах

1575 15.05.2018

Researches Working with bitumen

Page content


Поступающий на асфальтобетонные заводы (АБЗ) битум подвергается там определенной технологической обработке. Прием, перекач­ка в хранилище, нагрев при заборе из хранилища, перекачка в технологические емкости, догрев и перекачка в расходную емкость асфальтосмесительной установки, догрев до рабочей температуры, циркуляция по конту­ру подачи в дозатор. Все перечисленное оказывает влияние на качество битума и на его стандартизированные показатели. Известно, что окисленный битум, особенно получен­ный окислением нефтяного сырья при тем­пературе 240 — 250, а нередко до 270 °С — весьма нестабилен и склонен к старению. Основные факторы, вызывающие дегра­дацию — повышенная температура на по­верхностях нагрева, окисление горячего би­тума кислородом воздуха и время нахожде­ния при повышенной температурe. На АБЗ России и Украины для подогрева битума применяются электронагревательные эле­менты с открытой спиралью, а также, элек­тронагреватели, размещенные в закрытых трубах, змеевики с горячим теплоносителем (термальным маслом), жаровые трубы и те­перь реже — паровые регистры. При любом нагреве важно, чтобы температура греющей поверхности и, соответственно прилегающе­го слоя битума, не превышала уровня его температурной стойкости. Эта температура определяется условиями теплоотдачи от греющей поверхности к битуму и удельной тепловой мощностью, выделяемой на грею­щей поверхности.

Повышение технологической переработки битумов

Для емкостных систем, когда скорости дви­жения прилегающего слоя битума невелики, критической удельной поверхностной мощ­ностью следует считать 2 Вт/кв см, когда пе­регрев прилегающего слоя составляет 40 — 50 °С. При больших величинах удельной поверхностной мощности перегрев может достигать 100 °С и даже более, что приводит к ускоренному старению и даже коксованию битума на греющей поверхности.
На наших АБЗ нагревательные элементы с открытой спиралью имеют в большинстве случаев неприемлемо высокую удельную поверхностную мощность — 3 — 5 Вт/кв см. Встречались величины 6 и даже 7 Вт/кв см От такого способа нагрева битума следует незамедлительно отказываться. При разме­щении электронагревательных элементов в заглушённых с торцов трубах удельная по­верхностная мощность, как правило, редко превышает 2 Вт/кв см, что более приемлемо. Здесь остаются только экономические огра­ничения. Лучшие способы, с точки зрения сохранения качества битума, — жидкостный обогрев, наиболее распространенный в зару­бежной практике и, при определенных усло­виях — жаротрубный. Эти условия — диаметр жаровой трубы (он должен быть не менее 400 мм) и специальные вставки для исклю­чения перегрева в зоне горения или в месте входа горячих продуктов сгорания в жаро­вую трубу. Как показывает многолетняя практика, в штатных расходных емкостях асфальтосмесительных установок Кремен­чугского завода дорожных машин жаротрубная система не вызывает существенного пе­регрева поверхностного слоя битума.
Битумные емкости на наших АБЗ негерме­тичны, люки-лазы не уплотнены, практики создания инертной газовой среды над горя­чим битумом нет. В неподвижном состоянии окислению подвержен только тонкий по­верхностный слой битума. Скорости диффузии кислорода в битуме невелики, поэтому заметной деградации битума в подготови­тельных емкостях не обнаружено. Другое дело — расходная емкость. По существующей схеме для наиболее распространенной на наших АБЗ установки ДС-158 в смеситель отбирается примерно 10 % подаваемого на­сосом битума, а 90 % — возвращается в рас­ходную емкость. При этом битум в расход­ной емкости находится в постоянном движении, поверхность контакта с воздухом обновляется и окисление уже за рабочую, смену вызывает заметное (по изменению по­казателей ) старение вяжущего.
На установках ведущих зарубежных фирм в контуре «расходная емкость — дозатор» би­тум циркулирует с возвратом на битумный насос, а не в емкость, что предпочтительнее. Эту схему целесообразно принять и на на­ших АБЗ, для чего рекомендуется сделать соответствующее несложное переоборудова­ние Длительное хранение битума на АБЗ незнакомо нашим зарубежным коллегам. Однако в обозримом будущем нам вряд ли от этой практики удастся полностью отказаться. И все же от хранения битума в ямах с боль­шой удельной поверхностью, когда битум обводняется открытой влагой, а также сорб­цией паров воды из воздуха, следует уйти уже в ближайшие годы. При обезвоживании путем нагрева битума в течение 10 -12 и даже более часов в емкостях с открытым зер­калом испарения, а значит, и контакта с воз­духом, битум существенно стареет. Это недопустимая технология. Если же битум все же приходится хранить, то это следует де­лать только в стальных наземных резер­вуарах.
Исследования показали, что в твердом виде битум сохраняет свои свойства с незначи­тельными изменениями показателей не­сколько месяцев [1]. Но в нагретом виде, да­же при температуре перекачки (100 -110 °С), за незначительное с точки зрения производ­ственной практики время (четыре-пять су­ток). происходит заметное старение и изме­нение стандартных показателей битума. При рабочей температуре эти изменения происходят еще быстрее [3]. Поэтому при хранении битума в наземных стальных ре­зервуарах особенно большой вместимости, их не следует теплоизолировать. В против­ном случае весь битум в таком хранилище- термосе неминуемо будет находится при по­вышенной температуре длительное время и произойдут неприемлемые изменения его показателей. Поэтому резервуары следует оснащать локальными блоками нагрева, при­чем такой конструкции, чтобы минимальное количество тепла рассеивалось в объеме ре­зервуара, а нагревалась только отбираемая часть битума. После прогревa битума при за­боре из хранилища или при приеме партии горячего битума, доставляемого на АБЗ автовозкой, его необходимо израсходовать в те­чение трех-четырех суток, в противном случае может изменится даже марка битума.
К сожалению, производственная технология применения битума на наших АБЗ в подав­ляющем большинстве случаев не имеет не­обходимого лабораторного обеспечения по причине малочисленности дорожных лабора­торий, их недостаточного аппаратурного и методического обеспечения [4,5]. А, кроме того, имеет место и недостаточное научное обеспечение. То, что происходит с битумом в реальных условиях на АБЗ, к сожалению, не увлекает ученых-исследователей и возмож­ных государственных заказчиков научных разработок, ответственных за технический прогресс в дорожной отрасли. Проведенное нами изучение деградации горячего битума, выводы из результатов которых здесь час­тично приведены, очевидно недостаточны. Например, не изучался вопрос об изменениях всего комплекса стандартных показателей, характеризующих качество вяжущего. Не изучались в этих условиях битумы других производителей и из других нефтей, не оце­нена общность результатов и выводов.
Крайне нужны конкретные рекомендации по технологическому циклу применения битума на АБЗ от приема до производства смесей. Например, многие предприятия работают в основном «с колес», но при перебоях в снаб­жении используют битум из своего хранилища. Этот битум, естественно, отличается по показателям от свежего и нередко значи­тельно. Что можно предпринять? Как можно откорректировать его свойства, какими до­бавками? В каких границах изменений? С применением какого оборудования? Это серьезная проблема, потому, что часто биту­ма в хранилище не одна тысяча тонн и про­сто бросить его — огромные финансовые по­тери, мало кто на это решается. Но без кор­ректировки состава и свойств битума из хранилища будут потери в качестве смесей и покрытий из них. А разработка каких-то кон­кретных рекомендаций возможна только по результатам специальных исследований.
Недостаточность лабораторного и научного обеспечения характерны также для техноло­гии улучшения битума адгезионными добав­ками. Это относится и к методикам опреде­ления оптимального содержания добавки, и к оценке однородности полученных смесей, и к определению необходимого времени пере­мешивания при имеющемся смесительном оборудовании. Дорожники не имеют реко­мендаций по методике выбора из имеющихся на рынке добавок для данных условий ее применения. К сожалению, нет данных по пролонгированному эффекту, то есть сохра­нению действия различных добавок дли­тельный период под воздействием на покрытие внешних факторов. У разных добавок время сохранения полезных свойств может отличатся. А это время должно стать одним из основных критериев выбора альтернатив. Более того, если будет выявлена существен­ная разница в устойчивости различных адге­зионных добавок в реальных условиях рабо­ты покрытия, то это может привести к отсеву менее приемлемых альтернатив соответст­вующими решениями компетентных контро­лирующих и регулирующих органов. Оценка показателей качества битума предусматрива­ет весьма трудоемкие тесты, требует много времени. Например, результаты приемочного контроля качества поступающего на АБЗ би­тума, битума, взятого из расходной емкости асфальтосмесительной установки, а также качества партии битума, улучшенного до­бавками, всегда запаздывают. Убеждение практических дорожников в том, что приме­няемый для приготовления смесей битум, тот же самый, что и в свое время принятый, ошибочно Особенно это заметно при его длительном хранении. Учитывая изложен­ное, необходимо непрерывно, по крайней мере, каждую смену, контролировать каче­ство битума в расходной емкости С учетом слабости дорожных лабораторий большинст­ва предприятий и трудоемкости тестов, при­ходится признать, что мы не в состоянии гарантировать необходимое качество вяжу­щего, поступающего в смеситель. Нужен по­иск признаков соответствия качества вяжу­щего требуемому, методов их экспресс оценки и приборов для оперативного сопро­вождения дорожными лабораториями техно­логии приготовления смесей.

Заключение

Научные исследования по производственной технологии битума на АБЗ должны иметь своей целью как разработку обоснованных рекомендаций по приемлемым способам и технологическим режимам, например, тепло­вой обработки битума или по смешению би­тума с добавками, так и по применяемому оборудованию. Но главное — необходимы нормативные документы, обязывающие про­изводственников осуществлять технологиче­скую обработку битума в соответствии с этими рекомендациями, чтобы ущерб его ка­честву был минимальным.

Литература

  1. Васьковский В.В . Порадек С.В. Можно ли хранить битум // Наука и техника в до­рожной отрасли. — 2005. — №1. — С. 18.
  1. Васьковский В В , Порадек С В. О деграда­ции битума при нагреве // Наука и тех­ника в дорожной отрасли. — 2004. — №4 -С. 16- 18.
  1. Порадек С.В Еще раз о деградации битумапри нагреве // Наука и техника в дорож­ной отрасли 2007. — №1. — С. 27.
  1. Васьковский В.В., Порадек С.В. Дорожная лаборатория. Из прошлого в будущее // Наука и техника в дорожной отрасли. — 2005.-№2.-С. 17-18.
  1. Порадек С.В Проблемы лабораторного обеспечения технологии улучшения би­тума добавками // Наука и техника в до­рожной отрасли — 2007 — №3

Источник: Порадек С.В.