Смола каменноугольная для дорожного строительства и ее составляющие. Технические характеристики каменоугольной смолы.


    Отходы коксохимического производства

          Отходы химических цехов, количество которых на коксохимических заводах УССР составляет около 330 тыс.т/год, содержат каменноугольную смолу, бензольные углеводороды и другие вещества, пригодные для использования в качестве сырья при получении целого ряда ценных продуктов.

          Каменноугольные фусы. Эти отходы образуются в отделениях конденсации на всех коксохимических заводах и представляют собой смесь смолы с частицами угля, кокса и полукокса, унесенные вместе с газом из камер коксования. Удельный выход фусов зависит от влажности и помола шихты, применение пароинжекции при загрузке печей, объема камер коксования, свойств уносимых твердых частиц и смолы. При отсутствии бездымной загрузки выход фусов составляет 0,05-0,07% от шихты, с внедрением бездымной загрузки коксовых печей он возрастает в 2-3 раза до 0,2-0,23%. Средний удельный выход фусов на коксохимических предприятиях СССР составляет 0,14-0,15% от шихты.
          В настоящее время рациональным направлением утилизации фусов являются подача их в шихту для коксования, а также сжигание без утилизации либо с утилизацией тепла (например, в качестве топлива в мартеновских печах). Перспективными считаются индивидуальное коксование фусов с получением кокса.

          С внедрением термической подготовки шихты возможны новые способы утилизации отходов химических цехов (в том числе фусов), предусматривающие подачу их во влажную шихту перед термической подготовкой, а также использование в качестве связующего при гранулировании или брикетировании шихты и последующее коксование полученных формовок вместе с подогретой шихтой. Технико-экономическая оценка указанных способов утилизации отходов, выполненная для условий Западно-Сибирского металлургического завода, показала, что экономический эффект от утилизации фусов по второму способу убыточна из-за высоких затрат на получение брикетов.

          Значительный экономический эффект от утилизации фусов по первому способу достигается в результате сокращения уноса угля, интенсификации очистки теплоносителя в циклонах, снижения запыленности при транспортировании сухой шихты и вторичного использования химических продуктов.

          Институтом ВУХИН на основе опыта Нижетагильского металлургического комбината разработана технология утилизации отходов химических цехов путем присадки их в шихту.
          Институты ВУХИН и УХИН выдали Гипрококсу задания на проектирование установок для заводов Востока, Центра и Украины.
          Внедрение этой технологии на коксохимических заводах в намеченные сроки позволит обеспечить полную утилизацию отходов к 1985г.

          Кислая смолка цехов ректификации сырого бензола. Эта смолка представляет собой смолистую вязкую массу, состоящую из серной кислоты (15-30%), бензольных углеводородов (15-30%), сульфосоединений (20-60%) и воды (10-20%). Образование ее обусловлено применением сернокислотного способа очистки бензола, основанного на процессах полимеризации, сополимеризации и поликонденсации примесей в присутствии концентрированной серной кислоты и частично на прямом сульфировании их. На заводах УССР с переходом на новую технологию очистки бензола выход кислой смолки будет сокращаться и в перспективе прекратится, а на заводах Центра и Востока объемы образования кислой смолки будут возрастать.

          Исследования, выполненные различными научно-исследовательскими организациями и предприятиями, показали возможность эффективного использования кислых отходов, как в смежных отраслях промышленности, так и утилизация их на месте образования (производство дорожного дегтя и добавка к шихте).

          По рекомендациям института УХИН кислую смолку целесообразно нейтрализовать, отгонять из нее бензольные углеводороды (при помощи пара), а нейтральную обезбензоленную смолку с содержанием 40-60% органических веществ добавлять к шихте. Схема, разработанная институтом УХИН, рациональна для заводов УССР.

          Одним из направлений использования кислой смолки является применение для производства сульфата аммония значительной части серной кислоты, содержащейся в смолке. Кислая смолка цеха ректификации Ждановского КХЗ частично находит применение в производстве пенообразователя.

          Широко применяемые в литейной промышленности для изготовления форм и стержней из наливных самотвердеющих смесей в качестве ПАВ контакт Петрова, ДС-РАС и смачиватель НБ дефицитны и имеют высокую стоимость.
          Пенообразователь, полученный на основе кислой смолки, превосходит по своим свойствам контакт Петрова и с 1972 г. применяется вместо него в литейных цехах.

          Возможно использование кислой смолки для получения присадки, используемой при сжигании сернистого мазута.
          На макеевском коксохимическом заводе исследован процесс утилизации кислой смолки путем термической обработки смеси компонентов, включающих кислую смолку цехов ректификации и высококипящие каменноугольные масла или пековые дистилляты, с получением дегтей марок Д-6, Д-8 и битумов с различной температурой размягчения.

          Кислая смолка сульфатного отделения. На коксохимических заводах образуется более 40 тыс.т./год этой смолки. В настоящее время на ряде заводов ее вывозят в отвалы.
          Разработана технология получения тяжелой смолы для дорожного дегтя марок СТУ-4 и СТУ-5 из кислых смолок цехов ректификации сырого бензола и сульфатного отделения.

          Характерной особенностью процесса производства тяжелой смолы является нейтрализация кислых отходов смеси тонкоизмельченной негашеной известью. Такой способ нейтрализации свободной серной кислоты способствует повышению качества тяжелой смолы как связующего для дорожных покрытий вследствие образования труднорастворимой в воде соли кальция. Преимущество применения для нейтрализации негашеной извести вместо концентрированной аммиачной воды заключается также в снижении расхода тепла на испарение дополнительно введенной воды и затрат вследствие более низкой по сравнению с аммиачной водой ценой извести.

          Процесс обезвоживания кислых смолок ускоряется в результате подогрева и смешения кислых смолок сульфатного отделения и цеха ректификации, что способствует увеличению подвижности смеси. Содержание в исходной смеси кислых отходов (90% смолки цеха ректификации и 10% смолки сульфатного отделения) и каменноугольной смолы составляет 27 и 73 % соответственно.
          Физико-химические свойства полученной тяжелой смолы позволяют применять ее в качестве вяжущего материала для строительства дорог.

    Битумные и дегтевые вяжущие вещества и их описание

     

    Органические вяжущие вещества подразделяются на битумные и дегтевые. Битумные вяжущие вещества представляют собой сложные смеси углеводородов. К битумным вяжущим относятся природные нефтяные битумные и асфальтовые породы. Дегтевые вяжущие вещества — это сырые дегти, дегтевые масла и пеки.

    Кроме того, на их основе применяются следующие органические вяжущие: дегте-битумные и битумно-дегтевыё, состоящие из смесей каменноугольных дегтевых веществ или сланцевых дегтей с нефтяными битумами; гудрокамовые, состоящие из продуктов совместного окисления каменноугольных масел и нефтяного гудрона; дегте-битумно-полимерные, состоящие из нефтяных битумов или каменноугольных дегтевых веществ и полимеров (включая каучук). Из этих вяжущих изготовляют кровельные и пароизоляцйонные материалы, кровельные мастики, грунтовки, эмульсии и пасты.

    Битумы (ГОСТ 9548—60). Битум может быть как твердым телом, так и густой жидкостью черного цвета с коричневым оттенком. По физическому состоянию (при температуре 18° С) битумы подразделяются на твердые, полутвердые и жидкие.

    К положительным качествам битумов Относится их водонепроницаемость, устойчивость в атмосферных условиях, способность прочно сцепляться с деревом, камнем и металлами, быстро наращивать вязкость при остывании, пластичность при положительных температурах. Недостатком битумов является их хрупкость при низких температурах и отсутствие антисептических свойств.

    По назначению битумы делятся на дорожные, строительные и кровельные.
    В зависимости от исходного сырья битумы бывают природные и нефтяные.

    П р и р о д н ы е битумы добывают из асфальтовых пород различными способами: получают из дробленой черной породы при помощи растворителей или выпаривают в воде.

    Нефтяные  битумы   получают  как остаток при перегонке нефти.

    По способу переработки эти битумы подразделяются на остаточные гудроны, окисленные, крекинговые и экстрактные. По физико-механическим показателям твердые и полутвердые нефтяные битумы должны удовлетворять требованиям

    Нефтяные битумы (ГОСТ 781—68) БН-1, БН-И при нормальной температуре ( + 18° С) мягкие и пластичные; их используют, при; строительстве дорог. Битумы БН-11-V, БН-III и БН-III-V средние по твердости. Применяют их в производстве рулонных кровельных материалов для пропитки картона, а также для приготовления битумных сплавов   (мастик)   с заданной температурой размягчения.

    Битумы БН-IVи БН-Y относятся к наиболее твердым; их используют для приготовления сплавов ив производстве рулонных материалов для покровного слоя. Битум БНК-2 применяется в производстве кровельных рулонных материалов для пропитки, а битум БНК-5 — для образования наружного покровного слоя.

    Дегти (ГОСТ 4641—49) подразделяются по исходному сырью — на каменноугольные, буроугольные, торфяные, древесные и сланцевые; по способу переработки—на коксовые и газовые.

    Коксовые дегти получают в результате коксования исходного сырья. В зависимости от температуры коксования дегти бывают высокотемпературные, получаемые в результате коксования при температуре 900—-1200° С, и низкотемпературное, получаемые в результате полукоксования исходного сырья при температуре 450—600° С.

    Газовые дегти получают при газификации топлива в производстве светильного газа.

    В строительстве и в производстве кровельных и пароизоляционных материалов в основном применяют каменноугольные и сланцевые дегти.

    Каменноугольный деготь (или, как называют, сырой деготь) принадлежит к побочным продуктам при производстве кокса. Деготь представляет собой черную или темно-крричневую маслянистую жидкость, которая значительно тяжелее воды. Деготь имеет резкий запах карболки.

    Сырой деготь для кровельных работ непригоден. Чтобы улучшить качество сырого дегтя, его очищают, т. е. удаляют из него все легкие вещества и отгоняют воду. Обработанный таким образом деготь: называется отогнанным. Его применяют для окрасочных и наклеечных работ, а также, как составной элемент для приготовления дегтевых мастик.

    Дегти составленные получают: при сплавлении пеков с дегтевыми маслами или обезвоженными сырыми дегтями.

    Основным механическим свойством дегтя является вязкость, которая быстро падает при повышении, температуры. Пониженная теплоустойчивость дегтя выражена более резко, чем у битума,

    Другими характерными свойствами дегтя являются повышенная способность к прилипанию и неустойчивость к процессу старения. Вязкость дегтя обусловлена чисто химическим его строением, а повышенная способность к прилипанию и неустойчивость к процессу старения—содержанием летучих составляющих. Старение' связано с изменением химического состава, с потерей пластичности при пониженных температурах, появлением хрупкости

    Дегтевые продукты менее, чем битумы, стойки к солнечной радиации и более гнилостойки.

    Каменноугольные дегти :в зависимости от вязкости и других показателей делятся на восемь марок: Д-1, Д-2, Д-3, Д-4, Д-5, Д-6, Д-7 и Д-8. Из них в кровельных материалах используют лишь дегти трех марок: Д-6, Д-7 и Д-8.    ,

    Пеки. Каменноугольный пек (ГОСТ 1038—65) представляет собой, остаточный продукт после отгонки из сырого дегтя всех испаряющихся веществ и масел. Пек —твердое вещество, черного цвета с плотностью 1,25—1,28. Для приготовления мастик промышленность выпускает пек двух марок: мягкий пек с температурой размягчения 55—65° С и средний пек с температурой размягчения 77—90° С. Твердость пека зависит От содержания в нем антраценового масла

    Пек (точнее пековая пыль) и пары сырого дегтя оказывают вредное действие на слизистую оболочку и кожу рабочих, а при продолжительном действии могут вызвать серьезные заболевания. Поэтому при работе с пеком необходимо снизить пылеобразование, опрыскивая его водой. Работать с пеком нужно в рукавицах и респираторах.

    В производстве кровельных работ часто пользуются составленными вяжущими веществами, например из сплава среднего пека с малоиспаряющимся антраценовым маслом, из смеси сырого каменноугольного дегтя с пеком.

    Каменноугольная смола (ГОСТ 4492—69). Этот продукт получают в процессе коксования угля. Из смолы получают каменноугольные масла. Плотность смолы при температуре 20 °С 1,15—1,2; содержание влаги не более 4%.

    Приемка, транспортирование и хранение вяжущих веществ. На таре или упаковке, материала должно быть обозначено: название завода-изготовителя, наименование материала и его марка. На каждую партию материалов изготовитель обязан выслать в адрес потребителя паспорт с указанием: завода-изготовителя и его адреса; названия материала и его марки; номера и даты выдачи паспорта; номера партии и ее массы; даты отправки партии.

    Материалы при перевозке защищают от повреждений и атмосферных воздействий, хранят в закрытых складах или под навесом в рассортированном виде.

    Полутвердые битумы (дорожные и кровельный БНК-2), каменноугольные дегти (кроме Д-1), сланцевые и жидкий пек транспортируют в бункерных полувагонах, автоцистернах, в бочках (деревянных и стальных) и контейнерах. Материалы, доставленные в таре, хранят под навесом, а поступающие в транспортных емкостях — в закрытых хранилищах.

    Битумы строительные и кровельный БНК-5 упаковывают в бочки, барабаны, бумажные мешки. Битумы, выпускаемые без упаковки, транспортируют в вагонах, на платформах и автотранспортом. Материалы, доставленные на склад в таре или навалом, хранят под навесом.

    Каменноугольная смола — Сложная смесь более чем 1000 ароматических соединений, особенно полициклических ароматических углеводородов и гетероциклических соединений, из которых выявлено и идентифицировано около 500. Чёрная, вязкая жидкость с сильным едким запахом.

    Каменноугольная смола получается в процессе производства металлургического кокса. При коксовании угля выделяется коксовый газ, при конденсации которого получается каменноугольная смола. Из каменноугольной смолы методом перегонки получают бензол, толуол, нафталин, каменноугольные масла, инден-кумароновые смолы, олифу, высокотемпературный пек и прокалённый пековый кокс.

     Дорожные нефтебитумы и дегти и их свойства и характеристики

    Каменноугольные дорожные дегти являются продуктами переработки каменноугольной сырой смолы, получаемой при сухой перегонке каменного или бурого угля.
    Сырые каменноугольные смолы бывают двух видов: низкотемпературные и высокотемпературные.
    Низкотемпературные смолы образуются при нагреве каменного или бурого угля до t=450-600оС. На полученные смолы при таком температурном режиме сравнительно редко используются для изготовления дорожных дегтей, т.к. они выпускаются в незначительном количестве и низкого качества.

    Низкотемпературные смолы состоят, в основном, из парафиновых и нафтеновых углеводородов, а также фенолов.
    Высокотемпературные каменноугольные смолы получают при коксовании каменного угля. Нагрев материала производят при температуре свыше 700оС. Полученную смолу подвергают переработке с целью получения из нее жидких фракций различных веществ.

    При переработке сырой высокотемпературной каменноугольной смолы получают следующие фракции: легкую, фенольную, нафталиновую, поглотительную, антраценовую и пек.
    Для дорожного строительства представляет наибольший интерес антраценовая фракция, которая выделяется из сырой каменноугольной смолы при t=300-360оС. При переработке из антраценовой фракции получают (при дальнейшей ее переработке) сырой антрацен (кристаллическую часть) и антраценовое масло, которое является одним из важнейших компонентов при получении дорожных каменноугольных дегтей.

    Остаточным продуктом перегонки каменноугольной смолы является пек, который представляет собой твердое или вязкое вещество черного цвета.
    В зависимости от температуры размягчения пеки подразделяют на мягкие (45-70оС), средние (70-90оС) и твердые (90-100оС и выше).
    Для получения мягкого и среднего пеков смолу перегоняют не полностью, а оставляют в ней часть масел, в зависимости от содержания которых пек приобретает требуемые свойства. Пеки устойчивы к действию кислот и растворов солей.

    Каменноугольные пеки используют для приготовления дорожных дегтей, для чего пек разжижают до требуемой вязкости антраценовым маслом. Кроме того, пек используется при производстве кровельных и гидроизоляционных материалов, а также пекового лака, применяемого для покраски металлических конструкций и изделий с целью защиты их от коррозии.
    Таким образом при приготовлении дегтей для дорожного строительства в основном используется высокотемпературная каменноугольная смола и продукты ее переработки.
    В зависимости от состава и технологии производства дорожные каменноугольные дегти бывают трех видов:
    - отогнанные;
    - окисленные;
    - составленные.

    Отогнанные дорожные дегти получают при фракционной перегонке сырой каменноугольной смолы до получения остатка с вязкостью, соответствующей вязкости марок дорожного дегтя.
    В последние годы широкое применение находят окисленные дорожные дегти, для получения которых используется сырая каменноугольная высокотемпературная смола или каменноугольные отогнанные дорожные дегти марок Д-1, Д-2, Д-3 (ГОСТ 4641-80), отличающиеся невысокой вязкостью.

    Окисленные дорожные дегти получают при t=170-200оС. Продолжительность окисления зависит от свойств исходного материала и от требуемой вязкости конечного продукта и может длиться 4-16 часов.
    Согласно ТУ, окисленные каменноугольные дорожные дегти, в зависимости от величины вязкости, подразделяются на 5 марок: ДО-4, ДО-5, ДО-6, ДО-7 и ДО-8.
    Составленные дегти также находят широкое применение в дорожном строительстве. Их получают путем смешивания горячего пека и антраценового масла или сырой каменноугольной смолы, взятых в определенном соотношении.
    Для улучшения качества каменноугольного дегтя (окисленных, ото-гнанных или составленного) и в частности для повышения погодоустойчивости и теплоустойчивости, в вяжущее вводят минеральные дисперсные (дисперсия – это степень раздробления вещества на частицы) наполнители: такие как каменноугольную пыль, диатомит и др. Содержание таких наполнителей в дегтях допускается до 30%.

    Полученное таким способом вяжущее называют наполненным дегтем. Это разновидность составленных дегтей.
    Наполненные дегти имеют 2 марки: ДН-7 с вязкостью 30-70 и ДН-8 с вязкостью 70-120 с. Температура размягчения остатка после отгона легких фракций при нагреве до 360оС должна быть не более 90оС.

    Вязкость всех каменноугольных дорожных дегтей зависит от содержания жидких масел и вязкопластичных смол, а также от наличия в вяжущи твердых веществ.
    За величину вязкости дегтей принимают время протекания 50 мл дегтя через отверстие диаметром 5 и 10 мм при t 30 или 50оС. Определяется вязкость на стандартных вискозиметрах и выражается в секундах.
    Дегти по сравнению с битумом более чувствительны к воздействию высоких температур, при которых более интенсивно происходит испарение легких фракций, окисление и т.д. Поэтому, дегти быстрее стареют, что необходимо учитывать при их использовании в дорожном строительстве. Для установления стабильности свойств дегтя во времени производят определение фракционного состава и испытание остатка после нагрева до 300оС.

    В тоже время каменноугольные дегти по сравнению с нефтяными битумами имеют лучшее сцепление с большинством каменных материалов. Это объясняется повышенным содержанием в них основных фенолов. Эти фенолы легко растворяются в воде, но ядовиты. Поэтому в составе дорожных каменноугольных дегтей допускается не более 5% фенолов.
    В зависимости от вязкости дорожные каменноугольные дегти подразделяются на 6 марок: Д-1, Д-2, Д-3, Д-4, Д-5, Д-6.
    Наименьшая вязкость у дегтя марки Д-1, а наибольшая – Д-6.

    В зависимости от вязкости и способа производства работ, а также от конструктивных особенностей дорожной одежды дорожные каменноугольные дегти используются:
    - Д-1 – для укрепления грунтов и обеспыливания дорог;
    - Д-2 и Д-3 – для получения черных грунтогравийных, гравийных и щебеночных материалов в холодном состоянии как путем смешивания их на дороге, так и в установках;
    - Д-4 – для поверхностной обработки, а также для обработки гравия и щебня в установках;
    - Д-5 и Д-6 – в основном для приготовления горячего дегтебетона, а также для пропитки щебня( получения черного щебня).

    Кроме того, каменноугольные дегти применяют для изготовления кровельных и гидроизоляционных материалов, мастик, эмульсий, суспензий а также в качестве антисептика для защиты древесины от гниения и т.д.
    Сланцевые дорожные дегти получают из сланцевой смолы, которая выделяется из горючих сланцев при нагревании их без доступа воздуха в генераторных печах до 500-550оС.
    При перегонке сланцевой смолы получают бензин, дизельное топливо, мазут и т.д.

    В сланцевом дегте масляных фракций меньше, чем в нефтяных битумах, поэтому эти дегти имеют меньшую температурную стойкость, чем нефтяные битумы, но растяжимость у них обычно высокая (более 100 см).
    Сланцевые дегти по сравнению с нефтяными битумами менее погодо-устойчивы.

    Древесные дорожные дегти – это вяжущий материал, который получают из сырой древесной смолы.
    А сырые древесные смолы в свою очередь являются продуктом сухой перегонки древесины хвойных и лиственных пород при t около 300оС.
    Состав древесных смол отличается большим содержанием воды, уксусной кислоты и фенолов. После отгонки воды и части масел получают вязкие дегти или древесные пеки, выход которых составляет около 53%.

    Древесные дегти по своим свойствам схожи с торфяными дегтями. Они имеют низкую теплоустойчивость, повышенное содержание водорастворимых веществ, быстро стареют, в некоторой степени ядовиты и имеют резкий неприятный запах. Применяют их там же, где и каменноугольные дегти.
    Древесный деготь применяют для укрепления грунтов и песчаных материалов при строительстве местных дорог, но чаще всего древесные дегти используются как поверхностно-активная добавка к нефтяным битумам с целью улучшения сцепления с каменными материалами и как антисептик для защиты древесины от гниения.

    Торфяной деготь – это продукт переработки сырой торфяной смолы, которую получают путем сухой перегонки торфа в генераторных печах при t=250-300оС.
    По свойствам торфяная смола близка к низкотемпературным сырым каменноугольным смолам. Поэтому торфяные дорожные дегти обладают малой теплоустойчивостью и погодоустойчивостью. Они применяются как вяжущий материал для стабилизации грунтов в основаниях дорог местного значения.

    В тоже время этот вяжущий материал очень хорошо прилипает к ка-менным материалам благодаря наличию в нем фенолов (15-20% по массе). Поэтому торфяной деготь применяется и как добавка к нефтяным битумам с целью улучшения их адгезионных свойств.

    Торфяные дегти, используемые в дорожном строительстве, должны удовлетворять следующим требованиям:
    - плотность при 20оС, т/м3 1,03-1,05
    - вязкость по вискозиметру, сек, не менее 15
    - содержание фенолов, % по объему, не более 20
    - содержание парафина, % по массе, не более 10
    - содержание воды,:% 10-15.

    Статистика Видео:  0

    Похожие товары

    Изображение
    Современный рынок кровельных материалов. Приблизительные расценки на кровельные работы в России на 2014 год.

    Отзывы :0шт.
    Цвет в интерьере спальни и его значение для квартиры в целом. Сочетание теплых цветов в дизайне.
    Правильное сочетание цветов в интерьере спальни – залог хорошего отдыха, а значит и хорошего дня. Какие же цвета лучше других способствуют отдыху, а от каких лучше воздержаться?
    Однотонные цвета

    В качестве основного цвета спальной комнаты стоит выбирать мягкие и пастельные. Конечно, можно взять на вооружение и что-то яркое, но не забывайте, что спальня в первую очередь – место для отдыха.
    Отзывы :0шт.
    Рассмотрим современный технологии строительства домов. Какие материалы сегодня используются в строительстве?
    Технология каркасного домостроительства отвечает многим требованиям современного строительства :
    Отзывы :0шт.
    Водонагреватель солнечный и его конструкция. В чем основные функциональные и преимущественные особенности солнечных водонагревателей.

    Что представляет собой солнечный водонагреватель?

    Солнечный водонагреватель — разновидность солнечного коллектора. Предназначен для производства горячей воды путём поглощения солнечного излучения, преобразования его в тепло, аккумуляции и передачи потребителю.
    История
    Отзывы :0шт.
    Абразивная обработка металла - что представляет собой процесс. Какие виды абразивной обработки сущетсвуют и в чем их особенности?

    Что такое абразивная обработка?
    Обработка абразивным инструментом

    Под абразивной обработкой понимают финишную обработку резанием, которая осуществляется с помощью абразивных зерен в виде монокристаллов, поликристаллов или их осколков.
    Абразивную обработку можно разделить на два основных вида — на обработку связанным и свободным абразивом.
    Отзывы :0шт.