Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние технологий переработки нефтесодержащих отходов 10
1.1 Анализ литературных данных по образованию нефтесодержащих отходов 10
1.2 Классификация нефтесодержащих отходов 12
1.3 Методы переработки нефтешлама
1.3.1 Способы утилизации нефтешлама с утратой ресурсного потенциала 23
1.3.2 Способы переработки нефтешламов, направленные на возвращение в производственный цикл ресурсов, заключенных в отходах 25
2 Объекты и методики исследований 39
2.1 Объекты исследования 39
2.2 Компонентный анализ используемых нефтешламов 44
2.3 Термическая переработка НСО 54
2.4 Методы модификации кубовых остатков выделения дизельной фракции
2.4.1 Компаундирование кубовых остатков 58
2.4.2 Модификация КО элементарной серой 59
2.4.3 Метод получения ПБВ на основе КО 59
2.4.4 Методы получения адгезионных присадок на основе КО 60
2.4.5 Метод изготовления асфальтобетонной смеси на основе
КО 61
2.5 Определение группового состава кубовых остатков 62
2.6 Определение качественных показателей вторичной продукции 63
3 Разработка способов получения тяжёлых нефтепродуктов из нефтесодержащих отходов
3.1 Кубовые остатки выделения дизельной фракции нефтешламов при атмосферном давлении 70
3.2 Продукты переработки НСО при пониженном давлении 76
4 Исследование модификации кубовых остатков выделения дизельной фракции 81
4.1 Компаундирование окисленного и неокисленного кубового остатка переработки НСО 81
4.2 Модификация неокисленных кубовых остатков элементарной серой 84
4.3 Получение ПБВ на основе кубовых остатков нефтешламов 87
4.4 Модификация вторичного битума адгезионными присадками на основе гидролизата соапстока 93
5 Дорожно-строительные материалы на основе вторичных битумов 97
5.1 Минеральный порошок на основе кубовых остатков термической переработки НСО 97
5.2 Асфальтобетонные смеси на основе вторичных битумов 100
6 Разработка комплексной технологии переработки нсо с получением вторичной продукции 103
6.1 Разработка базовой блок-схемы технологии переработки нефтесодержащих отходов 103
6.2 Разработка комплексной технологии переработки нефтешламов 105
Основные выводы 109
Литература
- Классификация нефтесодержащих отходов
- Компонентный анализ используемых нефтешламов
- Продукты переработки НСО при пониженном давлении
- Получение ПБВ на основе кубовых остатков нефтешламов
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Одной из основных современных проблем нефтяной отрасли России является большое количество существующих и возникающих вновь накопителей нефтесодержащих отходов (НСО), оказывающих негативное влияние на окружающую природную среду.
В качестве первоочередной задачи, направленной на сокращение образования НСО, можно уверенно определить разработку новых экологически безопасных и экономически целесообразных комплексов технологий приготовления товарных нефтепродуктов на основе тяжелых нефтяных отходов в рамках реализации принципа «ноль отходов» на предприятиях нефтяной отрасли.
В то же время высокий ресурсный потенциал, заложенный в НСО в виде извлекаемых углеводородных компонентов, позволяет существенно расширить сырьевую базу битумного производства как важного составляющего нефтяной отрасли.
Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», 2009 - 2013 гг. (ГК № 14.740.11.1096 от 24 мая 2011 г.).
Цель и задачи исследования. Обоснование возможности вовлечения кубовых остатков переработки нефтесодержащих отходов в процессы производства битумов, битумных композиций и асфальтобетонных смесей и оценка влияния продуктов переработки нефтешламов на качество дорожных вяжущих и изоляционных материалов.
Для достижения поставленной цели были решены следующие основные задачи:
определены физико-химические, физико-механические характеристики и групповой состав нефтесодержащих отходов и продуктов, полученных на их основе;
экспериментально исследован процесс получения вторичных битумов и минерального порошка на основе нефтесодержащих отходов;
разработана комплексная технология приготовления товарных тяжёлых нефтепродуктов на основе отходов нефтяной отрасли.
Научная новизна. Экспериментально исследован процесс компаундирования окисленных кубовых остатков переработки нефтесодержащих отходов, полученных при атмосферном давлении, и неокисленных, полученных при пониженном давлении.
Установлена возможность приготовления товарных дорожных битумов путём добавления элементарной серы к кубовым остаткам переработки нефтесодержащих отходов, полученным при пониженном давлении.
Разработан способ получения полимерно-битумных вяжущих добавлением дивинилстирольного термоэластопласта к компаундированным окисленным и неокисленным кубовым остаткам переработки нефтесодержащих отходов, полученным при пониженном давлении.
Экспериментально обоснована целесообразность использования кубовых остатков переработки нефтешламов в процессе производства асфальтобетонных смесей и компонентов асфальтобетона.
Практическая значимость. Разработанный метод получения вторичных битумов на основе НСО позволяет решить важную экологическую задачу по снижению объемов накопленных НСО. Вовлечение компонентов нефтешламов в производство товарных нефтепродуктов позволяет расширить сырьевую базу процессов нефтепереработки. Использование продуктов переработки НСО в составе нефтяных дорожных битумов является одним из вариантов снижения стоимости асфальтобетонной смеси. Положения, выносимые на защиту:
результаты исследования физико-химических характеристик
нефтесодержащих отходов и полученных из них вторичных
битумов;
результаты экспериментальных исследований процессов
переработки нефтесодержащих отходов с получением товарной
продукции;
результаты изучения возможности замещения стандартного битума
кубовыми остатками переработки нефтешламов в качестве
компонента товарной асфальтобетонной смеси;
комплексная технология производства товарной продукции на
основе тяжёлых отходов нефтяной отрасли.
Апробация результатов. Основные результаты работы доложены и
обсуждены на Международной научно-практической конференции
"Ашировские чтения" (Туапсе, 2012, 2013); XII Международной научно-
практической конференции" Экологическая безопасность регионов России и
риск от техногенных аварий" (Пенза, 2013); II Всероссийской научно-
практической конференции "Техногенная и природная безопасность"
(Саратов, 2013); XIV Международном симпозиуме
"Энергоресурсоэффективность и энергосбережение" (Казань, 2014). Публикации по результатам исследований.
По теме диссертации опубликовано 14 работ в научных журналах и сборниках тезисов докладов конференций, в том числе 6 статей в журналах, рекомендованных перечнем ВАК Министерства образования и науки РФ, а также 4 патента РФ на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 130 страницах, включает 22 таблицы, 20 рисунков и 5 приложений. Библиографический список содержит 148 наименований.
Классификация нефтесодержащих отходов
Несмотря на большое количество технологических решений, направленных на переработку нефтесодержащих отходов, до настоящего времени не разработан стандартизованный способ их обезвреживания и утилизации [29].
Укоренившаяся классификация методов утилизации [17, 5] нефтешламов строится на различных технологиях и представляет собой следующие группы: термические - методы утилизации нефтешламов, представляющие собой сжигание, сушку, пиролиз и другие высокотемпературные процессы и их комбинации. В настоящее время повысились требования к охране окружающей среды, что привело к увеличению затрат на очистку выбросов в атмосферу. Из-за удорожания термические методы стали применяться значительно реже.
В последнее время большое распространение получили следующие методы сжигания нефтяных шламов: в объёме топки с использованием форсунок, в топке с барботажными горелками, во вращающихся барабанных печах и печах с псевдоожиженным слоем теплоносителя. При последнем методе возможно сжигать одновременно с нефтешламами промасленную ветошь, загрязнённые фильтры, твёрдые бытовые отходы. Вторичные отходы, полученные при сжигании, относятся к четвёртому классу опасности и подлежат захоронению на специальных полигонах. Объём вторичных отходов примерно в 10 раз меньше, чем отходов до сжигания [8]. Также, выделяющееся при сжигании нефтешлама тепло может быть использовано для получения пара или электроэнергии, которые в свою очередь могут быть использованы для отопления или в производстве. Схема процесса сжигания представлена на рисунке 2 [7].
Сушка нефтешламов может применяться в качестве самостоятельного метода их утилизации, а также как промежуточный метод, служащий подготовительным этапом для другого способа обезвреживания. Для сушки нефтешлама используют сушилки с псевдоожиженным слоем, вихревые, пневматические, аэрофонтанные, распылительные.
США и некоторые европейские страны запретили многие методы термического обезвреживания опасных веществ с целью предотвращения вредных выбросов в атмосферу [8]. физические - основанные на перемешивании и физическом разделении нефтешламов; химические - основанные на экстрагировании с помощью растворителей или отверждением с применением добавок; физико-химические - основанные на применении специально подобранных реагентов (деэмульгаторы, растворители, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и др.), меняющих физико-химические свойства с последующей обработкой на специальном оборудовании; биологические - методы, основанные на обезвреживании нефтешламов и микробиологическом разложении нефтепродуктов в почве в местах их локализации [8]. На сегодняшний день известны два метода биологической обработки нефтешлама: - Первый состоит в добавлении к нефтешламу питательной среды с дальнейшей аэрацией, распространением и размножением изначально присутствующих в нефтешламе микроорганизмов, порождающий деградацию загрязняющих веществ. Второй метод состоит в добавлении к нефтешламу микроорганизмов, вызывающих разложение углеводородов нефти [7]. Биологический метод считается наиболее экологически чистым, однако область его применения ограничивается точными условиями применения: кислотностью; диапазоном активности биопрепаратов; толщиной нефтезагрязнения; температурой; аэробными условиями. Использование биотехнологии для обезвреживания нефтешламов, возникающих при очистке ёмкостей от нефтепродуктов и нефтезагрязнённой поверхности воды и земли является очень перспективным. В последние несколько лет как за рубежом, так и в Российской Федерации создана серия биопрепаратов для обезвреживания нефтешламов разного состава К примеру, существует способ [13] переработки нефтешламов и очистки замазученных грунтов. Этот способ включает в себя несколько операций: внедрение в нефтешлам органических компонентов; создание условий проникновения в материал кислорода; снижение объема воды; завершение многокомпонентной взаимосвязи нефтеокисляющих микроорганизмов с изменяющимся по структуре компостным составом; преобразование состава нефтешлама и замазученного грунта в высокогумусированный почвогрунт и др. [9].
В нефтешлам, как органический компонент, внедряются растительные остатки. Эти остатки представляю собой измельченные надземные части сорных и культурных растений, соломистый навоз, отработанный компост из-под шампиньонов, солому, биологически активные илы очистных сооружений промышленных предприятий, торф и другое. Перед внесением в нефтешлам или замазученный грунт добавляют многокомпонентное минеральное удобрение или куриный помет в количестве 0,5-1,5 кг на 1 т растительных остатков для ускоренного активного размножения почвенной микрофлоры и усиления питания. Углеводородоразлагающие микроорганизмы равномерно вносятся в объем перерабатываемого нефтешлама или замазученного грунта. Добавляют растительные остатки, порцией в 75-125%, так же в полученный материал вносят известь или гипс в пропорции до 1% от веса нефтешлама или грунта до достижения рН среды, равной 5,5-8,0. Получившуюся массу укладывают в бурты высотой до 4 м и шириной основания до 7 м. После этого каждые 5-10 дней в течение 1-3 месяцев проводят аэрирование компоста, при помощи перекладки бурта для создания условий проникновения в полученную структуру кислорода и удаления углекислого газа, выделяемого при биодеструкции углеводородов. В работах [30, 31] совершены попытки формирования сводной классификации методов переработки с указанием преимуществ и недостатков всех перечисленных групп методов (табл. 6).
Компонентный анализ используемых нефтешламов
Нефтешламы представляют собой сложные системы, состав и свойства которых варьируются в широких пределах в зависимости от места и способа их образования. Изменение состава подобных многокомпонентных дисперсных систем во времени существенно осложняет разработку единых методов их утилизации [89]. Поэтому для разработки наиболее квалифицированного способа переработки нефтешламов было определено содержание основных его компонентов, а именно воды, нефтепродуктов дизельной фракции, минеральной части и содержание смол. Так же была определена плотность шлама для каждой пробы.
Исследование состава нефтесодержащих отходов проводили аналогично работе [87] в лаборатории Научно-аналитического центра промышленной экологии ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет».
Каждая из отобранных проб была разделена на части, необходимые для проведения всех запланированных анализов, согласно выбранным методикам[90, 91].
Определение содержания воды в шламах проводили по стандартной методике [90] с использованием аппарата для количественного определения содержания воды в нефтяных, пищевых и других продуктах. Для определения содержания воды в дистилляционную колбу вводили навеску пробы и 100 см толуола. Количество испытуемого образца выбирали так, чтобы объем воды, собравшейся в приемнике-ловушке, не превышал 10 см .
После сбора установки содержимое колбы доводили до кипения. Перегонку прекращали, как только объем воды в приемнике-ловушке переставал увеличиваться.
Определение содержания фракции с температурой кипения до 360С проводили по методу [91] с использованием электрического нагревателя. Отмеряли навеску испытуемого нефтешлама в предварительно взвешенной перегонной колбе. Собирали перегонную установку. При перегонке под трубку холодильника ставили предварительно взвешенный чистый сухой цилиндр. Мерный цилиндр устанавливался на электронные технические весы с погрешностью измерения ± 0,01 г.
Колбу постепенно нагревали. Отмечали температуру, показываемую термометром в момент падения первой капли конденсата с конца трубки холодильника в мерный цилиндр, записывали как температуру начала перегонки. Для всех проб она была равна 100±5 С из-за наличия воды и первоначального отгона азеотропной смеси.
После достижения температуры 360С нагрев колбы прекращали и записывали массу жидкости в цилиндре.
Содержание минеральной части определяли путем озоления навески нефтешлама. Фарфоровый тигель взвешивали с точностью до 0,0002 грамма. В него помещали навеску пробы нефтешлама и взвешивали. После этого тигель с пробой помещали в вертикальную муфельную печь. При этом нефтепродукты начинали испаряться, и происходило горение нефтешлама. Сжигание нефтепродукта проводили до получения сухого углистого остатка. В начале сжигания подогрев регулировали так, чтобы нефтепродукт не выплескивался и не вытекал из тигля. Температуру в печи повышали до (775 ± 25С) и выдерживали при этой температуре до полного озоления остатка. После полного озоления тигель вынимали из электропечи, охлаждали в эксикаторе, после чего взвешивали.
Обобщенные результаты анализа проб нефтешламов с распределением по слоям накопителей представлены в таблице 10.
Как следует из данных таблицы 10 содержание компонентов в различных образцах меняется в широком диапазоне. Вероятно, это обусловлено разным возрастом накопителей, а так же деятельностью по дозагрузке или извлечению из них НСО. Также хорошо видны отличия содержания компонентов в различных слоях накопителей, что может быть вызвано теме же причинами.
Сконструированная установка способна перерабатывать нефтешламы с содержанием механических примесей, не более 30 % масс, и с содержанием углеводородов не менее 40% масс. Это обусловлено тем, что большее количество механических примесей способно существенно усложнить процесс термической переработки НСО либо вывести из строя установку седиментацией на дне аппарата, а малое количество углеводородной части делает процесс переработки энергоёмким.
На рисунках 6 и 7 представлены процентные соотношения содержания механических примесей и углеводородов в различных слоях исследованных накопителей. Видно, что не все пробы донного слоя можно загружать в установку напрямую из-за высокого содержания механических примесей и низкого содержания углеводородов. Однако, верхний слой всех накопителей содержит малое количество мех. примесей, и полностью пригоден к переработке. Потому, для снижения содержания мех. примесей и увеличения доли углеводородов образцы донного слоя смешивались с соответствующими образцами верхнего слоя. К тому же это упрощает промышленное извлечение НСО, так как нет необходимости разделять все три слоя. Достаточно откачать средний слой, состоящий в основном из воды и содержащий не более 10 % масс, углеводородов, либо полностью отсутствующий.
Продукты переработки НСО при пониженном давлении
Существует множество различных методов определения химического состава битумов и битумных композиций, основанных на способности компонентов битума сорбироваться различными сорбентами и растворяться в разных растворителях. [102].
Анализ кубовых остатков проводили в соответствии с методикой систематического анализа группового состава по модифицированному способу, в основе которого лежит метод Маркуссона [103]. Определению подлежали механические примеси (растворимость битума), асфальтены, смолы спиртобензольные, масла и парафины, смолы бензольные. Масса навески составляла 5 г. Кубовый остаток растворяли в 100 мл теплого бензола.
В термошкафу при 100С предварительно высушивали в течение 1 ч стакан на 50 мл со складчатым фильтром, колбу на 250 мл для асфальтенов и 3 стакана на 100 мл для парафино-масляной фракции и смол. Все стаканы взвешивались на аналитических весах и маркировались.
Определение содержания механических примесей проводилось по [104]. Для этого образец кубового остатка фильтровали через стальную сетку с ячейкой 1,5x1,5 мм.
Определение содержания асфальтенов. За основу метода взят ГОСТ 17789-72 «Битумы нефтяные. Метод определения содержания парафина».
После отделения механических примесей фильтрат упаривали до объема 15-20 мл, разбавляли 200 мл петролейного эфира с пределами выкипания 40-70С и оставляли на 24 часа для выпадения асфальтенов. Осадок фильтровали на фильтре Шотта №4, промывали его петролейным эфиром и смывали бензолом во взвешенную с точностью до 0,0002 г колбу. Раствор упаривали досуха и колбу с асфальтенами сушили при 105-110С 30 минут, и вычисляли содержание асфальтенов в битуме.
Определение содержания смол, масел и парафинов проводится методом адсорбционной жидкостной хроматографии на силикагеле. Применялся силикагель Merck 60А 0,025-0,040 мм и хроматографическая колонка диаметром 48 мм с высотой слоя адсорбента 90 мм.
Парафино-масляная фракция выделялась путем последовательного элюирования 1 л холодного и 2 л горячего петролейного эфира. Раствор упаривали, остаток смывали бензолом во взвешенный стакан и упаривали на водяной бане, сушили при 105-110С 30 минут. Выделение смол проходит в два этапа.
Смолы бензольные смывали с колонки 500 мл чистого бензола, упаривали, остаток смывали бензолом во взвешенный стакан и упаривали на водяной бане, сушили при 105-110С 30 минут. Смолы спирто-бензольные смывали с колонки 500 мл смеси 4:1 по объему бензола и 96% этанола, упаривали, остаток смывали бензолом во взвешенный стакан и упаривали на водяной бане, сушили при 105-110С 30 минут, и вычисляли содержание фракции.
Разделение парафинов и масел. Парафино-масляную фракцию растворяли в 20 мл бензола, приливали 30 мл ацетона и нагревают смесь до кипения. Переливали в стакан, остатки с колбы смывали 10-20 мл горячей смеси. Затем охлаждали до -21 С, выдерживали 1 час и фильтровали. Осадок промывали 10 мл холодной ацетоно-бензольной смеси и чистым холодным ацетоном. Смывали парафин с фильтра горячим бензолом во взвешенную колбу, упаривали на водяной бане, сушили при 105-110С 30 минут, и вычисляли содержание фракции.
Физико-механические характеристики образцов КО вторичных дорожных битумов анализировали по показателям качества, регламентируемым ГОСТ 22245-90 [105] (табл. 11), с использованием стандартных методов испытаний.
Смесь КО и образцы компаундированных битумов испытывали на устойчивость к процессам термоокислительного старения в сушильном шкафу ПЭ-4610 (точность измерения температуры ±0,5С), в тонком слое (3,8 мм) без перемешивания в течение 5 часов при 163С.
Для проведения испытаний после прогрева исследуемые образцы битума наливали в стеклянных чашки. После прогрева пробы битума объединяли, тщательно перемешивали и анализировали на изменение температуры размягчения после прогрева. Определяли по ГОСТ 11506-73 [106], погрешность 2С, на приборе киш-ДСП.
Полимерно-битумные вяжущие на основе вторичных битумов. Большинство качественных показателей, определяемых для ПБВ по ГОСТ Р 52056-2003 [107] совпадают с нормативами ГОСТ 22245-90 [113] (табл. 12) и определяются теми же методами, но для битумных композиций с добавлением полимеров дополнительно нормируются однородность и сцепление с мрамором или песком.
Определение сцепления осуществлялось следующим образом. Испытания проводят на мраморе или песке (минеральный материал должен быть указан в технических требованиях на битум). Мрамор измельчают и отсеивают через металлические сита фракцию размером от 2 до 5 мм. Кусочки с полированной поверхностью отбрасывают. Образцы мрамора или песка промывают дистиллированной водой и сушат при 105-110С, песок - в течение 2 ч, мрамор -5 ч.
Перед испытанием образец битума обезвоживают осторожным нагреванием до 105С при перемешивании стеклянной палочкой. Битум, обезвоженный и расплавленный до подвижного состояния, процеживают через сито с сеткой № 07.
Для приготовления битумоминеральной смеси в две фарфоровые чашки взвешивают по 30 г мрамора или песка, с погрешностью не более 0,1 г, и по 1,20 г испытуемого битума с погрешностью не более 0,01 г. Чашки выдерживают в течение 20 мин в термостате при 130-140 С. Чашки вынимают из термостата и перемешивают мрамор или песок с битумом металлической ложкой до покрытия всей поверхности минерального материала. Затем смесь выдерживают при комнатной температуре в течение 20 мин.
На металлическую сетку № 025 или 05 с проволочными дужками выкладывают из одной чашки примерно половину подготовленной битумоминеральной смеси, распределяют ее равномерным слоем и опускают сетку в стакан с кипящей дистиллированной водой (высота слоя воды под сеткой и над смесью должна быть по 40-50 мм). Аналогичную операцию производят с битумоминеральной смесью из второй чашки.
Сетки с испытуемыми образцами выдерживают в кипящей воде в течение 30 мин. Кипение воды не должно быть бурным. Битум, отделившийся от смеси и всплывший на поверхность воды в процессе кипячения, снимают фильтровальной бумагой.
Сетки с испытуемым битумом сразу по окончании кипячения переносят в стаканы с холодной водой, где выдерживают в течение 3-5 мин, после этого смеси переносят на фильтровальную бумагу.
Для оценки сцепления битума с поверхностью минерального материала битумоминеральную смесь сравнивают с фотографиями контрольных образцов. Испытания проводятся в соответствии с требованиями ГОСТ 11508-74 - метода «пассивное» сцепление [108].
Получение ПБВ на основе кубовых остатков нефтешламов
Эффективным методом улучшения физико-механических характеристик связующего и повышения долговечности дорожных покрытий является введение в состав битумных композиций различных модифицирующих добавок. К числу таких добавок относятся адгезионные и полимерные модификаторы, существенно повышающие сцепление нефтяного битума с минеральным наполнителем, водостойкость, прочность, тепло- и морозостойкость асфальтобетонов.
На практике принято оценивать эффективность новых адгезионных присадок путем сравнения физико-механических свойств, исходных и полученных на их основе модифицированных битумов. Основное внимание уделено изучению влияния адгезионных добавок на изменение таких показателей, как глубина проникновения иглы и температуры размягчения, тогда как в процессе приготовления асфальтобетона данные показатели могут сильно меняться независимо от наличия присадки [134]. Потому, для оценки эффективности адгезионной присадки, целесообразно дополнительно испытывать асфальтобетоны, полученные на основе модифицированного присадкой битума.
Выше, в таблице 16 было показано, что компаундирование окисленных кубовых остатков переработки НСО, полученных при атмосферном давлении, и неокисленных, полученных при пониженном давлении, позволяет получать вторичные битумные вяжущие по большинству показателей соответствующих требованиям стандартов. Однако, испытания адгезионных свойств полученных вторичных битумов, проведенные на образцах гранитного щебня (г. Орск), показали, что сцепление их с минеральным материалом кислой природы практически отсутствует в условиях, указанных в ГОСТ 11508-74[108].
В эксперименте использовались две присадки полученные различными методами. Адгезионная присадка, полученная по первому методу, состояла из смеси гидролизата соапстока процесса щелочной рафинации растительных масел с кислотным числом 142±2 мг КОН/г с полиэтиленполиамином (ПЭПА, ООО «Окахим», г. Дзержинск) в соотношении 5:2 по массе.
Присадка, полученная по второму методу, содержала в своём составе элементарную серу, а соотношение компонентов гидролизата соапстока и ПЭПА было 6:2 по массе.
С целью установления наиболее оптимального количества разрабатываемых присадок, необходимого для модификации битумов, была проведена серия экспериментов с содержанием адгезионной присадки от 0,5 до 1,5 % масс, поскольку такой диапазон концентраций наиболее типичен для присадок аминного типа [134].
Введение адгезионных присадок оказывает заметное влияние на главные качественные (физико-механические) показатели битумов. Так при введении присадки, полученной по первому методу, в компаундированный вторичный битум (образец 1) глубина проникновения иглы при 25С закономерно уменьшается (рис. 17). Следовательно снижается пластичность битума, и может несколько ухудшиться удобоукладываемость асфальтобетона на его основе.
При использовании серосодержащей присадки, полученной по второму методу (образец 2), общая тенденция сохраняется, но в области 0,5 % масс, наблюдается аномальное повышение величины пенетрации, которое, вероятно, обусловлено протеканием процессов структурирования битума, вызванных взаимодействием парафино-нафтеновых углеводородов с полимерной составляющей присадки. В качестве аналогии можно привести явление «набухания» полимеров в углеводородных растворителях. Глубина проникновения иглы при 0С несколько снижается для обоих образцов модифицированного битума. 0,00 0,50 1,00 1,50
Температура размягчения битума - одна из важнейших эксплуатационных характеристик, определяющая его теплостойкость или температурную границу перехода из упругопластичного реологического состояния в вязкое. Температура размягчения модифицированного битума, определяемая по методу кольца и шара, меняется незначительно, достигая максимального значения при концентрации 0,9-1,1 % масс, адгезионной присадки в битуме и незначительно снижаясь с ростом концентрации от 1,1 до 1,5 % масс.
Не менее важным эксплуатационным показателем является температура хрупкости по Фраасу, характеризующая трещиностойкость битумных вяжущих, влияющую на морозоустойчивость асфальтобетонов на их основе. С увеличением количества присадок этот показатель падает, поэтому содержание синтезируемых адгезионных присадок в количестве около 1 % масс, можно считать приемлемым (рис. 18). 0,00
Интересно отметить, что образец серосодержащей присадки оказывает некоторое положительное влияние на динамику старения битумов при продолжительном нагревании при 163 С. Так, например, разность температуры размягчения до и после прогрева модифицированного образца битума БНД 90/130 составила 3С, тогда как исходный битум на основе КО терял до 5С. Еще более заметное влияние серосодержащая адгезионная присадка оказывает на компаундированный по методу [127, 135] битум из отходного сырья. В этом случае разность температуры размягчения до и после прогрева падает с 9 до 5С, что позволяет достичь полного соответствия нормативным требованиям