СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЧЕРНОГО ЩЕБНЯ

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог.

Известен способ приготовления черного щебня, получаемый путем перемешивания просушенного рядового щебня в смесителе с битумом в количестве 3,0-4,5% по массе либо путем пропитки или полупропитки битумом в количестве 5,0-8,5% по массе, см. Инструкции по устройству покрытий и оснований из щебеночных, гравийных и песчаных материалов, обработанных органическими вяжущими: ВСН 123-77. - М.: Транспорт, 1978, с. 24-28; с. 31-32; с. 48.

Недостатком такого способа является то, что полученный таким способом черный щебень в процессе постройки дороги и первых лет эксплуатации интенсивно дробится, в результате чего оголяется внутренняя необработанная часть щебня. Это приводит к увеличению водопоглощения материала и ухудшению его физико-механических свойств.

Наиболее близким по технической сущности является способ приготовления черного щебня, заключающийся в пропитке щебня нагретым до 110-120°С под давлением 5-15 МПа расплавленным вязким битумом в течение 5-20 мин или нагретым до 90-100°С битумом, разжиженным экстрагентом, в качестве которого используют 5-15% керосин в течение 3-5 минут, см. SU Авторское. свидетельство №1520043, МКИ 4 С04В 26/26, 1989.

Недостатком такого способа является недостаточное снижение водопоглощения. Кроме того, это приводит к увеличению потребности в относительно дорогом керосине.

Задачей изобретения является уменьшение водопоглощения щебня.

Техническая задача решается способом приготовления черного щебня путем пропитки его под давлением, в котором ведут пропитку известнякового щебня деасфальтизатом тяжелых нефтяных остатков при содержании его 40-80 мас.% в экстрагенте, находящемся в сверхкритическом флюидном состоянии при температуре 113-140°С и под давлением 4,5-8 МПа, в качестве экстрагента берут пропан, или бутан, или их смесь, пропитку щебня ведут до значения водопоглощения не более 0,7%.

Решение технической задачи позволяет уменьшить водопоглощение щебня в среднем в 9,5 раза.

Характеристика веществ, используемых в способе.

Деасфальтизат получают из тяжелых нефтяных остатков. Тяжелые нефтяные остатки представляют собой сложную смесь углеводородов и гетероорганических соединений.

Основные физико-химические свойства тяжелого нефтяного остатка, взятого для осуществления примера конкретного выполнения:

Плотность кг/м³ - более 950.

Температура размягчения °С - ниже 41.

Содержание серы более 1%.

Содержание механических примесей 0-5%.

Обводненность 0-5%.

Химический состав, % масс.:

асфальтены - более 30,5;

силикагелевые смолы - до 50;

карбоны - до 15;

карбоиды - до 20;

содержание серы - более 1;

масла - до 60.

Деасфальтизат, полученный из указанного нефтяного остатка, представляет собой маслянистую вязкую жидкость коричневого цвета и имеет следующие характеристики:

Кинематическая вязкость при 100°С, сСт - не более 50,0.

Содержание воды, % - следы.

Плотность кг/м - не более 960.

В качестве экстрагента используют пропан, или бутан, или пропан-бутановую смесь.

Для осуществления примеров конкретного выполнения используют пропан, или бутан, или пропан-бутановую смесь.

Для получения деасфальтизата в экстрактор, снабженный насадкой, загружают тяжелый нефтяной остаток, который предварительно подогревают, в качестве экстрагента используют пропан, или бутан, или пропан - бутановую смесь, экстракцию ведут под давлением 4,5-8 МПа.

Параметры экстрагента доводят до критических значений, деасфальтизат в экстрагенте, находящийся в сверхкритическом флюидном состоянии, подают в емкость для пропитки известнякового щебня фракции 20-40 с водопоглощением 3,6% при температуре 113-140°С под давлением 4,5-8,0 МПа. Данные по давлению (Р) и температуре (Т) экстрагента, соотношению экстрагент:нефтяной остаток и выход деасфальтизата приведены в таблице 1.

В качестве щебня для выполнения конкретного примера используют известняковый щебень фракции 20-40 по ГОСТ 8267-93.

При использовании в качестве экстрагента пропана критические параметры его характеризуются Т_кр (критической температурой), равной 369,82 К, Р_кр (критическим давлением), равным 4,247 МПа.

При использовании в качестве экстрагента бутана критические параметры его характеризуются Т_кр (критической температурой), равной 425,35 К, Р_кр (критическим давлением), равным 3,797 МПа.

При использовании в качестве экстрагента пропан-бутановой смеси, содержащей 73,77% пропана и 26,23% бутана, критические параметры его характеризуются Т_кр (критической температурой), равной 386,15К, Р_кр (критическим давлением), равным 4,306 МПа.

При использовании в качестве экстрагента пропан-бутановой смеси, содержащей 30,85% пропана и 69,15% бутана, критические параметры его характеризуются Т_кр (критической температурой), равной 410,15К, Р_кр (критическим давлением), равным 4,015 МПа.

При использовании в качестве экстрагента пропан-бутановой смеси, содержащей 50% пропана и 50% бутана, критические параметры его характеризуются Т_кр (критической температурой), равной 401,15К, Р_кр (критическим давлением), равным 4,246 МПа.

Деасфальтизат тяжелых нефтяных остатков в экстрагенте по примерам 1-9, см. Таблицу 1, используют для приготовления черного щебня в примерах конкретного выполнения 1-9, см. Таблицу 2.

Способ приготовления черного щебня осуществляют следующим образом.

Пример 1. В емкость для пропитки загружают известняковый щебень фракции 20-40 с водопоглощением 3,6%. Деасфальтизат тяжелых нефтяных остатков в экстрагенте, конкретно в пропан-бутановой смеси: 73,77% пропана и 26,23% бутана, находящийся в сверхкритическом флюидном состоянии при температуре 140°С и под давлением 4,5 МПа, подают в емкость с известняковым щебнем. Пропитку деасфальтизатом ведут до значения водопоглощения 0,7%.

Пример 2. Способ приготовления черного щебня аналогичен примеру 1, но пропитку щебня ведут деасфальтизатом в экстрагенте при температуре 140°С и под давлением 6 МПа. Пропитку деасфальтизатом ведут до значения водопоглощения 0,63%.

Пример 3. Способ приготовления черного щебня аналогичен примеру 1, но пропитку щебня введут деасфальтизатом в экстрагенте при температуре 140°С и под давлением 8 МПа. Пропитку деасфальтизатом ведут до значения водопоглощения 0,51%.

Пример 4. Способ приготовления черного щебня аналогичен примеру 1, но пропитку щебня введут при температуре 113°С и под давлением 8 МПа. Пропитку деасфальтизатом ведут деасфальтизатом в экстрагенте до значения водопоглощения 0,52%.

Пример 5. Способ приготовления черного щебня аналогичен примеру 1, но пропитку щебня введут деасфальтизатом в экстрагенте при температуре 130°С и под давлением 8 МПа. Пропитку деасфальтизатом ведут до значения водопоглощения 0,54%.

Пример 6. Способ приготовления черного щебня аналогичен примеру 1, но пропитку щебня введут деасфальтизатом тяжелых нефтяных остатков в экстрагенте, конкретно в пропан-бутановой смеси: 30,85% пропана и 69,15% бутана, находящейся в сверхкритическом флюидном состоянии при температуре 140°С и под давлением 8 МПа. Пропитку деасфальтизатом ведут до значения водопоглощения 0,62%.

Пример 7. Способ приготовления черного щебня аналогичен примеру 1, но пропитку щебня введут деасфальтизатом тяжелых нефтяных остатков в экстрагенте, конкретно в пропан-бутановой смеси: 50% пропана и 50% бутана, находящейся в сверхкритическом флюидном состоянии при температуре 140°С и под давлением 8 МПа. Пропитку деасфальтизатом ведут до значения водопоглощения 0,53%.

Пример 8. Способ приготовления черного щебня аналогичен примеру 1, но пропитку щебня введут деасфальтизатом тяжелых нефтяных остатков в экстрагенте, в качестве которого используют пропан, находящийся в сверхкритическом флюидном состоянии при температуре 140°С и под давлением 8 МПа. Пропитку деасфальтизатом ведут до значения водопоглощения 0,58%.

Пример 9. Способ приготовления черного щебня аналогичен примеру 6, но в качестве экстрагента используют бутан. Пропитку деасфальтизатом ведут до значения водопоглощения 0,67%.

Данные по давлению (Р, МПа) и температуре (Т, °С) пропитки щебня и данные по водопоглощению приведены в таблице 2.

Водопоглощение определяют после дробимости щебня по ГОСТ 8269.0-97.

Таким образом, как видно из примеров конкретного выполнения, заявляемый объект по сравнению с прототипом позволяет уменьшить водопоглощение щебня в среднем в 9,5 раза.