Технологии производства битумных эмульсий

Технология производства битумных эмульсий

Технология производства битумных эмульсий для дорожно-строительной сферы, вне зависимости от используемого для этого оборудования, состоит из четырех условных этапов: подбора состава, подготовки компонентов, диспергирования и хранения. Каждый из них, в той или иной степени, влияет на качество выпускаемой смеси, а значит — сказывается на сроках службы слоев дорожных одежд.

Битумные эмульсии выпускают на установках периодического и непрерывного действия. Разница между ними заключается не только в циклическом, но и технологическом характере производства. В первом случае основные составляющие битумной эмульсии — битум и воду — перемешивают с добавками в двух разных емкостях, после чего оба компонента подают на этап диспергирования, где непосредственно создается эмульсия. А во втором случае смешивание основных составляющих с добавками происходит по пути на этап диспергирования в трубопроводе — в специальных гидродинамических смесителях.

Установки периодического действия используют чаще, чем непрерывные, так как вторые имеют свои минусы, влияющие на качество готовой продукции. Так, химические реакции, протекающие во время смешивания нагретой воды с добавками, не всегда успевают полностью завершиться, что влияет на свойства водного раствора эмульгатора. При этом непрерывный процесс производства делает невозможным оперативное внесение корректировок в состав компонентов битумной эмульсии.

Состав битумной эмульсии

Предварительный состав битумной эмульсии подбирают на основании расчетов, при которых свойства полученной в лабораторной установке смеси, будут соответствовать требованиям стандартов, целям будущего применения, а также климатическим условиям эксплуатации дороги. Точный состав эмульсии определяют позже, после обработки результатов испытаний отобранных проб, полученных во время выпуска смеси в лаборатории. Только после этого состав утверждают и создают рецепт, по которому производят продукцию на промышленной установке.

Основными компонентами битумной эмульсии являются:

битумное или полимерно-битумное вяжущее
вода
катионный или анионный эмульгатор
кислота или щелочь — в зависимости от химической природы эмульгатора

Для улучшения свойств битумной эмульсии в битум или водный раствор эмульгатора вводят стабилизатор, латекс, адгезионные или другие добавки. К примеру, для изменения условной вязкости смеси в нее добавляют разжижитель — керосин, уайт-спирит или другие вещества.

В общем объеме битумной эмульсии, в среднем, может содержатся от 40 до 70% битума или полимерно-битумного вяжущего, от 15 до 70% воды, до 3% эмульгатора, до 1% — кислоты или щелочи, до 0,5% — стабилизатора, до 3% — растворителя, от 5 до 30% — разжижителя, до 10% — модификатора, до 0,5% — адгезионной присадки. В зависимости от используемого на предприятии оборудования, его комплектации, выпускаемой марки эмульсии, а также локального наличия других химических реагентов, состав эмульсии может отличаться. Главное, чтобы полученная продукция соответствовала требованиям основного стандарта на битумные эмульсии — ГОСТ Р 58952.1-2020 «Дороги автомобильные общего пользования. Эмульсии битумные дорожные. Технические требования».

Подготовка компонентов битумной эмульсии

Подготовка компонентов битумной эмульсии характеризуется контролем за параметрами составляющих смеси перед этапом диспергирования. Так, оператор установки внимательно отслеживает температуру битумного вяжущего и воды, наличие необходимого количества добавок, объем водного раствора эмульгатора и его значение кислотности.

При технологии производства битумной эмульсии в установке периодического действия, водный раствор эмульгатора готовят в отдельной емкости. Сначала в нее подают воду, предварительно нагретую до температуры 35—45 °C, после чего, с помощью насосов-дозаторов в жидкость добавляют эмульгатор, а затем кислоту или щелочь, и, при необходимости, другие добавки. Полученный таким образом состав перемешивают специальными автоматизированными лопатками, которые запускают с пульта управления.

Во время работы оператор проверяет показания датчиков, в том числе уровень pH. Значение меньше 1.8 свидетельствует об избытки кислоты, что отрицательно сказывается на будущих адгезионных свойствах битумной эмульсии. Рекомендуемый рН водного раствора эмульгатора должен находиться в пределах 1,8—3,0. Операционный контроль за показателем уровня кислотности позволяет быстро реагировать на изменения и при необходимости вводить добавки, получая при этом требуемое значение pH. Температуру водного раствора эмульгатора, перед подачей на этап эмульгирования, рекомендуют удерживать в пределах 35—60 °C.

При технологии производства битумной эмульсии в установке непрерывного действия, воду нагревают отдельно и с помощью насоса подают в гидродинамический смеситель, где в него добавляют остальные компоненты через дозировочные насосы.

В установках периодического действия битум с температурой от 90 до 140 °C — в зависимости от марки вяжущего — поступает в предварительную емкость, оснащенную подогревом и лопастями для перемешивания. При необходимости в емкость подается растворитель, который в установках непрерывного действия вводится в битум с помощью дозировочного насоса через гидродинамический смеситель.

Суммарная температура битума и водного раствора эмульгатора должна быть не более 200 °C, иначе может произойти вспенивание и выброс смеси из установки.

Предварительный нагрев битума и воды, подогрев битумопровода и емкостей осуществляется с помощью системы труб, по которым движется жидкий теплоноситель.

Результатом подготовки двух основных компонентов служит одновременная подача битума и водного раствора эмульгатора на следующий этап — диспергирование.

Диспергирование битумной эмульсии

Диспергирование — это ключевая стадия технологии производства битумной эмульсии. Во время этого процесса происходит смешивание нагретых битума и водного раствора эмульгатора в коллойдной мельнице. При этом крупные частицы битума механически измельчаются на более мелкие, но не растворяются в среде водного раствора. На установках серии SE от компании NFLG зазор между ротором и статором мельницы регулируется, а размер частиц битума после диспергирования не превышает 5 мкм.

Это максимальное значение позволяет выпускать смеси, подходящие для укрепления грунтов, устройства оснований и покрытий по способу пропитки, использования в холодном ресайклинге, ямочного ремонта, создания шероховатой поверхностной обработки и слоев износа из литых эмульсионно-минеральных смесей типа «Сларри Сил» и «Микросюрфейсинг», а также других работ.

Рекомендуемый показатель водородного показателя pH готовой битумной эмульсии должен находится в пределах от 2 до 4, а оптимальная температура, за исключением смеси, приготовленной с применением модифицированного битума, — от 87 до 93 °С.

При необходимости, особенно при работе c битумно-полимерным вяжущим, готовую битумную эмульсию охлаждают с помощью проточного теплообменника или неутепленной емкости, в которой создается избыточное давление.

Хранение битумной эмульсии

Заключительный этап технологии производства битумной эмульсии — хранение готовой продукции — должен обеспечивать сохранение свойств смеси, исключение преждевременного распада, предотвращение седиментации, то есть осаждения частиц под действием гравитационных сил, и коалесценции, то есть слияния частиц.

Битумные эмульсии рекомендуют хранить в вертикальных емкостях, изготовленных из углеродистой или нержавеющей стали или полимерных материалов. Если хранение подразумевает складирование битумной эмульсии в горячем состоянии, то емкости утепляют и оборудуют регистрами обогрева с температурой теплоносителя не более 95 °С. Емкости для хранения медленнораспадающихся эмульсий, используемых при температуре не выше 40 °С, используют без теплоизоляции.

Для предотвращения седиментации смеси емкости оснащают лопастными низкоскоростными мешалками, которые рекомендуют запускать не реже одного раза в неделю.

Для повышения стабильности эмульсии при длительном хранении на ее поверхности устраивают тонкий слой керосина толщиной 3-5 мм. Такой подход препятствует контакту эмульсии с воздухом и образованию битумной корки на поверхности.

В зависимости от марки битумной эмульсии, рекомендуемые ГОСТом температуры для хранения смеси находятся в диапазоне от 10 до 80 °С. При условии соблюдения требований к транспортировке и хранению, гарантийный срок хранения битумных эмульсий достигает 30 суток. При невозможности созданий таких условий, смесь необходимо использовать в течение 1 суток после отгрузки.

Оборудование для производства битумных эмульсий

Технология производства битумной эмульсии подразумевает операционный контроль и высокий уровень качества сборки оборудования. Если вам нужна установка, которая обеспечит предприятие стабильным выпуском эмульсии разных марок, то обратите внимание на установки по производству битумной эмульсии NFLG серии SE, производительностью 6, 10 или 15 т/ч.

Каждая установка оснащена надежными комплектующими, сверхточными датчиками и дозаторами, современной системой управления и увеличенной емкостью готовой продукции объемом до 3,5 м³, которая по желанию заказчика может быть увеличена. При этом конструкция комплекса оборудования выполнена в контейнерном варианте, что облегчает дальнейшую транспортировку агрегата на другой объект и упрощает техническое обслуживание.

Преимущества установок для производства битумных эмульсий от NFLG:

— коллоидная мельница (диспергатор) NFLG с высоким диапазоном регулировки зазора, что дает гарантию качественной готовой продукции на выходе, даже при использовании вязких битумов улучшенной модификации с пенетрацией 50/70

— стабильное качество эмульсии благодаря использованию системы взвешивания и дозирования на тензодатчиках

— интеллектуальная система управления гарантирует 100% соответствие эмульсии заданному рецепту

Установки NFLG являются простым и экономичным способом получения битумной эмульсии. Оборудование подходит для дорожно-строительных компаний, которым необходимо стабильное производство различных объемов продукции.

Узнайте больше о преимуществах установок для выпуска битумных эмульсий NFLG на сайте компании или присылайте запрос по e-mail: sale@nflg.ru