NO178630B - Bitumengranulat og fremgangsmåte for fremstilling - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et bitumengranulat så vel som fremgangsmåten for fremstilling.

Biturnen er et jordoljeprodukt, som blir utvunnet gjennom raffinering av jordoljen. Som høymolekylær blanding av hydrokarboner er bitumen en mørkfarget, elastisk hard til seigtflytende, klebrig masse med vannavstøtende egenskaper (sml. DIN 55 946).

På grunn av den termoplastiske oppførselen er bitumen god å bearbeide ved høyere temperatur.

For de fleste anvendelser, for eksempel til opparbeiding av asfaltblanding for veibygging eller bituminøse takbaner må bitumen bli levert varmflytende fra raffineriene og bli holdt slik i isolerte lagertanker.

Det er kjent å fremstille et pulverformig bitumenkonsentrat med et innhold av syntetisk kiselsyre fra 10 til 80 vekt-#, ved at man sprøyter den flytende bitumen på kiselsyre (NO-PS 154922). Dermed blir kiselsyren fullstendig omgitt av bitumen. NO 892640 beskriver et bitumengranulat og en fremgangsmåte for fremstilling, hvor granulatet inneholder 0,5 til 6 vekt-# fellingskiselsyre som omhyllings- og skillemiddel.

Det kjente bitumenkonsentrat har den ulempe at det under lagring på grunn av statisk trykk klemmes sammen og dermed taper risledyktigheten. Det foreligger derfor en oppgave å fremstille et bitumengranulat som kan lagres over et lengere tidsrom og som ikke taper sin risledyktighet.

Gjenstand for oppfinnelsen er et risledyktig bitumengranulat, som inneholder 6,1 til 15 vekt-# fellingskiselsyre som omhyllings- og skillemiddel.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for fremstilling av et risledyktig bitumengranulat, kjennetegnet ved at man i kjent sprøyteblander dysebehandler varm, flytende bitumen og samtidig fører inn over kaldluftstrømmen omhyllings- og skillemidlet i sprøyteblanderen.

Pakningstettheten til bitumengranulatet ifølge oppfinnelsen kan utgjøre 400 til 800 g/l (målt etter DIN 53 912).

Partikkelstørrelsen til bitumengranulatet ifølge oppfinnelsen kan utgjøre 500 til 700 pm.

Som bitumen kan alle kjente bitumensorter bli anvendt. Spesielt egnet er bitumensorter som er faste ved romtempera-tur .

Dårlig egnet er slike mykere veibitumensorter, som for eksempel B 200.

Som omhyllings- og skillemiddel kan det for bitumengranulatet ifølge oppfinnelsen bli anvendt syntetiske kiselsyrer, som er blitt oppnådd ved felling.

Fellingskiselsyrene kan bli anvendt uoppmalt eller oppmalt henholdsvis sprøytetørket eller sprøytetørket og oppmalt.

Den midlere partikkelstørrelsen til agglomeratet (sekundær-partikkel.størrelsen) kan utgjøre 4 til 100 pm, fortrinnsvis 6 til 10 pm (Coulter Counter).

Bestemmelsen av de fysikalske-kjemiske kjennetegn foregår etter følgende metoder:

pH-verdi (etter DIN 53 200)

pH-verdien blir målt elektrometrisk med en glasselektrode og et pH-meter. pH-verdien i kiselsyre ligger generelt i

nøytralt område, verdien til silikater i svakt alkalisk område.

Siktexest (etter DIN 53 580)

Et kjennetegn på finfordeltheten er sikteresten. Til "bestemmelse av tungdispergerbare andelene som forekommer i fellingskiselsyrer og silikater, blir sikteresten bestemt etter Mocker. Ved denne fremgangsmåten blir en kiselsyresus-pensjon spylt med 4 bar vanntrykk gjennom sikten. Sikten blir deretter tørket og sikteresten veiet. Til anvendelse benyttes 45 mikrometer-sikt, og det tilsvarer 325 mesh (etter

ASTM).

Overflate etter BET (DIN 66 131)

Overflaten av kiselsyrer og silikater blir målt med BET-metoden i m<2>/g. Fremgangsmåten beror på absorpsjon av gassformig nitrogen ved temperaturen til flytende nitrogen. Arealmåle-metoden til Haul og Dumbgen kan fordelaktig bli anvendt. En kalibrering er nødvendig. Det blir bestemt den "indre" og også den "ytre" overflaten.

Midlere størrelse på primærpartikkelen

Den midlere størrelsen på primærpartikkelen lar seg bestemme med elektronmikroskopisk opptak. Her blir diametere på ca. 3000-5000 partikler bestemt, og deres aritmetiske middelverdi blir oppnådd. De enkelte primaerpartiklene foreligger generelt ikke isolert, men er forenet til aggregater og agglomerater. "Agglomerat"-partikkelstørrelsen til fellingskiselsyrene og silikatene avhenger av oppmalingsprosessen.

Stampetetthet (etter DIN 53 194)

Det dreier seg om en måleangivelse for vekten til det pulverformige produktet. Ca. 200 ml kiselsyre blir stampet 1250 ganger i målesylinderen med stampevolumeter. Fra innveiingen av volumet blir stampetettheten beregnet og angitt i g/l.

Tørketap (etter DIN 55 921)

Fellingsproduktene inneholder en mindre andel fysikalsk bundet vann. Etter 2 timers tørking i tørkeskap ved 105°C er hovedmengden av det fysikalsk bundede vannet fjernet.

Glødetap (etter DIN 55 921)

Etter 2 timers glødetid ved 1000° C er også det kjemisk bundede vannet i form av silanolgrupper fjernet. Glødetapet blir bestemt i 2 t ved 105"C tørket substans.

Fellingskiselsyren FK 320 DS er en fellingskiselsyre, som etter dreierørstørking blir dampstråleoppmalt.

Fellingskiselsyren Durosil er en uoppmalt dreierørstørket fellingskiselsyre.

Fellingskiselsyren Sipernat 22 er en sprøytetørket fellingskiselsyre .

Fellingskiselsyren Sipernat 22 S er en sprøytetørket og oppmalt fellingskiselsyre.

Fellingskiselsyren Sipernat 22 LS er en sprøytetørket og luftstråleoppmalt fellingskiselsyre.

Fellingskiselsyren Extrusil er en fellingskiselsyre med en mindre andel kalsiumsilikat.

En videre gjenstand ved oppfinnelsen er fremgangsmåten for fremstilling av bitumengranulatet ifølge oppfinnelsen, som er kjennetegnet ved at man i en kjent sprøyteblander dysebehandler varm, flytende bitumen og innfører samtidig over kald-luftstrømmen omhyllings- og skillemidlet i sprøyteblanderen.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen avkjøles de flytende bitumendråpene i kaldluftstrømmen. Under dette trinnet blir bitumendråpene omhyllet av omhyllings- og skillemiddel og bevarer derigjennom ved sammenbaking og sammenklebing grenseflatene.

Bitumen er fast i kald tilstand. Det må bli smeltet før tilsats i sprøyteblanderen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan fortrinnsvis inneholde følgende parametre:

Det således fremstilte, bitumengranulat ifølge oppfinnelsen kan videre bli blandet med omhyllings- og skillemiddel.

Bitumengranulatet ifølge oppfinnelsen beholder de typespesi-fikke egenskapene til det anvendte bitumen og virker etter oppsmelting som bindemiddel.

For forskjellige anvendelser kan andelen av omhyllings- og skillemiddel tjene som tilsatsstoffer.

Bitumengranulatet ifølge oppfinnelsen oppviser følgende fordeler: Fremstillingen kan foregå i raffineriet. I forbindelse med lagring kan det oppstå problemer med å transportere "de-stillasjonsresten" bitumen som seigtflytende elastoviskøs masse.

En utstøping i blokker krever en oppsmeltingsprosess på bearbeidelsesstedet før doseringen.

Bruken av et pulverformig stoff er mindre omstendelig å håndtere. For små til midlere uttaksmengder kan det anvendes forpakninger i miljøvennlige papirsekker. Videre er det mulig med større pakker og siloer.

Som regel lar kalde pakker seg enklere dosere enn varmtflyt-ende masser. For veiasfalteringsbearbeiding foreligger det en forenkling av blandingsanlegget, både til bitumenlagring og også for blandingsteknologien.

Fremstillingen og bearbeidingen av bituminøse takbanestoffer blir enklere.

Fremstillingen av beskyttelsesprodukter til bygningene (for eksempel bituminøs lakk og påføringsstoffer) på løsnings-middel henholdsvis emulsjonsbasis blir enklere.

Bitumengranulatet ifølge oppfinnelsen er et kaldt utbring-bart, pulverformig bindemiddel, som kan anvendes ved oppvarming på stedet (for eksempel oppsmelting). Dermed kan det bli utført reparasjoner på byggestedet, på veier, broer, tak etc.

Det muliggjør en forenklet fremstilling av spesielle byggematerialer (for eksempel isoleringsplater) ved anvendelse av det granulatformige bitumen ved varm pressing.

Eksempel

Bitumengranulat blir fremstilt ved en sprøytegranulerings-fremgangsmåte. Anlegget består en av sprøytegranulator fra firmaet Luco-Spruhmisch-Technik GmbH., en smeltestasjon og en blander. I smeltebeholderen blir det oppsmeltet en handels-vanlig, kald bitumentype. Det flytende bitumen blir deretter dysebehandlet i sprøytegranulatoren. Dermed finner granuler-ingen sted i sprøytetårnet. Som omhyllings- og skillemiddel blir det anvendt en kiselsyre Sipernat 22 S. Det avkjølte bitumengranulatet blir etterbehandlet i en blander. Smeltestasjonen består av en beholder som oppvarmet med varmetråder. En annen type oppvarming, for eksempel med dobbeltvegg og termoolje, er også mulig.

Temperaturen i beholderen blir regulert ved hjelp av en termostat. Med denne utrustingen av anlegget kan det oppnås en temperatur på omtrent 250°C. For bestemte smeltbare bitumensorter er det nødvendig med et temperaturområde (300-350°C).

Fra beholderen blir det transport med en pumpe. På trykksiden er det installert en pulseringsdemper for å utjevne den oppnådde pulseringen gjennom kolbepumpen. Pulseringsdemperen er et rør, som blir montert på trykksiden til pumpen. Dette røret er på oversiden lukket med en flens. På denne flensen er det anbragt et manometer. Under driftstilstand pumper pumpen først bitumen i pulseringsdemperen, hvorigjennom det oppstår en luftpolstring. Denne luftpolstringen kompenserer i stor grad den oppnådde pulseringen fra pumpen og muliggjør ved dysebehandling av bitumen en nesten konstant sprøyte-kjegle.

Alle ledninger fra beholder er medoppvarmet til 250"C. Ledningsføringene fra beholderen går enten til sprøytegranu-latoren eller tilbake til beholderen.

Bitumen når en temperatur på omtrent 200°C (den eksakte temperaturen er en funksjon av bitumentypen) i sprøytegranu-latoren fra firmaet Luco. Apparatet kombinerer to frem-gangsmåter, hvirvelsjikt- og forstøvningsteknikken. I den øvre delen av tårnet blir bitumen dysebehandlet. Samtidig i sprøytetårnet blir skillemiddel kiselsyre Sipernat 22 S tilsatt.

De avkjølende bitumenpartiklene omhyller seg med sklllemidlet kiselsyre Sipernat 22 S, slik at det forhindres en sammenklebing av bitumen. Det delvis enda varme bitumengranulatet faller i tårnet videre mot bunnen og når der hvirvelsjiktet, som tjener til videre avkjøling av bitumengranulatene. Først når bitumen også har avgitt sin indre varme, forlater det sprøytegranulatoren. Bitumen kan deretter bli suget av eller blir - når nødvendig - underkastet en etterbehandling.

Fig. 1 viser sprøytegranulatoren. På oversiden av det rettvinklede hvirvelsjiktet står sprøyteblandebeholderen. Denne beholderen har en høyde på 3 m og en diameter på 2 m. Høyden til sprøytetårnet blir bestemt ved den nødvendige fallstreken som trengs for avkjøling av granulatene.

Diameteren til beholderen bør minst være en meter større enn den største diameteren til sprøytekjeglen. Dette skal forhindre at det som sprøytes mot veggen fordunster. Sprøytekjeglediameteren er en erfaringsverdi, som blir bestemt ved forforsøk. For bitumen er verdien for sprøyte-kj eglediameteren ikke vanskelig å oppnå.

Til forstøvningsoppgaver er en-, henholdsvis tostoffdyser og roterende skiver aktuelle. Tostoffdyser gir mindre midlere korn i forhold til enstof f dyser, det vil si den samlede overflaten til granulatene fra tostoffdyser er betydelig større enn de fra enstoffdyser. Dessuten benytter man til enstoffdyser vesentlig mindre skillemiddel kiselsyre Sipernat 22 S.

Det blir anvendt enstoffdyser med en minsteboring på 1 mm. Mindre dysediametre fører til uønsket forstoppelse. Den minste diameteren er en verdi som er eksperimentelt bestemt. Sprøytekj eglen blir valgt så stor som mulig (120°C), for å oppnå en optimal stoff- og varmeutveksling.

Bitumen forlater dysen ved et trykk på 12 bar. Dysen har en boring på 1,5 mm. Ved disse betingelsene oppnås en kapasitet på 75 kg/t bitumengranulat.

I tårnet blir den tilsvarende mengden med ønsket massestrøm av skillemiddel kiselsyre Sipernat 22 S tilsatt over en risterenne. Bitumengranulatet faller i en vibrasjonshvirvel-sjiktet vifte som har en volumstrøm på 20 m<J>/min. Den andre viften krever 10 m<5>/min. Luften i tårnet blir på oversiden av hvirvelsjiktet suget av gjennom et filter og gjennom en tredje vifte. Denne viften har en volumstrøm på 60 m<J>/min. Overskuddsandelén av luft blir trukket inn i tårnet gjennom en åpning som har en diameter på 400 mm som falskluft. Denne falskluften beveger seg deretter i samme strøm med hovedpro-dukt strømmen gjennom sprøytegranulatoren. Denne konstruksjon muliggjør en øyeblikkelig avkjøling av det allerede sprøytede bitumen. En motstrømsfremgangsmåte, der man trykker luften av oppe i tårnet, er også mulig. Dette vil forhøye opp-holdstiden til granulatet i tårnet.

Det har vist seg under forsøkene at den avsugede omgivelses-luften ikke bevirker tilstrekkelig avkjøling, for å avkjøle det varme bitumengranulatet fullstendig. Derfor blir det installert nede ved tårnet et avkjølingsanlegg, som muliggjør en avkjøling av luften til 10°C.

Det avkjølte bitumengranulatet forlater sprøytegranulatoren via en kasteinnretning. Etter behov kan bitumen deretter bli underkastet en etterbehandling. Målet for denne etterbehandlingen er en presis reduksjon av den nødvendige mengden skillemiddel kiselsyre Sipernat 22 S og en behandling av granulatoverflaten til fullstending omhylling med skillemidlet kiselsyre Sipernat 22 S. Til denne etterbehandlingen blir det anvendt en trommelblander. Enhver annen blander kan også benyttes, så lenge en tilsvarende behandling av granulatet blir sikret.

Lagerforsøk

Bitumengranulatet fremstiller en fast form av den avkjølte veibyggingsbitumen, som til beskyttelse mot sammenbaking er blitt, omhyllet med syntetisk kiselsyre. De fremstilte mengdene inneholder som utgangsbiturnen en

B 80, som også etter produksjonsforløpet oppviser de typiske, uforandrede kjennetegnene. Det pulverformige bitumenkon-sentratet muliggjør en forenklet og forbedret asfaltbearbeid-ing, ved at varmelagringen av flytende bitumen ved asfalt-blandingsanlegg kan bortfalle. Forutsetningene er en anpasset lagringsstabilitet.

Ved vanlig lagring av bitumengranulat, for eksempel i siloer, oppstår en volumminskning av produktene og derigjennom en sammenbaking. Med et spesielt fremstilt forsøksapparat blir lagringstester gjennomført, og disse skal forhindre sammenklebing av de enkelte pulverformige bitumenpartiklene. Forsøksapparatet er skjematisk fremstilt i fig. 2.

Til forsøkene blir det valgt et bitumengranulat, som inneholder 10 vekt-# Sipernat 22 S med en midlere agglomerat-størrelse på 7 pm (Coulter Counter) og disse blir lagret i syv måneder i fat delvis ved sommerlige temperaturer (inntil 35°C).

I en kunstglassyl inder ifølge fig. 2 ble det fylt 90 kg bitumengranulat. Høyden på materialsøylen utgjorde ca. 2000 mm. Taktvis ble produktet deretter luftet gjennom et fluidiseringsgulv. Volumøkningen utgjorde derigjennom bare 10-15'C.

Forsøk 1

Forsøk 2

Som i forsøk nr. 2, ble pausetiden først forhøyet til 8 timer, deretter lå produktet 10 dager i ro, deretter ble det igjen luftet.

Bitumengranulatet frembragte bevis at når det oppfyller de foranvendte betingelsene er det lagringsstabilt. Det er avgjørende med lufting gjennom et fluidiseringsgulv, som foregår i tidsintervaller.

Tar man hensyn til at det til lagringsforsøkene fant sted anvendelse av et utgangsprodukt, som ble utsatt for en oppholdstid på syv måneder i fat, så er resultatet tilfreds-stillende. Med B 80 ble det ved granulatf remstillingen bevisst valgt en myk veibitumen. Harde bitumina kunne gi ytterligere lagringsstabile pulverkonsentrater. En lagring av kaldt bitumengranulat i silo med tidsmessig fluidisering er dermed gjennomførbar. Luftingsvarigheten på 30 sekunder er tilstrekkelig. Pausetidene er sterkt avhengig av Sipernat-andelen, fyllhøyden i siloen og temperaturen. Pauseinter-vallene kan bli valgt fra 30 minutter til 3 timer.

Resultatene viser at en transport av bitumengranulat i sekker eller som løst gods er mulig. Avhengig av fjerning og varighet bør transporten av løse varer med et transportutstyr som er egnet for disse produktene (med integrert fluidiser-.ingsgulv).

Oppsummert kan det fastslås at bitumengranulatet kan fremstilles, transporteres og lett kan lagres, så fremt de kjente betingelsene blir overholdt.

Claims (2)

1. Risledyktig bitumengranulat, karakterisert ved at det inneholder 6,1 til 15 vekt-56 fellingskiselsyre som omhyllings- og skillemiddel.

2. Fremgangsmåte for fremstilling av risledyktig bitumengranulat ifølge krav 1, karakterisert ved at man i en kjent sprøyteblander dysebehandler varm, flytende bitumen og samtidig fører inn over kaldluftstrømmen omhyllings- og skillemidlet i sprøyteblanderen.