Технічна характеристика триступеневого диспергатора

Продуктивність, м³/с (т/ч) …………………………16,7×10^-4 (5)

Ширина робочих зазорів, мм ……………..……….0,5 – 4

Частота обертання вала, хв^-1 ………………..……..1440

Потужність електродвигуна, кВт ………………….7

При механічному способі емульгування бітум, в основному, подрібнюється під впливом механічних зусиль: удару, відколу, розтягу і ін. При цьому краплі бітуму розтягуються у ниті і набирають форми, що близька до циліндричної. Коли висота циліндра досягає розміру більшого діаметра кола, його перерізу перпендикулярного до осі, він становиться нестійким і розривається на частинки. Отримані крупні краплі далі розтягуються у ниті нестійкої форми і розпадаються на більш дрібні краплі, що супроводжується зменшенням поверхневої енергії. Аналіз механічного приготування бітумної емульсії показав, що виконування передчасного обезводнення бітуму не обов’язкове, а емульсії утворюються і при температурі 95 –98°С.

В апаратах для механічного емульгування звичайно використовують диски, що обертаються у різні сторони, між якими є опори руху рідини у вигляді пазів, вузьких щілин, зубців, каналів, шпильок, кілець, гребінок, або в самих дисках установлюються малі створи і ін.

Рис. 10.27. Трихступеневий диспергатор:

1 – шпонка; 2 – приймальний патрубок; 3 – кришки; 4 – корпус; 5 – рифлений диск; 6 – гладкі диски; 7 – зовнішній циліндр; 8 – внутрішній циліндр; 9, 23 – розпірні кільця; 10 – вал; 11 – втулка; 12 – шків; 13 – розпірна втулка; 14, 15 – регулювальні гайки; 16 – настановна гайка; 17 – стопорна гайка; 18 – шкала; 19 – вказівник; 20 – зливний патрубок; 21 – гладкі кільця; 22 – перегородки; 24 – риф

лене кільце; 25 – лопатки

Робочі поверхні ротора і статора, що утримують зазор, можуть мати різну геометричну форму. Найбільш поширена зубчата поверхня.

Аналіз результатів досліджень показує, що найбільш якісні емульсії виробляють при використанні колоїдних млинів (середній діаметр крапель 3-4 мкм), менш якісні емульсії отримують при механічному перемішуванні при швидкості 1500 хв ^–1 і терміну емульгування 10-40 хв (середній діаметр 12-18 мкм), ще грубіші емульсії виробляють барботуванням і при використанні акустичного диспергатора АД-2 (середній діаметр більш 50 мкм).

Виробництво бітумних емульсій здійснюється спільним використанням багатьох вузлів і агрегатів асфальтобетонного заводу з використанням спеціального обладнання. На рис. 10.28 наведена типова схема розміщення обладнання для виробництва аніонних бітумних емульсій.

В бітумоварильний котел (рис. 10.28) закачують на дві третини його ємності органічне в’яжуче. Бітум зневоднюють при температурі 105-110°С. Зневоднений бітум нагрівають до робочої температури БНД 40/60...140-150°С, БНД 60/90...120-140°С, а при температурі в приміщенні, де встановлена емульсійна установка нижче 15-170°С. Повинно бути два бітумоплавильних котли (рис. 10.28): один – для випарювання бітуму, другий – для нагрівання його до робочої температури. Бітум очищають фільтром з діаметром отворів 3 мм, що встановлені на всмоктувальній трубі насосу, який перекачує бітум з видаткового котла у емульсійну установку. Бітум, як і розчин емульгатора, що поступає у диспергатор, дозується за розмірами надходжених стрічок рідини.

Як емульсійні машини використовуються диспергатори (табл. 10.6).

Крім диспергатора, база по виробництву бітумної емульсії повинна мати і інше обладнання (рис. 10.28), а саме – бітумоварильні котли для розігріву і зневоднення бітуму; ємності для розчинення їдкого натрію і виробництва робочих розчинів лугів, мішалку для приготування водного розчину емульгатора, розхідні резервуари для емульгатора, водопом'якшувальну установку; насоси, дозатори і ін.

Таблиця 10.6

Характеристика емульсійних машин

Емульсійна машина	Продуктивність, т/ч	Потужність електродвигуна, кВт	Принцип дії	Призначення
Багатодисковий диспергатор ЕМ-25			Безперервний	Для прямих емульсій
Багатощільовий диспергатор Д-3	5-7	7,5	Безперервний	Для прямих емульсій
Багатощільовий диспергатор Д-3	10-12		Безперервний	Для прямих емульсій
Акустичний диспергатор		4,5	Періодичний	Для прямих емульсій

Рис.10.28. Схема розміщення обладнання для виробництва висококонцентрованих бітумних емульсій:

1 – бітумоплавильні котли; 2 – емульсійна мішалка; 3 – автогудронатор; 4 – насос; 5 – резервуари для емульсій;

6 – бункер для цементу або вапна з живільником; 7 – резервуари для водного розчину емульгатора;

8 – водопом'якшильна установка; 9 – резервуар для зм’якшеної води;

10 – резервуари для їдкого натрію; 11 – котел для варки мила

Прямі аніонну і катіонну емульсії виробляють за схемою (рис 10.29 і рис 10.30): емульгатор і луг (або кислоту при виробництві катіонної емульсії) вводять у воду, готують розчин необхідної концентрації, а потім його додають у бітум у визначених співвідношеннях, подають у диспергатор (емульсійну установку), де і виробляється емульсія.

Рис.10.29. Технологічна схема виробництва емульсій.

Перекачування бітуму, водних розчинів емульгаторів і емульсій здійснюється бітумними насосами, наприклад, марки Д-17 продуктивністю 200-300 л/мин, що обігріваються, наприклад, паром. Для транспортування бітуму, в’яжучих і емульгаторів рекомендуються трубопроводи діаметром 2,5-3^//, а для емульсій і води 2-2,5^//. Тиск пари у паровій сорочці бітумопроводу не повинно перевищувати 0,1 МПа. Обігрів емульсійної установки (90-95⁰С) доцільно вести гарячою водою.

При приготуванні розчину емульгатора для аніонної емульсії у воду, що нагріта до температури 50⁰С додають їдкий натрій (0,2-0,3% від маси води) і, наприклад, алкілбензолсульфанат натрію ( – SO₃Na, середньочисельна маса ), 2-3% від маси води та ретельно перемішують до повного розчинення. Кількість їдкого натрію і алкілбензолсульфанату натрію дозують об’ємними дозаторами. Розчин емульгатору нагрівають до температури 70-80⁰С.

Кількість емульгатора, який уводиться у воду, уточнюють з урахуванням води, що вміщується у емульгаторі за формулою 10.9:

(10.9)

де: N – кількість емульгатора, необхідного для приготування емульсії, % (0,2-0,3%); n – кількість емульгатора, %, що рекомендовано для приготування емульсії (наприклад, для алкілбензосульфаната натрію 0,2-0,3% від маси води); В – вміст води у емульгаторі, %.

бітум вода поліамін соляна кислота

Рис. 10.30.Функціональна схема виробництва катіонної бітумної емульсії

Кількість їдкого натрію А (в % від маси води) розраховують за формулою (10.10):

(10.10)

де: а – кислотне число або число омилення емульгаторів (основність емульгаторів і кислотне число визначають згідно з ГОСТ 11362); h – кількість емульгатора (2-3% від маси води); 0,714 – коефіцієнт перерахунку молекулярної маси від їдкого калію до їдкого натрію; С – надлишок їдкого натрію у водному розчині емульгатора 0,1-0,12%.

При приготуванні розчину емульгатора для катіонної емульсії у воду, що нагріта до температури 65-75⁰С вводять соляну кислоту (0,2% від маси води 36% розчину HCl – щільністю 1179 кг/м³) і, наприклад, емульгатор – алкілтриметиламоній хлорид – АТМ (0,5-1,0 % від маси води), ретельно перемішують до повного розчинення. Розчин підігрівають до температури
70-80⁰С. Більш точно кількість соляної кислоти, яка необхідна для введення у розчин емульгатора, встановлюють по табл. 10.7.

Таблиця 10.7

Концентрація HCl, %	Щільність соляної кислоти, г/см³	Коефіцієнт	Концентрація HCl, %	Щільність соляної кислоти, г/см³	Коефіцієнт
	1,098	1,784		1,149	1,197
	1,108	1,614		1,159	1,113
	1,119	1,486		1,169	1,052
	1,129	1,366		1,179	1,000
	1,139	1,279		1,189	0,851

* Наприклад, необхідно добавити 2,5 кг соляної кислоти з щільністю 1,179 г/см³, а є кислота з щільністю 1,129 г/см³, тоді її необхідно добавити у кількості 2,5∙1,366=3,42 кг.

Готовий розчин емульгатора повинен мати водородний показник рН у межах 1,8-2,2.

Значення рН менш 1,8 свідчить про надлишок кислоти, що негативно впливає на адгезію емульгованого бітуму, більш, ніж 2,2 – про недостатність кислоти, що погіршує умови емульгуванню бітуму. Розчини емульгаторів і кислот виробляють безпосередньо перед використанням в ємностях, що щільно закриваються кришками.