Эмульсионная база и технология производства эмульсий

эмульсионная база

Эмульсионная база это специальный комплекс, состоящий из энергетического, технологического и вспомогательного оборудования, которое необходимо при производстве битумных эмульсий. В зависимости от особенностей решаемых задач могут формироваться стационарные или временные эмульсионные базы.

Главная особенность стационарных предприятий – это возможность обслуживания нескольких автомобильных дорог в пределах некоторого географического района. Эмульсия с таких баз на место потребления доставляется при помощи автогудронаторов, автобитумовозов или железнодорожного транспорта.

Состав эмульсионных баз

  • средства приема и складирования исходного сырья;
  • источники подачи тепла для поддержания необходимой температуры материалов;
  • системы трубопроводов и насосы;
  • битумно-эмульсионные установки;
  • емкости для хранения полученной эмульсии;
  • средства налива эмульсий в цистерны;
  • устройства взвешивания продукции;
  • пункты управления и контроля качества.

Технология производства битумной эмульсии

Битумная эмульсия является дисперсной системой, в состав которой входит битум и вода. Битум диспергирован в воде, что достигается за счет использования специальных устройств – диспергаторов (гомогенизаторов). Чаще всего их роль выполняют коллоидные мельницы.

Сначала происходит дробление битума на мелкие капельки. В силовом потоке большие сферические капли деформируются в цилиндры. Существуют критические соотношения длины и диаметра данных образований, при которых они распадаются на две капли – маленькую и большую. Процесс носит циклический характер и длиться до тех пор, пока размеры большой капли не станут равны размерам малой (0,01 мкм).

Чтобы капли битума не слипались между собой, в систему вводят еще один компонент – эмульгатор. Это поверхностно-активное вещество, которое концентрируется на поверхности раздела битумной и водной фазы.

Молекулы эмульгатора фактически выступают в качестве защитного слоя и предотвращают слипание капелек битума. Защитный слой может также включать в себя молекулы воды.

Для приготовления катионной битумной эмульсии необходимо последовательно пройти следующие стадии:

  • подготовка битума, которая включает его подачу из мест хранения, нагрев до рабочей температуры и обезвоживание (в случае необходимости);
  • получение водного раствора эмульгатора;
  • собственно производство битумной эмульсии за счет смешивания водного раствора эмульгатора и битума;
  • хранение полученного продукта и его отгрузка в транспортные средства.

Также необходимо решить задачу производства тепловой энергии, необходимой для нагревания и поддержания рабочей температуры компонентов битумной эмульсии.

Преимущества битумных эмульсий перед неэмульгированным битумом

Многочисленные исследования в сфере материалов для ремонта и строительства автомобильных дорог показывают, что на сегодняшний день битумные эмульсии обладают рядом преимуществ перед неэмульгированным битумом. В частности, это выражается в:

  • замедлении процесса старения битума при приготовлении эмульсионно-минеральных материалов по сравнению с «горячими» технологиями в 2-3 раза;
  • отсутствии необходимости сушки и нагревания каменных материалов в связи с лучшей обволакиваемостью битумной эмульсией при влажной поверхности зерен;
  • продлении строительного сезона и увеличении годовых объемов работ за счет возможности обработки каменных материалов в сырую и прохладную погоду при температуре воздуха до 5ºС;
  • снижении расхода вяжущего на 25-30% и повышении прочности полученного материала благодаря сравнительно низкой вязкости прямых эмульсий.

В общем случае эмульсией называют дисперсную систему, которая состоит из двух взаимно нерастворимых жидкостей. В случае битумной эмульсии битумная фаза тонко измельчена (диспергирована) и находится в дисперсионной среде – воде. Битумная эмульсия не может существовать без еще одного важнейшего компонента – эмульгатора, который необходим для повышения устойчивости к распаду и облегчения производственного процесса.

Машины и оборудование эмульсионных баз

Для получения битумной эмульсии могут использоваться различные машины и установки. Рассмотрим наиболее распространенные из них.

Гомогенизатор-диспергатор – это оборудование непрерывного действия. Он предназначен для измельчения одной жидкости в другой за счет приложения большей удельной механической энергии к жидкостям, находящимся в узком зазоре между ротором и статором при окружной скорости вращения ротора и статора.

Турбосмеситель представляет собой устройство, в состав которого входят специальные кулачки, укрепленные по концентрическим кругам на торцевой стороне вращающегося ротора и на съемной крышке статора. По конструкции турбосмеситель напоминает дезинтегратор.

Также для получения битумных эмульсий могут использоваться специальные мешалки. Принцип их действия базируется на химическом эмульгировании при повышенном количестве поверхностно-активного эмульгатора. Наиболее экономными с точки зрения расхода энергии являются лопастные мешалки с малым числом оборотов. Далее идут винтовые мешалки, а наименее экономные – турбинные.

Также для производства битумных эмульсий могут использоваться акустические эмульсионные установки, в которых источниками звуковых и ультразвуковых колебаний являются гидродинамические и электромеханические вибраторы.

Установки для производства битумной эмульсии от компании GlobeCore

Получают такой строительный материал в специальных установках типа УВБ-1. Сначала отдельно нагревается битум. Потом в воду добавляются эмульгатор и кислота и при необходимости стабилизирующие добавки. Все это перемешивается с целью получения купажа. Следующий этап – параллельная подача битума и купажа для перемешивания. Установка УВБ-1 оснащена коллоидной мельницей, обеспечивающей разбивку битума на маленькие частички, с каждой из которых взаимодействует эмульгатор.

Оборудование для производства битумной эмульсии от компании GlobeCore, УВБ-1М, 2м3/час

Установка для приготовления битумных эмульсий УВБ-1М, 2м3/час

Последний выполняет сразу несколько важнейших функций. Во-первых, он принимает участие в появлении самой эмульсии. Во-вторых, обеспечивает ее стабильность при хранении. В-третьих, влияет на скорость распада. И, наконец, в-четвертых, улучшает адгезионные свойства (сцепляемость с минеральным материалом) битумной эмульсии.

Для получения материала с новыми свойствами можно использовать несколько вариантов или их комбинацию:

  • изменить марку битума;
  • изменить концентрацию битума;
  • изменить тип эмульгатора;
  • изменить концентрацию эмульгатора;
  • изменить соотношение компонентов.

Рекомендуем ознакомиться с оборудованием, предназначенным для производства битумных эмульсий: