به‌طور کلی قیر یا بیتومن را می‌توان به دو دسته اصلی قیر نفتی و قیر طبیعی یا معدنی تقسیم بندی کرد. در این مقاله از وب سایت شرکت قیر غرب نیکان ارائه دهنده گیلسونایت، پودر قیر معدنی، پودر پوست گردو و غیره به بررسی ویژگی‌های انواع قیر نفتی می‌پردازیم.
منظور از قیر نفتی، قیری است که در پالایشگاه و از تقطیر نفت خام به دست می‌آید. این قیر خود به چند نوع مهم تقسیم می‌شود. قیر دمیده، محلول، قیرابه یا امولسیون و قیر اصلاح شده از جمله این دسته‌بندی هستند.
قیر نفتی چیست؟
تولید قیر در پالایشگاه در ابتدای کار یک روش کلی دارد؛ سپس قیر تولید شده با روش‌های فرآوری مختلف، تبدیل به انواع قیر نفتی می‌شوند. نفت خام در کوره‌ای تحت فشار و در دمای 300 الی 350 درجه سانتی‌گراد، گرم می‌شود. سپس نفت خام حرارت دیده وارد برج تقطیر شده که در این شرایط ورودی برج تقطیر شامل مایع و بخار است.
طبیعتا بخشی از نفت خام که نقطه جوش آن از نقطه جوش تعریف شده بالاتر بوده، به صورت مایع باقی مانده و مقداری که نقطه جوشی پایین‌تر از دمای کوره دارند، به صورت بخار وارد برج تقطیر می‌شوند.
در این شرایط اجزای سبکی از جمله نفت سفید، بنزین و نفت گاز از نفت خام تفکیک می‌شوند و اجزای سنگین‌تر نیز برج تقطیر را ترک می‌کنند. به‌طور کلی ماده سنگین خارج شده شامل دو جز اصلی قیر و روغن روان‌کننده است. بنابراین در مرحله دوم بایداین دو از یک‌دیگر جدا شوند.
در این مرحله و برای جداسازی قیر و روغن، دمای کوره تا 400 درجه سانتی‌گراد بالا می‌رود. همچنین برای جلوگیری از شکسته شدن مولوکول‌ها و تخریب حرارتی، فشار داخل برج را کاهش می‌دهند. این کار کمک می‌کند تا درجه حرارت لازم برای جداسازی کاهش یابد.
به برج تقطیری که این پروسه در آن انجام می‌شود، برج تقطیر اتمسفری می‌گویند. پس از گرم شدن مواد موجود در برج تقطیر و رسیدن به دمای مدنظر، این مواد وارد برج تقطیر خلا می‌شوند. در این مرحله از پایین برج تقطیر به سمت بالا، فشار بخار آب ویژه‌ای را ایجاد می‌کنند. این فشار باعث جداسازی مواد فرار و سبک و خارج شدن آن از بالای برج تقطیر می‌شود. بخش اصلی مواد غیر فرار باقی مانده در برج تقطیر، همان قیر یا بیتومن است.
بیشتر بدانید : ” تأثیر منابع نفتی بر آلودگی خاک “
انواع قیر نفتی
در واقع این ماده به عنوان خوراک در ساخت انواع قیر با گریدهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. قیر یا بیتومن به دست آمده از برج خلا را می‌توان در بعضی موارد استفاده کرد؛ اما در اکثر اوقات خواص این قیر را باید طی فرآیندهایی بهبود داد، تا قابلیت استفاده در صنایع گوناگون را داشته باشند. در ادامه این مقاله با انواع قیر نفتی ساخته شده از این قیر را معرفی می‌کنیم.
قیر دمیده
قیر دمیده مشهورترین و پرکاربردترین نوع گیلسونایت است. این نوع قیر در موارد گوناگونی مصرف دارد. از جمله از قیر دمیده به عنوان عایق رطوبتی، بلوک‌های عایق، آسفالت، آب‌بندی پشت بام‌ها و موارد مشابه استفاده می‌شود. البته این قیر دارای انواع گوناگونی است که بر اساس استانداردهای ASTM طراحی شده و هر کدام دارای ویژگی‌ها و خواص خود است. روش ساخت گیلسونایت دمیده نسبتا ساده است. اولین بار این قیر در سال 1890 ساخته شد که ناشی از واکنش قیر داغ شده با اکسیژن بود. همین موضوع باعث شد تا تحقیقات زیادی در این زمینه شکل بگیرد و روش علمی ساخت آن و دستگاه‌های آن تولید شود.
در فرایند ساخت قیر دمیده، گیلسونایت مایع را به مقدار کافی گرم کرده؛ سپس به کمک روش‌های خاص فرآیند هوادهی به آن آغاز می‌شود. در این فرآیند قیر در مجاورت هوا سفت شده و میزان حساسیت آن به حرارت کاهش پیدا می‌کند. جالب است بدانید همین قیر نیز دارای انواع گوناگونی است. نوع خوراک، متغیرهای دما، میزان گرانروی قیر اولیه، مدت زمان و نسبت هوادهی همگی در این زمینه موثر هستند و قیر دمیده‌ای با ویژگی‌های مشخص فراهم می‌کنند.
قیر محلول
به زبان ساده قیر محلول از حل کردن قیر خالص در حلال‌ها یا روغن‌های نفتی به دست می‌آید. این قیر به دلایل فنی و اقتصادی بیشتر از همه در صنایع و عملیات راهسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع گیلسونایت‌های خالص همگی جامد هستند و امکان استفاده از آن‌ها در عملیات راهسازی وجود ندارد.
قیر محلول به عنوان یکی از انواع قیر نفتی شامل درجه‌بندی‌ها و کیفیت‌های متفاوتی است. از کیفیت قیر خالص مورد استفاده تا نوع و مقدار حلال، همگی بر کیفیت نهایی قیر محلول موثر هستند. طبیبعتا هرچه میزان حلال‌های نفتی در آن خالص باشد؛ مایع ایجاد شده رقیق‌تر و روان‌تر خواهد بود. این درصد به طور معمول از 10 الی 50 درصد متغیر است.
گرم کردن قیر و تبدیل کردن آن به مایع با استفاده از دمای بالا، به دلایل گوناگون منطقی نیست. تجزیه شدن گیلسونایت در دمای بالا، ایجاد آلودگی، نیاز به تجهیزات گرم کننده در محل، سفت شدن پس از سرد شدن، ناتوانی در نفوذ به مواد معدنی متخلخل، خطرات احتمالی برای کارگران و زیان‌های مالی ناشی از حوادث همگی باعث شده است تا قیر محلول بهترین انتخاب برای آسفالت کاری، راه سازی و موارد مشابه باشد.
در نهایت اگر قیر محلول در محیط‌های مرطوب مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ برای ایجاد چسبندگی سطحی بهتر به مصالح مرطوب بهتر است که دارای درجه اسیدی مشخصی باشد. قیرهای محلول را بر اساس سرعت سفت شدن و نوع حلال به سه دسته زودگیر، کندگیر و دیرگیر تقسیم می‌کنند.
قیرابه یا امولسیون قیری
قیرابه یک مخلوط دوفازی است که از دو مایع مخلوط نشدنی ساخته شده. در این مخلوط فاز داخلی به صورت ذرات ریز در داخل فاز خارجی پراکنده است. قطر ذرات موجود در امولسیون بین ۱/۰ تا 5 میکرون بوده و بنابراین قطر ذرات از حالت‌های محلول حقیقی و کلوئیدی بزرگ‌تر است. یک ماده به نام امولسیون ساز نیز در این میان نقش اساسی دارد. این ماده به مخلوط دو فاز ایجاد شده، ثبات می‌بخشد. در واقع بدون امولسیون ساز، اجزای تشکیل دهنده این مخلوط فورا از هم جدا می‌شوند و سیستم ایجاد شده ناپایدار خواهد بود. در حالی که امولسیون ساز به آن ثبات می‌دهد.
امولسیون‌ها به دسته‌بندی‌های گوناگونی تقسیم می‌شوند. از نظر جنس فاز معلق به دو گروه آب در روغن و روغن در آب تقسیم می‌شوند. از نظر نوع مواد معلق به سه گروهی غیر یونی، آنیونی و کاتیونی دسته بندی شده و در نهایت از نظر سرعت شکسته شدن و جدا شدن به دو گروه زود شکن (rapid setting)، کند شکن (medium setting) و دیر شکن (slow setting) تقسیم می‌شوند.
تولید آسفالت سرد، آسفالت سطحی، تک کت، اسلاری کت، پوشش‌های حفاظتی مخازن، عایق کاری بام‌ها و مالچ پاشی شن‌های روان، از جمله مصارف قیرابه یا امولسیون قیری به عنوان یکی از پرکاربردترین انواع قیر نفتی هستند.
قیر اصلاح شده
قیر خالص یکی دیگر از انواع قیر نفتی به دلایل گوناگون از خواص فیزیکی و مکانیکی کاملا مناسبی برخوردار نیست. این قیرها به دلایل ویژگی‌های ذاتی دارای ضعف‌هایی در عملکردهای گوناگون خود هستند. به عنوان مثال حساسیت بالا، مقاومت تنشی کم، خاصیت کشسانی کم و دامنه تحمل دمایی پایین همگی از مواردی هستند که در قیر خالص نمود دارند.
به همین دلیل شرکت‌های تولید کننده قیر برای مصارف صنعتی، همیشه در تلاش هستند تا با تغییر خواص گیلسونایت، این ماده را به نمونه‌ای بهتر، کاراتر و مقاوم‌تر تبدیل کنند. قیر حاصل شده از تغییرات را قیر اصلاح شده می نامند.