مخلوط کردن گیلسونایت (قیر طبیعی) و قیر پالایشگاهی

قیر به عنوان یکی از کاربردی‌ترین مواد در اشکال مختلفی وجود داشته و امروزه در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد که مهم‌ترین و رایج‌ترین آن صنعت راه‌سازی است. در حقیقت کشف و استفاده از قیر باعث توسعه بسیاری از صنایع و روابط بین‌المللی شد. هر کدام از انواع قیرها می‌توانند از نظر مواد تشکیل دهنده، ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی و… متفاوت باشند و به همین دلیل استفاده‌های متعددی دارند. با پیشرفت علوم و تکنولوژی‌های مختلف، تمامی خصوصیات و ویژگی‌های انواع قیرها بررسی شده‌اند و به همین دلیل برای بهبود عملکرد و کارایی آن‌ها می‌توان از ترکیب چند نوع قیر استفاده نمود. در ادامه مطلب به بررسی مخلوط کردن گیلسونایت یا قیر طبیعی با قیر پالایشگاهی، مزایای آن و شرایط ترکیب آن‌ها پرداخته می‌شود.

قیر طبیعی (گیلسونایت) چیست؟

گیلسونایت نوعی ماده معدنی طبیعی با رنگ سیاه است که از ویسکوزیته بالایی برخوردار بوده و از هیدروکربن‌های جامد تشکیل شده است و بیشتر در لایه‌ها ورگه‌های عمودی معادن زیرزمینی یافت می‌شود و از ویژگی‌هایی همچون داشتن میزان بالای آسفالت ین و نیتروژن و همچنین میزان بالای حل شوندگی در حلال‌های ارگانی برخوردار است. این ماده سازگاری بالایی با مواد نفتی داشته و کاملاً آب‌گریز است و در برابر اسیدها و بازها نیز مقاومت بالایی داشته و کاملاً غیر سمی است. Gilsonite اولین بار در اوایل دهه 1860 کشف شد و در اواسط دهه 1880 توسط ساموئل H. Gilson به‌عنوان یک پوشش ضد آب معرفی شد و از آن پس در نقاط مختلف جهان استخراج شد.

قیر پالایشگاهی چیست؟

قیر پالایشگاهی نیز نوعی مایع سیاه رنگ چسبناک است که از نفت خام به دست می‌آید و کاربردهای صنعتی متعددی دارد. این ماده از وزن مولکولی و ویسکوزیته بالایی برخوردار است. این نوع قیر در اصل محصول دو مرحله تقطیر نفت خام است که در مرحله نخست تقطیر، مواد سبک مانند بنزین و پروپان از نفت خام جداشده و این فرآیند در فشاری نزدیک به یک اتمسفر (واحد) انجام می‌شود. در مرحله دوم نیز ترکیبات سنگین مانند گازوئیل و نفت سفید خارج می‌شوند.

هر کدام از انواع قیرهای معرفی شده می‌توانند کاربردهایی همچون، راه‌سازی و جاده‌سازی، تولید ایزوگام، استفاده در صنعت چاپ و جوهر، تولید پوشش‌های ضد خوردگی، صنعت ریخته‌گری، مصالح ساختمانی، رنگ و رزین، پزشکی، خودروسازی، محصولات شیمیایی و … داشته باشند.

مزیت‌های مخلوط کردن گیلسونایت یا قیر طبیعی با قیر پالایشگاهی

هر کدام از انواع قیرهای طبیعی و پالایشگاهی می‌توانند ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی متفاوتی داشته باشند اما ترکیب این دو نوع قیر می‌تواند باعث بهبود ویژگی‌ها شده و کاربردهای آن‌ها را متنوع‌تر کند. از مهم‌ترین مزیت‌های مخلوط قیر پالایشگاهی و گیلسونایت می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:

• بهبود عملکرد مخلوط

با ترکیب شدن قیر پالایشگاهی و قیر طبیعی عملکرد آن می‌تواند پیشرفت و توسعه قابل توجهی داشته باشد. از آنجایی که گیلسونایت دارای خواص مختلفی همچون خاصیت ارتجاعی، چسبندگی و دوام بالا است می‌توان ویژگی‌های قیر پالایشگاهی را بهبود بخشیده و در نتیجه آسفالت تولید شده با این ترکیب می‌تواند عملکرد بسیار بهتری داشته باشد. آسفالت تهیه شده از مخلوط این دو قیر می‌تواند دوام و ماندگاری بیشتری داشته باشد، در برابر تغییر شکل و خوردگی مقاومت بیشتری داشته باشد و نفوذپذیری آن نیز کاهش خواهد یافت.

• افزایش دوام و مقاومت در برابر پیری و اکسیداسیون

از دیگر مزیت‌های ترکیب قیرهای طبیعی و پالایشگاهی می‌توان به افزایش دوام و مقاومت در برابر پیری و اکسیداسیون آن اشاره کرد. گیلسونایت دارای میزان کربن بالایی است و دوام و ماندگاری بسیار خوبی دارد و زمانی که با قیر پالایشگاهی مخلوط شود می‌تواند باعث مقاومت و دوام بالای آن در برابر پیری و اکسیداسیون شود. در اصل ترکیب این دو ماده می‌تواند باعث افزایش طول عمر قیر شده و هزینه‌های تعمیر و نگهداری آن کاهش پیدا می‌کند.

• بهبود خواص رئولوژیکی قیر

خاصیت رئولوژیکی در اصل به توانایی یک ماده برای جاری شدن و تغییر شکل تحت تنش گفته می‌شود و زمانی که گیلسونایت با قیر پالایشگاهی ترکیب می‌شود این خاصیت بهبود پیدا می‌کند و در نهایت آسفالت تولید شده با این قیرها می‌تواند کیفیت بالایی داشته باشند و در برابر فشارهای وارد و بارهای ترافیکی و همچنین تنش های دمایی مقاومت بالایی داشته باشد

• در کنار موارد گفته شده مخلوط کردن گیلسونایت یا قیر طبیعی با قیر پالایشگاهی می‌تواند مزیت‌های دیگری همچون کاربردهای بیشتر صنعتی، کاهش هزینه‌ها در صنایع مختلفی همچون ساختمان‌سازی و راه‌سازی و … شود.

مهم‌ترین عوامل مؤثر در ترکیب گیلسونایت و قیر پالایشگاهی

همان‌طور که گفته شد پودر گیلسونایت و قیر پالایشگاهی هر کدام می‌توانند از نظر فیزیکی و شیمیایی دارای خواص و ویژگی‌های مختلفی باشند به همین دلیل ترکیب آن‌ها می‌تواند چالش‌های متعددی به همراه داشته باشد و لازم است که به عوامل و نکات مختلفی در زمان ترکیب آن‌ها توجه داشت. از مهم‌ترین عوامل مؤثر در ترکیب این دو ماده می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:

• ترکیب شیمیایی قیر و گیلسونایت

ترکیب شیمیایی قیر و گیلسونایت می‌توانند تأثیر قابل توجهی بر روی سازگاری و فرآیند اختلاف این دو ماده داشته باشند. چنانچه ناخالصی‌هایی همچون گوگرد، نیتروژن و … در داخل هر کدام از این مواد وجود داشته باشد می‌تواند واکنش شیمیایی و عملکرد مخلوط آن‌ها را تحت تأثیر قرار دهند.

• دما و شرایط اختلاط

فاکتور دیگری که می‌تواند بر روی فرآیند اختلاط تأثیر داشته باشد میزان دما و شرایط ترکیب قیر و گیلسونایت است. در اصل ترکیب این دو ماده با همدیگر مستلزم دماهای بالا می‌باشد تا مخلوطی یکنواخت و یکدست تهیه شود. زمان اختلاط، دما و سرعت برش می‌تواند خواص و عملکرد مخلوط آسفالتی را تحت تأثیر قرار بدهد.

• اندازه و ابعاد ذرات و میزان غلظت آن‌ها

اندازه و ابعاد ذرات و میزان غلظت آن‌ها می‌تواند از دیگر عوامل مؤثر در شرایط اختلاط قیر و گیلسونایت باشد. هر چقدر اندازه ذرات و غلظت گیلسونایت بیشتر باشد ترکیب نهایی می‌تواند از عملکرد بهتری برخوردار باشد هرچند که می‌تواند باعث افزایش خطر انباشتگی و جداسازی نیز بشود.

نحوه مخلوط کردن قیر و گیلسونایت

بعد از آنکه عواملی همچون ترکیبات موجود در قیر و گیلسونایت، دما و شرایط اختلاط و همچنین اندازه و غلظت مواد مورد بررسی و تائید قرار گرفت می‌توان برای اختلاط آن‌ها اقدام کرد. برای مخلوط کردن گیلسونایت یا قیر طبیعی با قیر پالایشگاهی لازم است که به نکات و موارد مختلفی توجه داشت.

• در مرحله اول لازم است که تجهیزات و مواد مناسبی برای این کار انتخاب شود. برای مخلوط کردن این دو ماده به تجهیزاتی همچون همزن صنعتی، دستگاه ذوب آسفالت، کتری حرارتی و … نیاز است.
• در مرحله دوم لازم است که به نحوه حمل و نگهداری مواد توجه ویژه‌ای داشت چرا که می‌تواند در کیفیت و عملکرد نهایی آن‌ها مؤثر باشد. این مخلوط باید در محلی نگهداری شود که از هرگونه آلودگی دور باشد
• در مرحله سوم نیز برای استفاده از این مخلوط باید به نکاتی همچون تمیز بودن سطح و تنظیم بودن دمای مناسب برای ذوب و اختلاط توجه داشت.

انواع روش‌های ترکیب قیر پالایشگاهی و قیر طبیعی

برای مخلوط کردن و ترکیب قیرهای پالایشگاهی و طبیعی با توجه به نکات و موارد می‌توان از روش‌های مختلفی استفاده کرد که هرکدام می‌توانند مزیت‌ها و معایب خاص خود را داشته باشند.

• فرآیند مرطوب

این روش شامل افزودن گیلسونایت به قیر داغ پالایشگاه و همچنین اختلاط آن‌ها با استفاده از تجهیزات اختلاط با برش بالا است. این روش می‌تواند پراکندگی یکنواخت ذرات گیلسونایت را فراهم کند و باعث بهبود خواص رئولوژیکی و عملکردی ترکیب نهایی شود.

• فرآیند خشک

در این روش باید پودر گیلسونایت را به مخلوط سنگ‌دانه‌ها اضافه کرد و سپس با استفاده از قیر داغ آن‌ها را پوشش داد. در این روش باید غلظت پودر به‌صورت دقیق کنتلر شود، اندازه ذرات بررسی شده و شرایط اختلاط برای دستیابی به یک مخلوط یکنواخت و یکدست فراهم گردد.

• فرآیند ترکیبی

این روش نیز یکی از روش‌های رایج و کاربردی است که در آن امکان ایجاد مخلوطی یکنواخت و سازگار فراهم می‌شود. مخلوط به دست آمده می‌تواند عملکرد بسیار خوب و ویژگی‌های خوبی داشته باشد.

 

قوانین و استانداردهای مخلوط کردن گیلسونایت یا قیر طبیعی با قیر پالایشگاهی

برای مخلوط کردن قیر طبیعی و قیر پالایشگاهی لازم است که به استانداردها و قوانین مختلفی توجه داشت. از مهم‌ترین استانداردهایی که در زمان ترکیب این مواد باید در نظر گرفت می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:

• استاندارد ASTM که به منظور اطمینان از کیفیت و قوام قیر اصلاح شده با گیلسونایت تدوین شده است. استاندارد ASTM D5727 روش‌ها و معیارهای آزمایش را برای ارزیابی سازگاری گیلسونایت با قیر پالایشگاهی مشخص می‌کند. استاندارد ASTM D36 نیز روش آزمایش استاندارد را برای نقطه نرم شدن قیر مشخص خواهد کرد.
• برای استفاده از این ترکیب باید به مقررات زیست محیطی توجه داشت که شامل مواردی همچون استخراج، پردازش و دفع مواد حاکم.
• استانداردهای کیفیت و ایمنی باید در نظر گرفته بشود و متناسب با کاربردها بررسی شود… استانداردهای کیفیت شامل مواردی است که توسط انجمن آمریکایی مقامات بزرگراه و حمل‌ونقل ایالتی (AASHTO) تعیین شده است. در حالی که استانداردهای ایمنی شامل مواردی است که توسط اداره ایمنی و بهداشت شغلی (OSHA) تعیین شده است.

 

قیر پالایشگاهی و قیر طبیعی از جمله انواع قیرهای پرکاربرد هستند که هر کدام می‌توانند ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی متفاوتی داشته باشند و در صنایع مختلفی به کار بروند. ترکیب این دو ماده تحت شرایط خاص می‌تواند منجر به بهبود عملکرد آن‌ها می‌شود و در نهایت کاربردها و استفاده‌های بیشتری نیز خواهد داشت. ترکیب این دو ماده می‌تواند به روش‌هایی همچون فرآیند مرطوب، فرآیند خشک و فرآیند ترکیبی انجام شود که هر کدام می‌تواند محصول متفاوتی تولید کند.