Главная  Свойства 

 

Дегти

 

Деготь получают путем сухой перегонки (при высокой температуре без доступа воздуха) твердых топлив — каменного угля, торфа и древесины. В процессе перегонки химическая структура перегоняемого вещества полностью изменяется, в результате чего получают каменноугольный, торфяной или древесный деготь. Лучшими строительными свойствами по сравнению с торфяным или древесным обладает каменноугольный деготь. Поэтому в строительстве применяют в основном каменноугольный деготь.

 

Сырой каменноугольный деготь представляет собой черную маслянистую жидкость сложного состава. Каменноугольный деготь применять в сыром виде в строительстве нельзя ввиду того, что он содержит много летучих и легковымывающихся составных частей и воды. Для повышения качества дегтя из него отгоняют воду, легкие и часть средних масел. В результате получается так называемый отогнанный (дистиллированный) деготь, пригодный к применению в строительстве. Однако наиболее часто в строительстве используют составленный деготь, получаемый сплавлением песка с антраценовым маслом или частично отогнанным дегтем.

 

Деготь имеет в основном те же свойства, что и битум, кроме того, он обладает клеящей и вяжущей способностью, вязкостью, биостойкостью и др. Наиболее характерным свойством дегтя является его высокая способность прилипать к поверхностям металла, камня, дерева и других материалов. По сравнению с битумом деготь имеет пониженную теплоустойчивость. При незначительных повышениях температуры вязкость дегтя быстро снижается. Кроме того, для дегтя свойственна неустойчивость к процессам старения. При его эксплуатации под действием атмосферных факторов он становится хрупким. Однако в противоположность битумным дегтевые материалы обладают высокой гни-лостойкостью.

 

Деготь, как и битум, применяют в качестве вяжущего вещества в дорожном строительстве, для приготовления дегтебетона, изготовления кровельных и гидроизоляционных материалов (кровельного толя). Кроме того, в строительстве иногда использут каменноугольную или древесную смолу для обмазки деревянных конструкций (столбов). Из дегтя путем его перегонки получают антраценовое масло, которое также применяют в строительстве.

 

Каменноугольный пек получают после отгонки из каменноугольного дегтя всех летучих продуктов (маслянистых фракций). Каменноугольный пек изготовляют трех марок: твердый, средний и мягкий. Марки пека различают по температуре размягчения; твердость его зависит от степени отгонки антраценового масла: чем больше остается антраценового масла, тем мягче пек.

 

Пек представляет собой черное аморфное вещество, твердое при нормальной температуре. В строительстве применяют в основном пек двух видов (марок): средний с температурой размягчения 65—75° и мягкий, имеющий температуру размягчения 45—50°. Пек обычно применяют в смеси с дегтем или антраценовым маслом. Смешиванием пека с дегтем или антраценовым маслом получают составы с высокими вяжущими свойствами, слабо размягчающиеся под действием солнечных лучей, обладающие высокими клеящими свойствами и нехрупкие.

 

Пек в смеси с антраценовым маслом применяют для пропитки кровельного картона, приготовления приклеивающих мастик, лака (кузбасский лак) для окраски стали.

 

Производство каменноугольного дегтя. Вначале получают сырой каменноугольный деготь в процессе коксования или газификации угля, или полукоксования при выработке генераторного газа. С этой целью в коксовую печь загружают подготовленную шихту из обогащенных каменных углей разных марок. Шихту нагревают без доступа воздуха; коксование заканчивается при температуре 1100—1200°С после полного удаления из угля летучих веществ. В процессе коксования пары сырой каменноугольной смолы и аммиачной воды улавливаются в холодильниках, где происходит их конденсация. Вместе с парами в холодильниках осаждаются мельчайшие твердые частицы угля и кокса. Далее продукты конденсации направляются в дегтеотстойники. В них частично сырая смола отделяется от аммиачной воды. Выход сырой смолы или сырого дегтя составляет до 5% массы коксуемого угля.

 

Полукоксование шихты в печах производится при температуре 500—700°С с получением низкотемпературного сырого дегтя.

 

Дегти — органические вяжущие вещества вязкой или жидкой консистенции, получаемые как побочный продукт при сухой (дест- , руктивной, без доступа воздуха) перегонке твердых топлив (каменного или бурого угля, торфа, сланцев, древесины). Наибольшим распространением в строительстве пользуются каменноугольные дегтевые вяжущие вещества. Широко применяют также и сланцевые дегти, называемые сланцевыми битумами. Ниже рассмотрены технологии каменноугольных и сланцевых дегтей.

 

В газовых печах (ретортах) газификация каменного угля осуществляется при температуре 1250—1300°С, выход сырой смолы при этом еще меньше, чем при коксовании.

 

1,2 — сборники продуктов перегонки; 3, 4 — водяные холодильники; 5 — теплообменник-обезвоживатель; 6 — шламовая труба; 7 — вертикальный куб; 8 — сливная труба; 9 — пекотушитель; 10 — пековая емкость

 

Сырой деготь содержит большое количество легколетучих и кристаллических, а также токсичных и окисляемых веществ, что приводит к резкому ухудшению его свойств во времени (старению). Поэтому его отправляют на дегтеперегонную установку. Технологическая схема дегтеперегонной установки периодического действия показана на 1 В теплообменник загружают сырой деготь, и путем подогрева отходящими парами дегтевых масел до 80—100°С он частично обезвоживается. Далее этот деготь поступает

 

При непрерывном процессе перегонка сырого дегтя производится в вакууме. На таких установках кубы последовательно соединены трубопроводом, при этом деготь перемещается из одного куба в другой и в каждом кубе отгоняется определенная фракция. В последнем кубе собирается пек. Каменноугольные пеки выпускают двух видов: среднетемпературный марок А и Б и высокотемпературный.

 

1 Технологическая схема дегтеперегонной установки периодического действия:

 

Пеки не растворимы в воде, но хорошо растворяются в скипидаре, сероуглероде и хлороформе, имеют достаточную стойкость к растворам солей и кислот, более гнилостойки, чем битумы. На основе пеков изготовляют приклеивающие мастики в гидроизоляционных работах. Для получения пека с повышенной температурой размягчения проводят перегонку дегтя с рециркуляцией воздуха, при этом происходит отбор дистиллятов. Хлорирование и сульфирование пеков повышает их температуру размягчения до 140°С.

 

в перегонный куб 7, где при подогреве из него выделяются пары маСел, которые по шлемовой трубе б направляются в змеевик теплообменника. В холодильнике 3 происходит полная конденсация паров дегтя, после чего дистилляты поступают в сборники 1, в которых собирают фракции, отогнанные в определенных интервалах температур. После окончания перегонки в кубе остается пек, который через сливную трубу 8 выпускают в пе-котушитель 9 (пеки легко воспламеняются уже при температуре 400°С). Охлажденный до 150°С пек поступает в пеко-вую яму или в тару. В сборник из теплообменника поступает конденсат, который образуется в холодильнике Далее цикл повторяется.

 

Как указывалось выше, дегти имеют повышенную способность к прилипанию благодаря большому количеству в их составе полярных групп веществ и фенолов. Однако фенолы токсичны, вымываются водой, поэтому их содержание ограничивают.

 

Истинная плотность пеков 1,1—1,26 г/см3, температура вспышки в открытом тигле 170—190°С.

 

Низкая погодоустойчивость и старение дегтей происходят в связи с испарением летучих веществ; этому способствует также наличие в дегтях ненасыщенных высокомолекулярных углеводородов, которые окисляются и полимеризуются, и активных веществ. Со временем групповой состав дегтя изменяется, что приводит к потере им пластических свойств при пониженных температурах, увеличению хрупкости дегтевых материалов. Для установления стабильности свойств дегтя определяют его фракционный состав и проводят испытания остатка после нагревания до 300°С.

 

Свойства каменноугольных дегтей зависят от их состава и структуры. Основным механическим свойством дегтей является вязкость, которая быстро снижается даже при незначительных повышениях температуры. Условная вязкость дегтей характеризуется временем истечения в секундах 50 мл дегтя через отверстие диаметром 5 или 10 мм при температуре 30 или 50°С. Вязкость дегтя определяют на стандартных вискозиметрах. В зависимости от вязкости дегти подразделяют на марки: Д-1, Д-2, Д-3, Д-4, Д-5, Д-6 (табл. Ю.5.). Для получения дегтя требуемой вязкости нередко сплавляют два вида дегтя разной вязкости.

 

Температуру размягчения остатка, полученного после отгона фракций до 300°С, определяют так же, как и температуру размягчения битумов на приборе «Кольцо и шар».

 

Биостойкость дегтей — высокая, цвет — черный, имеют специфический запах каменноугольной смолы, токсичны. Температура вспышки дегтей 150—190°С, температура воспламенения 180—270°С. Истинная плотность каменноугольных коксовых дегтей 1,1—1,3 г/см3, а газовых дегтей — 1,0—1,2 г/см3.

 

С целью увеличения вязкости, повышения теплоустойчивости и улучшения других свойств в каменноугольную смолу или низкома-рочный деготь при температуре 180—-200°С вводят серу и серосодержащие материалы. При этом происходит дегидратация углеводородов дегтя и изменяются межмолекулярные связи.

 

Погодоустойчивость и степень устойчивости к изменению вязкости дегтя оценивают по содержанию в нем легких, средних и тяжелых масел, которое определяется разгонкой пробы дегтя в специальном аппарате — стеклянном одношариковом дефлегматоре.

 

Дегти имеют переменный групповой состав в зависимости от сы-рья и технологии его переработки. Для определения группового со-става деготь подвергают фракционной разгонке. В нем содержатся твердые, углистые неплавкие вещества, не растворимые в органических растворителях и называемые свободным углеродом, твердые неплавкие дегтевые смолы, растворимые только в пиридине; вязкоп-ластичные плавкие дегтевые смолы, растворимые в бензоле и хлороформе, которые придают дегтям эластичность; жидкие дегтевые масла: легкие — с температурой кипения до 170°С, средние — 170—270°С, тяжелые — 270—300°С и антраценовые — 300—600°С; твердый остаток свыше 360°С называется пеком (в древесных дег-тях — варом).

 

Для определения содержания фенолов в дегтях из фракции 170—270°С, полученной при перегонке пробы дегтя, извлекают фенолы щелочью и измеряют приращение объема щелочи. Определение нафталина заключается в измерении количества осадка, выделившегося при кристаллизации фракции 170—270°С.

 

В ассортименте дегтевых материалов, кроме отогнанных, получаемых на дегтеперегонных установках, имеются еще и окисленные. Они получаются из отогнанных с помощью дополнительного окисления воздухом при температуре 170—200°С в кубовых аппаратах в течение 4—16 ч в зависимости от сырья и требуемой вязкости. Окисленные битумы выпускаются марок ДО-4, ДО-6, ДО-7 и ДО-8.

 

Улучшают качество дегтей введением минеральных дисперсных наполнителей в количестве до 30% (молотого известняка и доломита, каменноугольной и цементной пыли). Такие дегти называются наполненными. Их состав подбирают расчетом или лабораторным тем. Наполненные дегти выпускают двух марок: ДН-7 вязкостью Чо = 3—70 с и ДН вязкостью Cjj = 70—120 с.

 

К одной из разновидностей дегтевых вяжущих веществ относится сланцевый деготь. По консистенции он разделяется на вязкий11 жидкий, а по генезису — побочный продукт сухой (деструктивной) перегонки горючих сланцев, точнее, их органической части — керогена. Кероген нерастворим в органических растворителях и не выплавляется при обычном нагревании сланцев. Сухая перегонка горючих сланцев осуществляется в камерных печах при температуре

 

Деготь представляет собой сложную дисперсную систему, средой в которой служат масла, а дисперсной фазой — свободный углерод и твердые смолы. На поверхности частиц углерода содержатся слои молекул вязкопластичных смол, кислых и основных веществ. В зависимости от концентрации таких мицелл изменяются структура и вязкостные свойства дегтя. Структура дегтя приближается к типу суспензии, поэтому вязкость существенно зависит от концентрации твердой фазы, механических и тепловых воздействий. При пониженных температурах некоторые ароматические углеводороды, находящиеся в маслах, могут выкристаллизовываться с образованием твердого нафталина, антрацена и др., что приводит к понижению вяжущих свойств дегтя. В отличие от битумов, в дегтях имеются не только анио-но-, но и катионоактивные вещества, которые способствуют более тесному физико-химическому контакту с материалами, на которых деготь образует пленки. Дегти быстрее стареют, чем битумы, что приводит к охрупчиванию ИСК, изготовленных на их основе.

 

Сланцевые дегти значительно чаще именуют битумами, поскольку их групповой состав и свойства ближе к признакам битумных вяжущих веществ. Как и нефтяные битумы, они по консистенции разделяются на вязкие и жидкие.

 

В строительстве наибольшее применение имеют составленные (препарированные) дегти, получаемые смешением горячего пека с антраценовым маслом или другими жидкими дегтевыми веществами — пековой смолой, тяжелым маслом и др. Пек как твердое или вязкое аморфное вещество черного цвета состоит из смолистых веществ, свободного углерода, частиц кокса и угля, антрацена, феная-трена, нафталина и масел.

 

Жидкие битумы сланцевые по условной вязкости, определяемой вискозиметром, подразделяют на марки С 12/20, С 20/35, С 35/70, С 70/130, С130/20 Они имеют температуру вспышки не ниже 130°С.

 

^00 600°С без доступа воздуха. Элементарный состав колеблется в довольно широких пределах, что является характерной особенностью дегтя: углевода 55—80%, водорода 6—10%, кислорода 7—-35%, серы 1,2—11%, азота 0,2—4,5%. Групповой состав,%: масла 46—60, смолы 18—27, асфальтены 12—30.

 

Битумы сланцевые применяют в дорожном строительстве, используют для приготовления эмульсий и паст, компаундированных вяжущих веществ, а также для кровельных работ. Они сравнительно легко совмещаются с нефтяными битумами и дегтевыми материалами. Опыт эксплуатации асфальтовых дорожных покрытий на основе сланцевых битумов (дегтей) показал, что перегрев каменных материалов приводит к повышению вязкости вяжущего вещества и снижению водоустойчивости и эластичности покрытия.

 

Вязкие битумы сланцевые характеризуются: пенетрацией при температуре 25°С в пределах 110—330°С; температурой размягчения по прибору КиШ — свыше 30°С; температурой хрупкости — не более 14°С; температурой вспышки — не ниже 140°С. Они имеют марки: БСК 110/190, БСД 190/250 и БСД 250/330.

 

Сланцевые битумы отличаются от нефтяных меньшей тепло- и атмосферостойкостью. Процессы старения имеют в основном характер полимеризации и окисления ненасыщенных углеводородов, вымывания водорастворимых соединений и улетучивания.

 



Фундаменты на проса дочных грунтах. Кровли из асбестоцементаых плоских и волнистых листов. Кровли из мягких материалов. Крыши бань и саун. Легированные стали и твердые сплавы. Малярные работы. Материалы и изделия из горных пород.

 

Главная  Свойства 



0.0112