close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7565

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2005.12.30
(12)
7
(51) C 04B 26/26,
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
E 01C 19/10
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГОРЯЧЕЙ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ
СМЕСИ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 20020391
(22) 2002.05.07
(43) 2002.12.30
(71) Заявитель: Научно-производственное
республиканское унитарное предприятие "Жилкоммунтехника" (BY)
(72) Авторы: Ставицкий Виктор Дмитриевич; Новак Валерий Антонович;
Федоров Леонид Алексеевич (BY)
BY 7565 C1 2005.12.30
BY (11) 7565
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Научно-производственное республиканское унитарное
предприятие "Жилкоммунтехника" (BY)
(56) SU 1719524 A1, 1992.
SU 1770306 A1, 1992.
SU 737543, 1980.
RU 2074276 C1, 1997.
RU 2104980 C1, 1998.
(57)
1. Способ приготовления горячей асфальтобетонной смеси путем смешения каменных
материалов, битума, активатора и минерального порошка, отличающийся тем, что в качестве активатора и минерального порошка или его части используют осадок городских
сточных вод в натуральном виде с влажностью 50-90 % в количестве 1-9 мас. % (по сухому веществу), а каменные материалы и битум нагревают до температуры, обеспечивающей готовой асфальтобетонной смеси температуру 100-140 °C, причем осадок городских
сточных вод вводят в смеситель после предварительного перемешивания каменных материалов с битумом в течение 3-7 с.
2. Установка для приготовления горячей асфальтобетонной смеси, содержащая агрегат
питания каменным материалом, сушильный барабан с пылеуловителями сухой и мокрой
очистки, транспортер-смеситель, горячий элеватор, сортировочный агрегат, дозатор песка
и щебня, дозатор минерального порошка, дозатор битума и смеситель, отличающаяся
тем, что она снабжена бункером осадка городских сточных вод, питателем, подающим
приспособлением и дозатором осадка городских сточных вод.
BY 7565 C1 2005.12.30
Изобретение относится к дорожному строительству и промышленности строительных
материалов, а именно к производству горячей асфальтобетонной смеси и установке для ее
приготовления.
Известен способ приготовления горячей асфальтобетонной смеси путем смешения каменных материалов, битума и активатора, при котором в качестве активатора используют
осадок городских сточных вод, подвергнутый предварительному высушиванию, нагреванию и полному пиролизу его органической части, причем компоненты смеси подают послойно сначала в реактор, где высушенный осадок располагают между слоями нагретого
до 200-250 °С битума, а затем в смеситель [1].
Способ позволяет утилизировать осадок городских сточных вод, что является важным
для экологии. Однако способ не позволяет утилизировать этот осадок в натуральном виде
при влажности 50-90 %. А предварительное высушивание осадка, нагрев и пиролиз, а
также послойная подача осадка и других компонентов асфальтобетонной смеси, нагретых
до 200-300 °С, усложняют технологию и приводят к высоким энергозатратам. Кроме того,
способ не обеспечивает асфальтобетону повышенной сдвигоустойчивости, показывая
предел прочности при сжатии при 50 °C не выше 1,2 МПа. Такое значение показателя является достаточным для загородных дорог, но не обеспечивает сдвигоустойчивости покрытиям на городских дорогах, где требуется предел прочности асфальтобетона при
сжатии при 50 °С не менее 2,8 МПа. Способ не обеспечивает асфальтобетону повышенной
сдвигоустойчивости по той причине, что активирующие вещества - органическая часть
осадка разлагается (пиролиз), а отсутствие воды в высушенном осадке при смешении с
битумом и каменными материалами не обеспечивает вспенивания битума и соответствующей активизации компонентов, а также гомогенизации асфальтобетонной смеси.
Известен способ приготовления горячей асфальтобетонной смеси путем смешения каменных материалов, битума, активатора и минерального порошка, при котором в качестве
активатора и минерального порошка используют смесь из кварцевого песка и осадка городских сточных вод, которую получают нагреванием в сушильном барабане до сжигания
5-25 % активирующего вещества и последующего помола [2].
Способ позволяет утилизировать осадок городских сточных вод, что является важным
для решения экологических проблем. Однако способ не позволяет утилизировать осадок в
натуральном виде с влажностью 50-90 % непосредственно в технологии асфальтобетонной смеси, способ не обеспечивает высокого объема утилизации осадка, утилизирует
лишь около 0,3 % от массы приготавливаемой горячей асфальтобетонной смеси. А предварительное смешение с песком, высушивание, нагревание до температуры, при которой
сгорает 5-25 % активирующего вещества, и помол приводят к усложнению технологии и
повышению энергозатрат. Кроме того, способ не дает асфальтобетону повышенной сдвигоустойчивости, необходимой для покрытий городских дорог, обеспечивая предел прочности при сжатии при 50 °С лишь в интервале 1,5-1,8 МПа. Последнее вызвано тем, что
сжигается 5-25 % активирующего вещества осадка и из-за отсутствия воды в осадке не
обеспечивается технологическое вспенивание битума, которые дают необходимый технический эффект.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является
способ приготовления горячей асфальтобетонной смеси путем смешения каменных материалов, битума, активатора и минерального порошка, при котором в качестве активатора
используется в натуральном виде влажный шлам, образующийся в мокром пылеуловителе
установки для приготовления горячей асфальтобетонной смеси. Способ отличается простотой и позволяет утилизировать в натуральном виде влажный шлам [3].
Недостаток известного способа заключается в том, что он не позволяет утилизировать
осадок городских сточных вод. Кроме того, способ не обеспечивает асфальтобетону повышенной сдвигоустойчивости, сохраняя предел прочности при сжатии при 50 °C не вы2
BY 7565 C1 2005.12.30
ше 1,2 МПа. Последнее обусловлено тем, что шлам содержит лишь слабоактивные активирующие вещества в виде пылеватых минеральных частиц.
Известна установка для приготовления горячей асфальтобетонной смеси, содержащая
сушильный барабан каменных материалов, сушильный барабан осадка городских сточных
вод, конденсационный теплообменник осадка, реактор для пиролиза органической части
осадка, реактор для термокаталитического дожигания газообразных продуктов пиролиза и
смеситель [1].
Недостатком этой установки является то, что линия использования осадка городских
сточных вод отличается высокой сложностью, энерго- и металлоемкостью и не обеспечивает получаемому асфальтобетону повышенной сдвигоустойчивости.
Известны установки для приготовления асфальтобетонных смесей, содержащие дозаторы песка, щебня, битума и минерального порошка [4].
Недостатком этих установок является то, что они не приспособлены для использования
осадка городских сточных вод в качестве компонента горячей асфальтобетонной смеси.
Известна установка для приготовления горячей асфальтобетонной смеси, содержащая
дозаторы песка, щебня, битума и минерального порошка, а также приспособление для использования в натуральном виде влажного шлама, образующегося в мокром пылеуловителе [3].
Недостатком указанной установки является отсутствие приспособления для использования осадка городских сточных вод в технологии горячей асфальтобетонной смеси.
Задача изобретения - использование осадка городских сточных вод в натуральном виде с влажностью 50-90 % непосредственно в технологии горячей асфальтобетонной смеси
и повышение предела прочности асфальтобетона при сжатии при 50 °С.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Осадок городских сточных вод имеет влажность 50-90 %, а его сухая часть содержит
33-45 % органических веществ, 45-66 % оксидов кальция, магния, кремния, железа, алюминия, калия и натрия, а также доли процента или следы оксидов тяжелых металлов.
Поставленная задача решена тем, что согласно способу приготовления горячей асфальтобетонной смеси путем смешения каменных материалов, битума, активатора и минерального порошка в качестве активатора и минерального порошка или его части используют
осадок городских сточных вод с влажностью 50-90 % в количестве 1-9 мас. % (по сухому
веществу), а именно материалы и битум нагреваются до температуры, обеспечивающей
готовой асфальтобетонной смеси температуру 100-140 °С, причем осадок городских сточных вод вводят в смеситель после предварительного перемешивания каменных материалов
с битумом в течение 3-7 с. Для осуществления этого способа установка для приготовления
горячей асфальтобетонной смеси, содержащая агрегат питания каменным материалом,
сушильный барабан с пылеуловителями сухой и мокрой очистки, транспортер-смеситель,
горячий элеватор, сортировочный агрегат, дозатор песка и щебня, дозатор минерального
порошка, дозатор битума и смеситель, дополнительно снабжена бункером осадка городских сточных вод, питателем, подающим приспособлением и дозатором осадка городских
сточных вод. Такая установка, благодаря наличию бункера осадка городских сточных вод,
питателя, подающего приспособления и дозатора осадка городских сточных вод, обеспечивает возможность подавать и дозировать в смеситель осадок городских сточных вод и в
результате приготавливать горячую асфальтобетонную смесь с новым компонентом.
Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что заявляемое решение отличается от известного тем, что вместо влажного шлама из мокрого
пылеуловителя используют влажный осадок городских сточных вод. Такой же анализ с
аналогами показывает, что заявляемый способ отличается от известных тем, что осадок
городских сточных вод используется в натуральном виде без высушивания и какой-либо
предварительной переработки с естественной влажностью 50-90 %. Тогда как в аналогах
3
BY 7565 C1 2005.12.30
осадок предварительно высушивают, нагревают и подвергают полному или частичному
пиролизу его органической части. В прототипе и аналогах шлам и осадок подаются в смеситель вместе с каменными материалами до подачи битума. В заявляемом решении осадок
подается в смеситель после подачи битума. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".
Перечисленные отличия приводят к неожиданному неочевидному техническому эффекту: резкому повышению предела прочности при сжатии асфальтобетона при 50 °С. Если
по прототипу этот показатель не превышает 1,2 МПа, у стандартных асфальтобетонов он
находится в пределах 0,8-1,8 МПа, то по заявляемому решению он достигает 2,9-3,9 МПа.
Таким образом, использование осадка городских сточных вод по заявляемому способу
придает асфальтобетону новое свойство, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".
Сопоставительный анализ заявляемой установки для приготовления горячей асфальтобетонной смеси с другими техническими решениями в данной области техники также
свидетельствует о том, что заявляемая установка соответствует критериям изобретения
"новизна" и "изобретательский уровень", а практическая применимость подтверждается
приведенным ниже конкретным описанием заявляемой установки (фигура).
Предельные значения расхода осадка городских сточных вод (1; 9 мас. % по сухому
веществу) установлены из условий обеспечения асфальтобетону требуемых значений
предела прочности при сжатии при 50 °С (не ниже 2,8 МПа). При расходе ниже 1 мас. %
требуемая прочность не достигается, а при расходе выше 9 мас. % рост прочности прекращается.
Минимальная и максимальная температура горячей асфальтобетонной смеси (100°,
140 °С) назначены из следующих условий, 100 °С - температура смеси, при которой асфальтобетону обеспечивается достаточное значение прочности при сжатии при 50 °С и
обеспечиваются необходимые температурные условия строительства покрытия. При температуре ниже 100 °С снижается прочность асфальтобетона при сжатии при 50 °C и
ухудшаются технологические свойства смеси. 140 °С - максимальная температура горячей
асфальтобетонной смеси с осадком городских сточных вод.
Более высокая температура не требуется ни по условиям технологии, ни по условиям
обеспечения максимальных физико-механических показателей. Повышение температуры
сверх 140 °С неоправданно с позиций энергозатрат.
Продолжительность предварительного перемешивания каменных материалов с битумом в течение 3-7 с установлены из условий обеспечения грубого распределения битума
по поверхности каменных материалов и в то же время предельно краткого контактирования этих материалов между собой, пока они имеют максимальную высокую температуру.
При такой продолжительности предварительного перемешивания создаются необходимые
условия для наиболее эффективного вспенивания битума при соприкосновении его с
осадком городских сточных вод и одновременно не допускается ухудшения свойств битума от воздействия высоких температур.
На чертеже изображена схема установки.
Установка для приготовления горячей асфальтобетонной смеси состоит из агрегата 1
питания каменным материалом с устройством 2 предварительного дозирования щебня и
песка, сушильного барабана 3, сухого пылеуловителя 4, гидроциклона 5, транспортера 6
возврата шлама, трубопровода 7 сухой пыли, мокрого пылеуловителя 8, эжектора 9 для
удаления паров воды из транспортера-смесителя, образующихся при просушивании шлама, транспортера-смесителя 10, дозатора 11 битума, дозатора 12 щебня и песка, смесителя
13, приспособления 14 для удаления паров воды из смесителя, образующихся при просушивании осадка городских сточных вод, горячего элеватора 15, грохота 16 с бункерами
для хранения щебня и песка, хранилище 17 минерального порошка, дозатора 8 минераль4
BY 7565 C1 2005.12.30
ного порошка, бункера 19 осадка городских сточных вод, питателя 20, подающего приспособления 21 и дозатора 22 осадка городских сточных вод.
Установка для приготовления горячей асфальтобетонной смеси работает следующим
образом.
Щебень и песок, находящиеся в бункерах агрегата 1 питания, с помощью устройства 2
предварительного дозирования подаются в сушильный барабан 3, где они просушиваются
и нагреваются до температуры несколько выше рабочей, обеспечивающей готовой асфальтобетонной смеси температуру 100-140 °С, затем попадают в транспортер-смеситель 10.
Сюда же непрерывно подается из гидроциклона 5 влажный шлам, образующийся в мокром пылеуловителе 8 при очистке газов, отходящих из сушильного барабана и предварительно очищенных в сухом пылеуловителе 4. Перемещаясь вдоль транспортера-смесителя
10, горячие щебень и песок смешиваются со шламом, просушивают и нагревают его за
счет тепла, аккумулированного щебнем и песком. В транспортер-смеситель 10 поступает
также пыль, выделенная из газов в сухом пылеуловителе 4. Пары воды, выделяющиеся
при сушке шлама в транспортере-смесителе 10, отсасываются эжектором 9 и выбрасываются в атмосферу.
Далее щебень, песок, шлам и пыль поступают из транспортера-смесителя 10 в горячий
элеватор 15, подаются на грохот 16, разделяются грохотом на фракции, дозируются дозатором 12 щебня и песка и попадают в смеситель 13. Сюда же, в смеситель, через дозатор 18
в случае необходимости подается минеральный порошок и через дозатор 11 дозируется
битум.
Осадок городских сточных вод, находящийся в бункере 19, с помощью питателя 20 и
подающего приспособления 21 подается в дозатор 22.
После перемешивания щебня, песка, минерального порошка (в случае необходимости)
и битума в течение 3-7 с в смеситель подается осадок городских сточных вод и окончательно смешиваются все компоненты. Горячий щебень, песок и битум смешиваются с
осадком и за счет тепла, аккумулированного горячими материалами, выпаривают воду,
содержащуюся в осадке. Пары воды, выделяющиеся из осадка, с помощью приспособления 14 для удаления паров воды из смесителя выводятся в атмосферу.
В процессе перемешивания компонентов при соприкосновении битума с влажным
осадком битум вспенивается, что улучшает условия перемешивания, сокращает продолжительность процесса, повышает качество распределения осадка и битума по поверхности
каменных материалов. Вспененный битум также эффективно обволакивает минеральные
частицы оксидов, в том числе и тяжелых металлов, и таким образом нейтрализует последние, как вредные вещества.
Перемешивание заканчивается после прекращения выделения паров воды из асфальтобетонной смеси, нагретой до 100-140 °С.
Выполнение предложенного способа иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Горячую асфальтобетонную смесь готовят в производственной установке ДС-158, оснащенной бункером осадка городских сточных вод, питателем, подающим приспособлением и дозатором осадка. В качестве песка используют смесь гранитного отсева и
заграночного гранулированного шлака, взятых в соотношении 1:1. Минеральный доломитовый порошок, нагретые в сушильном барабане до 270 °С щебень и песок через дозатор
подают в смеситель и после подачи в него нагретого до 160 °С вязкого битума БНД 60/90
предварительно перемешивают 3-7 с, после чего в смеситель через дозатор подают осадок
городских сточных вод с влажностью 50-90 % в количестве 4 мас. % (в пересчете на сухое
вещество) и окончательно перемешивают. Готовая горячая асфальтобетонная смесь имеет
температуру 115 °С. Из полученной асфальтобетонной смеси изготавливают образцы и
5
BY 7565 C1 2005.12.30
определяют предел прочности при сжатии при 50 °С и другие стандартные показатели
свойств асфальтобетона (таблица).
Пример 2.
Минеральный доломитовый порошок и нагретые каменные материалы (щебень, отсев,
шлак) дозируют, помещают в нагретый лабораторный смеситель и после подачи в него
разогретого битума БНД 60/90 предварительно перемешивают материалы 3-7 с, после чего в смеситель подают осадок городских сточных вод с влажностью 50-90 % в количестве
3 мас. % (по сухому веществу) и окончательно перемешивают. Готовая горячая асфальтобетонная смесь имеет температуру 125 °С. Из полученной асфальтобетонной смеси изготавливают образцы и определяют предел прочности при сжатии при 50 °С и другие
стандартные показатели свойств асфальтобетона (таблица).
Примеры 3, 4.
Аналогично примеру 2 готовят горячие асфальтобетонные смеси, составы которых,
параметры технологии и показатели свойств приведены в таблице. В таблице приведены
также состав и показатели свойств асфальтобетонной смеси, полученной по известному
способу.
Как видно из таблицы, заявляемый способ обеспечивает асфальтобетону значительное
повышение предела прочности при сжатии при 50 °С (до 2,9-3,9 МПа), в 2,4-3,2 раза выше, чем у известного способа.
По другому важнейшему показателю свойств асфальтобетона - коэффициенту водостойкости при длительном водонасыщении получаемый асфальтобетон также существенно превосходит известные асфальтобетоны. По остальным показателям асфальтобетон по
заявляемому способу не уступает асфальтобетонам по известному способу.
Использование предлагаемого способа приготовления горячей асфальтобетонной смеси и установки для его осуществления обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:
утилизацию осадка городских сточных вод с влажностью 50-90 % в натуральном виде
без подготовки и предварительной переработки;
увеличение объема утилизации осадка с 0,3 до 1-9 % (по сухому веществу) от массы
приготавливаемой горячей асфальтобетонной смеси;
полный или частичный отказ от применения дорогостоящего минерального порошка;
существенное повышение долговечности дорожных покрытий за счет увеличения показателей сдвигоустойчивости и водостойкости асфальтобетона;
улучшение экологии за счет утилизации осадка;
упрощение технологии горячей асфальтобетонной смеси и снижение энергозатрат за
счет исключения операций предварительного высушивания и пиролиза осадка.
Способ может использоваться при производстве горячей асфальтобетонной смеси для
строительства покрытий как на загородных, так и городских дорогах, но в первую очередь
для строительства покрытий в крупных городах, особенно на городских дорогах с интенсивным автомобильным движением, в местах остановки общественного транспорта и у
перекрестков.
Экономическая эффективность способа достигается за счет замены минерального порошка осадком, упрощения технологии, отказа от сложного оборудования (сушильный
барабан, реакторы для пиролиза и термокаталического досжигания), снижения энергозатрат и повышения срока службы дорожного покрытия, например на остановках общественного транспорта с 1-2 до 5-10 лет.
6
BY 7565 C1 2005.12.30
Таблица
Компоненты складируемой асфальтобетонной смеси, параметр технологии, показатели свойств
Щебень гранитный 5-15 мм
Отсев гранитный 0-5 мм
Шлак ваграночный гранулированный 0-5 мм
Порошок доломитовый
Осадок городских сточных вод
с влажностью 50-90 %
(в пересчете на сухое вещество)
Битум БНД 60/90
Температура готовой горячей асфальтобетонной смеси, °C
Продолжительность предварительного перемешивания каменных материалов с битумом, секунд
Предел прочности при сжатии при
50 °C, МПа
Модуль остаточной деформации
при 50 °C, МПа
Предел прочности при растяжении
при 0 °C, МПа
Коэффициент водостойкости при
длительном водонасыщении
Водонасыщение, %
Набухание, %
Количество, мас. %, значение параметра,
значение показателя в примерах
1
54,4
16,0
2
38,8
30,0
3
38,8
30,0
4
53,4
16,0
известный
53,4
16,0
16,0
20,0
20,0
16,0
16,0
4,0
3,0
5,0
-
9,0
4,0
3,0
1,0
9,0
-
5,6
6,0
6,0
5,6
5,6
115
125
140
100
140-160
3-7
3-7
3-7
3-7
3-7
3,1
3,0
2,9
3,9
1,2
133
130
120
150
88
2,2
2,1
1,8
2,5
1,8
0,91
0,92
0,90
0,94
0,75
3,6
0,4
3,7
0,4
3,8
0,4
3,5
0,4
3,7
0,5
Источники информации:
1. SU 1825764, 1993.
2. SU 1770306, 1989.
3. SU 1719524, 1992.
4. Новиков А.Н. Установки для приготовления асфальтобетонных смесей. - M.: Высшая школа, 1977. - С. 232.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
150 Кб
Теги
by7565, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа