автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.07, диссертация на тему:Комплексное исследование состава и свойств битуминозных пород Западного Казахстана и пути их применения

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ Т1ВДЮШТИЕСКИЙ ' - ИНСТИТУТ. -

.. На правах рукописи

СТРМОВА НИНА. АНДРЕЕВНА ¿Ъ'^луг*}

КОМПЛЕКСНОЕ ИССЩОВАНИЕ СОСТАВА ' И СВОЙСТВ МГУМИНОЗНЬХ ГОРОД ЗА- ' ПАДНОГО КАЗАХСТАНА И ПУТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Со. 1.7.07 - "Химическая технолс ид топлива й газа"

АВТОРЕФЕРАТ.

диссертации на соискание пеной степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1992

ч

. Работа Екполнена в Института химии нефти и природных солой эдвыил наук республики Казахстан.

Научный руководитель . V ...•

доктор технических наук, • "■'-..''• РОЗЕНТАЛЬ ...'•

профессор- . Дмитрий Александрович

Стадиальные оппоненты: '

доктор химических яаук, ' . . ' .СЫРОЕЖКО

дог^нт ■'•.. . ' • ' Александр Михайлович

кандидат технических на^,• " . ./:'• КЙСИНА .;•.

стараий научный. сотрудник Антонина Михайловна.

«Ведущее предприятие: Всесоюзны* научно-исследовательский к ;>гчолого-разведочный институт (ВНИГРИ) , , ... (Санкт-П-тербург) ;

. Защита состоится ^^ авраля 1992 г. а (О час, иа зассданиг Специализированного совета Д 063.25.07 дри ' Санкт-Петербургском технологическом институте подвесу: 196013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского технологического института.

Отзывы и замечания по автореферату,'заверенные гербовой печатью, просим высылать по вышеуказанному адресу. • ^

Автореферат разослан " ие&п 1992 г.

Учит "" св!фвтарь Специализированного овета кандидат химических наук

В.В.Громова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ¿••туальность работа. Битуминозные породы представляют интерес как горючие ископаемые, органическая часть которых является близким аналогом нефти. Ресурсы битуминоз-- них пород значительны, и гчи превыаалт запасы обычных не-фтей. Только на территории Западного Казахстана их ориентировочные запасы составляют более I млрд.т. Битуминозные -порода практически не изучены, поэтому для выбора направлений рационального использования этого нового источника углеводородного сырья требуется глубокое изучение соста ч и свойств природных битумов, что позволило бы в дальнейшем обоснованно развивать новк" технологические приемы их переработки.

Работа выполнена в научно-исследовательском инстит; те химии нефти и .природных солей Академии наук респубя! ч • Казахстан в со гветствии с координационным планом научно-исследовательских работ по проблемам: 2.14.1.б.1976-1960г. "Исследование физико-химических свойств конструкционных ' ; матер, длов на основа и.нудного ст лья Западного Казахстана, 2 9.1.1. "Исследование углеводородного состава, строения я свойств компонентов легких, высс жилящих, остаточмк 'фращу.й нефтей и битуминозных пород"; 24.2.Ъ.06.5. 19861991гг. ''Комплексное исследование нефтебитушнозт"' пород ( КВП) и выссковязких нефтей .

Основные исследования по теме диссертац.л содврцатся в отчете "Исследование физико-химических свойств конструк-цииших ыате^ алов на основ нер.уднто сырья Западаого Казахстана" О? гос. регистрации 77064О02).

Цель работы.Исследование состава и свойств битууи-иозных пород и осождение путей их применения. Разработка и внедрение битумокшнеральных смесей для дорожного строительства на основе битуминозных пород и низкомолекулярного полиэтилена ( НМПЭ). Разработка способов выделения природных битумов кз порода и йолучения на их основе впсокоплавких битумов и спецбитумов.

Для дйстияения цели необходимо было провести исследования по следующим направлениям:

-лучение состава и свойств природных битумов в за-' г.асимостн от глубины залегания продуктивного слоя;

- -определение фракционного состава и характеристики нефтяных остатков; '

-окисление природных битумов, выделенных из породы с помок&ю органических растворителей; ■ - ^модифицирование природных битумов НАШ, реологическая характеристика полгмер-битумных композиций, их статен >; ..."

; ' -модифицирование" бктумоминеральных смесей на основе ' 'битуминозных пород НШИ и известняком;

-изучение к определение оптимальных условий выдела- ! ,ния природных битумов из породы методом водной экстракции;

. -получение еысокс аавких битумов окислением щелочных Природных битумов. .' • . .'

Научная ковиана, Впервые на основании экспериментальных данцг-•дана полная характеристика органической и ми-неральнои составляющих битуминозных пород. В резул'™ате ;■ проведенных исследований автором:

-предлонеко для стабилизации и гидрофобизации природных битумов модифицировать их .' ШЭ;

-установлено, что введение НМЛЭ непосредственно в процесс приготовления битукоминеральккх смесей на основе битуминозных пород наиболее целесообразно;

-определен состав полярного десорбента для процесса извлечения нефтяных углеводородов из битуминозных пород методом водной экстракцией, позволяющего полностью выделить органическую часть;

-предложен способ получения эысокоплавпих битумов окислением продуктов, выделенных из битуминозных пород водной экстракцией.

Практическая ценность работы.Результаты исследования структура и свойств природных битумов, выделенных из пород органическими растворителями, показали, чтс, они характеризуются химической и ;рмическоЯ нестабильностью, поэтому исключена возможность как непосредственного ис-пол! ■»ования битуминозных пород для дорожного строительства, так и в качестве компонента асфальтобетонных смесей.

Разработан состав'дорожного асфальтобетона на основе .битуминозных пород и низкомолекулярного полиэтилена с включением более крупных фракций минерального наполните-:ля, отвечающий требованиям ГОСТ 9128-84.

Совместно с БапйИИ Нь разработаны "Рекомендации по у лучись .л свойств кироиинеральных композиций для дородного покрыия''.

• • Реализация результатов исследований. Дорокно-строи-тельными организациями Министерства автодорог республики

• Казахстан построено более 10 км покрытий с использованием битуминозных пород и НМЛЭ. Экономический эффект от вне внедрения научных разработок со'^ави;, 3 тыс.рублей на ;..

* I км покрытий.

Апробация работы.Основные положения диссертации доложены на Республиканских"конференциях:"Охраны природы « рациональное использование природных ресурсов"(Караган-; да, 1977), "Проблемы переработки тяяелых нефтейЧГурьзв, . 1980) "Проблемы переработки остатков сернистых и высоко' сзрнистнх нефтей и сернистых газовых конденсатов" (Уфа, 1^64), а также на Всесоюзном совепгчии по комплексной ле-рера^-.тке и использовании нефтебитуиинозкых -'ород (Гурьев, ■ 1982), Всесоюзной конференции по проблемам комплексного освоения природных битумов и чысоковязких нефтей >Казань, 1991).

Публикации: По теме диссертации опубликовано II яэ— пэ"шх работ в той числе 3 авте зких свидетельства на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 138 страницах тинописного текста, состоит из введения, четырех глав, выводов и приложения, содержит 15таблиц, ЗСрисунков, список использовалной литературы, насчитывающий 150 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

На залрггу выносятся:

-комплекс исследований структуры и свойств природных битумов битуминозных пород месторождений Мунайлы-!1ола и Иманкара;

-принцип создания высококачественных смесей для до-

)®н -о строительства на основе битуминозных пород;

- эффективность разработанного процесса водной экст-' ¡.акции выделения нефтяных углеводородов из битуминозных пород с последующим использованием их в качества сырья : для получения высокоплавккх битумов.

' • '. "" '• С0ДНРМШ1Е РАБОТЫ

' Вс введении обоснована актуальность решаемой пробле-. мы, покапана новизна, практическая ценность работы и сфор- . кулировалы основные положения, которые еыносятся на защиту.-

В порвоР главе представлен литературный обзор по теме . диссертации, в'котором рассмотрено состояние изученности ь.лросов, связанных с ^следованием химического состава, строения и свойств органически составляющей.битуминозных пород и их практическое использование. Рассмотрены последние достижения ь области исследований состава и структуры ТНО н битумов. Показана взаимосвязь структуры и состава битумов от действия внешних факторов и времени, проявляющееся а соответствующем многообразии и различии их физических состояний и свойств старение битумов). Рассмотрен механизм адсорбционного взаимодействия битумов' с минимальными наполнителями и обосновано использование щелочных реагентов в процессе отделения нефтяных углеводородов от минеральных частиц. Приведены отличительные особенности состава природных битумог. и подчеркнута необходимость их полного исследования как для квалифицированного использования, так и для целенаправленного регулиро-* вания структуры и свойств.

Во второй главе приведена характеристика проб исследуемых месторождений битуминозных пород, дано описание методик исследований.

В качестве объектов исследований слупили спиртотолу-ольные экстракты проб битуминозных пород месторождений Мунайлы-Мола, отобранных с • юных глубин залегания продуктивного слоя, и усредненной пробы месторождения Иман-карг Данные месторождения по степени разведанности и запасам являются перспективными месторождениями Западного Казахстана.

Определение товарных характеристик природных битумов провод;ши по стандартным методикам, описанным в ГОСТ на нефтяные промышленные битумы (табл.1). Установлено, что по ряду показателей природные битумы близки требованиям ГОСТ на дорокные битумы марки БНД 200/300 и их свойства находт„д в зависимости от глубины залегания породы.

Таблица I.

физико-механические свойства природных битумов месторождений Мунайды-Мсла и Иианкара

Наименование показателей

Битум Цунэ^лы-Мола __ т Р о о ы

2 13!

_! Битум

_! Иманка-

^ I

Глубина проникания

. 2>"°<Г 165 220 230 300 280

0°С 45 56 65 70 52

УсЛОВ'"\Я вязкость по

вискозиметру с отв. б *сз при 60°С, с - 930 1030 980

Температура, °С

размягчения 41 26 - 22 ■ 20 30

хрупкости -II -15 -14 -15 -17

размягчения после прогрева при 160 С 35 32 33 39

47

вспышки 210 205 205 200 205

Ра^яжимост^. см при 25 С ы п е I 0 0 65 100

о°с 60 75 90 40 45

Испытание на сцепление

с мрамором ВИД ера ива е т

или песком н е т

Содержание водораст- -

воримых соединений, иас.% з Плотность, кг/и 0,27 0,30 0, 38 0,29 0,

1020 1009 996 996 991

Глубина залегания проб: I) 0...1 м; 2) 1...2,5 м;

3) 5...? М; 4) 18...20 ы. Исследованные битумы характеризуется высокими кислотными числами 5,3___мг КОН/г и числа! ; омыления 11,5

...37 мг КОН/г, свидетельствующие о значительном количестве кислородсодержащих соединений; при хроматографии ^ кас лные соединения в составе битумов проявляется как спиртотолуольные смолы (табл. 2) и говори о высокой химической и поверхностной активности природных битумов.

Таблица 2.

Изменение компонентного и элементного составов природных битумов Мунайлы-Мола и Иманкара

Компонентный состав, мас.^

Битум Мунайлы-Мола

п р о о и

! I

2 ! 3 ! 4

Битуи Иманкара (ус^.пр.)

оодинения:

ли^афино-нафтеновые 29,8 30,1 31,1 33,1 38,3 '

моноциклоароматические 9,4 . 10,0 10,3 11,5 5,3

бициклоароматическис 6Д гм 8,5 5,6 7,5

полициклоароматическке 7,0 6,3 ■5,6 7,0 П.7

сумма масел 51,3 53,5 55,5 57,2 62,8

толуольные смолы 2,5 6,7 10,5 11,4 6,7

спиртотолуольные сколы. 33,1 28,9 24,7 25,3 24,4

сумма смол 35,4 35,6 35,2 36,7 31,1

асфальтены 13,3 10,9 9,3 6,1 6,1

отношение -£5||£5|5й__ 3,9 4,9 6,0 9,4 10,3

Элементный состав, мае.

С 82,8 82,9 82,1 81,6 79,8

Н 10,5 10,8 11,2 П,7 10,5

(Н/С)ат ■ 1,51 1,55 1,63 1,72 1,58

3 3,0 2,7 3,0 2,8 4,5

// 0,9 1,1 1,4 I,' 1,3

0 2,6 2,5 2,3 2,2 3,9

Природные битуш отличавтся высоким содержанием пара-.фино-нафтеновых соединений и незначительным содержанием ароматических масел, что мокет свидетельствовать об их структурной нестабильности. Элементный анализ показал,что они содержат высокую концентрация гетероатомов. Соотноше-

ние (Н/С)ат нине величины, характерной для промышленных битумов, это обусловлено как ароматичностью природных битумов, так и высоким содержанием гетероатомов.

Установлено, что содераакие фракций, шкипающпх до 350°С ддя битумов месторождения Мунайлы-Мола составило 9,1% , лля битумов месторождения Иманкара - 6,6^ по отношению к массе породы, и соответственно 42,9 и 36,45? по отношении к массе битума.

После отгона фракций до 200°С нефтяные остатки по основным показателям качества соответствуют требованиям ГОСТ ¿2245-66 на битумы дорожных марок ЕН 60/90 (табл.3). Показано, что при 200-250°С иде~ испарение легких фракций и незначительное образование асфальтенрв в битуме Цунайлн-Нола и заметное - в битуме Иманкара. Характер изменения компонентного состава подтверждается термическими исследованиями (рис.1).

Рис.1. Деривато-грамма битуминозных по-Г<"1 местороддения 1!у-Нчалы-Мола

На дериватограмые видно, что в пределах 200-250 С наблюдается эндоэффект, связанный с испарением легких фракций. Подъем температуры вьше 250°С прг-'одит к появлению экзотермического эффекта с максимумом при 345°С. Сопоставление его с кривыми ДТС и ТС (изменение массы) доказывает, что данный эффект связан с химическими провесами. Даль эйший подъем температуры (выше 350°С) приводит

Таблица"3.

.»став и свойства природгек битумов месторовдений Мунайлы-Мола и Икашара до и после отгона .ттгих фракций, выкипающих до 200,250 и оэО С

состав, мае.? ! битум ! марки 1 БН 60/90! до отгона !до 200° |до 250°!до 350°С , АРоЙ^- до 200° ¡до 250°С

Соединения:

пара?ино-нафтеновые 15,9 30,1 25,2 23,8 21,9 38,3 29,1 19,4 ;

моноциклоарома-тические 12,8 9,6 7,7 7,5 . 4,9 5,3 • 5,3 . ,2 ;

би- и полицикло-аромс.тические 28,7 8,1 9,1 9,3 6,9 19,2 20,8 20,0 ;

толуольные смолы 13,9 11,5 11,5 12,6 14,6 6,7 7,9 8,6 !

спиртотолуольные смолы 17,7 32,6 36,2 35,9 35,1 24,4 • 29,4 32,4

асфальтены П.О 8,1 10,3 10,9 16,6 ,6,1 ■ 7,5 14,4 :

Товарные свойства: !

пенетрация,0,1мм 68 300 87 65 58 • 280 85 56

температ"ра,°С ]

размягчения 46,0 26,0 45,0 45,5 52,0 29,5 45,5 51,0 !

хрупкости -14,0 -13,5 -15,0 -12,5 -10,0 -17,0 -17,5 * -14,0' |

са

К более глубоким превращениям органической массы битуминозных пород.

| Изучение низкотемпературных свойств природных битумов показало шсокув температурную чувствительность к изменения скорости охлаждения и температуры разогрева образцов. Повышение температуры хрупкости при этом связано с образованием более лесткой структуры и усадочными явлениями, Дилатометрическими исследованиями установлено, что с изменением температуры структурные изменения в природных биту-пах сопропопдаэтся значительной усадкой их объема, что подтверждает нпзггуя трегршостойкость природам битумов.

Диэлектрические исследования показали, что ассоциа-тн природных битумов разругаются и пере:: ',ят б состояние молекулярного раствора при _.0°С. Емсокая температура перехода структуры битумов в истинный раствор обусловлена' энергией образования асссциатоп, т.е., их днпольнюл моментом, и хорояо согласуется, с состава и природных битумов, в котором представлено значительное количество 5-,0-// -содерлосупс соединенна, присутствие которых определяв? и высокие значения диэлектрической проницаемости. Определено, что переход структуры прйродюгх битумов от истинного раствора в стеклообразное состояние находится в интерпале температур Г70...-38°С.

В третьей гласе рассмотрена возмогиость использования природных битумов кик сырья для получения высококачественных битумов дорогзпгс марок. Показано, что при окислении природных битумов, экстрагированных спиртото-луольной смесь»,' получается продукта, иеудовлвтворягоцке требованиям стандарта по те:.шературам хрупкости и размягчения.

Для стабилизации структуры, улучшения низкотемпераа турных свойств и пластичности природцпзс бнтукоа использован низкомолекулярннй полиэтилен, как гг.т'более доступный побочный продукт производства пол:элороп. И^мекенкэ товарных свойств природных битумов, иодкфицпровашшх полиэтиленом, показаны на рис. 2.

%сс

Т 'С ■

Рис. 2. Зависимость товарных характеристик 61 умов иу-найлы-Мола от кон -центрации полимера: 1-изменение пенет-„ рации; 2-изменение температуры размяг- • чения; 3-изменение температуры хрупкости

Как видно из рис. 2, при введении 3-5 нас.Я НМПЭ наблюдается область низких температур хрупкости, обусловленной свойствами полимера, и свидетельствующая о постепенном накоплении флокул нерастворившегося полимера в компаунде, а такие об увеличении его объемной фазы.

Рассуждения об изменении структуры природных битумов при введении НА1ГО подтвердились исследованиями микроструктуры композиций с помощью оптического микроскопа, ко.торые показали, что в данном интервале концентраций полю ра, в битумах образуются- неравномерные по толщине и плотности сетчатые структуры; произошло образование двух непрерывных 4-к : низкомолекулярного полиэтилена и битума.

Установлено, что по своим товарным характеристикам композиции с 5 мас.% НМПЭ соответствуют требованиям ГОСТ }2245-84 на. битумы дороетых марок БДЦ 90/130.'

Реологическими исследованиями установлен характер аэрушения структуры композиций под воздействием прилс..;ен-1ых нагрузок. Показано, что логарифмическая зависимость вязкости от температуры для композиций с 3-5% НМПЭ в интервале температур 80..Д20°С имеет нелинейный характер.

Это явление мы объясняем уменьшением растворимости ролиэтиленов в компонентах битума и появлением в нем кристаллической фазы, которая плавится з указанном интервале

температур, нарушая линейную зависимость вязкости от температура. Наше предположение подтверждается изменением товарных показателей этих композиций: скачком температуры размягчения (на Ю°С)и резким уменьшенном пенетрации (на 70-0,1 мм).

Показано, что вязкость модифицированных битумов при технологкческ; . температурах приготовления асфальтобетонных смесей практически не увеличивается, что важно, поскольку она определяет толщину пленки битума, образующуюся на поверхности минеральных наполнителей.

Получены результата влияния полимера на стабилизацию свойств природных битумов. Относительное изменение показателей "состарешгцх" композиций, сбразщ которых были выдерканы в течение длительного вре: -ни на открытом воздухе (16 месяцев), составлю: пенетрации 7,5...12,5%, температуры хрупкости II ,0.. .113/5, температура размягчения 10,5...14,0^, дли природного битума соответствешю: 24,0; 35 ¡6 и 25,5$.

Установлено, что в воде процесс старения природных битумов идет значительно инстрео, чем на воздухе. Они гидрофильш за счет высокого содержания кослородсодеряа-грег соединений, а ШПЭ спм гидрофобен н придает эти свойства композиция!.!. Относительной изменение температуры размягчения при длительно:! кгдер:лп.'анин образцов .в воде для битума составило-36,0, для композиций п среднсм-19$.

Для СОХрБИСНИЯ специфические СВОЙСТВ бйТуШНОЗНЫХ пород и придания природном битумам необходимой структуры и гидрофобных свойств,указанинй-полимер. вводили непосредственно в процесс приготовления битуг.'сксннералыяи смесей.(табл. 4).

Результаты показали, «-"о обработка бнтушнооьчсс пород и минерального наполнителя горячим полимером резко повышает прочностные характеристики ст;есой при 0°, 20°и 50°С. Наибольший эффект наблюдается ггри добавлении 510% ШГВ на смесь. Изменяя структуру и свойства битумов, а также процессы, происходящие на поверхности раздела битум-минерал, полимер придает получаемым асфальтобетонном смесям хорошие эксплуатационные свойства.

Таблица 4.

Физико-механические свойства битумонинеральных смесей на основе битуминозных пород, модифицированных низкомолекулярным полиэтиленом

Состав смеси, и&с.% ! Предел про* ! кгс/см* ;ности при сжатии, ■ при !Коэффициент!Водонасы-!водоустой- щение по ^чивости ! общему, в 1 !Набухание |П0 объему, ; ' % 1 !

киры ! НМГО 1 ! минеральный ,наполнитель ! 20° ' 50° ! ! Оо ! '20°водона-сьпц.образцо

ЬО _ 40 13,5 7,5 25,0 7,2 0,53 3,8 2,32

58 г 40 16,3 9,1 34, 14,1 0,66 2,1 1,93- '

57 3 40 . 23,1 13,0 35,5 21,5 0,93 2,0 1,08

55 5 40 39,5 17,5 - 39,1 38,1 0,96 1,8 0,81

50 10 40 45,8 21,2 57,6 44,7 0,98 1,2 0,32

45 ■ 5 50 42,8 18,9 43,5 41,9- 0,98' 1,6 1,02

40 10 50 48,1 £1,5 53,8 47,5 0,99 1,0 0,26

Качество битумоминеральннх смесей на основе битуми~:-; нозннх пород (киров) улучЕаэтся с использованием з качестве минерального наполнителя известняка. Показано, что наибольшие значения стандартных показателей имеет смесь при-соотношении ик_редиентоз кир:кинеральнйй наполнитель 45: ; 55. При атом показатели прочности на снатие при 50°,20° и 0°С соответственно рапш 25,0; 66,0 и 14,? кгс/ск^, коэффициент водостойкости -0,93, температура хрупкости -29 С, что значительно пгзе показателей ГОСТ 91И8-8Л на асфальтобетонные смеси.

Полученные результаты обт. тонга? ся тем, что при вве- -■ деиии известняка п чгир (боту0, кмеюдос: з битуме кислости адсорбируется и нейтралль.уотся на поверхности известняка с образованием, поверхностных водонерастпоримых Са солей. Уменьшение полпритас- вс^гстп п битумах, образующих структурные центры за счет снои;: диполей, приводит л из-менени» структуру битума, она становится более пластич-.. ной. _ •

В четвертой главе приведет! результат!! эксперимента-льнух данных по извлечении нефтлпк углеводородов из битуминозное ПОрОД «ОТОДОМ водной скстракции, а тюсм показана бозмпгхиость ПСПОЛЬЙОПЯПИЛ РХ II Кбнестнз'ецрья для получения високоплавки:: битумов.

■ Установлено, что &$фэя«ганость процесса-ьыделення природнух бнтумоп зависит от тачкх факторов как: температура, природа и концентрации десорбентп, интенсивность механического воздействия на породу и др.' • •

Показано, что максималы'ий е:.*ход ириро'^гнх битумов (96...98 мае.%) наблпдгГетс- при обработке пород горячей водой (85...90°С) п присутствии полярного дооербеита, представленного-силикатом патрия и -гидроогседом калия в соотношении 4:1 (3,0...6,3 мас.?^. У с? р. новело, -:то при' этом продолжительность процесса Ечдзления битугап сокращается более чем в два раза по срагнешт с иэгестпгми.

Битумы, выделенные методом годной экстракции, обладают меньшей молекулярной массой, плотность», температурой размягчения и большей пснетрацкеЛ, что свидетельствует о разрупенки крупных надмолекуллргтгэс структур в бп~

тунах под воздействием щелочей (табд ■

• . . . Таблица 5.

• Состав и свойства природных битумов ; ~ ,, месторождения Ыунайлы-Мола

' Шитумы, выдел ен-1 Битумы, вцде-Показатели свойств и сос- 1ные методом вод.ленные спир-.

тав тоиоолных битумов • ' !иой экстракции тотолуольной тав природных оитумов 1 со щелочными !смесью <1:4Х

______•'.; I • •• добавками !__

Пенетрация, 0,1мм при 25 С 300 . 280 '

при 0° С 170 -; 110 '

Температура размягчения^ -1 . • '. • ... * по КиШ, 0 С 25,5 . . 26,0 .

Растяжимость, см при 25 С - в ы а е 10 0 : ■•'/■'■ •

при 0°С 65 .'■ 100

Молекулярная ма£са, а..е.и. Плотность, г/см ' - " . . 491 "';• •527. .

- 1 , 0,901 0,948

Кислотное число, иг КОН/г .. У '.' 1,4 ■ ; б.г

Компонентный состав,мас.%: :

парафино-иафтеноше соединения < . зод ^ . 31,1

моноциклЬароматические *. ' 19,5 - 10,6

би- и полициклоароматические • • 7,8 . 6,1

толуольные смолы . . • • . ' . И,4 • и,5.

спирте голуольные смолы . , - : . -26,4 -

асфальтены ; 4,9 ' о,1

Элементный состав, мас.%:.

. с •'. 83,6 ! 82,9

. ;.' • Н '■ '; : 12,0 10,8

(Н/С)ат - 1,71 1,55

6 1,5 2,7

' /V . 1,1 1,1

• 0 1.8 2.Р

Уменьшение 0- и ¿-содержацих соединений является одной иэ причин сниаения структурированности природных битумов, доказательством чего служит уменьшение кокценп трации спиртотолуольных смол и аофальтенов. Увеличение . легких масел (МЦА) более чем в 2 раза объясняется как раврулением надмолекулярных структур, так и нейтрализа-

'цией кислых веществ, входящих в состав спиртотолуольных ; смол и содержащие■моксфрагментарше молекулы. После нейтрализации щелочами они хроматографичоски проявляются ; кате моноциклоароматические. : , ' Показано, что при окислении щелочных битумов получаются продукт характеризующиеся" высокой температурой размягчения, эластичностью и мазеобразной консистенцией, ■ удовлетворяющие по многим параметрам требованиям ГОСТ на ' высокоплазкие битумы (рубраксы). При окислении щелочных ; битумов, отмытых до рН=7,.получаются внеокоплавкие бкту-

• мн (спецбитумы), соответствуйте требованиям стандарта : как основа для приготовления битумных лаков.

ощке вывода '.

; I. Природные битумы мс. ороядений битуминозных пород 1 Му1 Ллы-Мола и Иманкара, взделятпше органически.«! раство-

• рителями, имеют близкий состав н свойства, характеризуют,' ся высоким содержанием гетсроатомов, активных функциона-

| льннх групп, п ар аф ин о - н г-фт е н о п ос соединений, обусловли-воющих юс структурную нестабильность, и исключающих воэ-: мощность непосредственного использования битуминозных .. пород в качества дороззю-строительиого'материала..

2. Содергшние легких фракций, гикгаскфк до 350°С

' для битуминозных пород месторождений !'унайяы-!(ола составило 42,9для Ммигкара - 36,4$ к г.?-сов битума. Отгон легких фракций без термического разложения возможен до *50°С. Нефтяные остатки поело отгона легких-фракций до , 200°С по составу и основным показателям качества ограни. ченно соответствуют требованиям ГОСТ 22245-86 на остаточные битумы дорокних марок ЕН 60/90.

3. На основании анализа низкотемпературных свойств и дилатометрических исслед^ашп! природных битумов установлено, что они обладают термвдесяой нестабильностью и низкой трещиностойкостьэ.

4. Модифицирование природных битумов кизкемолекуляр ным полиэтиленом (3...5 мас.^) позполязт стабилизировать структуру и расширить интервал пластичности битумов. Полимер-битумные композиции по товарным характеристикам дд-"сортветствуат требованиям стандарта на бчтуш^ дороетцх;.-

марок БНД 90/130. ; . -

: 5. Введение полимера непосредственно в npoL.cc приготовления асфальтобетонных смесей на основе битуминозных пород наиболее целесообразно, при этом сохраняется высокая ¡адгезия природных битумов к минеральному материалу. Модифицированные г-"фальтобетонные смеси характеризуются хорошим качеством за счет лиофобизации природных битумов и : гидрофобизации самих смесей, 1

j 6.. Использование минерального наполнителя основного ! характера (известняка) позволяет получать смеси, удовлет- ! воряющие требованиям ГОСТ 9128-84 на теплые асфальтобетонные смеси. При соотношении ингредиентов v 'туминозная порог да:наполнитель 45:55 смесь характеризуется следуещими ; ¡свойствами: показатели предела прочности на с&ачие при'50° .20° и 0°С соответственно равкд 25,0; 66,0 и 14,7кгс/см** ,■ 'коэффициент водоустойчивости 0,93, водонасшдение и набухание по об7^ему.1,1 и 0,25 %. • j' 7, Глубокое извлечение органической части битуминоз-.; ных пород до 98% возможно ь^одом водной экстракции при ..температуре'процесса 85., ,90°С,применением полярного де -1 ;с6рЗейта:силиката натрия и гидрооксида калия (4:1) в количестве 3,8...6,3 мас.%,и интенсивном перемешивал i. Ме-Ч'од водной экстрдкции в экономическом и экологическом ас-, •пектах к.м> ет преимущество перед методом экстрагирования органическими растворителями за счет испольвования дешевых и экологически более чистых реагентов.

, 8. Выделенные методом- водной экстракции щелочные 6v-i-умы ио'гут использоваться как сырье для получения высоко-, плавких битумов. В зависимости от условий подготовки сы-оья и параметров процесса окисления, получаемые лроду,.ш ч*0бтеетствуют требованиям стандарта на'щелочше рубраксыц ц основы для битумных лаков. - ' "

9. Экономический эффект от внедрения результатов по модификаций битуминозных .пород низкомолекулярныи полиэтиленом составил Зутыс. рублей на I км покрытий. , Основные положения диссертации опубликован» в следующих работах:.

I. Мещеряков C.R., Панкратова H.A., Oci шова Ж..к.

t

-17.-

Йзменение основных свойств битумов при окислении //пВИ-~ НИТИ". Деп: Люберцы: ЩЖГЭнефтехим, 1978. itö.-C.. 66. ; 2. Мещеряков C.B., Панкратова. H.A., Оспанова ÏÏ.A., Бикбаева Д.Р., Абилова Ш.А. О рациональном использовании природных битуинозных пород //Респ.конф. по охране и рациональному использованию природных, ресурсов. Тезисы докт ладов.-Караганда, 1977.-С. 56. . . . ^

3. Мещеряков C.B., Тойганбаев Е.А., Оспанова И.А., Панкратова H.A. Добавка в процесс водной экстракции//Аг с. 648597 СССР. БИ.-1979. . - '"Ч ; >

4. Мещеряков C.B., Панкратова H.A. Эястрактор//А.с;. ,667217 СССР. Б.И.—1979. » 22. ' ' ;

5. Мещеряков C.B., Пант -атова H.A., ..билоэа Щ.А. Би-тук^минераяьная смесь//А.с.726142.СССР. :Б.И.-»-1979. ' » 13, -

6. Мещеряков C.B., Панкратова B.ài., Тойганбаев Е.А. Использование отходов производства полиэтилена низкого'",! давления в дорожном строительстве //Респ.конф; по использованию отходов химической проыышенности. Тезисы' докладов.-Алма-Ата. I980.-C.I23.

7. Страхова H.A., Надиров Н.К. Об извлечении органической части битуминозных пород Западного Казахстана //. НБП:перспективы использования.Алма-Ата:Наука, I992.-C. 135.

8. Рас утина Т.М., Страхова H.A. Исследованна масляных фракций природного битума //Респ. конф.по комплексной му'использованию минерало-сырьевых ресурсов Актюбинской -области. Тезисы докладовтАлма-Ата-Актюбинск, I982.-C.30.:

9. Страхова H.A., Мусаев Г.А., Печеный Б.Г., ФрязиХ нов В.В. Исследование состава битуминозных пброд место- ; рождения Иманкара //Респ.конф. по проблемам глубоко^ переработки остатков cepmicTi и высокосернистых газовых , конденсатов. Тезисы докладов. Уфа, 1984. C.-I29; ; •. ...•'

10. Страхова H.A., Ыирманова А., Кадашева З.И. Свойства органической части битуминс ных пород месторождения Иманкара //Там же .-С. 130.

11. Страхова H.A..Розенталь Д.А..БукеЙханов Н.Р. Реологические характеристики полимер-битумных композиций // Всес.конф. по комплексному освоению природных битумов и/ высоковязких нефтей. Тезисы докладовтКазань,1991.-С. 158.