Приготовление битумной эмульсии

В большинстве случаев битумные эмульсии готовят с использованием коллоидной мельницы КЛМ. При этом смесь горячего битума и водной фазы проходит между вращающимся ротором и неподвижным статором. У них имеются специально нарезанные пазы, которые создают дополнительный турбулентный поток.

На сегодня известны установки для приготовления битумных эмульсий следующих типов: порционные и непрерывные.
Установки первого типа реализуют технологический процесс за счет выполнения двух стадий: сначала готовится так называемая «водная фаза», а потом непосредственно эмульсия. Водную фазу получают в специальном резервуаре, в который подают предварительно подогретую воду, эмульгатор, кислоту (щелочь) и прочие добавки, предусмотренные рецептурой. Результирующий раствор тщательно перемешивается. При непосредственном приготовлении эмульсии в коллоидную мельницу подают приготовленную ранее «водную фазу» и битум.

При порционном режиме в собственный процесс производства включается незначительное количество потоков материалов, поэтому процессом можно управлять вручную.

Определяющее влияние на качество эмульсии оказывает точность дозировки компонентов. Если применяется полностью или частично автоматизированное управление, то можно добиться снижения субъективной погрешности.
Необходимость использования закрытых дозирующих систем продиктована опасностью используемых химических добавок для здоровья обслуживающего персонала и окружающей среды.  
  
Непрерывный производственный процесс предусматривает выполнение нагрева воды и дозировки всех компонентов в непрерывном режиме, чему способствует наличие отдельного насоса для каждого из дозируемых материалов. Порционные резервуары при этом не нужны. Выполнение таких операций требует, чтобы они проходили в автоматизированном режиме с контролем дозировки абсолютно всех материалов, за исключением кислоты. Регулировка подачи последней осуществляется на основании измеренного показателя рН «водной фазы».

Битумные установки типа УВБ-2 позволяют модифицировать битумные эмульсии различными полимерными веществами: латексами, полимерами типа стирол-бутадиен-стирол, или же другими добавками.

При эмульгировании дробят битум на микроскопические частицы (диспергируют), которые склонны к коалисценции (слиянию). Чтобы получить качественную битумную эмульсию нужно правильно прикладывать механическую энергию для уменьшения частиц битума до нужных размеров и предотвращать их слияние после диспергирования.

Размер полученных частиц в основном определяется параметрами коллоидной мельницы, длительностью нахождения компонентов в ней, концентрацией и типом эмульгатора, а также температурой эмульгирования.

Качественный битум при эмульгировании должен иметь вязкость, не превышающую 500 сСт. Если данный параметр не соответствует установленному значению, то перед подачей в мельницу битум предварительно необходимо нагреть до температуры 110-160 ºС.
Также может нагреваться и «водная фаза» для улучшения растворения вводимых эмульгаторов (до температуры 30-70 ºС).
Конкретная процедура стабилизации эмульсии определяется природой гидрофильной функциональной группы эмульгатора. Если в состав эмульгатора входит большая гидрофильная группа, то сближение частиц битума можно предотвратить используя эффект пространственного отталкивания. Однако, главным является не это. Гидрофильные группы могут образовывать одноименно заряженные адсорбционные соли на поверхности битумных частичек. При этом наблюдается их электростатическое отталкивание в воде.