淺談乳化瀝青的破乳

田應(yīng)剛

(貴州通力達(dá)公路工程監(jiān)理咨詢有限公司銅仁分公司)

1 乳化劑分子吸附于礦料表面

乳化瀝青中有自由陽離子乳化劑存在，當(dāng)它與礦料接觸后，由于陽離子乳化劑與礦料表面的電荷作用強(qiáng)，乳化劑分子親水基本身與礦料親和性也強(qiáng)，所以，新型乳化瀝青中的自由乳化劑分子會很快吸附于礦料表面，形成親水基伸向礦料，親油基伸向乳化瀝青的結(jié)構(gòu)，使礦料表面具有親油性。

2 乳化瀝青在礦料表面的破乳

在乳化劑分子的牽動(dòng)下，乳化瀝青在礦料表面展開，將礦料裹覆于其中，乳化瀝青膠團(tuán)相互聚并，形成連續(xù)的瀝青膜。

3 乳化瀝青自身的聚并破乳

由于乳化劑分子在瀝青微滴表面吸附形成乳化瀝青膠團(tuán)是動(dòng)態(tài)的，當(dāng)乳化劑分子吸附于礦料表面后，部分吸附于瀝青微滴表面的乳化劑分子脫附，游離于水中，平衡水中乳化劑的濃度，使乳化瀝青膠團(tuán)中的乳化劑分子減少，乳化瀝青的平衡體系被打破，乳化瀝青發(fā)生自身的聚并破乳。新型乳化瀝青由于陽離子和非離子乳化劑形成的復(fù)合界面膜強(qiáng)度大，體系平衡被打破后，形成乳化瀝青膠團(tuán)的絮凝體，膠團(tuán)間有大量的分散介質(zhì)，絮凝體比較疏松，瀝青微粒間仍有距離，要使乳化瀝青發(fā)生自身的聚并破乳，必須使其具有一定的能量以克服微粒之間的界面膜屏障作用，或沉淀放置較長時(shí)間，使小顆粒凝結(jié)成大顆粒，出現(xiàn)顆粒間連接。

4 瀝青的熔結(jié)

隨著時(shí)間延長，水分蒸發(fā)，在相似相容作用下，乳化瀝青恢復(fù)瀝青的特性。

5 乳化瀝青的工藝流程

5.1 乳化工藝

瀝青及水的溫度是乳化工藝中較重要的一個(gè)工藝參數(shù)。如果乳化前瀝青溫度過低，瀝青粘度大，流動(dòng)困難，功率消耗很大，也影響乳化質(zhì)量;如果瀝青及水的溫度過高，不僅消耗能源，增加成本，而且還會使水汽化，水的汽化將導(dǎo)致乳液的油水比例發(fā)生變化，同時(shí)也導(dǎo)致乳液的質(zhì)量和產(chǎn)量降低。一般要求瀝青和水混合后的平均溫度(乳液溫度)以85℃左右為好。

(2)瀝青乳液的工藝配方要求

根據(jù)所需的瀝青乳液類型選擇乳化劑、添加劑的工藝配方，制配適宜的乳化劑水溶液。乳化劑、添加劑的用量對乳液的性能起著決定性作用，用量少了，將影響乳液的貯存穩(wěn)定性，用量多了，乳液的成本提高，造成浪費(fèi)。

制配乳化劑水溶液的配方很多，其工藝也有很多差別。如果采用復(fù)配乳化劑(兩種以上)生產(chǎn)乳化瀝青，則應(yīng)注意加料順序、溫度等要求。對于胺類乳化劑，還應(yīng)根據(jù)乳化劑使用說明，加酸調(diào)整水溶液的pH值(用pH試紙或酸度儀進(jìn)行測定)。

對于非液態(tài)乳化劑(中裂型較普遍)，要求稀釋溶解時(shí)間長，水溫也高些。為了提高溶解效率和效果，一般將乳化劑稀釋，再進(jìn)入攪拌罐中溶解。

當(dāng)使用的乳化劑是不同的離子類型時(shí)，乳化瀝青生產(chǎn)線的各個(gè)部分都應(yīng)該予以清洗。

(3)油水比要求

瀝青和乳化劑水溶液的流量按比例控制是生產(chǎn)出合格乳化瀝青的重要的工藝參數(shù)。

(4)乳化間隙要求

(3)黑色金屬礦產(chǎn)與建材和其它非金屬礦產(chǎn)開采量大。2017年河北省持證礦山企業(yè)開采礦石量最大的是黑色金屬礦產(chǎn)1.52億t，占礦山企業(yè)開采總量的47.89%；建材和其它非金屬礦產(chǎn)開采量為0.63億t，占礦山企業(yè)開采總量的19.99%；能源礦產(chǎn)開采量為0.57億t，占礦山企業(yè)開采總量的17.87%；這三類礦產(chǎn)開采量占開采總量的85.75%。

膠體磨類的乳化機(jī)乳化間隙的大小也是一個(gè)重要的工藝參數(shù)。

(5)乳液貯存要求

乳化瀝青的貯存條件是不可忽視的環(huán)節(jié)，生產(chǎn)出的合格的瀝青乳液因貯存不當(dāng)造成乳液破壞以致不能使用現(xiàn)象，可以說是不乏其例。

5.2 瀝青乳化生產(chǎn)流程

(1)瀝青配制

在大多數(shù)的瀝青乳化設(shè)備中，瀝青配制的作用和流程基本上是一樣的，就是保證瀝青的溫度穩(wěn)定，能夠連續(xù)不斷地供給乳化機(jī)使用。在配制改性瀝青時(shí)，瀝青配制的流程才有所不同。

(2)乳化劑水溶液配制

各種瀝青乳化設(shè)備在流程上的主要區(qū)別是乳化劑水溶液配制的生產(chǎn)流程不同。一般分為分批作業(yè)和連續(xù)作業(yè)的兩種流程型式。

分批作業(yè)的流程特點(diǎn)是乳化劑和水的摻配，預(yù)先在一個(gè)溶器內(nèi)完成，然后用泵將其輸入乳化機(jī)中，一罐乳化劑水溶液用完后，再進(jìn)行下一次的摻配。因此，整個(gè)生產(chǎn)流程是分批進(jìn)行的。

連續(xù)作業(yè)的流程特點(diǎn)是乳化劑水溶液連續(xù)不斷地進(jìn)入乳化機(jī)中，這類設(shè)備還有三種形式:

第一種形式是采用兩個(gè)容器交替摻配乳化劑水溶液，盡管是分批作業(yè)，但可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸送乳化劑水溶液而不間斷。

第二種形式是分批摻配乳化劑水溶液，然后將其泵入一個(gè)儲存罐中，生產(chǎn)時(shí)，從儲存罐中抽出乳化劑水溶液送入乳化機(jī)中，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。

第三種形式是將水、乳化劑和其它添加劑(酸、氯化鈣)分別用計(jì)量泵將其送入乳化機(jī)中，乳化劑水溶液的摻配是在管道中完成。因此，此種設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，同時(shí)可以使罐體的容積大大減小。但對設(shè)備控制精度、運(yùn)行穩(wěn)定性和自動(dòng)化程度要求很高，因?yàn)橐坏┯幸环N原料在流動(dòng)中有波動(dòng)就會影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

(3)瀝青乳化

瀝青乳化流程是生產(chǎn)出合格乳化瀝青的關(guān)鍵步驟。根據(jù)瀝青和乳化劑水溶液進(jìn)入乳化機(jī)時(shí)的狀態(tài)，乳化瀝青設(shè)備可連接成開式和閉式兩種生產(chǎn)流程。開式生產(chǎn)流程的特點(diǎn)是用閥門控制流量，靠自重流入乳化劑的漏斗，優(yōu)點(diǎn)是比較直觀，控制簡單:缺點(diǎn)是容易混入空氣，產(chǎn)生氣泡，產(chǎn)量一般都達(dá)不到乳化機(jī)的額定產(chǎn)量。閉式生產(chǎn)流程的特點(diǎn)是用泵直接把瀝青和乳化劑水溶液經(jīng)管路泵入乳化機(jī)內(nèi)，靠流量計(jì)指示流量，優(yōu)點(diǎn)是不易混入空氣，便于自動(dòng)化控制，產(chǎn)量比較穩(wěn)定，適宜連續(xù)大量生產(chǎn)。

(4)乳液貯存

在乳液存放時(shí)，將有正常的分層現(xiàn)象。為了延緩分層的速度，一是采用密封容器，減少水分蒸發(fā)，另外在容器上加裝攪拌裝置，定期進(jìn)行攪拌。長期大容量存放要定期抽樣檢驗(yàn)。