Дьогті - органічні в'яжучі речовини в'язкої або рідкої консистенції, одержувані як побічний продукт при сухій (дест-. Руктівних, без доступу повітря) перегонці твердих палив (кам'яного або бурого вугілля, торфу, сланців, деревини). Найбільшим поширенням в будівництві користуються кам'яновугільні дегтевиє в'яжучі речовини. Широко застосовують також і сланцеві дьогті, звані сланцевими бітумами. Нижче розглянуті технології кам'яновугільних і сланцевих дьогтів.
Виробництво кам'яновугільного дьогтю. Спочатку одержують сирий кам'яновугільний дьоготь в процесі коксування або газифікації вугілля, або напівкоксування при виробленні генераторного газу. З цією метою в коксову піч завантажують підготовлену шихту з збагачених кам'яного вугілля різних марок. Шихту нагрівають без доступу повітря; коксування закінчується при температурі 1100-1200 ° С після повного видалення з вугілля летючих речовин. У процесі коксування пари сирої кам'яновугільної смоли і аміачної води уловлюються в холодильниках, де відбувається їх конденсація. Разом з парами в холодильниках осідають найдрібніші тверді частинки вугілля і коксу. Далі продукти конденсації направляються в дегтеотстойнікі. У них частково сира смола відділяється від аміачної води. Вихід сирої смоли або сирого дьогтю становить до 5% маси Коксівність вугілля.
У газових печах (ретортах) газифікація кам'яного вугілля здійснюється при температурі 1250-1300 ° С, вихід сирої смоли при цьому ще менше, ніж під час коксування.
Полукоксованіє шихти в печах проводиться при температурі 500-700 ° С з отриманням низькотемпературного сирого дьогтю.
Сирий дьоготь містить велику кількість легколетких і кристалічних, а також токсичних і окисляються речовин, що призводить до різкого погіршення його властивостей в часі (старіння). Тому його відправляють на дегтеперегонную установку. Технологічна схема дегтеперегонной установки періодичної дії показана на рис. 10.3. В теплообмінник завантажують сирої дьоготь, і шляхом підігріву відходять парами дьогтьових масел до 80-100 ° С він частково зневоднюється. Далі цей дьоготь надходить
Мал. 10.3. Технологічна схема дегтеперегонной установки періодичної дії:
1,2 - збірники продуктів перегонки; 3, 4 - водяні холодильники; 5 - теплообмінник-збезводнювача; 6 - шламова труба; 7 - вертикальний куб; 8 - зливна труба; 9 - пекотушітель; 10 - пекові ємність
в перегінний куб 7, де при підігріві з нього виділяються пари масел, які по шлемовой трубі б направляються в змійовик теплообмінника. У холодильнику 3 відбувається повна конденсація парів дьогтю, після чого дистиляти надходять в збірники 1, в яких збирають фракції, відігнані в певних інтервалах температур. Після закінчення перегонки в кубі залишається пек, який через зливну трубу 8 випускають в пе-котушітель 9 (пеки легко спалахують уже при температурі 400 ° С). Охолоджений до 150 ° С пек надходить в пеко-ву яму або в тару. До збірки з теплообмінника надходить конденсат, який утворюється в холодильнику 4. Далі цикл повторюється.
При безперервному процесі перегонка сирого дьогтю проводиться у вакуумі. На таких установках куби послідовно з'єднані трубопроводом, при цьому дьоготь переміщається з одного куба в інший і в кожному кубі відганяється певна фракція. В останньому кубі збирається пек. Кам'яновугільні пеки випускають двох видів: 1) середньотемпературна марок А і Б і 2) високотемпературний.
Справжня щільність пеков 1,1-1,26 г / см3, температура спалаху у відкритому тиглі 170-190 ° С.
Пеки не розчинні у воді, але добре розчиняються в скипидарі, сірковуглецю та хлороформі, мають достатню стійкість до розчинів солей і кислот, більш гнілостойкіх, ніж бітуми. На основі пеков виготовляють приклеюючі мастики в гідроізоляційних роботах. Для отримання пеку з підвищеною температурою розм'якшення проводять перегонку дьогтю з рециркуляцією повітря, при цьому відбувається відбір дистилятів. Хлорування і сульфування пеков підвищує їх температуру розм'якшення до 140 ° С.
Властивості кам'яновугільних дьогтів залежать від їх складу і структури. Основним механічним властивістю дегтей є в'язкість, яка швидко знижується навіть при незначних підвищеннях температури. Умовна в'язкість дегтей характеризується часом закінчення в секундах 50 мл дьогтю через отвір діаметром 5 або 10 мм при температурі 30 або 50 ° С. В'язкість дьогтю визначають на стандартних віскозиметрах. Залежно від в'язкості дьогті поділяють на марки: Д-1, Д-2, Д-3, Д-4, Д-5, Д-6 (табл. Ю.5.). Для отримання дьогтю необхідної в'язкості нерідко сплавляють два види дьогтю різної в'язкості.
Біостійкість дегтей - висока, колір - чорний, мають специфічний запах кам'яновугільної смоли, токсичні. Температура спалаху дегтей 150-190 ° С, температура займання 180-270 ° С. Справжня щільність кам'яновугільних коксових дегтей 1,1-1,3 г / см3, а газових дегтей - 1,0-1,2 г / см3.
Низька Погодостійкість і старіння дегтей відбуваються в зв'язку з випаровуванням летких речовин; цьому сприяє також наявність в дьогтю ненасичених високомолекулярних вуглеводнів, які окислюються і полімеризуються, і активних речовин. Згодом груповий склад дьогтю змінюється, що призводить до втрати ним пластичних властивостей при знижених температурах, збільшення крихкості дьогтьових матеріалів. Для встановлення стабільності властивостей дьогтю визначають його фракційний склад і проводять випробування залишку після нагрівання до 300 ° С.
Погодостійкість і ступінь стійкості до зміни в'язкості дьогтю оцінюють за вмістом у ньому легких, середніх і важких масел, яке визначається разгонкой проби дьогтю в спеціальному апараті - скляному одношаріковом дефлегматоре.
Температуру розм'якшення залишку, отриманого після відгону фракцій до 300 ° С, визначають так само, як і температуру розм'якшення бітумів на приладі «Кільце і куля».
Для визначення вмісту фенолів в дьогтю з фракції 170-270 ° С, отриманої при перегонці проби дьогтю, витягають феноли лугом і вимірюють приріст обсягу лугу. Визначення нафталіну полягає в вимірі кількості осаду, що виділився при кристалізації фракції 170-270 ° С.
З метою збільшення в'язкості, підвищення теплостійкості і поліпшення інших властивостей в кам'яновугільну смолу або нізкома-Рочной дьоготь при температурі 180--200 ° С вводять сірку і сірковмісні матеріали. При цьому відбувається дегідратація вуглеводнів дьогтю і змінюються міжмолекулярні зв'язки.
Покращують якість дегтей введенням мінеральних дисперсних наповнювачів в кількості до 30% (меленого вапняку і доломіту, кам'яновугільної і цементного пилу). Такі дьогті називаються наповненими. Їх склад підбирають розрахунком або лабораторним тем. Наповнені дьогті випускають двох марок: ДН-7 в'язкістю Чо = 3-70 с і ДН в'язкістю Cjj = 70-120 с.
Дьогті мають змінний груповий склад залежно від си-рья і технології його переробки. Для визначення групового со-става дьоготь піддають фракційній разгонке. У ньому містяться тверді, углисті неплавкі речовини, не розчинні в органічних розчинниках і звані вільним вуглецем, тверді неплавкі дегтевиє смоли, розчинні тільки в піридині; вязкоп-ластичні плавкі дегтевиє смоли, розчинні в бензолі і хлороформі, які надають дьогтю еластичність; рідкі дегтевиє масла: легкі - з температурою кипіння до 170 ° С, середні - 170-270 ° С, важкі - 270-300 ° С і антраценове - 300-600 ° С; твердий залишок понад 360 ° С називається пеком (в деревних ДЕГ-тях - варом).
Дьоготь являє собою складну дисперсну систему, середовищем в якій служать масла, а дисперсною фазою - вільний вуглець і тверді смоли. На поверхні частинок вуглецю містяться шари молекул в'язкопластичних смол, кислих і основних речовин. Залежно від концентрації таких мицелл змінюються структура і в'язкі властивості дьогтю. Структура дьогтю наближається до типу суспензії, тому в'язкість істотно залежить від концентрації твердої фази, механічних і теплових впливів. При знижених температурах деякі ароматичні вуглеводні, що знаходяться в оліях, можуть викристалізовуватися з утворенням твердого нафталіну, антрацену та ін. Що призводить до зниження в'яжучих властивостей дьогтю. На відміну від бітумів, в дьогтю є не тільки Анио-но, а й катіоноактивні речовини, які сприяють більш тісної фізико-хімічним контакту з матеріалами, на яких дьоготь утворює плівки. Дьогті швидше старіють, ніж бітуми, що призводить до охрупчіванію ІБК, виготовлених на їх основі.
В асортименті дьогтьових матеріалів, крім відігнаних, одержуваних на дегтеперегонних установках, є ще і окислені. Вони виходять з відігнаних за допомогою додаткового окислення повітрям при температурі 170-200 ° С в кубових апаратах протягом 4-16 год залежно від сировини і необхідної в'язкості. Окислені бітуми випускаються марок ДО-4, ДО-6, ДО-7 і ДО-8.
У будівництві найбільше застосування мають складені (препаровані) дьогті, одержувані змішанням гарячого пеку з антраценовим маслом або іншими рідкими дьогтьових речовинами - пековой смолою, важким маслом і ін. Пік як тверде або в'язке аморфне речовина чорного кольору складається з смолистих речовин, вільного вуглецю, частинок коксу та вугілля, антрацену, феная-трена, нафталіну і масел.
До однієї з різновидів дьогтьових в'яжучих речовин відноситься сланцевий дьоготь. За консистенцією він розділяється на вязкій11 рідкий, а за генезисом - побічний продукт сухий (деструктивної) перегонки горючих сланців, точніше, їх органічної частини - керогена. Кероген не розчиняється в органічних розчинниках і не виплавляється при звичайному нагріванні сланців. Суха перегонка горючих сланців здійснюється в камерних печах при температурі
^ 00 600 ° С без доступу повітря. Елементарний склад коливається в досить широких межах, що є характерною особливістю дьогтю: вуглеводу 55-80%, водню 6-10%, кисню 7--35%, сірки 1,2-11%, азоту 0,2-4,5% . Груповий склад,%: масла 46-60, смоли 18-27, асфальтени 12-30.
Сланцеві дьогті значно частіше називають бітумами, оскільки їх груповий склад і властивості ближче до ознаками бітумних в'яжучих речовин. Як і нафтові бітуми, вони по консистенції поділяються на в'язкі і рідкі.
В'язкі бітуми сланцеві характеризуються: пенетрацией при температурі 25 ° С в межах 110-330 ° С; температурою розм'якшення по приладу КиШ - понад 30 ° С; температурою крихкості - не більше 14 ° С; температурою спалаху - не нижче 140 ° С. Вони мають марки: БСК 110/190, БСД 190/250 і БСД 250/330.
Рідкі бітуми сланцеві по умовної в'язкості, яка визначається віскозиметром, підрозділяють на марки С 12/20, С 20/35, С 35/70, С 70/130, С130 / 200. Вони мають температуру спалаху не нижче 130 ° С.
Сланцеві бітуми відрізняються від нафтових меншою тепло- і атмосферостійкістю. Процеси старіння мають в основному характер полімеризації і окислення ненасичених вуглеводнів, вимивання водорозчинних сполук і випаровування.
Бітуми сланцеві застосовують в дорожньому будівництві, використовують для приготування емульсій та паст, компаундують в'яжучих речовин, а також для покрівельних робіт. Вони порівняно легко поєднуються з нафтовими бітумами і дьогтьових матеріалами. Досвід експлуатації асфальтових дорожніх покриттів на основі сланцевих бітумів (дегтей) показав, що перегрів кам'яних матеріалів призводить до підвищення в'язкості в'яжучого речовини і зниження водостійкості і еластичності покриття.