[ قیر ] اطلاعات انواع قیر

[M@hdi42]

[ قیر ] اطلاعات انواع قیر



قير، سنگين­ترين برش نفت خام و يكي از پيچيده­ترين اجزاي آن، به رنگ تيره، به اشكال جامد، نيمه جامد يا ويسكوز و با منشاء طبيعي يا توليدي مي­باشد. عمدة اجزاي سازندة قير از تركيبات هيدوركربوري با وزن مولكولي بالا تشكيل شده كه شامل مواد روغني، رزين و آسفالتين­ها مي­باشد. اين ماده از نظر شيميايي داراي تركيبي بسيار پيچيده است و داراي خواص فيزيكي از جمله چسبندگي و ضد رطوبتي بوده و در دي‌سولفيد كربن و CO2 حل مي­شود.در برخي از كشورها، واژة آسفالت(Asphalt) معادل با واژه قير (Bitumen) به كار برده مي­شود، اما در ايران، آسفالت بيشتر به معني مخلوطي از قير و ماسه كه در راهسازي كاربرد دارد، مورد استفاده قرار مي­گيرد.




انواع قير


قير را از نظر منشا توليد، مي­توان به سه دستة قيرهاي طبيعي، قطراني و نفتي تقسيم­بندي كرد:

الف) قيرهاي طبيعي (Native Asphalts or Natural Bitumens)، دسته­اي از مواد قيري هستند كه تحت تاثير عوامل جوي و گذشت زمان به طور طبيعي ايجاد شده و بدون نياز به روش‌هاي تقطير به­كار مي­روند و از لحاظ تركيب و خواص بسيار متنوع مي‌باشند.

ب) قيرهاي قطراني (Coal Tar Pitches)، موادي سياه رنگ و سخت هستند كه باقيماندة تقطير قطران زغال سنگ مي‌باشند. سطح تازه شكستة آنها براق بوده و به هنگام حرارت دادن، با افت سريع گرانروي، ذوب مي­شوند و دماي ذوبشان به روش توليد آنها وابسته است.

ج) قيرهاي نفتي (Petroleum Asphalts)، آن دسته از قيرهايي هستند كه منشاء آنها نفت خام مي­باشد. اين قيرها، قيرهاي جامد و نيمه جامدي هستند كه به طور مستقيم از تقطير نفت خام و يا با عمليات اضافي ديگري نظير دميدن هوا به دست مي­آيند و نسبت به انواع ديگر قير، كاربردهاي بيشتر و مصرف بالاتري را دارا هستند.

نحوة توليد قير نفتي



نفت خامي كه توسط لوله­هاي قطور و از مراكز بهره­برداري به پالايشگاه منتقل مي­گردد، پس از تصفيه و انجام مراحل مختلف عملياتي (در همين مراكز)، تبديل به فرآورده­هاي گوناگوني مي­شود كه قير نفتي نيز از جملة اين فرآورده­ها مي­باشد.

اين قير در فرآيند تقطير در برج خلاء به دست مي­آيد كه ته ماندة برج تقطير در خلاء (V.B) نام داشته و تحت تاثير دو متغير تقطير و نفت خام قرار دارد. اين ته‌مانده، پاية ساخت قيرهاي مختلف مي­باشد كه در برخي موارد به­طور مستقيم قيري با مشخصات قيرهاي راهسازي به دست مي‌آيد ولي در عمدة موارد، موجب توليد قيري مي­گردد كه بسيار نرم بوده و براي تهية قيرهاي مناسب راهسازي و بام ساختمان‌ها، نيازمند بالا بردن نقطة نرمي از طرق مختلف نظير هوادهي مي­باشد. در فرايند هوادهي كه اكسيداسيون نيز خوانده مي­شود، مجموعه‌اي از فعل و انفعالات پيچيدة شيميايي، نظير هيدوروژن‌زدايي، پليمريزاسيون و كنداوسيون صورت مي­پذيرد كه بالابردن نسبت كربن به هيدورژن، قير رقيق را به تدريج سفت­تر ساخته و امكان ساخت قيرهاي مختلف را مي­دهد.


اقسام قير مصرفي



قير را از حيث نوع مصرف به دو نوع قيرهاي راهسازي يا قير رقيق و قيرهاي ساختماني و (عايق بام) يا قير سفت تقسيم­بندي مي­نمايند. حدود 90 درصد از قيرهاي توليدي در راهسازي و 10 درصد آن براي مصارف عايق‌كاري به كار برده مي­شود. در كشور ما، عمدة مصرف قير توسط وزارت راه و ترابري جهت ساختن جاده­ها و همچنين شهرداري‌ها به منظور روكش خيابان‌ها صورت مي­گيرد.

قيرهاي راهسازي را معمولاً بر اساس درجة نفوذ يا نفوذپذيري (Penetration) دسته­بندي مي­نمايند. درجة نفوذ يك مادة قيري، بيانگر قوام و استحكام آن مي­باشد كه به صورت تعداد واحد نفوذ (يك دهم ميلي­متر) يك سوزن استاندارد قائم در يك نمونة قير و در شرايط معيني از زمان و وزن روي سوزن و دما تعريف مي­گردد. معمولاً درجة نفوذپذيري قيرها را 25 درجة سانتي­گراد با وزنة 100 گرمي و در مدت 5 ثانيه اندازه­گيري مي­نمايند. قيرهاي راهسازي كه در ايران ساخته مي­شود، "60 به 70" و "85 به 100" مي­باشد كه اين اعداد بيانگر محدودة درجة نفوذ قيرها مي­باشد.


انواع قیر

قیر استخراج شده از نفت یا سنگ‌های معدنی مخصوص، قیر خالص نام دارد که با توجه به منشاء تشکیل، طبقه‌بندی می‌شود. قیرهای خالص همچنین برای اینکه خواص مورد نظر برای کاربردهای مختلف را پیدا کنند، تحت فرآیندهای دیگر قرار می‌گیرند و انواع مختلف قیر را (ازجمله قیر دمیده، قیر محلول، قیر امولسیون، قیر پلیمری و ...) را تشکیل می‌دهند.

قیر نفتی و قیر طبیعی

قیر معمولا از تقطیر نفت خام به دست می‌آید. چنین قیری قیر نفتی یا قیر تقطیری نامیده می‌شود. قیر نفتی محصول دو مرحله تقطیر نفت خام در برج تقطیر است. در مرحله نخست تقطیر، مواد سبک مانند بنزین و پروپان از نفت خام جدا می‌شوند. این فرآیند در فشاری نزدیک به فشار اتمسفر انجام می‌شود. در مرحله دوم نیز ترکیبات سنگین مانند گازوئیل و نفت سفید خارج می‌شوند. این فرآیند در فشاری نزدیک به خلاء صورت می‌پذیرد. در نهایت مخلوطی از ذرات جامد بسیار ریز به نام آسفالتن باقی می‌ماند که در ماده سیال گریس‌مانندی به نام مالتن غوطه‌ور است.
اما برخی از انواع قیر در طبیعت و در اثر تبدیل تدریجی نفت خام و تبخیر مواد فرار آن در اثر گذشت سال‌های بسیار زیاد به دست می‌آید. چنین قیری، قیر طبیعی نامیده می‌شود و دوام آن بیشتر از قیرهای نفتی است. چنین قیری ممکن است به‌صورت خالص در طبیعت وجود داشته باشد (قیر دریاچه‌ای)، یا از معادن استخراج شود(قیر معدنی).

قیر دمیده

قیر دمیده از دمیدن هوای داغ به به قیر خالص در مرحله آخر عمل تصفیه به دست می‌آید. در این فرآیند، هوای داغ با دمای ۲۰۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد توسط لوله‌های سوراخ‌دار به محفظه حاوی قیر دمیده می‌شود. در اثر انجام این فرآیند، اتم‌های هیدروژن موجود در مولکول‌های هیدروکربورهای قیر، با اکسیژن هوا ترکیب می‌شود و با تشکیل آب، عمل پلیمریزاسیون اتفاق می‌افتد قیر دمیده نسبت به قیر خالص دارای درجه نفوذ کمتر و درجه نرمی بیشتری خواهد بود. این نوع قیر بیشتر در ساختن ورق‌های پوشش بام، باتری اتومبیل و اندودکاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

قیر مخلوط یا محلول

قیر مخلوط به مخلوطی از قیر و یک حلال مناسب (مثلا نفت سفید یا بنزین) گفته می‌شود. این قیر در درجه‌حرارت محیط مایع است و یا با حرارت کمی به مایع تبدیل می‌شود. قیر مخلوط در انواع آسفالت‌های پوششی و ماکادامی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سرعت گیرش یا سفت شدن این نوع قیر بستگی به نوع محلول دارد. به‌طور مثال به دلیل سرعت بالای تبخیر بنزین، قیر حل شده در بنزین سریع‌تر سفت می‌شود. این قیر، اصطلاحا قیر تندگیر (RC) نامیده می‌شود. همچنین قیرهایی که در نفت حل شده‌اند، قیر کندگیر (MC) نامیده می‌شوند و به قیرهایی که در نفت گاز یا نفت کوره حل شوند، نفت دیرگیر (SC) گفته می‌شود. قیرهای محلول بر اساس درجه کندروانی‌شان درجه‌بندی می‌شوند.

قیر امولسیون

قیر امولسیون با مخلوط کردن قیر و آب و یک ماده امولسیون‌ساز به‌دست می‌آید. ماده امولسیون‌ساز معمولا یک نمک قلیایی اسیدهای آلی یا نمک آمونیم است که باعث باردار شدن ذرات قیر می‌شود. به این ترتیب ذرات قیر در اثر بار القایی یکدیگر را دفع می‌کنند و به‌صورت کره‌هایی با قطر یک‌صدم تا یک‌هزارم میلی‌‌متر در آب شناور می‌شوند. استفاده از این نوع قیر، باعث کاهش آلایندگی محیط زیست می‌شود و چون از نفت یا حلال‌های قابل اشتعال استفاده نمی‌شود، خطر اشتعال در حین حمل و نقل قیر کاهش می‌یابد.

کاربرد

قیر معمولا در دو حوزه راه‌سازی و عایق‌کاری به کار می‌رود. حدودا ۹۰ درصد از قیر تولیدی، در حوزه راهسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد و مصارف عایق‌کاری، تنها ۱۰ درصد از مصرف قیر را به خود اختصاص می‌دهد.