قیر یا بیتومین ماده ای غلیظ، بسیار چسبناک و نفتی است که یا در رسوباتی از قبیل ماسه های نفتی و دریاچه های قیر (قیر طبیعی) یافت می شود یا به عنوان باقیمانده از تقطیر نفت خام (قیر تصفیه شده) بدست می آید.
در برخی مناطق ، قیر معمولاً آسفالت نامیده می شود ، اگرچه این اسم تقریباً بطور جهانی برای مواد سنگ فرش ساخته شده از مخلوط شن و ماسه و سایر مواد پرکننده در یک باند قیر استفاده می شود. قیر را غالباً tar می نامند، هرچند، tar یک محصول جانبی از کربن زغال سنگ است.
مراحل تولید قیر:
در مرحله نخست مواد سبک مانند پروپان و بنزین از نفت خام جدا می شوند. این مرحله در فشاری در حد فشار اتمسفر انجام می گیرد.
مرحله دوم
در این مرحله نیز مواد سنگین تر از نفت خام مثل نفت سفید و گازوئیل خارج می شوند.
مرحله دوم در فشاری نزدیک به خلاء انجام می شود.
در آخرمخلوطی از مواد جامد بسیار ریزی باقی می ماند.که در ماده ای به نام مالتن که شبیه به گریس است غوطه ور است .
چگالی و چسبندگی قیر به دلیل ترکیب شیمیایی آن است، عمدتا مولکولهای بزرگ هیدروکربن معروف به آسفالتین و رزین ، که در روغنهای سبکتر وجود دارد اما در قیر بسیار متمرکز هستند. بعلاوه ، قیر غالباً حاوی مقادیر زیادی فلزات از قبیل نیکل و وانادیوم و عناصر معدنی غیر فلزی مانند نیتروژن ، اکسیژن و گوگرد است.
بسته به نوع استفاده قیر در آن ، این عناصر ممکن است آلودگی هایی باشند که باید از محصول نهایی خارج شوند. تا کنون بیشتر قیر تصفیه شده در سنگ فرش آسفالت و کاشی های بام استفاده می شود ، همانطور که مقدار زیادی قیر طبیعی است. با این حال ، بیشتر قیرهای حاصل از ماسه های نفتی کانادا به روغن خام مصنوعی ارتقا یافته و برای تبدیل به طیف کاملی از فرآورده های نفتی ، از جمله بنزین ، به پالایشگاه ها ارسال می شوند.
کاربرد و استفاده از قیر طبیعی
تولید ایزوگام و آسفالت
از ویژگیهاي بارز مواد گیلسوناته، حلالیت آنها در حلال غیر قطبی نظیر دي سولفید کربن، تولوئن و نیز قیر مذاب می باشد.
از این ویژگی گیلسونایت در صنایع تولید ایزوگام و عایق هاي رطوبتی استفاده می شود.
گیلسونایت به شدت آب گریز و مقاوم در برابر اسید و باز می باشد، عموما در تهیه آسفالت و ایزوگام به کار می رود .
گیلسونایت به دلیل داشتن مواد هیدروکربنی پلیمري، یک اصلاح کننده مناسب براي قیرهاي پالایشگاهی مخصوصاً آسفالت و ایزوگام محسوب میشود .
گیلسونایت باعث کاهش درجه نفوذ، افزایش ویسکوزیته، افزایش نقطه نرمی و افزایش مقاوت گرمایی قیرهاي پالایشگاهی می شود .
گوگرد و ترکیبات گوگرد دار موجود در گیلسونایت نیز باعث افزایش استحکام و مقاومت آسفالت می شوند. شاید بتوان گفت که یکی از کاربردهاي اصلی گیلسونایت همین مورد باشد.
تهیه رنگ و جوهر
از قیر طبیعی رنگدانه هاي سیاه و قهوه اي استخراج می شود.
این رنگدانه ها در تهیه جوهرهاي پرینتر مورد استفاده قرار می گیرند .
رزین گیلسونایتی ایران به طور گسترده اي به عنوان کربن سیاه جهت تولید جوهر سیاه و جوهر گرانرو استفاده می شود.
نوع خاصی از گیلسونایت در ساخت رنگهاي مشکی آسفالتی و روغن هاي جلا نیز استفاده می شود.
استفاده به عنوان پوشش
در پوشش سطوح خارجی به کار می رود.
همچنین براي ایجاد مقاومت سطوح در برابر اسید، پوشش شاسی اتومبیل، پوشش سازه هاي فلزي مورد استفاده قرار می گیرد.
به عنوان یک جایگزین کمهزینه براي سایر رزینها در ترکیبات جوهر سیاه به کار میرود.
ایزولاسیون
قیر طبیعی در ایزولاسیون سدها، پل ها و کانالها به مقدار گسترده اي استعمال می شود.
تهیه قیرهاي امولسیونی
از پودر میکرونیزه گیلسونایت در تهیه قیرهاي امولسیونی آبی استفاده میشود.
قیرهاي امولسیونی عمدتاً صادراتی می باشند. قیرهاي امولسیونی را به عنوان قیرهاي سبز و سازگار با محیط زیست می شناسند.
تولید کک
گیلسونایت داراي 70-80 درصد کربن بر مبناي آنالیز عنصري می باشد .
و وقتی به فولاد مذاب اضافه میشود محیطی کاهنده را به وجود میآورد.
می توان آن را در کنار مواد کک شونده مانند زغال سنگ استفاده کرد.
بیتومین را با زغال سنگهایی که خاصیت کک شوندگی در آنها ضعیف است مخلوط کرده و از آن کک تهیه میکنند.
کک بدست آمده غالباً در صنایع قند به کار برده میشود.
همچنین از انواع بدون سولفور آن یا پس از سولفورزدایی نوعی کک بنام کک سوزنی تهیه میشود که مصرف فراوانی در کوره هاي ذوب قوس الکتریک دارد.
کارگیري در گل حفاري
از گیلسونایت در تولید گل و دوغاب سیمان حفاري استفاده می شود.
در سیالات حفاري براي سیمانی کردن چاه هاي نفت به کار می رود.
مزایای بکارگیری در گل حفاری
دوغاب حاصل از آن داراي چگالی پایینی بدون اضافه کردن حجم زیادي از آب می باشد.
Å این ماده با افزودنیهاي دیگر سازگار میباشد و نسبت به مواد اسیدي و بازي و خورنده مقاوم می باشد.
Å در برابر هیدارته شدن نابهنگام دوغاب مقاومت میکند
Å دامنه دمایی استفاده از آن گسترده می باشد .
Å در هنگام سیمانکاري چاه هاي نفت به دلیل دارابودن خاصیت جریان یافتگی پلاستیک، موجب بستن درز و شکافهاي چاه می شود .
در برابر حلشدگی در اثر نفت مقاوم است .
در اثر ماندن و فشار، کلوخه و کلونی نمی شود
در برابر فشارهاي متوسط ناشی از آب گرفتن مقاومت میکند، اما براي تغییر شکل در اثر فشار به میزان مناسبی نرم است .
بکارگیري براي سوخت
از کلوخه هاي گیلسونایت در کنار ترکیبات سوختی مانند مازوت و زغال سنگ در گذشته براي سوخت در کوره هاي حرارتی استفاده می شد که امروزه این کاربرد محدود به گونه هاي کم کیفیت گیلسونایت می شود.
استفاده از گیلسونایت در صنایع ریخته گری
گیلسونایت به عنوان یک افزودنی کربناته در ماسه هاي ریخته گیري استفاده می شود که باعث ایجاد صفحات هموارتر بر روي قالب هاي آهن خاکستري می گردد.
گیلسونایت همراه coal Sea مخلوط گردیده و به عنوان یک چسب ویژه براي ماسه هاي ریخته گري استفاده می شود که باعث کاهش عیب هاي پایان عملیات ریخته گري می گردد.
استفاده از گیلسونایت در صنایع شیمیایی
قیر طبیعی یا گیلسونایت به طور موفقیت آمیز براي تولید درز گیر و چسب استفاده می شود .
این ماده روان ساز بسیار خوبی می باشد و میتوان با ترکیب آن با رزین هاي مختلف به محصولات مختلفی دست یافت .
مزایاي اضافه نمودن گیلسونایت به قیر پالایشگاهی
1- کاهش پیدا کردن شیارها (رد چرخ) و سایر مشکلاتی که باعث از بین رفتن آسفالت در هنگام ترافیکهاي سنگین و تحت تاثیر هواي گرم ایجاد می شود.
2- کاهش حساسیت حرارتی قیر؛ بنابراین باعث عملکرد خوب آن در دماهاي بالا و همچنین کمتر آسیب دیدن آن در دماهاي پایین می شود.
3- اضافه کردن گیلسونایت بسیار آسان است. گیلسونایت را می توان به صورت مستقیم به قیر داغ اضافه کرد و یا با آسفالت مخلوط کرد.
4- .فرم پایدار محلول که به هنگام ذخیره سازي ثابت می ماند.
5- از دیگر مزیت هاي آن استفاده از گیلسونایت به عنوان MODIFIER است. این مزیت می تواند در خلال فرآیند تولید آسفالت داغ و اغلب براي برطرف کردن مشکلات پلیمري مهم باشد.
6- سهولت ترکیب گیلسونایت با ترکیبات گرم دیگر.
7- .همچنین باعث کاهش عملیات پیمانکاري می شود. این عملکرد بسیار اقتصادي است و هزینه هاي استفاده از گیلسونایت اضافه کردن اتیلن وینیل استات (EVA (و یا استایرن بوتادین (SBS (لاستیک است .
