قیر خالص نفتی ماده ای هیدروکربنی است که از ته ماند حاصل از تقطیر نفت خام در برج خلا پالایشگاه حاصل می شود. در پالایشگاه های نفت، ابتدا نفت خام را در برج تحت فشار محیط تا درجه حرارت 300 الی 350 سانتیگراد گرم میکنند که در این درجه حرارت قسمتی از آن مایع و قسمتی بصورت بخار از برج خارج میشود.
قسمت های سنگین نفت خام که مخلوط پیچیده ای از هیدروکربن ها با جرم مولکولی زیاد میباشند و شامل روغن ها و قیر هستند که برای جدا کردن روغن و قیر از همدیگر درجه حرارت را به 400 درجه سانتیگراد در برج خلاء (Vacuum Tower) افزایش میدهند که در این صورت مولکول های آنها شکسته شده و مواد باقیمانده شامل قیر میباشد.
قیر خالص چیست؟
مواد باقیمانده در این برج، وکیوم باتوم (Vacuum Buttom) نامیده میشود. وکیوم باتوم ها برای استفاده در تهیه آسفالت و سایر کاربردها خیلی مناسب نیستند و در بیشتر اوقات از کیفیت لازم برخوردار نمیباشند و بایستی با فناوری هوا دهی (Blowing) تصفیه شده و مواد ناخالص آن جداسازی شوند.
یکی از روش های معمول برای این جداسازی این ناخالصی ها روش هوادهی است که در این روش به قیر داغ در برج، هوای داغ تزریق میکنند که در این صورت اتم های هیدروژن موجود در مولکول های قیر با اکسیژن موجود در هوا ترکیب شده و با ناخالصی های آن از قیر جدا میشود. مواد روغنی محدود موجود در وکیوم باتوم جدا شده و قیر سفت حاصل میشود. هرچقدر میزان هوادهی بیشتر باشد قیر سفت تر میشود و بدین ترتیب قیر خالص حاصل میگردد به این نوع قیر، قیرهای با درجه نفوذ (Penetration Grade) گفته میشود و نامگذاری آن براساس آزمایش بازه ای است که مقدار نفوذ سوزن مخصوص آن براساس روش آزمون مربوط میباشد. مثلاً قیر 50 × 40 قیری است که میزان درجه نفوذ آن بین 40 تا 50 باشد. بر حسب تعریف درجه نفوذ قیر عبارت است از مقدار طول سوزن استاندارد در اثر وزن 100 گرم در مدت 5 ثانیه در قیری با درجه حرارت 25 درجه سانتیگراد بر حسب میلیمتر میباشد. این عمل تحت استاندارد ASTM D-5 انجام میشود.
بدیهی است قیرهای نرم تر دارای درجه نفوذ بیشتری هستند و بالعکس. هر چند روش های دیگری نیز جهت تبدیل وکیوم باتوم به قیر خالص وجود دارد مانند روش (R-Grade (Rubbery Grade و (VG (Viscosity Grade و (PG (Penetration Gradeکه از موضوع این مقاله خارج است.
در قیر خالص با طبقه بندی درجه نفوذ تعیین مقدار این درجه از اهمیت خاصی برخوردار است و دقت و صحت این آزمایش در مقابل دیگر آزمایش های قیر حائز اهمیت میباشد یکی از نکات مهم خطای انسانی اپراتور آزمایش میباشد به همین خاطر امروزه از دستگاه های دیجیتالی و بروز استفاده میشود و در حال حاضر با برندهای معتبر در کشور موجود است.
یکی از دلایل استفاده از این طبقه بندی که براساس درجه نفوذ است استفاده از قیر در شرایط محیطی و آب و هوایی مختلف است هرچه آب و هوای منطقه گرم تر و یا میزان تردد بیشتر باشد و بار وسایل نقلیه سنگین تر باشد از قیرهای با درجه نفوذ بیشتر استفاده میشود و بالعکس در آب و هوای سردتر از قیرهای با درجه نفوذ کمتر استفاده میشود. هرچه قیر سخت تر باشد درجه نفوذ آن کمتر است.
مشخصات قیرهای با درجه نفوذ تولیدی در کشور بشرح ذیل میباشد: