Extracción de betún de arenas bituminosas mediante irradiación ultrasónica
Autores: Imanbayev, Yerzhan; Ongarbayev, Yerdos; Abylaikhan, Akerke; Mussabayeva, Binur; Muktaly, Dinara; Myltykbayeva, Zhannur
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 11
Citaciones: Sin citaciones
Este documento discute la eficiencia de la extracción de betún asistida por ultrasonido de arenas bituminosas del depósito Beke (región de Mangistau, Kazajistán) utilizando soluciones acuosas alcalinas. Se optimizaron los parámetros del proceso, incluyendo la frecuencia ultrasónica (22 kHz), la potencia (hasta 1500 W), el pH de la solución (>12) y la concentración óptima de NaOH (1 % en peso) para lograr una recuperación máxima de betún del 98 % en peso en 8 minutos. La relación de masa arena-solución más efectiva se determinó como 1:2, mientras que la temperatura óptima del proceso fue de 75 grados Celsius. La aplicación de ultrasonido mejora significativamente la cavitación y la penetración de reactivos, lo que permite una separación eficiente del betún con un uso químico mínimo. Los análisis de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y GC-MS revelaron la presencia de hidrocarburos aromáticos, estructuras parafínicas y nafténicas, así como grupos funcionales que contienen azufre y oxígeno (por ejemplo, sulfoxidos, ácidos carboxílicos). Estas características sugieren una madurez moderada y un alto grado de aromaticidad de la materia orgánica. A pesar de las propiedades térmicas y composicionales adecuadas, el betún extraído exhibe una rigidez y un punto de ablandamiento relativamente bajos, lo que indica la necesidad de una mejora adicional (por ejemplo, oxidación) antes de su uso en la construcción de carreteras. Aunque no se realizaron pruebas reológicas estándar (por ejemplo, reometría de corte dinámico) en este estudio, los valores de penetración y punto de ablandamiento sugieren un aglutinante relativamente blando, posiblemente inadecuado para aplicaciones de pavimentación a alta temperatura sin modificación. La investigación futura se centrará en la evaluación reológica y la mejora oxidativa para cumplir con los requisitos de especificación ST RK 1373-2013.
Descripción
Este documento discute la eficiencia de la extracción de betún asistida por ultrasonido de arenas bituminosas del depósito Beke (región de Mangistau, Kazajistán) utilizando soluciones acuosas alcalinas. Se optimizaron los parámetros del proceso, incluyendo la frecuencia ultrasónica (22 kHz), la potencia (hasta 1500 W), el pH de la solución (>12) y la concentración óptima de NaOH (1 % en peso) para lograr una recuperación máxima de betún del 98 % en peso en 8 minutos. La relación de masa arena-solución más efectiva se determinó como 1:2, mientras que la temperatura óptima del proceso fue de 75 grados Celsius. La aplicación de ultrasonido mejora significativamente la cavitación y la penetración de reactivos, lo que permite una separación eficiente del betún con un uso químico mínimo. Los análisis de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y GC-MS revelaron la presencia de hidrocarburos aromáticos, estructuras parafínicas y nafténicas, así como grupos funcionales que contienen azufre y oxígeno (por ejemplo, sulfoxidos, ácidos carboxílicos). Estas características sugieren una madurez moderada y un alto grado de aromaticidad de la materia orgánica. A pesar de las propiedades térmicas y composicionales adecuadas, el betún extraído exhibe una rigidez y un punto de ablandamiento relativamente bajos, lo que indica la necesidad de una mejora adicional (por ejemplo, oxidación) antes de su uso en la construcción de carreteras. Aunque no se realizaron pruebas reológicas estándar (por ejemplo, reometría de corte dinámico) en este estudio, los valores de penetración y punto de ablandamiento sugieren un aglutinante relativamente blando, posiblemente inadecuado para aplicaciones de pavimentación a alta temperatura sin modificación. La investigación futura se centrará en la evaluación reológica y la mejora oxidativa para cumplir con los requisitos de especificación ST RK 1373-2013.