Состав для замедления окисления и самовозгорания угля

 

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к технике безопасности, и может быть использовано для обработки целиков и скоплений разрыхленного угля. Цель изобретения - снижение химической активности и удельной поверхности угля. Поставленная цель достигается путем применения состава для замедления окисления и самовозгорания угля, включающего шлам химводоочистки (ХВО) электростанций и поверхностно-активное вещество анионного типа при следующем соотношении компонентов , мас.%: шлам ХВО 5-10, поверхностно-активное вещество 3-5, вода остальное. Химическая активность угля, обработанного предложенным составом, снижается до 0,153-0,32 мл/г-ч; удельная поверхность до 12-20,8 м2/г. 1 табл. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Е 21 F 5/02 )1 (! ц;,:) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 (л)

О

Ql (21) 4832305/26 (22) 24.04,90 (46) 07.06,92. Бюл, ¹ 21 (71) Донецкий государственный университет (72) А. И, Жеряков, А. И. Резник и Е, В.

Копытовская (53) 622.822.551.2:547,745(088,8) (56) Маевская В. М, Изыскание антипирогенов для профилактики и тушения эндогенных пожаров. — Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело, Реферативный сборник М,: Недра, ¹ 7(13), 1968, с, 43-54 (54) СОСТАВ ДЛЯ ЗАМЕДЛЕНИЯ ОКИСЛЕНИЯ И САМОВОЗГОРАНИЯ УГЛЯ

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к технике безопасности, и может быть использовано для обработки целиков и скоплений разрыхленного угля.

Известны составы, применяемые для замедления окисления углей, в качестве которых используют различные неорганические соли, такие как карбонаты и бикарбонаты щелочных и щелочно-земельных металлов, например, Са(НСОз)г, (ГчН4)гСОз, ЙагСОз, СаС!г, М9С!г и т.д.

Антипирогены являются одним из эффективных химических средств борьбы с эндогенными подземными пожарами. При воздействии антипирогена на уголь уменьшается величина и активность сорбирующей поверхности последнего, что снижает . окисляемость углей и тормозит процесс самонагревания и самовозгорания угля.

» ЫЛ 1739057 А1 (57) Изобретение относится к горному делу, преимущественно к технике безопасности, и может быть использовано для обработки целиков и скоплений разрыхленного угля.

Цель изобретения — снижение химической активности и удельной поверхности угля.

Поставленная цель достигается путем применения состава для замедления окисления и самовозгорания угля, включающего шлам химводоочистки (ХВО) электростанций и поверхностно-активное вещество анионного типа при следующем соотношении компонентов, мас.%: шлам ХВО 5-10, поверхностно-активное вещество 3-5, вода остальное.

Химическая активность угля, обработанного предложенным составом, снижается до

0,153-0,32 мл/г ч; удельная поверхность до

12-20,8 м /г. 1 табл.

В угольной промышленности антипирогены применяются в весьма ограниченном количестве вследствие довольно жестких требований, предьявляемых к ним.

Так, например, они должны быть нетоксичными, недорогостоящими, иметь местное распространение, простую технологию приготовления и оказывать эффективное действие при небольшой их добавке, Известно исследование химической активности отвальной массы до и после обработки антипирогенами, Химическую активность определяли на установке МакНИИ в интервале температур 60-150 С и сорбционным методом ИГД им. А. А. Скочинского при комнатной температуре. Определяли показатель К>, характеризующий скорость поглощения пробой кислорода при данной температуре. В качестве антипиро1739057 извести повышает ее защитное действие за счет большей растворимости в воде и сохранения влагосодержания образующейся защитной пленки.

Недостатком данных составов является то, что для эффективного защитного ингибирующего действия на поверхность угля необходима инициирующая дефицитная добавка CaClz, Кроме того, требует специального приготовления и гашения известь, что связано с дополнительными затратами.

Цель изобретейия — снижение химической активности угля и удельной поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что в составе для замедления окисления и самовозгорания угля используют шлам химводоочисток электростанций, Шлам, полученный из пульпы, представляет собой однородную белую порошковую массу влажностью 20-25, Удельная поверхность шлама 1,8-2,2 м /r. Выполненные комплексные исследования химикоминералогического состава шлама диффере н циал ь но-термическими методами показали, что он преимущественно состоит из оксида кальция и оксида магния, Кроме того, в состав шлама входят глинистые частицы, оксиды железа, алюминия, титана, Состав шлама, на сухое вещество следующий: Я!Ог 4,31; Fe20a 1,03; СаО

82,82; MgO 8,0; А120з 2,24; TiOz 0,12; Р20ь

0,20; К20 0,19; п.п.п, 1,09, Комплекс неорганических оксидов кремния, железа, кальция, магния, алюминия и титана и других входящих в состав шламов химводоочисток (XBO) ТЗЦ придает антипирогенам свойства эффективного ингибитора окисления.

На электростанциях и других промышленных предприятиях широко используются обработка воды методом осаждения по замкнутому циклу. При этом возникает проблема утилизации минеральных шламов

XBO.

Известный способ отсасывания и накапливания шламов в шламонакопителях ведет в определенной мере к предотвраще- нию загрязнения водных бассейнов шламом и связан с большими затратами денежных

55 генов испытывались СаClz, NaCI, гашеная известь.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению к изобретению является состав на 5 основе смеси 10 Ca(OH)z и 4 CaClz, применяющейся для профилактики подавления нагревания угля в целиках и выработанных пространствах, Добавка CaClz и гашеной средств, а также отчуждением земельных площадей при строительстве шламонакопителей. Поэтому получение шлама из пульпы с помощью вакуумных фильтров и дальнейшее его использование или в строительстве, или в качестве ингибитора окисления углей путем их обработки вместо гашеной извести и других антиоксидантов дает большой выигрыш как в цене, так и в доступности.

Для этого в составе, состоящем из шлама ХВО и воды, в качестве антиоксиданта используется шлам и дополнительно вводят поверхностно-активное вещество при следующем соотношении компонентов, мас. :

Шлам XBO 5-10

ПАВ анионного типа 3-5

Вода Остальное

Сопоставительный анализ с известным составом позволяет сделать вывод, что предложенный состав для замедления окисления и самовозгорания угля отличается от известного введением новых компонентов, а именно в качестве антиоксиданта используют шлам химводоочистки, а для лучшего смачивания поверхности угля — поверхностно-активное вещество, Состав готовят путем смешения в емкости предлагаемых компонентов при комнатной температуре.

Анализ известных составов, используемых для предупреждения самовозгорания углей, показал, что поверхностно-активные вещества анионного типа известны, как смачиватели угольной поверхности, В качестве поверхностно-активных веществ были выбраны ПАВ анионного типа-соли сульфоновых кислот (алкиларилсульфаты металлов) — ВЯОзМе, Пенообразователь ПО-1Д-натриевые соли рафинированных алкилароматических сульфокислот на основе керосина CnH2A+1

АгЯОзйа, где и = 8-12.

Пенообразователь ПО-6К-натриевые соли алкилароматических сульфокислот на основе гидроочищенного керосина фракции

220-470 С CnH2 +1 АгЯОзйа, где п = 10-14.

Оксид кальция, которого в шламе около

83, очень гигроскопичен и, растворяясь в воде, образует Са(ОН)г — гашеную известь, которая, являясь сильным основанием, поглощает из воздуха диоксид углерода, который является дополнительным антиоксидантом для уменьшения химической активности угольной поверхности, Оксиды магния и алюминия также гигроскопичны и поглощают из воздуха диоксид углерода. Особенно это свойство эффективно после того, как из нанесенного на поверхность угля или нагнетаемого в шпуры состава вода испаряется, а окислы

1739057 благодаря поверхностно-активному веществу проникли в поры и трещины угля, и вследствие высокой гигроскопичности они все время поглощают воду из атмосферы и диоксид углерода из воздуха, тем самым 5 и роя вляя синергизм, т,е. действуют таким образом, что активность их смеси (например, антиокислительная) превышает сумму активностей компонентов.

Наличие диоксида углерода в порах и 10 трещинах угля препятствует самовозгоранию угольного массива.

Профилактические работы по предуп-, реждению самовозгорания угля заключаются как в обработке в основном скоплений 15 разрыхленного угля любым аппаратом, работающим от сжатого воздуха, так и в нагнетании в пласт предложенного состава.

Эффективность предложенного состава оценивалась по снижению химической ак- 20 тивности угля, обработанного антипирогеном, а также по уменьшению удельной поверхности угля, вследствие чего замедляется окисление и самовозгорание угля. Химическую активность поверхности угля 25 определяли по константе скорости сорбции кислорода поверхностью угля, разработанной во Всесоюзном научно-исследовательском институте горноспасательного дела 4.

Эффективность действия антипирогенов на 30 поверхности угля с целью уменьшения общей поверхности пор и трещин определяли по величине удельной поверхности, Удельную поверхность угля определяли по методу тепловой десорбции. 35

При исследовании физико-химических свойств антипирогенов варьировались концентрации компонентов.

Свойства известного и предложенного 40 составов приведены в таблице.

Как видно из таблицы, наиболее оптимальным является состав 7, который имеет наименьшую величину химической активности, удельной поверхности, удельной ингибирующей активности. По мере увеличения концентрации шлама и ПАВ в составах для ингибирования после обработки угля его химическая активность уменьшается в сравнении с (обработкой известным составом) составы (9 и 10) более чем в два раза..

Уменьшается также и удельная поверхность угля, что свидетельствует о закупоривании пор и трещин на угольной поверхности, Так как небольшое содержание шлама и

ПАВ в составе незначительно уменьшает физико-химические показатели активности угля (составы 1, 2), то увеличение содержания в составах шлама и ПАВ увеличивает стоимость антипирогенов, и поэтому оптимальными были приняты составы 3-7.

Таким образом, применение предложенного состава позволит увеличить эффективность предупреждения самовозгорания угля.

Формула изобретения

Состав для замедления окисления и самовозгорания угля, включающий оксид кальция и воду, отличающийся тем, что, с целью снижения химической активности и удельной поверхности, в качестве компонента, содержащего оксид кальция, используют шлам химводоочистки (ХВО) электростанций и дополнительно поверхностно-активное вещество анионного типа при следующем соотношении компонентов, мас. 7:

Шлам XBO 5-10

Поверхностно-активное вещество 3-5

Вода Остальное