Водоугольная суспензия и способ ее получения
Сущность изобретения: водоугольная суспензия содержит 68.0-72,0 мае.% мелкодисперсного угля с размером частиц не более 250 мкм; 0,4-0,7 мас.% диспергатора - продукта полиэтоксилирования сополимера стирола с аллиловым спиртом и до 100 мас.% воды. Суспензию получают предварительным сухим размолом угля максимального размера частиц 3 мм, последующим мокрым измельчением части дробленого угля до размера угольных частиц 7,9-8,4 мкм в присутствии диспергатора, добавлением остальной части дробленого угля к полученной суспензии и гомогенизацией суспензии в смесителе. 2 с.п.ф-лы, 7 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ (21) 4356837/04 (22) 11.11.88 (46) 30.08.93. Бюл. N. 32 (31) 22626А/87 (32) 13.11.87 (33) IT (71) Эниричерке С.п,А и Снампрогетти С.п.А (IT) (72) Альдо Преведелло, Карло Карниани, Армандо Маркотуллио и Элиа Донати (IT) (56) Заявка Японии N. 59 — 135288, кл. С 10 (1/32, 1.984. (54) ВОДОУГОЛЬНАЯ СУСПЕНЗИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ Данное изобретение относится к устойчивым, способным перекачиваться концентрированным суспензиям,. содержащим стабилизирующую и ожижающую присадку. Цель изобретения заключается в преодолении недостатков, характерных для существующих технологий, о которых вкратце сказано выше. Поставленная цель достигается водоугольной суспензией содержащей мелкодисперсный уголь с размером частиц не более 250 мкм, диспергатор-продукт полиэтоксилирования сополимера стирола С аллиловым спиртом при следующем соотношении компонентов, мас. :. Уголь 68,0-72,0 Диспергатор 0,4-0,7 Вода Q0-100 „„Я2ÄÄ 1838385А3 (57) Сущность изобретения: водоугольная суспензия содержит 68,0-72,0 мас. мел кодисперсного угля с размером частиц не более 250 мкм; 0,4 — 0,7 мас. диспергатора— продукта полиэтоксилирования сополимера стирола с аллиловым спиртом и до 100 мас. воды. Суспензию получают предварительным сухим размолом угля максимального размера частиц 3 мм, последующим мокрым измельчением части дробленого угля до размера угольных частиц 7,9 — 8,4 мкм в присутствии диспергатора, добавлением остальной части дробленого угля к полученной суспензии и гомогенизацией суспензии в смесителе. 2 с.п.ф-лы, 7 табл. а также способом получения этой суспензии, включающим следующие стадии: а) предварительный сухой размол угля с д получением предварительно размолотого угля с максимальным размером частиц около3мм; в) влажный размол части предварительно размолотого угля, проводимый в присутствии стабилизирующей и ожижающей ОО присадки, с получением водной дисперсии (Я микрочастиц угля, размер которых 7,9 — 8,4 мкм; ° ° с) добавление остальной части предварительно размолотого угля к указанной дисперсии и получение целевой дисперсии окончательным размолом, возможно с последующей стадией гомогениэации полученной смеси. 1838385 20 35 лотом виде и в количестве 1 — 1;2 части по массе на каждый 100 ч по массе сополимера стирол-аллиловый спирт. Автоклав герметизируют, промывают азотом и перемешивают с повь!шением 40 температуры до 150 С. В течение примерно . 120 мин в автоклав подают окись этилена в количестве, соответствующем тому, которое хотят связать с гидроксильными группами. B течение этого времени наблюдается по- 45 вышение температуры в пределах 165— 175 С. После окончания прибавления окиси этилена реакцию продолжают еще 60 мин, затем автоклав охлаждают и извлекают продукт реакции, который используют без 50 дальнейшей очистки в качестве присадки для дисперсий угля в воде. В этой реакции выходы в пересчете на подаваемую окись этилена всегда были выше 99%, Получены следующие присадки, 55 для которых ниже приводится среднее число вступивших в реакцию молекул окиси этилена на каждую гидроксипьную группу использованного сополимера стирол-аллиловый спирт. где г- напряжение сдвига, Па; Для получения суспенэйй изобретения могут быть использованы любые типы углей как низкого, так и высокого качества, бурые угли, битуминозные угли, антрацит, возможно подвергнутые предварительной обработке с целью удаления инертных компонентов (обогащение). В любом случае получают водные дисперсии с высоким содержанием угля, устойчивые при хранении в течение времени, достаточного для их промышленного использования. и достаточно текучие для перекачки с помощью насосов по трубам. Н ижесл едующие эксп ерим ентал ьн ые примеры иллюстрируют изложенное без ограничения изобретения. Пример 1. Получение ожижающей и стабилизирующей присадки. Используют два вида сополимера стирол-аллиловый спирт, а именно: А. Сополимер стирал-аллиловый спирт со средней мол.м. 1150 и содержанием гидроксильных групп 7,5 мас. . В. Сополимер стирол-аллиловый спирт со средней мол.м, 1500 и содержанием гидроксильных групп 6 мас.0 . Присадку получают по следующей методике. В автоклав емкостью 1 л, снабженный магнитной мешалкой и-вводами для окиси этилена и азота, оболочкой для термометра, манометром и предохранительным клапаном, загружают один из указанных сомономеров стирол-аллилового спирта в смеси с гидроксидом калия (титр 86%) в мелко помоПрисадки А-1 — А-6 получены на основе сополимера стирал-аллиловый спирт, обозначенного как сополимер А, а присадки В-1 — В-5 получены на основе сополимера стирал-аллиловый спирт, обозначенного выше как сополимер В. С целью изучения полученных присадок приготовлены водные дисперсии углей,. содержащие одну из приведенных присадок, для которых проведено измерение вязкости при нескольких градиентах скорости. Вязкость определена с помощью ротационного вискозиметра модели НААКЕ RV 12, снабженного датчиком MVI и измерительной головкой М 500. Более подробно. В стакан емкостью 200 мл отвешивают 70 г образца угля, размолотого по.данным гранулометрии до размера частиц ниже 250 мкм. Затем добавляют водный раствор испытуемой присадки с получением смеси следующего состава, мас. : уголь 68 — 70, присадка 0,5, вода остальное. Смесь перемешивают мешалкой с двумя металлическими лопастями сначала 1 мин при скорости 650 об/мин, затем 2 мин при скорости 1200 об/мин. Полученнуюдисперсию вводят во внешний измерительный цилиндр, температуру в котором поддерживают 200С, выдерживают 3 мин, после чего измеряют напряжение сдвига при различных градиентах скорости (Π— 150 с ). Полученные экспериментальные данные вводят в уравнение Оствальда: 1838385 К вЂ” индекс плотности, Па с; у- градиент скорости, с ; ll — индекс ньютоновской вязкости, или. в уравнение Бингхема: То+ + ge ° где t- напряжение сдвига, Па; то- порог текучести, Па; 35 у градиент скорости, с ; 40 ц я — пластическая вязкость, Па с. Для каждой пары значения r й) значения К и (уравнение Оствальда) r ицв (уравнение Бингхема) рассчитыва- 45 ют по линейной регрессии, приведенной в нижеследующих таблицах. Кроме того и тех же таблицах приведены значения кажущейся вязкости (g happ) (в Па с) при градиентах скорости 30, 60, 100 и 150 с . Пример 2. Используют колумбийский уголь, который дает следующие результаты анализа (в пересчете на сухое вещество): Летучие вещества 36,11 Зола 9;69 Фиксированный углерод (по разнице). 54,21 масс. Уголь размолот для следующего конечного состояния (гранулометрия): Согласно приведенной методике получают дисперсии угля, содержащие 68,5 мас.ф размолотого угля и 0,5 мас. $ присадки, а остальное количество приходится на воду. Результаты исследования полученных дисперсий приведены в табл. 1. Пример 3. Используют польский уголь, анализ которого дает следующие результаты (в пересчете на сухое вещество): Летучие вещества 30,5 Зола 9,87 . Фиксированный углерод (по разнице) 59,98 мас.7. Yrpnb размолот до конечного состояния (гранулометрия) такого же, что в примере 2. По приведенной методике получают дисперсии, содержащие 70 мас. размолотого угля и 0,5 мас. присадки, а остальное количество приходится на воду. Результаты исследования дисперсий приведены в табл. 2. Пример 4. Используют русский уголь, анализ которого дает следующие результаты (e пересчете на сухое вещество); Летучие вещества 37,63 Зола 15,32 Фиксированный углерод (по разнице) 47,05 мас. 7 Уголь размолот до конечного состояния (гранулометрия) такого же, что в примере 2. По приведенной методике получают дисперсии, содержащие 68 мас. угля и 0,5 мас. присадки, а остальное количество приходится на воду. Результаты исследования дисперсий приведены в табл. 3. Пример 5. Используют южно-африканский уголь, анализ которого дает следующие результаты; Летучие вещества 28,96 (, Зола . 12,94 Фиксированный углерод (по разнице) 58,11 мас, Уголь размолот до конечного состояния (гранулометрия) такого же, что в примере 2. По приведенной методике получают дисперсии, содержащие 70 мас. угли и 0,5 мас. присадки, а остальное количество приходится на воду. Результаты исследования дисперсий приведены в табл. 4. В табл. 1-4 значения кажущейся вязкости (7epp} дисперсий приведены в мПа при указанных градиентах скорости. Из приведенных значений вязкости можно сделать вывод о том, что неионная присадка изобретения является хорошей ожижающей присадкой для scex типов использованных углей. Пример 6. Польский уголь примера 3 подвергают предварительному сухому раз1838385 табл. 7 15 25 40 55 — 68,0-72,0; — 0.4 — 0,7; — до I00 молу с целью получения частиц с максимальным размером 3 мм. Получают смесь указанного предварительно размолотого угля (52,6 мас., воды (46,4 мас. ) и присадки (1 мас, ), Полученную смесь подвергают влажному размолу с использованием следующих эагрузок при размоле: 3,2 кг стальных шариков по AISI 420, диаметр 31,75 мм 4,8 кг стальных шариков по AISI 420, диаметр 25,4 мм 3,2 кг стальных шариков по AISI 420, диаметр 12,7 мм 4,8 кг стальных шариков по AISI 420, диаметр 9,53 мм Размеры мельницы (внутренние) 240 х 203 мм. Размолу подвергают 1,8 кг смеси и риведенного состава при скорости вращения мельницы 60 об/мин. Размол проводят периодическими загрузками Ilo 2 ч до снижения среднего диаметра частиц угля до 8,4 мкм, Для полученных в результате дисперсий определяют показатели, приведенные в табл, 5. Пример 7. Испытания проводят по методике примера 6, но с использованием присадки В-3; Получают водные дисперсии со средним размером частиц угля 8,4 мкм, характеристики полученных дисперсий приведены в табл. 5. Пример 8. Испытания проводят по методике примера 6, но с использованием присадки А-6. Получают водные дисперсии со средним диаметром частиц угля 7,9 мкм, характеристики полученных дисперсий приведены в табл. 5. Пример 9. Испытания проводят по методике примера 6 с использованием присадки А-1. Получены данные дисперсии со средним диаметром частиц угля 8,3 мкм, характеристики полученных дисперсий приведены в табл. 5. Пример 10, Использовали йольский уголь того же состава (в расчете на сухое вещество), что и в первоначальном примере 3. Этот уголь измельчали до части того же размера, что в первоначальном примере 2. Суспензию готовили таким же образом, как изложено в первоначальных примерах. Приготовленные суспензии содержали 68 или 72 мас. измельченного угля и 0,5 мас,% присадки (остальное приходилось нэ воду). Характеристики суспензий приведены в табл, 6. Использовали польский уголь того же состава (в расчете на сухое вещество), что в первоначальном примере 3. Уголь измельчали до чаСТиц того же размера, что в первоначальном примере 2. Готовили суспензии, содержавшие 70 мас. угля и 0,4 или 0,7 мас% присадки (остальное до 100% приходилось на воду). Характеристики суспензий приведены в Иэ приведенных данных видно, что используемые на стадии размола присадки изобретения позволяют получать водные дисперсии микроизмельченного угля, отличающиеся стабильностью и достаточной текучестьюю. Такие дисперсии могут быть смешаны с предварительно размолотым углем, предпочтительно в отношении по массе микроизмельченного угля к предварительно размолотому углю порядка 40/60 и полученная смесь может быть подвергнута окончательной обработке в булавочной дробилке в течение нескольких минут с последующей стадией гомогенизации внутри смесителя, В результате получают концентрированные водные дисперсии угольных частиц, отличающиеся однородностью, стабильностью и текучестью. Формула изобретения 1. Водоугольная суспензия, содержащая мелкодисперсный уголь, диспергатор и воду, отличающаяся тем, что суспензия содержит в качестве мелкодисперсного угля уголь с размером частиц не более 250 мкм и в качестве диспергатора она содержит продукт полиэтоксилирования сополимера стирала с аллиловым спиртом при следующем соотношении компонентов, мас.%: уголь — 68,0 — 72,0; диспергатор — 0,4 — 0,7; вода — до 100. 2, Способ получения водоугольной суспензии путем предварительного сухого размола угля с получением дробленого угля,последующего мокрого измельчения -части дробленного угля в присутствии диспергатора с получением мелкодисперсного угля, добавлением остальной части дробленного угля к полученной суспензии и гомогенизации полученной суспенэии B смесителе, о тл и ч а ю шийся тем, что уголь дробят до максимального размера частиц 3 мм и мокрое измельчение осуществляют до размера угольных частиц 7,9-8,4 мкм с получением суспензии при следующем соотношении компонентов, мас.%: уголь диспергатор вода 1838385 Таблица 1 По Остваль hL ПриЦ врр (150с ) g app (30с 1) 7 врр (60с ) 5 арр (100с ) тания А-6 4,2 А-5 1,7 А-3 3,8 6,2 А-1 4,9 А-2 А-4 2,3 4,12 B-3 4,3 В-2 5,1 В-1 5,4 3,4 В-4 В-5 Таблица 2 По Остваль Присадка Ц арр j app 7 зрр (30с ) (60 с ") (100с ) Q app (150c ) и испытания 3,3 А-6 3.5 А-5 6,7 А -3 5,4 А-1 7,9 А-2 3,5 А-4 5,5 В-З 8,1 В-2 6,3 В-1 7,3 4,5 В-4 В-5 испы садка.1 3 5 7 9 1 . 2 5 7 9 0,822 0,930 0,854 0,793 0,835 0,912 0,842 0,764 0,830 0,823 0,849 0,865 0,873 0,781 0,835 0,789 0,832 0,814 0,768 0,828 0,794 0,862 0,693 0,445 0,759 0,928 0,728 0,498 0,571 0,671 0.736 0,759 0,557 0,679 0,680 0,983 0,879 1,162 0,754 0.807 1,120 0,986 0,993 0,813 По Бингхем 0,259 0,303 0,215 0,288 0,284 0,302 0,229 0,178 0,279 0,272 0,289 По Бингхем 0,329 0,339 0,265 0,351 0,350 0,307 0,280 0,295 0,375 0,303 0,380 348 347 448 371 327 374 429 437 494 536 428 418 493 536 505 339 326 358 311 384 355 388 401 452 503 386 386 443 497 469 308 348 . 336 284 343 332 363 416 442 353 350 . 397 437 276 308 298 298 298 288 298 347 362 373 378 312 318 398 400 Таблиц@ 3 По Остваль g app (30с ) g app (60 с ) g app (100с ) и ro тания А-6 7,5 5,0 6,4 А-5 А-3 10,6 9,55 7,4 9,9 8,93 А-1 А-2 А-4 В-3 В-2 8,4 В-4 15,6 В-5 Таблица4 По Остваль арр Ц арр (30с 1) (60 с ) g app (100с ) <о 1,205 0,787 0,934 6,96 0,274 4,08 3,38 6,47 А-3 1,049 1,520 0,860 0,906 1,065 А-1 А-2 9,3 3,37 6 А-4, В-З 5,59 6,71 „ 6,19. 8 В-2 0,254 0;293 В-1 0,973 0,868 0,770 0,249 В-а 5,67 4,03 В-5 0,320 Таблица 5 М. Прииспы- садка 2 4 6 8 10 N. Прииспы- садка тания ,1, Аб 2 А-5 0,733 0,819 0,737 0,673 0,578 0,720 0,686 0,670 0,772 0,637 0,731 0,820 0,786 0,766 0,704 0,808 0,756 0,744 0,785 0,778 0,837 1,735 1,174 1,688 2,28 3,611 1,935 2,116 2,41 1,578 2,94 1838385 По Бингхем 0,43.1 0,458 0,415 . 0,394 0,441 0,451 0,392 0,638 0,462 . 0,384 По Бингхем 0,303 0,317 0,285 0,288 0,325 0,233 587 714 712 796 483 426 427 468 534 357 441 398 436 556 569 682 399 378 393 358 358 395 504 508 503 529 526 527 523 557 362, 390 366 331 366 Ч ерш (150g, ) 48ф 467 512 486 463 506 470 Ц арр (150с1 333 276 284 276 340 1838385
