СОСТАВ ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВЗРЫВОВ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ Российский патент 1994 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предотвращения распространения взрывов пылегазовых смесей в горных выработках угольных шахт.

Известно применение карбамида в качестве средства для предотвращения и подавления взрывов угольной пыли в шахтах. Применение карбамида предполагается путем размещения его во взрывоопасных местах горных выработок в полиэтиленовых контейнерах вместе с распыляющими зарядами ВВ. Заряд срабатывает от датчиков, регистрирующих воспламенение пылегазовой среды [1]. Недостатком использования карбамида является его высокая стоимость, из-за чего состав не рекомендован для инертизации отложившейся пыли в горных выработках и используется во взрывоподавляющих заслонках.

Наиболее близким составом является гидрофобизированная инертная пыль.

Она представляет собой смесь тонкоизмельченного известняка или доломита и гидрофобизирующего агента, например технической олеиновой кислоты марки А и В [2]. Недостатком известного состава является его низкая эффективность за счет недостаточных ингибирующих свойств, что требует большого расхода инертной пыли.

Предлагаемый состав для предупреждения распространения взрывов угольной пыли содержит в своей основе гидрофобизированную инертную пыль.

Новым в составе являются добавки из карбамида и цетилового спирта, причем составляющие взяты в следующем соотношении, мас.%:
Гидрофобизированная инертная пыль 79,98-84,99 Карбамид 15,0-20,0 Цетиловый спирт 0,01-0,02
Флегматизирующее действие карбонатной породы (известняка) в предлагаемом составе усиливается ингибирующей добавкой (карбамидом). Усиление флегматизирующего действия предлагаемого состава позволяет снизить его расход, что в свою очередь снижает затраты на инертизацию отложений взрывоопасной угольной пыли.

Цетиловый спирт перед введением в состав смешивают с олеиновой кислотой. При введении его менее 0,01% происходит его кристаллизация в растворе. Тоже самое происходит при введении его более 0,02%. Введение же цетилового спирта в пределах 0,01-0,02% приводит к образованию однородной вязкой массы с олеиновой кислотой, хорошо совмещающейся с сыпучими компонентами карбамида и известняка. Введением цетилового спирта достигается сохранение сыпучести и летучести состава в течении двух месяцев. За один месяц нахождения во влажной среде содержание влаги в предлагаемом составе увеличивается на 53-91% вместо 69-139% для состава без цетилового спирта. Через два месяца при отсутствии в составе цетилового спирта происходит выделение слоя воды.

Предлагаемый состав снижает взвешивание угольной пыли в 1,5-2 раза по сравнению с известным составом из-за увеличения прилипаемости к увлажненному составу.

Повышение величины эндотертмического эффекта флегматизатора предлагаемого состава по сравнению с известным подтверждается термографическими исследованиями. Снятие термограмм осуществлялось со скоростью 10 град/мин и чувствительностью 200 мг на дериватографе марки Q-1500 Д. На экспериментально получаемых кривых для предлагаемого состава флегматизатора с 15-20% карбамида наблюдается 6-ть эндотермических эффектов при 180, 260, 400, 440, 500, 820^оС и суммарная площадь впадин на дифференциальной кривой в 4-5 раз больше величины эндоэффекта для флегматизатора.

Исследования взрывчатых свойств угольной пыли и нейтрализующей способности состава по известному и предлагаемому проводились на испытательной трубке. Смесь флегматизатора и угольной пыли в количестве 1 г с помощью сжатого воздуха подавалась на раскаленную до 1100^оС спираль, находящуюся внутри стеклянной трубки. Замерялась длина пламени.

Данные результатов испытаний приведены в таблице.

Исследования проводились на угольной пыли фракции 50 мкм с содержанием летучих веществ V^ddf = 35,76%, влаги аналитической W^d = 1,08%, золы А^d = 17,10% , содержанием CO₂^d = 0,81%. Величина добавки предлагаемого состава флегматизатора к угольной пыли менялась от 20 до 80%.

П р и м е р 1. Для получения 1 т состава требуется 849,9 кг гидрофобизированной инертной пыли, изготовленной по ТУ 12.0173767.011-89, 150 кг порошка карбамида дисперсностью не более 100 мк и 0,1 кг цетилового спирта. После смешения в смесителе шарового действия состав может быть использован по назначению. Исследование нейтрализующей способности состава проводилось на испытательной трубке. При 20%-ной добавке флегматизатора длина пламени смеси угля с флегматизатором по приведенному составу в 1,3 раза меньше, чем по прототипу. Взрывчатые свойства смеси с 20% добавкой флегматизатора предлагаемого состава соответствуют 50% добавке по прототипу, то есть расход флегматизатора может быть снижен в 2-2,5 раза.

П р и м е р 2. Для получения 1 т состава смешивают 799,8 кг инертной пыли, 200 кг карбамида и 0,2 кг цетилового спирта. Технология получения состава и способ его использования не отличается от приведенного в примере 1. При 20%-ной добавке состава длина пламени короче в 2 раза, при 60%-ной пламени не наблюдается. Расход флегматизатора может быть снижен в 2,5 раза.

П р и м е р 3. Для получения 1 т состава смешивают 824,85 кг инертной пыли, 175 кг карбамида и 0,15 кг цетилового спирта. Технология приготовления состава не отличается от описанной в примере 1. Исследования взрывчатых свойств угольной пыли с добавками флегматизатора предлагаемого состава показали, что длина пламени при величине добавки в пределах от 20 до 60% меньше в 1,5-3,2 раза, чем длина пламени смеси угля с составом по прототипу. Следовательно, расход флегматизатора при нейтрализации взрывчатых свойств угольной пыли может быть снижен.

П р и м е р 4. Для получения 1 т состава смешивают 779,78 кг инертной пыли, 220 кг карбамида и 0,22 кг цетилового спирта. Технология получения состава не отличается от описанной в примере 1. Значительного увеличения нейтрализующей способности по сравнению с 20%-ной добавкой не наблюдается, но обладает состав повышенной гигроскопичностью и для сохранения сыпучести состава и возможной работы в течение 2-х месяцев требуется повышенный расход гидрофобизирующих компонентов, а именно олеиновой кислоты и цетилового спирта, что приводит к удорожанию состава.

П р и м е р 5. Для получения 1 т состава смешивают 879,91 кг инертной пыли, 120 кг карбамида и 0,09 кг цетилового спирта. Технология приготовления состава не отличается от описанной в примере 1. Длина пламени при 20% -ной добавке состава в 1,2 раза меньше, чем при той же добавке состава по прототипу. Другие смеси с добавлением 40, 50, 60% флегматизатора по предлагаемому составу на уровне результатов испытаний смесей угольной пыли с добавлением флегматизатора по прототипу. Результаты испытаний свидетельствуют о том, что при введении в состав менее 15% карбамида не проявляется повышение ингибирующих свойств, а при введении карбамида выше 20% при небольшом увеличении ингибирующего эффекта значительно увеличивается гигроскопичность состава, что приводит к необходимости увеличения гидрофобизирующих компонентов состава и соответственно к его удорожанию.

Использование: для предотвращения распространения взрывов пылегазовых смесей в горных выработках угольных шахт. Сущность изобретения: в состав на основе гидрофобизированной инертной пыли дополнительно введены карбамид и цетиловый спирт. Ингредиенты взяты в следующем соотношении, мас.%: гидрофобизированная инертная пыль 79,98 - 84,99, карбамид 15,0 - 20,0, цетиловый спирт 0,01 - 0,02. 1 табл.

СОСТАВ ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВЗРЫВОВ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ в шахтах на основе гидрофобизированной инертной пыли, отличающийся тем, что в него дополнительно введены карбамид и цетиловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гидрофобизированная инертная пыль 79,98 - 84,99
Карбамид 15,0 - 20,0
Цетиловый спирт 0,01 - 0,02