ПЫЛЕПОДАВИТЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК C09K3/22 

Изобретение относится к классу материалов, предназначенных для предотвращения образования пыли мелкозернистых сыпучих материалов, например калийных, азотных, фосфорных удобрений и т.д.

В качестве пылеподавителей используют в основном продукты и отходы нефтепереработки, а также отходы других производств. В изобретении (патент США 4428984, кл. С 09 К 3/22, опубл. 1984) используется в качестве пылеподавителя водный раствор полиэтиленгликоля о добавкой эфира. Использование данного пылеподавителя сильно увлажняет материал, что приводит к повышению его слеживаемости, уменьшению сыпучести.

Для устранения пылимости минеральных удобрений и водорастворимых солей известен пылеподавитель (авт.св. 1096272, кл. С09 К 3/22, опубл.1984), представляющий собой смесь ди-, три-, тетра- и пентаэтиленгликолей. Недостатками применяемого средства является непостоянство состава, которым характеризуются отходы производства. Токсичность отходов в результате длительных термохимических превращений в аппаратах, а также высокая температура застывания и большая вязкость создают трудности при транспортировке, выгрузке пылеподавителя, особенно, в зимнее время.

Известен пылеподавитель хлористого калия (авт. св. 1682375, кл. С09К 3/22, опубл. 1991), содержащий смесь полипропиленгликоля и пропиленгликоля, которая является побочным продуктом производства полипропиленгликоля и пропиленгликоля. Недостатками этого пылеподавителя является высокая вязкость, что затрудняет его дозирование, а также непостоянство состава продукта, его малая доступность как побочного продукта производства.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является пылеподавитедь, представляющий собой смесь полиэтиленгликоля с молекулярной массой 120-400 с 5-30 мас.% моноэтиловых эфиров три - и тетраэтиленгликолей. Моноэтиловые эфиры три - и тетраэтиленгликолей используют в массовом соотношении 1: 2÷5. (патент РФ 2043386, кл. С09 К 3/22, опубл. 1995). Существенными недостатками этого способа являются:
недостаточная пылеподавляющая способность,
необходимость введения дополнительной стадии смешения полиэтиленгликсля и органической добавки,
необходимость поддержания четкого взаимного соотношения моноэтиловых эфиров три- и тетраэтиленгликолей в пределах 1:2÷5, вне этих пределов наблюдается ухудшение реологических свойств продукта,
использование моноэтиловых эфиров этиленгликолей с большим и меньшим молекулярным весом отрицательно сказывается на текучести пылеподавителя, то есть присутствие моноэтиловых эфиров ди- и пентаэтиленгликолей будет отрицательно сказываться на качестве сыпучих материалов.

Технической задачей данного изобретения является повышение пылеподавляющей способности пылеподавителя, совершенствование компонентного состава пылеподавителя с заданными свойствами.

Поставленная задача достигается тем, что в качестве пылеподавителя мелкозернистых сыпучих материалов используют смесь монометиловых эфиров полиэтиленгликолей формулы СН₃О(СН₂СН₂О)_nН (1), где n - целое число от 2 до 8, средней молекулярной массы 175-195 состава, мас.%:
СН₃О(СН₂СН₂О)₂H - 0,1-15
СН₃О(CH₂CH₂O)₃H - 30-50
CH₃O(CH₂CH₂O)₄H - 20-35
CH₃O(СН₂СН₂О)₅Н - 10-20
СН₃О(СН₂СН₂O)₆Н - 3,5-10
СН₃О(СН₂СН₂O)₇Н - 1-5
CH₃O(CH₂CH₂O)₈H - 0,1-1,5
Пылеподавитель может содержать 1-5 мас.% воды и 0,05-0,15 мас.% гидроксида щелочного металла (NаОН или КОН).

Пылеподавитель может содержать 10-90 мас.% водорастворимых полигликолевых пылеподавителей - полиэтиленгликолей, полипропиленгликолей, полиглицеринов и других.

Пылеподавитель получают путем оксиэтилирования метилового спирта и/или смеси монометиловых эфиров моно-, ди- и триэтиленгликолей в присутствии катализатора - гидроксида щелочного металла (NаОН или КОН), из реакционной массы путем вакуумной перегонки выделяют смесь монометиловых эфиров полиэтиленгликолей формулы 1 вышеуказанного состава.

Пылеподавитель обладает следующими достоинствами: малая токсичность и хорошая биоразлагаемость; доступный кондиционный продукт; малолетучий вследствие низкой упругости паров при повышенной температуре (менее 0,1 мм рт. ст); продукт имеет слабый приятный запах; пожаробезопасный в рабочих условиях применения (температура вспышки в закрытом тигле более 130^oC); некоррозионно-опасный благодаря щелочной среде (рН не менее 11,5), дающей стабильность при длительном хранении; легко транспортируемый, в том числе в зимнее время вследствие очень низкой температуры застывания, низкой вязкости, хорошей текучести; хорошо растворимый в воде, образует полностью растворимые смеси с полигликолями и другими пылеподавителями, растворимыми в воде; при обработке продукции но требует специальных маслостойких транспортерных лент.

Предлагаемый пылеподавитель удовлетворяет требованиям, предъявляемых к пылеподавителям. Основные физико-химические характеристики пылеподавителя представлены в таблице 1.

Кондиционирование материала предлагаемым пылеподавителем может осуществляться в любых аппаратах, обеспечивающих эффективное перемешивание, путем подачи пылеподавителя на горячий с температурой 100-120^oС материал, а также и остывший при температуре окружающего воздуха.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Пылеподавитель с молекулярной массой 179,46 состава, мас.%:
СН₃О(СН₂СН₂О)₂Н - 8,77
СН₃О(СН₂СН₂О)₃Н - 47,35
СН₃О(СН₂СН₂О)₄Н - 25,78
СН₃О(СН₂СН₂О)₅Н - 10,98
СН₃О(СН₂СН₂О)₆Н - 3,98
СН₃О(СН₂СН₂О)₇Н - 1,04
СН₃О(СН₂СН₂О)₈Н - 0,10
H₂O - 1,87
NаОН - 0,13
Полученный пылеподавитоль имеет характеристики: прозрачная жидкость светло-желтого цвета; плотность при 20^oC d₄ ²⁰=1,0610 г/см³; кинематическая вязкость при 20^oС ν²⁰ = 12,1 мм²/сек, при -40^oС ν^-40 = 669,7 мм²/сек; показатель активности ионов водорода рН 13,2; температура застывания t₃ = -66^oC; температура вспышки в закрытом тигле более 130^oС. Данным пылеподавителем обрабатывают хлористый калий с пылимостью 1670 мг/кг с расходом 3 кг/т соли. Одновременно хлористый калий обрабатывают антислеживателем: водным раствором железистосинеродистого калия из расчета 70 г/т. Полученный в результате обработки непылящий хлористый калий имеет пылимость 115 мг/кг.

Пример 2.

Пылеподавителем состава, как в примере 1, обрабатывают фосфоритную муку с пылимостью 9500 мг/кг с расходом 25 кг/т фосфоритной муки. Полученная в результате обработки фосфоритная мука имеет пылимость 750 мг/кг.

Пример 3.

Пылеподавитель с молекулярной массой 189,26 состава, мас.%:
СН₃О(СН₂СН₂О)₂Н - 11,95
СН₃О(СН₂СН₂О)₃Н - 30,68
СН₃О(СН₂СН₂О)₄Н - 25,13
СН₃О(СН₂СН₂О)₅Н - 16,38
СН₃О(СН₂СН₂О)₆Н - 8,65
СН₃О(СН₂СН₂О)₇Н - 3,72
СН₃О(СН₂СН₂О)₈Н - 0,98
H₂O - 2,41
КОН - 0,1
Полученный пылеподавителъ имеет характеристики: прозрачная жидкость светло-желтого цвета; плотность при 20^оС d₄ ²⁰=1,060 г/см³; кинематическая вязкость при 20^oC ν²⁰ = 10,8 мм²/сек, при -40^oС ν^-40 = 648 мм²/сек; показатель активности ионов водорода рН=13,45; температура застывания t₃ = -65,5^oC; температура вспышки в закрытом тигле более 130^oC. Хлористый калий с пылимостью 1670 мг/кг обрабатывают данным пылеподавителем с расходом 3 кг/т соли. Одновременно вводят антислеживатель - водный раствор железистосинеродиотого калия (ЖСК) из расчета 70 г/т. Полученный в результате обработки непылящий хлористый калий имеет пылимость 120 мг/кг.

Пример 4.

Пылеподавителем состава, как в примере 3, обрабатывают в смесителе бентонитовый глинопорошок с пылимостью 2600 мг/кг с расходом 4 кг/т глинопорошка. Полученный в результате обработки бентонитовый порошок имеет пылимость 690 мг/кг.

Пример 5.

Пылеподавитель с молекулярной массой 189,42 состава, мас.%:
СН₃О(СН₂СН₂О)₂Н - 3,57
СН₃О(СН₂СН₂О)₃Н - 45,91
СН₃О(СН₂СН₂О)₄Н - 27,02
СН₃О(СН₂СН₂О)₅Н - 13,13
СН₃О(СН₂СН₂О)₆Н - 5,26
СН₃О(СН₂СН₂О)₇Н - 3,36
СН₃О(СН₂СН₂О)₈Н - 0,25
H₂O - 1,41
NaOH - 0,09
имеет характеристики: прозрачная жидкость светло-желтого цвета; плотность при 20^oС d₄ ²⁰=1,0683 г/см³; кинематическая вязкость при 20^oС ν²⁰ = 12,53 мм²/cек, при -40^oС ν^-40 = 685,8 мм²/сек; показатель активности ионов водорода рН=12,3; температура застывания t₃ = -69^oC; температура вспышки в закрытом тигле больше 130^oC. Хлористый калий с пылимостью 1670 мг/кг обрабатывают данным пылеподавителем с расходом 3 кг/т соли, в присутствии антислеживателя водного раствора железиотосинеродистого калия из расчета 70 г/т. Полученный в результате обработки непылящий хлористый калий имеет пылимость 115 мг/кг.

Пример 6.

Пылеподавитель состава, как в примере 3, смешивают с полиэтиленгликолем (смесь ди-, три-, тетраэтиленгликолей с молекулярной массой 175) до его содержания в пылеподавителе 10 мас.%. Данным пылеподавителем обрабатывают хлористый калий с пылимостью 1670 мг/кг при расходе 3 кг/т хлористого калия (при одновременном введении ЖСК с расходом 7,0 г/т). Полученный в результате обработки хлористый калий имеет пылимость 130 мг/кг.

Пример 7.

Пылеподавитель состава по примеру 1 смешивают с полиэтиленгликолем (смесь ди-, три-, тетраэтиленгликолей с молекулярной массой 175) до его содержания в пылеподавителе 90 мас. %. Данным пылеподавителем обрабатывают хлористый калий с пылимостью 1670 мг/кг при расходе 3 кг/т соли (при одновременном введении ЖСК с расходом 70 г/т). Полученный в результате обработки хлористый калий имеет пылимость 130 мг/кг.

Пример 8.

Пылеподавитель состава по примеру 1 смешивают с полипропиленгликолем (технический продукт по ТУ 6-01-1249-80) до его содержания в пылеподавителе 15 мас.%. Данным пылеподавителем обрабатывают фосфоритную муку с пылимостью 9500 мг/кг с расходом 25 кг/т удобрения. Полученная в результате обработки фосфоритная мука имеет пылимость 800 мг/кг.

Пример 9.

Пылеподавитель состава по примеру 1 смешивают с полиглицерином (молекулярной массой 156) до его содержания в пылеподавителе 50 мас.%. Данным пылеподавителем обрабатывают бентонитовый порошок с пылимостью 2600 мг/кг и расходом 4 кг/т глинопорошка. Полученный в результате обработки бентонитовый глинопорошок имеет пылимость 700 мг/кг.

Пример 10.

Мочевину с пылимостью 1400 мг/кг обрабатывают в смесителе пылеподавителем состава, как в примере 5, с расходом 3 кг/т мочевины. Полученная в результате обработки мочевина имеет пылимость 180 мг/кг.

Использование предлагаемого пылеподавителя позволяет повысить эффективность пылеподавления, улучшить экологические условия при производстве, перегрузке и транспортировке мелкозернистых, сыпучих материалов. Предлагаемый пылеподавитель обладает высокой пылеподавляющей способностью, прошел промышленную проверку в производстве непылящего хлористого калия (ТУ 2184-040-00209527-96) на АО "Уралкалий".

Пылеподавитель предназначен для предотвращения образования пыли мелкозернистых сыпучих материалов (калийных, азотных, фосфорных удобрений и т.д.). Пылеподавитель содержит смесь монометиловых эфиров полиэтиленгликолей формулы СН₃О(СН₂СН₂O)_nН (1), где n - целое число от 2 до 8, средней молекулярной массы 175-195, состава, мас. %: монометиловый эфир диэтиленгликоля СН₃О(СН₂СН₂O)₂Н 0,1-15; монометиловой эфир триэтиленгликоля СН₃О(СН₂СН₂O)₃Н 30-50; монометиловый эфир тетраэтиленгликоля СН₃О(СН₂СН₂O)₄Н 20-35; монометиловый эфир пентаэтиленгликоля СН₃О(СН₂СН₂O)₅Н 10-20; монометиловый эфир гексаэтиленгликоля СН₃О(СН₂СН₂O)₆Н 3,5-10; монометиловый эфир гептаэтиленгликоля СН₃О(СН₂СН₂O)₇Н 1-5; монометиловый эфир октаэтиленгликоля СН₃О(СН₂СН₂O)₈Н 0,1-1,5. Пылеподавитель обладает повышенной пылеподавляющей способностью, малой токсичностью, малой летучестью, стабилен при хранении и транспортировке. 2 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Пылеподавитель мелкозернистых сыпучих материалов на основе оксиэтилированных соединений, отличающийся тем, что он содержит смесь монометиловых эфиров полиэтиленгликолей формулы

СН₃О(СН₂СН₂O)_nН

где n - целое число от 2 до 8,

средней молекулярной массы 175-195, состава, мас.%:

Монометиловый эфир

диэтиленгликоля СН₃О(СН₂СН₂O)₂Н 0,1 - 15

Монометиловой эфир

триэтиленгликоля СН₃О(СН₂СН₂O)₃Н 30 - 50

Монометиловый эфир

тетраэтиленгликоля СН₃О(СН₂СН₂O)₄Н 20 - 35

Монометиловый эфир

пентаэтиленгликоля СН₃О(СН₂СН₂O)₅Н 10 - 20

Монометиловый эфир

гексаэтиленгликоля СН₃О(СН₂СН₂O)₆Н 3,5 - 10

Монометиловый эфир

гептаэтиленгликоля СН₃О(СН₂СН₂O)₇Н 1 - 5

Монометиловый эфир

октаэтиленгликоля СН₃О(СН₂СН₂O)₈Н 0,1 - 1,5