ОБЕСПЫЛИВАЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПЫЛЯЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 2013 года по МПК E21F5/00 E21F5/16 C09K8/44 

Изобретение относится к области защиты окружающей среды в железорудной, угольной, строительной, энергетической отраслях промышленности, а также при строительстве и эксплуатации автомобильных дорог, и может быть использовано для закрепления эрозионно опасных пылящих поверхностей полиминерального состава в хвостохранилищах, золоотвалах, на отвалах горных пород, а также на радиоактивно загрязненных территориях и обочинах автомобильных дорог.

Известен (SU, авторское свидетельство 1355723) профилактический состав для предотвращения выдувания мелкодисперсных материалов, содержащий мочевино-формальдегидную смолу, отвердитель, хлористый кальций и вода.

Недостатком известного состава являются его пониженная водостойкость в результате разрушения водорастворимого полимера атмосферными осадками, а также невысокая механическая прочность образующейся полимерной пленки при вибрации, которая возникает при транспортировке мелкодисперсных грузов и отрицательных температурах ниже минус 20°C.

Известен также (SU, авторское свидетельство 1317160) состав для закрепления пылящих поверхностей, в котором с целью повышения эффектности закрепления путем создания непылящего слоя производят щелочную профилактическую обработку, включающий ацетоноформальдегидую смолу, хлористые соли, полиакриламид, сульфитно-спиртовую бражку и др.

Недостатком известного состава следует признать его недостаточную эффективность из-за воздействия атмосферных осадков, резко снижающих концентрацию раствора в результате размыва поверхностного слоя, а также высокую стоимость рабочих компонентов, предназначенных для приготовления щелочного раствора.

Известен (RU, заявка 93011503/03) органический состав для закрепления пылящих поверхностей в виде 2-10% водного раствора смыленного таллового пека. Последний, уже будучи нанесенным на поверхность, обрабатывают минеральной или органической кислотой.

Недостатками используемого состава являются внесение в структуру обрабатываемой поверхности тяжелой ароматики, что оказывает отрицательное экологическое воздействие, а также коррозия транспортных средств и механизмов в процессе эксплуатации.

Известен (SU, авторское свидетельство 1030565) состав для закрепления пылящих поверхностей, включающий мочевино-формальдегидную смолу и водный раствор неорганической кислоты.

Недостатками этого состава являются выделение экологически опасного формальдегида в процессе формирования и эксплуатации полимерной пленки, плохая смачиваемость по отношению к железосодержащим минералам, коррозия транспортных средств и механизмов, вследствие высокой концентрации неорганической кислоты в растворе.

Наиболее близким аналогом разработанного состава можно признать (SU, авторское свидетельство 1190067) состав для закрепления пылящих поверхностей, включающий полиэлектролит в виде сополимера метакрилата щелочного металла и метилметакрилата, а также воду.

Указанный состав при положительных экологических качествах имеет слабую смачиваемость поверхностей минеральных частиц, неудовлетворительное поверхностное натяжение и прочность пленки, вследствие чего под влиянием атмосферных факторов (солнечная радиация, ветровая эрозия, осадки) защитная полимерная пленка разрушается.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного состава, состоит в повышении прочности и долговечности покрытия пылящих поверхностей, что улучшает экологическую обстановку в зоне расположения эрозионно опасных пылящих поверхностей.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный состав для обработки пылящих поверхностей, содержащий водные растворы полиакрилата щелочного металла и сополимера акриламида с производными акриловой кислоты, при этом использованы сополимеры акриламида с диметиламиноэтилакрилатом, диметиламиноэтилметакрилатом или диметиламинопропилакриламидом, а концентрации раствора полиакрилата щелочного металла составляет 0,1-1,0% (масс), а концентрация раствора сополимера акриламида с производными акриловой кислоты составляет 0,05-0,5% (масс).

Реально используют полиакрилат натрия или калия.

Действие разработанного состава основано на совместном использовании разнозарядных высокомолекулярных полиэлектролитов, один из которых (полиакрилат натрия или калия) связывает вещества пыли за счет электростатического взаимодействия, а сополимер акриламида нейтрализует излишний электрический заряд на эрозийно опасной пылящей поверхности с образованием сетчатой структуры полимер (--) - полимер (+), тем самым увеличиваю прочность связывания частиц пыли анионным полиэлектролитом.

Нанесение водных растворов полиэлектролитов на эрозийно опасные пылящие поверхности производят по очереди - в начале наносят водный раствор акрилата щелочного металла, а затем водный раствор сополимера акриламида. Промежуток времени между нанесением обоих растворов зависит от внешних условий (температура, влажность воздуха), а также от размеров удерживаемых частиц пыли и их природы.

В предпочтительном варианте реализации используют растворы указанной концентрации в количестве от 1,5 до 2,5 г/м² площади.

Исследования эффективности разработанного состава проводили по эрозионной устойчивости образца, взятого из золоотвалов тепловой электростанции, работающей на каменном угле (Кемерово). Эрозионную устойчивость оценивали по величине потери веса обработанного образца через интервал времени 4-6 часов после обработки его растворами полиэлектролитов, входящими в разработанный состав. Образец представляет собой металлический лоток площадью 50 см² с высотой стенок 1 см. Масса образца примерно 400 граммов. После нанесения растворов и их высыхания на лоток направляют поток воздуха с использованием вентилятора в течение 40 часов (8 дней по 5 часов). Потерю в весе менее 8% принимали как удовлетворительную.

1. Первый эксперимент был проведен с использованием состава, использованного в качестве ближайшего аналога. Образец массой 410 граммов был обработан составом, содержащим (%):

сополимер 50 мол.% метакрилата щелочного металла   и 50 мол.% метилметакрилата 10 вода 90.

После 6 часовой выдержки по полного формирования пленки на поверхности образца поверхность обдували в течение 40 часов. Потеря массы составила 9,7%.

2. Аналогичный образец массой 405 г обработали первоначально водным раствором полиакрилата натрия концентрацией 0,5% (масс) в количестве 2 г/м², а затем водный раствором сополимера акриламида с диметиламиноэтилакрилатом концентрацией 0,25% (масс) в количестве 1,5 г/м². Обдув воздухом начали через 1 час после окончания обработки. Условия обдува были аналогичны примеру 1. Потеря массы составила 4,4%

3. Эксперимент проведен аналогично примеру 2, но использовали раствор полиакрилата натрия концентрацией 0,1% (масс) в том же количестве и раствор сополимера акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом концентрацией 0,05% (масс). Потеря массы составила 6,2%.

4. Эксперимент проведен аналогично примеру 2, но использовали раствор полиакрилата калия концентрацией 1,0% (масс) в том же количестве и раствор сополимера акриламида с диметиламинопропилакриламидом 0,5% (масс). Потеря массы составила 3,7%.

5. Эксперимент проведен аналогично примеру 2, но использовали раствор полиакрилата натрия концентрацией 0,5% (масс) в том же количестве и раствор сополимера акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом 0,1% (масс). Потеря массы составила 5,1%.

6. Эксперимент проведен аналогично примеру 2, но использовали раствор полиакрилата калия концентрацией 0,1% (масс) в том же количестве и раствор сополимера акриламида с диметиламинопропилакриламидом 0,5% (масс). Потеря массы составила 4,8%.

7. Эксперимент проведен аналогично примеру 2, но использовали раствор полиакрилата калия концентрацией 0,08% (масс) в том же количестве и раствор сополимера акриламида с диметиламинопропилакриламидом 0,5% (масс). Потеря массы составила 9,2%.

8. Эксперимент проведен аналогично примеру 2, но использовали раствор полиакрилата калия концентрацией 1,0% (масс) в том же количестве и раствор сополимера акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом 0,003% (масс). Потеря массы составила 10,7%.

9. Эксперимент проведен аналогично примеру 2, но использовали раствор полиакрилата калия концентрацией 1,2% (масс) в том же количестве и раствор сополимера акриламида с диметиламинопропилакриламидом 0,3% (масс). Потеря массы составила 9,8%.

10. Эксперимент проведен аналогично примеру 2, но использовали раствор полиакрилата натрия концентрацией 0,9% (масс) в том же количестве и раствор сополимера акриламида с диметиламиноэтилакрилатом 0,6% (масс). Потеря массы составила 8,4%.

Приведенные примеры подтверждают достижение указанного технического результата в случае использования совокупности признаков, приведенной в независимом пункте формулы изобретения.

Изобретение относится к области защиты окружающей среды в железорудной, угольной, строительной, энергетической отраслях промышленности, а также при строительстве и эксплуатации автомобильных дорог, может быть использовано для закрепления эрозионно опасных пылящих поверхностей полиминерального состава в хвостохранилищах, золоотвалах, на отвалах горных пород, а также на радиоактивно загрязненных территориях и обочинах автомобильных дорог. Обеспыливающий состав для обработки пылящих поверхностей содержит полиэлектролит и воду, отличается тем, что он содержит водные растворы полиакрилата щелочного металла и сополимера акриламида с производными акриловой кислоты, при этом использованы сополимеры акриламида с диметиламиноэтилакрилатом, диметиламиноэтилметакрилатом или диметиламинопропилакриламидом, концентрация раствора полиакрилата щелочного металла составляет 0,1-1,0% (мас.), концентрация раствора сополимера акриламида с производными акриловой кислоты составляет 0,05-0,5% (мас.). Технический результат - состав обеспечивает хорошую эрозионную устойчивость обработанной поверхности.

Обеспыливающий состав для обработки пылящих поверхностей, содержащий полиэлектролит и воду, отличающийся тем, что он содержит водные растворы полиакрилата щелочного металла и сополимера акриламида с производными акриловой кислоты, при этом использованы сополимеры акриламида с диметиламиноэтилакрилатом, диметиламиноэтилметакрилатом или диметиламинопропилакриламидом, а концентрация раствора полиакрилата щелочного металла составляет 0,1-1,0 мас.%, а концентрация раствора сополимера акриламида с производными акриловой кислоты составляет 0,05-0,5 мас.%.