СОСТАВ ДЛЯ ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК E21F5/00 C09K3/22 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам закрепления пылящих поверхностей открытых складов, формирующихся как в местах добычи, так и в местах хранения полезных ископаемых, в частности угля.

Известен способ закрепления пылящих поверхностей (патент РФ №2151301, опубл. 20.06.2000 г.), включающий нанесение на пылящие поверхности поливинилбутираля, который смешивают с песком, после чего эту смесь нагревают до температуры плавления поливинилбутираля. Недостатками являются достаточно высокая адгезия поливинилбутираля ко многим материалам, что значительно изменяет физико-химические свойства складируемого угля, а также недостаточная прочность соединения поливинилбутираля с песком, обусловленная большим отличием коэффициента Пуассона для этих материалов, что приводит к его постепенному расслоению и дальнейшему разрушению при воздействии ветрового потока.

Известен способ пылеподавления (патент РФ №2332572, опубл. 27.08.2008), включающий связывание и коагуляцию пыли в воз душном потоке аэрозоля с помощью воздухонаполненных водных (98%) пен высокой кратности, в состав которых входит поверхностно-активное вещество, представленное глицерином (0,2-0,4%), а в качестве стабилизатора - олеиновой кислотой (0,8-1,2%) и содой каустической (0,4-0,6%), при этом пылеподавление осуществляется выдуванием раствора через сопла форсунки на запыленные поверхности. Недостатками данного способа являются малая продолжительность временного интервала, при котором сохраняется его эффективность, а также низкая эффективность пылеподавления осевшей ранее пыли - пылевого аэрогеля, который при взметывании становится основным источников загрязнения воздуха пылью.

Известен состав, наносимый в виде аэрозоля, для уменьшения уноса пыли с угля (заявка US 2010/0301266 А1, опубл. 02.12.2010), включающий в себя воду, деполимеризованный полимер гуаровой камеди, пластификатор и сшивающий агент. Недостатком данного состава является неспособность высыхающего полимера образовывать защищающий от пыления слой без полного промачивания всех частиц пыли для агломерации последних, что приводит к необходимости высокого расхода воды при учете погодных условий на месте применения.

Известен способ пылеподавления на открытых угольных складах (патент РФ №2542076, опубл. 20.02.2015), принятый за прототип, который заключается в разливе на пылящие поверхности битумной смеси и суспензии, содержащей пыль пылящей поверхности и воду при следующем соотношении компонентов масс. %: вода - 50-60, пыль пылящей поверхности - остальное.

Недостатком ближайшего аналога является снижение потребительских свойств угля за счет высокого содержания воды. По косвенным оценкам содержание воды в приповерхностном слое угля может составлять до 10 л на квадратный метр.

Техническая проблема, решаемая заявляемым изобретением, заключается в разработке состава для пылеподавления путем покрытия пылящих поверхностей защитным слоем, обеспечивающим максимальное сохранение потребительских свойств пылящей породы, в частности, угля.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение потребительских свойств за счет снижения расхода воды и содержания остаточной влаги в защищенной от пыления поверхности.

Технический результат достигается тем, что состав для пылеподавления содержит воду, растворенное в ней по меньшей мере одно органическое вещество, обладающее высокой адгезионной способностью в водных растворах, и нерастворимую минеральную фракцию, содержащую преимущественно частицы размером не более 150 мкм, с образованием суспензии, в качестве нерастворимой минеральной фракции используют пыль с места хранения или добычи минеральных полезных ископаемых в количестве от 0,5% до 4%о от массы раствора, в качестве одного из органических веществ используют полисахарид растительного происхождения гуаровую камедь в концентрации от 0,2% до 1%, или микробиологического происхождения ксантановую камедь в концентрации от 0,1%) до 1%, при использовании воды с высокой минерализацией и/или кислотностью/щелочностью состав дополнительно содержит вещество, обладающее комплексообразующими и/или буферными свойствами.

Состав также содержит не менее одного сшивающего агента, способного образовывать дополнительные связи между линейными молекулами полисахаридов.

Дополнительно состав содержит не менее одного смачивающего агента, способного обеспечивать обволакивающие свойства состава.

Введение нерастворимой минеральной фракции, содержащей преимущественно частицы размером не более 150 мкм, дает возможность образования устойчивой суспензии.

Микроскопические исследования, проведенные с некоторыми веществами, обладающими высокими адгезионными свойствами, показали, что использование раствора, содержащего уже смоченные пылевые частицы, резко ускоряет проникновение состава в сухую пыль и приводит к образованию более крупных агломераций с меньшим расстоянием между частицами. Это укрупнение частиц снижает вероятность пылеобразования, что и обеспечивает технический результат.

Согласно изобретению, состав содержит минеральную фракцию в количестве от 0,5% до 4% от массы раствора. Количество подобрано опытным путем с учетом полезного эффекта для достижения технического результата.

Согласно изобретению, минеральная фракция, например, угольная пыль, может быть получена с места добычи или хранения полезного ископаемого. Это удешевляет приготовление состава. Минеральная фракция может быть получена путем фильтрации воздуха с водяным фильтром с последующим осаждением крупных фракций.

Согласно изобретению, в качестве вещества с высокими адгезионными свойствами используют полисахарид растительного происхождения, например, гуаровую камедь в концентрации от 0,2% до 1%. Гуаровая камедь является доступным веществом, обладающим высокими адгезионными свойствами.

Согласно изобретению, в качестве вещества с высокими адгезионными свойствами также используют полисахарид микробиологического происхождения, например, ксантановую камедь в концентрации от 0,1% до 1%. Ксантановая камедь также является доступным веществом, обладающим высокими адгезионными свойствами.

Согласно изобретению, состав дополнительно содержит не менее одного сшивающего агента, способного образовывать дополнительные связи между линейными молекулами полисахаридов. Введение таких веществ ускоряет схватывание «клея» на основе полисахарида и повышает прочность и водостойкость корки после высушивания. Для этого может быть использован, например, тетраборат натрия в концентрации от 0,02% до 0,15%.

Согласно изобретению, состав содержит дополнительно агент или агенты, способные усилить его обволакивающие и смачивающие свойства. Введение таких веществ облегчит проникновение состава в толщу добытой породы. Могут быть использованы, например, глицерин, пропиленгликоль в концентрации от 0,02% до 0,15%.

Согласно изобретению, состав дополнительно содержит вещество или вещества, обладающие комплексообразующими и/или буферными свойствами. Эти вещества или вещество вводят в состав при необходимости умягчить воду и/или обеспечить требуемое значение рН от 5,5 до 8, при котором адгезионные свойства проявляются наилучшим образом. При этом на жесткость и рН воды может оказать влияние и сама добытая горная порода. Могут быть использованы, например, буферные вещества: натрий ацетат, одно- или двузамещенный фосфат калия или натрия в концентрациях от 0,1% до 0,5%; комплексообразователь триполифосфат натрия в концентрациях от 0,01% до 0,05%.

Примеры составов.

Базовый растительный: вода, гуаровая камедь 0,4%, минеральная фракция 1,5%.

Базовый микробиологический: вода, ксантановая камедь 0,3%, минеральная фракция 1,5%.

Состав на жесткой карбонатной воде: вода, гуаровая камедь 0,5%, минеральная фракция 1,5%, триполифосфат натрия 0,05%, ацетат натрия 0,15%.

Состав на торфяной воде: вода, ксантановая камедь 0,25%, минеральная фракция 1,5%, 2-замещенный фосфат натрия 0,1%.

Состав для быстрого твердения: вода, гуаровая камедь 0,2%, ксантановая камедь 0,1%, минеральная фракция 2%, тетраборат натрия 0,1%.

Состав для глубокого проникновения и образования усиленной корки: вода, гуаровая камедь 1%, минеральная фракция 4%, тетраборат натрия 0,02%, пропиленгликоль 0,1%.

Приготовление состава включает в себя растворение гуаровой или ксантановой камеди в воде, в которую при необходимости вносят вещество, обладающее буферными (для коррекции кислотности/щелочности) и/или комплексообразующими (для коррекции жесткости) свойствами. После растворения камеди в полученный раствор при перемешивании вносят минеральную фракцию. Добавку сшивающего и/или смачивающего агента в полученную суспензию производят при перемешивании непосредственно перед использованием состава.

Состав наносится на пылящую поверхность в виде капель или аэрозоля. Расход состава 1-3 литра на квадратный метр.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для закрепления пылящих поверхностей открытых складов в местах добычи и хранения полезных ископаемых, в частности угля. Технический результат заключается в повышении потребительских свойств за счет снижения расхода воды и содержания остаточной влаги в защищенной от пыления поверхности. Состав содержит воду, растворенное в ней по меньшей мере одно органическое вещество, обладающее высокой адгезионной способностью в водных растворах, в качестве которого используют полисахарид растительного происхождения - гуаровую камедь в концентрации от 0,2 до 1% - или микробиологического происхождения - ксантановую камедь в концентрации от 0,1 до 1%, а также нерастворимую минеральную фракцию, содержащую преимущественно частицы размером не более 150 мкм, с образованием суспензии, в качестве которой используют пыль с места хранения или добычи минеральных полезных ископаемых в количестве от 0,5 до 4% от массы раствора, причем при использовании воды с высокой минерализацией и/или кислотностью/щелочностью состав дополнительно содержит вещество, обладающее комплексообразующими и/или буферными свойствами. 2 з.п. ф-лы.

1. Состав для пылеподавления, содержащий воду, растворенное в ней по меньшей мере одно органическое вещество, обладающее высокой адгезионной способностью в водных растворах, и нерастворимую минеральную фракцию, содержащую преимущественно частицы размером не более 150 мкм, с образованием суспензии, отличающийся тем, что в качестве нерастворимой минеральной фракции используют пыль с места хранения или добычи минеральных полезных ископаемых в количестве от 0,5 до 4% от массы раствора, в качестве одного из органических веществ используют полисахарид растительного происхождения гуаровую камедь в концентрации от 0,2 до 1%, или микробиологического происхождения ксантановую камедь в концентрации от 0,1 до 1%, при использовании воды с высокой минерализацией и/или кислотностью/щелочностью состав дополнительно содержит вещество, обладающее комплексообразующими и/или буферными свойствами.

2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит не менее одного сшивающего агента, способного образовывать дополнительные связи между линейными молекулами полисахаридов.

3. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит не менее одного смачивающего агента, способного обеспечивать обволакивающие свойства состава.