Профилактический состав для борьбы с пылеобразованием и эрозией грунтов Советский патент 1991 года по МПК E21F5/06 

1

(21)4687 7/03

(22)И.05.-49

(46) 30,04.9. Бюл. № 16

(71)Уфимский нефтяной институт

(72)А.П.Зиновьев, Г.Г.ЯгаЛароР, В.В.Рагулин и Л.Г.Шакнров

(53)622.307 (083.8)

(56)Авторское свидетельство СССР .№ 723185, кл. Е 21 F 5/06, 1979.

Авторское свидетельство СССР If 1337526, кл. Е 21 F 5/06, 1Р35.

(54)ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЛЛЯ БОРЬБЫ С ПЫЛЕОБРАЗОВАНИЕМ И ЭРОЗИРМ ГРУНТОВ

(57)Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и предназначено для борьбы с пылеобразованием, а также для защиты от водной и ветровой эрозии почвы и укрепления грунтов при строительстве автодорог и аэродромов. Цель изобретения - улучшение вяжущих и бактерицидных эксплуатационных свойств, повышающих срок службы покрытия на грунте.Профилактический состав для борьбы с пылеобразованием, эрозией и укрепления грунтов состоит из гудрона высокосернистой нефти 60 - 70 мас.%, тетраметилтиурамдисульфида 0,05 - 0,1 мас.%, нитрилметиленфосфоновой кислоты 0,05 - I мас.%, заиелочного экстракта селективной очистки масляной фракции с температурой кипения 230 - 410°С остальное. Данный состав имеет противоэрозионную устойчивость 53300 Н, высокие бактерицидные свойства и срок службы покрытия до 45 сут. 2 табл.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и предназначено для борьбы с пылеобразованием, а также для защиты от водной и ветровой эрозии почвы и укрепления грунтов при строительстве автодорог и аэродромов .

Цель изобретения - улучшение вяжущих и бактерицидных эксплуатацией- ных свойств, повышающих срок службы покрытия на грунте.

Состав содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: Гудрон высокосернистой нефти 60 - 70

Тетраметилтиурам- дисульфид Нитрилметилен- фосфоновая кислота Защелочный экстракт селективной очистки масляной фракции с температурой кипения 280-410 С

0,05 - 0,1 0,05 - 1,0

Остальное

ь

4

сл ел

О

ГС

При применении смеси тетраметилтиурамдисульфида и нитрилметиленфосфоновой кислоты в профилактическом

(CH3)2-U-C-S- S - С-N (CH3)2 -i/ss

/

/

/

/

/о

Тетрснетилтии- рамдисульшио

О

I /ОН

ихШг р он

O-P-H2c- 4 н

но

СН2-РС

2 II х

Нцтрммети/ге/кроссроно&ая кислота

Эта реакция протекает не только с указанными соединениями, но и с ге- тероатомными соединениями гудрона 25 высокосернистой нефти, содержание которых в гудроне арланской нефти составляет 5,3 мас.% (сера 3,94 мас.%; азот 0,52 мас,%; кислород 0,84 мас.%). Это позволяет дополнительно вовлечь -JQ сульфидные, азотистые и кислородные группы, содержащиеся в гудроне, для улучшения фунгицидных свойств профилактического состава.

рЛсн2)4

R

О

. I NТ

1сНг)4Х н-0-Р-Н2С-И

I

Молекула смолы

s s.

(Н3С)2 - N-C-S-S-C-N-(CH3)2

Тетраметилтиурамдисульфид

СН2-РС

2 II х

о

он

Кроме усиления фунгицидных свойст профилактического состава, за счет сульфидных групп образование комплексных соединений дополнительно улучшает вяжущие свойства профилактического состава.

Гетероатомные (сернистые, азотистые, кислородные) соединения содержатся в смолах и асфальтенах гудрона высокосернистой нефти, поэтому образование комплекса можно показать рядом реакций: ) с молекулой смолы

О

Т

Р-Н2С-И

II/ОН СН2-Р

/ хон

СН2

он

II ХОН

н

Нитрилметилен- сросфонодая кислота

s s.

N-C-S-S-C-N-(C

2) с молекулой асфальтенов

Молекула ассральтена

н

S$

ни

(H3C)2-i- С -S - S - С -И- (СН3)2

Тетраметилтиурапдисульфид

Бактерицидные свойства профилактического состава определяли следующим, образом.

В профилактический состав добавляли то или иное количество тетра- метилтиурамдисульфида и нитрилметиле фосфоновой кислоты и через 24 ч отбирали пробу на анализ. Образцы проб добавляли в расплавленную минеральную среду следующего состава,г/л: НаЫО, 2,0; MnS040,008; KtHP04 1,0; ZnS04 0,002; MgSO4- 7HZ0 0,5; агар 20; Fe(SO)9. В качестве единственного источника углерода добавляли профилактический состав и разливали в чашки Петри. Контролем служила чашка с профилактическим составом без бактерицидных добавок.

После застывания среды на поверхность высевали суспензию чистой культуры углеводородокисляющих бактерий Arthrobacter globiformis, Art- hrobacter sp. BKM 1109 и дикий штамм

Предварительными опытами было доказано, что культуры способны расти как в жидкой, так и в твердой минеральных средах.

О росте микроорганизмов судили через 7-8 сут. по появлению колоний

Нитрилпетилен фосфонодоя

кислота

5

вокруг капель нефтепродуктов в чашках Петри или их отсутствию. В результате исследований выявлено,что в чашках, содержащих профилактический состав с бактерицидом, отсутствовал полностью рост микроорганизмов, т.е. эффект подавления составлял 100% (см. табл.2).

Минимальное количество тетраметил0 тиурамдисульфида в профилактическом составе составляет 0,05 мас.%, так как при этом количестве вовлекается то количество сульфидных групп,которое необходимо для обеспечения 100%

5 бактерицидных свойств.

При концентрации тетраметилтиурам- дисульфида 0,1 масЛ в профилактическом составе проявляются не только максимальные бактерицидные, но и та-

0 кие вяжущие свойства за счет его полного взаимодействия и получения комплексного соединения с нитрилме- тиленфосфоновой кислотой.

Минимальное количество нитрилмети5 ленфосфоновой кислоты составляет

0,05 мас.%, т.е. то минимальное количество, которое необходигЧЬ для образования комплексных соединений тетраметнлтиурамдисульфидом. Максимальное количество нитрилметиленфос- фоновой кислоты составляет 1 мас.%, этого количества достаточно для того, чтобы получить комплексные соединения с гетероатомами гудрона высокосернистой нефти и тетраметилтиурам- дисульфидом, которые будут дополнительно улучшать вяжущие смойства.

Оптимальное содержание гудрона высокосернистой нефти составляет 60 - 70 мас.%. При содержании в системе гудрона более 70 мас.% происходит увеличение вязкости более 25 усл. град., что ухудшает его эксплуатационные свойства: распыление на поверхности грунта и его смачивающие свойства. Нижний предел содержания гудрона высокосернистой нефти составляет 60 мас.%, так как при меньшем содержании наблюдается резкое понижение противоэрозионной устойчивости профилактического состава.

Фракционный состав защелочного экстракта селективной очистки масляной фракции обусловлен следующим: начало кипения фракции определяется температурой вспышки профилактического состава, которое должно быть не менее 150°С, что соответствует температуре начала кипения 280°С,конец кипения -410 С - определяется приемистостью и растворимостью ПАВ, содержащегося в гудроне высокосернистой нефти.

Физико-химические свойства гудрона высокосернистой нефти и защелочного экстракта селективной очистки масляной фракции с температурой кипения 230 - 410°С приведены в табл.1 Тетраметилтиурамдисульфид получается окислением диметилдитиокарбома- тов щелочных металлов перекисью водорода или азотнокислым натрием и представляет собой белое кристаллическое вещество, имеющее температуру плавления 156°С, не растворимое

в воде, i

Митрилметиленфосфоновая кислота получается взаимодействием треххло- ристого (Ьосфора с формальдегидом и аммиаком.

Получение профилактического состава осуществляется компаундированием ингредиентов в следующей последовательности:

0

5

0

25

30

35

40

45

50

55

предварительно Тетраметилтиурамдисульфид растворяют в нитрилметилен- фосфоновой кислоте и затем смешивают;

эащелочный экстракт селективной очистки масляной фракции с температурой плавления 270 - 420°С перемешивают с гудроном высокосернистой нефти, нагретым до температуры 90 С, и перемешивают в течение 3-4 ч;

смесь тетраметилтиурамдисульфида с нитрилметиленфосфоновой кислотой смешивают со смесью защелочного экстракта селективной очистки масляной фракции с температурой плавления 230-410°С и гудрона высокосернистой нефти и перемешивают в течение 1 ч.

Пример 1. Профилактический состав получают компаундированием и смешиванием двух смесей при температуре 90°С. Первую смесь получают смешиванием при температуре 90 С ингредиентов зателочного экстракта селективной очистки масляной фракции с температурой плавления 280 - 410 С (38,9 мас.%) и гудрона высокосернистой арланской нефти (60,0 мас.%). Далее получают вторую смесь путем смешивания тетраметилтиурамдисульфида (0,1 мас.%) и нитрилметиленфосфоновой кислоты (1,0 мас.%) при температуре 20°С и в последующем перемешивают обе смеси в течение 1 ч при температуре 90°С.

Пример2. По описанному в примере 1 способу получают смесь,содержащую, мас.%: защёлочный экстракт селективной очистки масляной фракции с температурой плавления 230 - 410°С 29,5; гудрон высокосернистой арланской нефти 70; тетраметилтиурамдисуль- фид 0,05; нитрилметиленфосфоновая кислота 0,05.

Приме рЗ. По описанному в примере способу получают смесь, содержащую, мас.%: защёлочный экстракт селективной очистки масляной фракции с температурой плавления 280 - 410°С 34,6; гудрон высокосернистой арланской нефти 65; Тетраметилтиурамдисульфид О,1;нитрилметиленфосфоновая кислота 0,3.

Приме р4. По описанному в примере 1 способу получают смесь,содержащую, мас.%: защёлочный экстракт селективной очистки масляной фракции с температурой плавления 280 - 41(1 С 38,95; гудрон высокосер

нистой арланской нефти 60,0; тетра- метилтиурамдисульфид 0,05; нитрилМе тиленфосфоновая кислота 1,0.

Приме р5. По описанному в примере 1 способу получают смесь, содержащую,мае.%: защелочный экстракт селективной очистки масляной фракции с температурой плавления 230 - 410 С 39,62; гудрон высокосернистой арланской нефти 60; тетраме- тилтиурамдисульфид 0,08; нитрилмети ленфосфоновая кислота 0,3.

Пример 6. По описанному в примере 1 способу получают смесь, содержащую,мае.%: защелочный экстракт селективной очистки масляной фракции с температурой плавления 230 - 410°С 23,9; гудрон высокосернистой арланской нефти 70; тетраме- тилтиурамдисульфид 0,1; нитрилмети- ленфосфоновая кислота 1,0.

Пример. По описанному в примере 1 способу получают смесь, содержащую, мас.%: эащелочный экстракт селективной очистки масляной фракции с температурой плавления 280 - 410°С 29,62; гудрон высокосернистой арланской нефти 70,0; тетрам тилтиурамдисульфид 0,08;нитрилме тиле фосфоновая кислота 0,3.

ПримерЗ. По описанному в примере I способу получают смесь, содержащую, мас.%: защелочный экстракт селективной очистки масляной фракции с температурой плавления 280 - 410°С 33,9; гудрон высокосернистой арланской нефти 65; тетраме- тилтиурамдисульфид 0,1; нитрилме- тиленфосфоновая кислота 1,0.

П р и м е р 9. По описанному в примере I способу получают смесь, содержащую, мас.%: защелочный экстракт селективной очистки масляной фракции с температурой плавления 280 - 410°С 34,22; гудрон высокосернистой арланской нефти 65; тетраме- тилтиурамдисульфид 0,05; нитрилме- тиленфосфоновая кислота 0,5.

0

5

0

5

Q

5

0

5

Приме р 10. По описанному в примере 1 способу получают смесь, содержащую, мас.2: защелочный экстракт селективной очистки масляной фракции с температурой плавления 230 - 410°С 39,9; гудрон высокосернистой арланской нефти 60,0; тетра- метилтиурамдисульфид 0,05; нитрил- метиленфосфоновая кислота 0,05.

Характеристика полученных профилактических составов в сравнении с известными приведена в табл.2.

Из табл.2 следует, что бактерицидные, противоэрозионные (вяжущие) и пылепоглощающие свойства предлагаемых профилактических составов очень высокие (100%), что позволяет повысить их эксплуатационные свойства - срок службы покрытия в 2,5 раза (с 18 до 45 сут).

Формула изобретения

Профилактический состав для борьбы с пылеобразованием и эрозией грунтов, включающий гудрон высокосернистой нефти и защелочный экстракт селективной очистки масляной фракции с температурой кипения 280 - 4Ю°С, отличающийся тем, что, с целью улучшения вяжущих и бактерицидных эксплуатационных свойств,повышающих срок службы покрытия на грунте , он дополнительно содержит тетра- метилтиурамдисульфид инитрилметилен- фосфоновую кислоту при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Гудрон высокосернистой нефти60-70

Тетраметилтиурамдисульфид0,05 - 0,1

Нитрилметиленфосфоновая кислота 0,05 - 1,0

Защелочный экстракт

селективной очистки

масляной фракции

с температурой

кипения 280 - 410 С

Остальное

Таблица

Характеристика гудрона высокосернистой нефти, защелочного экстракта селективной очистки масляной фракции с температурой плавления 230-410ЭС, тетраметилтиурамдисульфида и нитрнп- метиленфосфоновой кислоты

Плотность,кг/м Коксуемость Температура размягчения, °С Температура застыв ания,°С Температура плавления, °С Содержание серы, мае.%

Вязкость условная при 80°С при 50°С

Температура вспышки, °С

Групповой углеводородный состав: парафине-нафтеновые

моноциклическая ароматика б ициклич е ск ая ароматика полициклическа ароматика смолы

асфальтены карбены, кар- боиды

943

1290

1230

156

208

1,2

2,1

170

31,2 28,4 29,3

7,0 4,1

Физико-химические и бактерицидные свойства предлагаемого профилактического состава и состава-прототипа

Состав, мас.2

защелочный экстракт селективной очистки масляной фракции с температурой плавления 230-41Q гудрон высокосерннстой нефти

тетраметилтиурамдисульфид нитрилметиленфос- фоновая кислота Температура вспышки,°С Вязкость условная

при 50°С, град Температура застывания, С Групповой углеводородный состав, мас.Х

парафино-нафтеновые моноциклическая ароматика . Оициклическая ароматика полициклическая ароматика смолы

асфальтены карбены.карбоиды

30

33,9

29,9

ЗА ,6

38,95 39,62 28,9 29,62

33,о

34,42 39,а