Состав для предупреждения самонагревания углеродистых материалов Советский патент 1992 года по МПК E21F5/02 C09K15/00 

Изобретение относится к горнодобывающей про1«лтленности, преимущественно к технике безопасности, и может быть использовано для профилактической обработки разрыхленных углеродис-; тых ма.териалов на открьп-ых разработках и на складах. .

Известны антишфогены, применяемые для предупреждения самонагревания материалов, в качестве которых используют различные неорганические соли, такие как карбонаты и бикарбонаты щелочных и щёлочно-земельньгх металлов, хлориды этих же металлов, например, Са(НСО)2., NagCO, CaCleji, MgCl и т.д.

При. 1фименении в качестве антипйрогенов кальция и магния наблюдается

уменьшение скорости сорбции кислорода углем, при этом концентрация хлоридов достигает 10-20-%.

Вследствие недостаточной смачиваемости материалов при обработке их вод,ными растворами хлоридов кальцияи магния применение последних оказывается не всегда эффективным.

С целью улучшения проншсанщей способности водных растворов хлоридов кальция и магния в них вводят смачиватели.Влияние антипйрогенов на окислительные процессы определяют путем оценки величины тепловвделения и теплоприращения.

Теплота окисления углей кислородом оздуха является важным энергетичесим показателе, на основании которого удят о механизме и глубине протекания роцесса.

Значение тепловых эффектов, отнесенных мл поглощенного кислорода, в обьиных условиях равно 13,821,2 Дж/мл, а после применения анти- JQ пирогенов снижается в 3-4 раза, Применение антишгрогенов со смачивателем снижает поверхностные натяжения раствора антипирогена с 75 до 30 дин/см, тем самым повьшая его сма- 15 чивакицие свойства.

Известен также состав, где в качестве основного антипирогена применяется 10%-ньй раствор поваренной соли.20

Пр5 менение водного 10%-ного раствора Чмеет следующие недостатки. Планка, образованная преимущественно :ИЭ NaGl, на угле дает трещины вслед,ствие испарения воды и обнажает актив--25 ные Центры угля, что позволяет кислороду воздуха взаимодействовать с нт-1и, способствуя этим самонагреванию угольного массива. ,Крк-1в. того, применение р качестве антипирогенов поваренной зо соли экономически нецелёсообр.азно.

Известно пр1«-1еление в качестве ан тяпирогена воды глубинной части озера Нссык-Куль,.

Применение в качестве антипирогена j воды глубинной части озера Иссык-Куль следукядие недостатки: трудоемкость доставки воды непосредственно к угольным массивамI небольшая концентрация основных солей в глубинной 40 воде озера Иссык-Куль, что незначительно снижает химическую активность угля.

Цель изобретен1ш - снижение Х15мической активн-ости и уменьшение тепло- 45 тй низкотемпературного окисленнп угля.

1

Поставленная цель достигается тем, что в составе для предупреждения самонагревания, углеродистых материалов не-g nanjfSyiQT сланцевого производит ва, галит (NaCl), поверхностно-активное вещество (ПАВ) анионного типа и воду при следуккдем соотношении компо-, нентся, мас.%:5S

Отходы сланцевого производства5-10

ПАВ анионного типа 1-5 ВодаОстальное ,

Отходы сланцевого производства представляют собой кристаллическое нетоксичное вещество светло-кор1{чневого цвета, легко растворимое в воде. Химическая характеристика отходов сланцевого производства, г/л:

На- 320-330

С1 310-520

Реоьщ40-50

, 1-2

А 8-10Si 1,5-20

SO- 12-14

Сумма катионов 440-455 Сумма анионов 525-545 Комплекс неорганических солей хлоридов, сульфатов натрия, кремния, алюминия и др. элементов, входящих в состав отходов сланцевого производства, придает ему свойства эффективного ингибитора окисления.

Применение в качестве антипирогена галита (NaCl) позволяет получить дешевые составы антипирогена, так как предлагаемьп продукт является отходом

ILIB анионного типа - соли сульфоновых кислот (алкиларилсульфаты металлов) R-SOjie известны как эффективные смаг1иватели поверхности углеро- Дкстых материалов. Растворяясь в поглощаемой воде, предлагаемая соль образует пленку раствора солей; препятствующую испарению влаги из уг,ля и доступу кислорода к угольной поверхности. Потеря влаги начинается при температуре, значительно превышающей lOjiTc, что обусловливает длительность действия галита (NaCl) как ингибитора окисления в условиях низкотемпературного окисления угля.

Эф(|(ективность предложенного .состава оценивалась по снггженпю Х1шической активности угля, обработанного анти-. пирогенами, и умень пен1со теплоты низкотемпературного окислен1гя.

При исследовании физико-химических свойств углеродистых материалов варьировались концентрации компонентов.

Результаты исследованш приведены в табл, 1.

Как видно из табл. 1, наиболее опт№1альньм является состав 4, которь имеет наименьшую вел1иину химической активности, удельной поверхности, теплоты низкотемпературного окисления. Составы 1 и 5, у которых содержание компонентов не входит в интервал рптимальньтх концентраций, имеют худшие физико-химические показатели. Снижейие содержания ПАВ менее 1 мас.% и увеличение свыше 10 мас.% приводит « увеличению химической активнос:ти угля и теплотьГниэкотемпёратзФного окисления.

Пример. Исследование физико химическ1их свойств предложенного и |иззестного составов..

Известный состав, содержагдий, мас,%г

Поваренная соль10

Вода90

Предложенньй состав, содержащий, мас.%:

Галит (NaCl)5-10

ПЛВ анионного типа1-5

ВодаОстальное

Приготовление составов осуществлялось путем смешения исходных коМцонентов при нормальных условиях.

Результаты исследования приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, значения химической активности, удельной поверхности, теплоты низкотемпературного окисления предложенного состава ниже. чем известного.

Составы, содержащие максимальное количество гапита (NaCl) и смачивателя имеют значение химической активности в 4-5 раз ниже, удельной поверхности в 2-2,5 раза меньше и теплоты низкотемпературного окисления в 1,5-2 раза ниже по .рравпению с прототипом.

Уголь, обработанный предложенным составом, в реальных шахтных условиях не подвергается окислению, что позволяет эффективно предупреждать эндогенные пожары углесодержащих материалов на разрезах и складах.

Формула изобретени.я

Состав для предупреждения самонагревания углеродистых Материалов, вконйчающт неорганические соли и зоду отличающийся тем, что, с целью снижения химичесзкой активности и уменьшения теплоты низкотемпературного окисления угля, он дополнительно содержит поверхностно-активное вещество анионного типа, в.качестве неорганически:-: солей он coдepжliт отходы сланцевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%

Отходы сланцевого 1 производства5-10

Позерхностно-актив- Ное вещество анион- . . ного типа1-5

ВодаОстальное

Таблица 1

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для профилакти^1ейкой обработки разрыхленных углеродистых материалов как на открытых разработках, так и на складах. Целью изобретения является снщсение химической активности обработанного угля и умея?>&- шение теплоты кизкотемпературного окисления горной массы. Для этого состав содержит отходы сланцевого производства 5-10 мае.%, поверхностно-активное вещество анионного типа 1-5 мас.% и воду, остальное. Комшгекс л неорганических солей хлоридов, сульфатов натрия, кремния, алюминия и других элементов,, входящих в состав отходов сланцевого производства, придает ему свойства эффективного инги- •битора. 2 табл. '(ЛС

100 90 90 90 94

ТО 9 1

1 9 1

5

Таблица2

20,6

0,42 0,28 15,1 14,8 0,30 0,26 19,-О 0,23 17,0

90

5 1

98

94

2 4 5 10 5

89

85

85

83

Продолжение табл.2

0,20

10,3 17,6 0,36 0,30 15,0 0,25 10,0 0.15 7,0 0,20 10,0 0,40 16,0