Состав для замедления окисления и самовозгорания угля Советский патент 1992 года по МПК E21F5/02 

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к технике безопасности, и может быть использовано для обработки целиков и скоплений разрыхленного угля.

Известны составы, применяемые для замедления окисления углей, в качестве которых используют различные неорганические соли, такие как карбонаты и бикарбонаты щелочных и щелочно-земель- ных металлов, например, Са(НСОз)2, (МН4)2СОз, Na2COs, CaCl2, MgCl2 и т.д.

Антипирогены являются одним из эффективных химических средств борьбы с эндогенными подземными пожарами. При воздействии антипирогена на уголь уменьшается величина и активность сорбирующей поверхности последнего, что снижает окисляемость углей и тормозит процесс самонагревания и самовозгорания угля.

В угольной промышленности антипиро- гены применяются в весьма ограниченном количестве вследствие довольно жестких требований, предьявляемых к ним.

Так, например, они должны быть нетоксичными, недорогостоящими, иметь местное распространение, простую технологию приготовления и оказывать-эффективное действие при небольшой их добавке.

Известно исследование химической активности отвальной массы до и после обработки антипирогенами. Химическую активность определяли на установке Мак- НИИ в интервале температур 60-150°С и сорбционным методом ИГД им, А. А. Ско- чинского при комнатной температуре. Определяли показатель Кт, характеризующий скорость поглощения пробой кислорода при данной температуре. В качестве антипироVI

СО

ю о ел

VJ

генов испытывались CaCl2, NaCI, гашеная известь.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению к изобретению является состав на основе смеси 10% Са(ОН)2 и 4% CaCIa, применяющейся для профилактики подавления нагревания угля в целиках и выработанных пространствах. Добавка CaCte и гашеной извести повышает ее защитное действие за счет большей растворимости в воде и сохранения влагосодержания образующейся защитной пленки.

Недостатком данных составов является то, что для эффективного защитного ингиби- рующего действия на поверхность угля необходима инициирующая дефицитная добавка CaCl2.

Кроме того, требует специального приготовления и гашения известь, что связано с дополнительными затратами.

Цель изобретения - снижение химической активности угля и удельной поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что в составе для замедления окисления и самовозгорания угля используют шлам химводоочисток электростанций. Шлам, полученный из пульпы, представляет собой однородную белую порошковую массу влажностью 20-25%. Удельная поверхность шлама 1,8-2,2 м/r. Выполненные комплексные исследования химико- минералогического состава шлама дифференциально-термическими методами показали, что он преимущественно состоит из оксида кальция и оксида магния. Кроме того, в состав шлама входят глинистые частицы, оксиды железа, алюминия, титана. Со- став шлама, % на сухое вещество следующий: 5Ю2 4,31; Ре20з 1,03; СаО 82,82; МдО 8,0; 2,24; ТЮ2 0,12, РаОб 0,20; К200.19; п.п.п, 1,09.

Комплекс неорганических оксидов кремния, железа, кальция, магния, алюми- ния и титана и других входящих в состав шламов химводоочисток (ХВО)ТЭЦ придает антипирогенам свойства эффективного ингибитора окисления.

На электростанциях и других промыш- ленных предприятиях широко используются обработка воды методом осаждения по замкнутому циклу. При этом возникает проблема утилизации минеральных шламов ХВО.

Известный способ отсасывания и накапливания шламов в шламонакопителях ведет в определенной мере к предотвращению загрязнения водных бассейнов шламом и связан с большими затратами денежных

средств, а также отчуждением земельных площадей при строительстве шламонакопи- телей. Поэтому получение шлама из пульпы с помощью вакуумных фильтров и дальнейшее его использование или в строительстве, или в качестве ингибитора окисления углей путем их обработки вместо гашеной извести и других антиоксидантов дает большой выигрыш как в цене, так и в доступности.

Для этого в составе, состоящем из шлама ХВО и воды, в качестве антиоксиданта используется шлам и дополнительно вводят поверхностно-активное вещество при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шлам ХВО5-10

ПАВ анионного типа3-5

ВодаОстальное

Сопоставительный анализ с известным составом позволяет сделать вывод, то предложенный состав для замедления окисления и самовозгорания угля отличается от известного введением новых компонентов, а именно в качестве антиоксиданта используют шлам химводоочистки, а для лучшего смачивания поверхности угля - поверхностно-активное вещество.

Состав готовят путем смешения в емкости предлагаемых компонентов при комнатной температуре.

Анализ известных составов, используемых для предупреждения самовозгорания углей, показал, что поверхностно-активные вещества анионного типа известны, как смачиватели угольной поверхности.

В качестве поверхностно-активных веществ были выбраны ПАВ анионного типа-соли сульфоновых кислот (алкиларил- сульфаты металлов)- РЗОзМе.

Пенообразователь ПО-1Д-натриевые соли рафинированных алкилароматических сульфокислот на основе керосина СпН2п+1 ArSOsNa, где п 8-12

Пенообразователь ПО-бК-натриевые соли алкилароматических сульфокислот на основе гидроочищенного керосина фракции 220-470°С CnH2n-n ArSOsNa, где п 10-14.

Оксид кальция, которого в шламе около 83%, очень гигроскопичен и, растворяясь в воде, образует Са(ОН)2 - гашеную известь, которая, являясь сильным основанием, поглощает из воздуха диоксид углерода, который является дополнительным антиок- сидантом для уменьшения химической активности угольной поверхности

Оксиды магния и алюминия также гигроскопичны и поглощают из воздуха диоксид углерода. Особенно это свойство эффективно после того, как из нанесенного на поверхность угля или нагнетаемого в шпуры состава вода испаряется, а окислы

благодаря поверхностно-активному веществу проникли в поры и трещины угля, и вследствие высокой гигроскопичности они все время поглощают воду из атмосферы и диоксид углерода из воздуха, тем самым проявляя синергизм, т.е. действуют таким образом, что активность их смеси (например, антиокислительная) превышает сумму активностей компонентов.

Наличие диоксида углерода в порах и трещинах угля препятствует самовозгоранию угольного массива.

Профилактические работы по предупг реждению самовозгорания угля заключаются как в обработке в основном скоплений разрыхленного угля любым аппаратом, работающим от сжатого воздуха, так и в нагнетании в пласт предложенного состава.

Эффективность предложенного состава оценивалась по снижению химической активности угля, обработанного антипироге- ном, а также по уменьшению удельной поверхности угля, вследствие чего замедляется окисление и самовозгорание угля. Химическую активность поверхности угля определяли по константе скорости сорбции кислорода поверхностью угля, разработанной во Всесоюзном научно-исследовательском институте горноспасательного дела 4. Эффективность действия антипирогенов на поверхности угля с целью уменьшения общей поверхности пор и трещин определяли по величине удельной поверхности.

Удельную поверхность угля определяли по методу тепловой десорбции.

При исследовании физико-химических свойств антипирогенов варьировались концентрации компонентов.

Свойства известного и предложенного составов приведены в таблице.

Как видно из таблицы, наиболее оптимальным является состав 7, который имеет наименьшую величину химической активности, удельной поверхности, удельной инги- бирующей активности. По мере увеличения концентрации шлама и ПАВ в составах для ингибирования после обработки угля его химическая активность уменьшается в сравнении с (обработкой известным составом) составы (9 и 10) более чем в два раза.

Уменьшается также и удельная поверхность угля, что свидетельствует о закупоривании пор и трещин на угольной поверхности.

Так как небольшое содержание шлама и ПАВ в составе незначительно уменьшает физико-химические показатели активности угля (составы 1, 2), то увеличение содержания в составах шлама и ПАВ увеличивает стоимость антипирогенов, и поэтому оптимальными были приняты составы 3-7.

Таким образом, применение предложенного состава позволит увеличить эффективность предупреждения самовозгорания угля.

Формула изобретения

Состав для замедления окисления и самовозгорания угля, включающий оксид кальция и воду, отличающийся тем, что, с целью снижения химической активности и удельной поверхности, в качестве компонента, содержащего оксид кальция, используют шлам химводоочистки (ХВО) электростанций и дополнительно поверхно- стно-активное вещество анионного типа при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шлам ХВО5-10

Поверхностно-активное вещество3-5

ВодаОстальное

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к технике безопасности, и может быть использовано для обработки целиков и скоплений разрыхленного угля. Цель изобретения - снижение химической активности и удельной поверхности угля. Поставленная цель достигается путем применения состава для замедления окисления и самовозгорания угля, включающего шлам химводоочистки (ХВО) электростанций и поверхностно-активное вещество анионного типа при следующем соотношении компонентов, мас.%: шлам ХВО 5-10, поверхностно-активное вещество 3-5, вода остальное. Химическая активность угля, обработанного предложенным составом, снижается до 0,153-0,32 мл/г-ч; удельная поверхность до 12-20,8 м2/г. 1 табл. Ј