СО
С
Сущность изобретения: водоугольная суспензия содержит 68.0-72,0 мае.% мелкодисперсного угля с размером частиц не более 250 мкм; 0,4-0,7 мас.% диспергатора - продукта полиэтоксилирования сополимера стирола с аллиловым спиртом и до 100 мас.% воды. Суспензию получают предварительным сухим размолом угля максимального размера частиц 3 мм, последующим мокрым измельчением части дробленого угля до размера угольных частиц 7,9-8,4 мкм в присутствии диспергатора, добавлением остальной части дробленого угля к полученной суспензии и гомогенизацией суспензии в смесителе. 2 с.п.ф-лы, 7 табл.
Данное изобретение относится к устойчивым, способным перекачиваться концентрированным суспензиям, содержащим стабилизирующую и сжижающую присадку. Цель изобретения заключается в преодолении недостатков, характерных для существующих технологий, о которых вкратце сказано выше.
Поставленная цель достигается водо- угольной суспензией содержащей мелкодисперсный уголь с размером частиц не более 250 мкм, диспергатор-продукт полиэтоксилирования сополимера стирола с ал- лиловым спиртом при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Уголь68,0-72,0, Диспергатор 0,4-0,7 Вода 90-100
а также способом получения этой суспензии, включающим следующие стадии:
а) предварительный сухой размол угля с получением предварительно размолотого угля с максимальным размером частиц около 3 мм;
в) влажный размол части предварительно размолотого угля, проводимый в присутствии стабилизирующей и сжижающей присадки, с получением водной дисперсии микрочастиц угля, размер которых 7,9-8.4 мкм;
с) добавление остальной части предварительно размолотого угля к указанной дисперсии и получение целевой дисперсии окончательным размолом, возможно с последующей стадией гомогенизации полученной смеси.
00
со
00 00 00 О
со
Для получения суспензий изобретения могут быть использованы любые типы углей как низкого, так и высокого качества, бурые угли, битуминозные угли, антрацит, возможно подвергнутые предварительной обработке с целью удаления инертных компонентов (обогащение).
В любом случае получают водные дисперсии с высоким содержанием угля, устойчивые при хранении в течение времени, достаточного для их промышленного использования, и достаточно текучие для перекачки с помощью насосов по трубам.
Нижеследующие экспериментальные примеры иллюстрируют изложенное без ог- раничения изобретения.
П р и м е р 1. Получение сжижающей и стабилизирующей присадки.
Используют два вида сополимера сти- рол-аллиловый спирт, а именно:
А. Сополимер стирол-аллиловый спирт со средней мол.м. 1150 и содержанием гид- роксильных групп 7,5 мас.%.
В. Сополимер стирол-аллиловый спирт со средней мол.м. 1500 и содержанием гид- роксильных групп 6 мас.%.
Присадку получают по следующей методике.
В автоклав емкостью 1 л. снабженный магнитной мешалкой и вводами для окиси этилена и азота, оболочкой для термометра, манометром и предохранительным клапаном, загружают один из указанных сомоно- меров стирол-аллилового спирта в смеси с гидроксидом калия (титр 86%) в мел ко помо- лотом виде и в количестве 1-1:2 части по массе на каждый 100 ч по массе сополимера стирол-аллиловый спирт.
Автоклав герметизируют, промывают азотом и перемешивают с повышением температуры до 150°С. В течение примерно 120 мин в автоклав подают окись этилена в количестве, соответствующем тому, которое хотят связать с гидроксильными группами. В течение этого времени наблюдается по-1 вышение температуры в пределах 165- 175°С. После окончания прибавления окиси этилена реакцию продолжают еще 60 мин, затем автоклав охлаждают и извлекают продукт реакции, который используют без дальнейшей очистки в качестве присадки для дисперсий угля в воде.
В этой реакции выходы в пересчете на подаваемую окись этилена всегда были выше 99%. Получены следующие присадки, для которых ниже приводится среднее число вступивших в реакцию молекул окиси этилена на каждую- гидроксильную группу использованного сополимера стирол-аллиловый спирт.
Присадки А-1-А-6 получены на основе сополимера стирол-аллиловый спирт, обозначенного как сополимер А, а присадки В-1-В-5 получены на основе сополимера стирол-аллиловый спирт, обозначенного выше как сополимер В.
С целью изучения полученных присадок приготовлены водные дисперсии углей,.содержащие одну из приведенных присадок, для которых проведено измерение вязкости при нескольких градиентах скорости. Вязкость определена с помощью ротационного вискозиметра модели HAAKE RV 12, снабженного датчиком MVI и измерительной головкой М 500.
Более подробно. В стакан емкостью200 мл отвешивают 70 г образца угля, размолотого по.данным гранулометрии до размера частиц ниже 250 мкм. Затем добавляют водный раствор испытуемой присадки с получением смеси следующего состава, мас.%: уголь 68-70, присадка 0,5, вода остальное.
Смесь перемешивают мешалкой с двумя металлическими лопастями сначала 1 мин при скорости 650 об/мин, затем -2 мин при скорости 1200 об/мин.
Полученную дисперсию вводят во внешний измерительный цилиндр, температуру в котором поддерживают 20°С, выдерживают 3 мин, после чего измеряют напряжение сдвига при различных градиентах скорости (0-150 ).
Полученные экспериментальные данные вводят в уравнение Оствальда:
r K-jn. где т - напряжение сдвига. Па;
К - индекс плотности, Па с; у-градиент скорости, п - индекс ньютоновской вязкости, или. в уравнение Бингхема:
То + У + /в.
где т- напряжение сдвига, Па; То- порог текучести, Па;
.у- градиент скорости, г} в - пластическая вязкость, Па- с.
Для каждой пары значения гну значения К и Г) (уравнение Оствальда) То И т; в (уравнение Бингхема) рассчитывают по линейной регрессии, приведенной в нижеследующих таблицах. Кроме того и тех же таблицах приведены значения кажущейся вязкости (tj арр) (в Па с) при градиентах скорости 30, 60, 100 и 150 .
П-р и м е р 2. Используют колумбийский уголь, который дает следующие результаты анализа (в пересчете на сухое вещество):
Летучие вещества 36,11%
Зола 9,69%
Фиксированный углерод (по разнице), 54,21% масс.
Уголь размолот для следующего конечного состояния (гранулометрия):
Согласно приведенной методике получают дисперсии угля, содержащие 68,5 мае.% размолотого угля и 0,5 мае. % присадки, а остальное количество приходится на воду. Результаты исследования полученных дисперсий приведены в табл. 1.
П р и м е р 3. Используют польский уголь, анализ которого дает следующие результаты (в пересчете на сухое вещество): 0 Летучие вещества30,5%
Зола9,87%.
Фиксированный углерод
(по разнице)59,98 мас.%
Угрль размолот до конечного состояния 5 (гранулометрия) такого же, что в примере 2.
По приведенной методике получают дисперсии, содержащие 70 мас.% размолотого угля и 0,5 мас.% присадки, а остальное количество приходится на воду. Результаты 0 исследования дисперсий приведены в табл. 2,
П р и м е р 4. Используют русский уголь, анализ которого дает следующие результа- 5 ты (в пересчете на сухое вещество):
Летучие вещества37,63%
Зола15,32%
Фиксированный углерод
(по разнице)47,05 мас.%
Уголь размолот до конечного состояния (гранулометрия) такого же, что в примере 2.
По приведенной методике получают дисперсии, содержащие 68 мас.% угля и 0,5 мас.% присадки, а остальное количество 5 приходится на воду. Результаты исследования дисперсий приведены в табл. 3.
П ри ме р5.
Используют южно-африканский уголь, анализ которого дает следующие результа- 0 ты:
Летучие вещества28,96%
Зола :12,94%
Фиксированный углерод
(по разнице)58,11 мас.% 5 Уголь размолот до конечного состояния (гранулометрия) такого же, что в примере 2.
По приведенной методике получают дисперсии, содержащие 70 мас.% угли и 0.5 мас.% присадки, а остальное количество 0 приходится на воду. Результаты исследования дисперсий приведены в табл. 4.
В табл. 1-4 значения кажущейся вязкости ( тарр) дисперсий приведены в мПа нри указанных градиентах скорости. Из приве- 5 денных значений вязкости можно сделать вывод о том, что неионная присадка изобретения является хорошей ожижающей присадкой для всех типов использованных углей.
П р и м е р 6. Польский уголь примера 3 подвергают предварительному сухому размолу с целью получения чЗстиц с максимальным размером 3 мм.
Получают смесь указанного предварительно размолотого угля (52,6 мас.%, воды (46,4 мас.%) и присадки (1 мас.%).
Полученную смесь подвергают влажному размолу с использованием следующих загрузок при размоле:
3,2 кг стальных шариков по AISI 420, диаметр 31,75 мм
4,8 кг стальных шариков по AISI 420, диаметр 25,
3,2 кг стальных шариков по AISI 420, диаметр 12,7 мм
4,8 кг стальных шариков по AISI 420, диаметр 9,53 мм
Размеры мельницы (внутренние) 240 х 203 мм.
Размолу подвергают 1,8 кг смеси приведенного состава при скорости вращения мельницы 60 об/мин.
Размол проводят периодическими загрузками по 2 ч до снижения среднего диаметра частиц угля до 8,4 мкм.
Для полученных в результате дисперсий определяют показатели, приведенные в табл. 5.
Пример 7. Испытания проводят по методике примера 6, но с использованием присадки В-3. Получают водные дисперсии со средним размером частиц угля 8,4 мкм, характеристики полученных дисперсий приведены в табл. 5.
Примерв. Испытания проводят по методике примера 6, но с использованием присадки А-6. Получают водные дисперсии со средним диаметром частиц угля 7,9 мкм, характеристики полученных дисперсий приведены в табл. 5.
П р и м е р 9. Испытания проводят по методике примера 6 с использованием присадки А-1. Получены данные дисперсии со средним диаметром частиц угля 8,3 мкм, характеристики полученных дисперсий приведены в табл. 5.
П р и м е р 10. Использовали польский уголь того же состава (в расчете на сухое вещество), что и в первоначальном примере 3.
Этот уголь измельчали до части того же размера, что в первоначальном примере 2.
Суспензию готовили таким же образом, как изложено в первоначальных примерах.
Приготовленные суспензии содержали 68 или 72 мас.% измельченного угля и 0.5 мас.% присадки (остальное приходилось нэ воду).
Характеристики суспензий приведены в табл. 6.
Использовали польский уголь того же состава (в расчете на сухое вещество), что в первоначальном примере 3. Уголь измельчали до частиц того же размера, что в первоначальном примере 2.
Готовили суспензии, содержавшие 70 мас.% угля и 0,4 или 0,7 мас% присадки (остальное до 100% приходилось на воду). Характеристики суспензий приведены в
0 табл.7.
Из приведенных данных видно, что используемые на стадии размола присадки изобретения позволяют получать водные дисперсии микроизмельченного угля, отли5 чающиеся стабильностью и достаточной текучестью.
Такие дисперсии могут быть смешаны с предварительно размолотым углем, предпочтительно в отношении по массе микро0 измельченного угля к предварительно размолотому углю порядка 40/60 и полученная смесь может быть подвергнута окончательной обработке в булавочной дробилке в течение нескольких минут с последующей
5 стадией гомогенизации внутри смесителя.
В результате получают концентрированные водные дисперсии угольных частиц, отличающиеся однородностью, стабильностью и текучестью.
0 Формула изобретения
диспергатор -- 0,4-0,7;
вода - до 100.
уголь- 68,0-72,0; диспергатор ц - 0.4-0,7; вода -до 100.
Таблица 1
Та б лица 2
Таблицу 3
Таблица4
Таблица 5
