Способ выбора жидкости для борьбы с угольной пылью

Союз Советски кСоцнапнстнческнкреспубики ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТЯУ(51)М. Кл. Е 21 Г 5/00 Ьеуаарстееииык квнитвт СССР юв делен извбретеиий и открытийДата опубликования описания 28.02.82 Г. Я. Воронков, С, Н. Подображин, И. Г. Ищуки Г. С, Забурдяев ф,:/Ордена Октябрьской Революции и ордена ТрудсроГоКрасногоЗнамени институт горного дела им. А, А. Скочинского,.Министерства угольной промышленности СССР(54) СПОСОБ ВЫБОРА ЖИДКОСТИ ДЛЯ БОРЬБЫ С УГОЛЬНОЙПЫЛЬЮ Изобретение относится к горной промышленности, и может быть использовано при выборе жидкостей для предварительного увлажнения гластов полезного ископаемого и для борьбы с пы 5 лью, образующейся при выемке каменно" го угля и антрацита.Известен способ выбора жидкостей для борьбы с пылью по величине краевого угля смачивания 11,1 О Однако измерить краевой угол весьма трудно, а наличие трещин и пор на поверхности угольного образца не позволяет получить точных данных по15 измерению краевого угла смачивания, Поэтому известный способ неэффективен..Наиболее близким к предлагаемому является способ выбора жидкостей для борьбы с пылью, основанный на измерении поверхностного натяжения (бк;г ) с помощью метода счета капель, образующихся при вытекании определенного объема жидкости и отрывающихся от калиброванного капилляра 21. Однако этот способ позволяет получить только одну характеристику жидкости и не учитывать взаимодействие жидкости и угля. Процесс взаимодействия угля с жидкостью является примером контактного смачивания и характеризуется величиной краевого угла смачивания (соя 9 ), который следующим образом зависит от поверхностного натяжения на границах раз" дела твердое тело-газ 1 бтг), твердое тело-жидкость Ог ) и жидкость-газ (бкг) сов Од г З,л ) Йг Из этого уравнения видно, что для повышения эффективности взаимодействия жидкости и угля, а, следовательно, и снижения пылеобразования, необходимо снизить не только поверхностное натяжение жидкости Й,г, но и снизить1поверхностную энергию угля О за счет адсорбции на нем молекул ПАВ.921 Измерение поверхностного натяжения испытуемой жидкости в толуоле не 40обеспецивает возможность выбора оптимального состава для борьбы с пылью,так как угли отличаются как химическим составом органической цасти, таки различными неорганическими примесями. Исходя из того, что толуол достатоцно хорошо растворяет органическую массу угля, растворимые продукты,попав в толуол, будут образовыватьраствор, по химическому составу от 3 90Таким образом, способ выбора жидкости, основанный на измерении зне может обеспечить максимальный эффект от ее применения. Этот недостаток прототипа еще более становится очевидным, если учесть, что уголь представляет собой сложную и неоднородную смесь органических, минеральных и органоминеральных соединений.6 рганицеская масса угля также является сложной гетерогенной, непостоянного состава, смесью разного рода веществв, различающихся по свойствам и по молекулярной структуре соединений их составляющих. Уголь отлицается выраженной гидрофобностью, дисперсно" стью и развитой пористост ью, Наличие разлицных функциональных групп кар 0Нбоксильных --ОН, (гидроксильных -ОН и карбоксильных С = О) на поверхности угля обуславливает ее неоднородность и специфику адсорбционных свойств. Число указанных групп изменяется с увеличением стадии метаморфизма, так число кислородосодержащих групп в угле уменьшается, а число ароматических групп СН и содержание углерода возрастает от бурого угля к антроцитам, Зольность угля может быть самой различной (от 5 до 301). Степень окисленности, а, следовательно, и ха рактер поверхности угля также может быть разной. Таким образом выбор жидкостей по поверхностному натяжению Ь, измеренному на воздухе, не будет учитывать структурные особенности различных типов углей. Для угля, залегающего в данном конкретном пласте, может существовать только определенный оптимальный раствор, дающий искомый эффект. Перечисленные известные способы выбора жидкостей для борьбы с угольной пылью не позволяют достаточно точно и быстро выбрать оптимальную добавку ПАВ и ее концентрацию, которая обеспечила бы наилучший эффект снижения пылеобразования и в то же время гарантировала бы экономическую целесообразность применения того или иного ПАВ. 5 1 О 5 20 25 ЗО 35 Поставленная цель достигается тем, что перед определением поверхностного.натяжения жидкости прочэводят экстракцию ингредиентов угля в жидкости с химической структурой, аналогичной химической структуре угля, и в полученный экстракт помещают калиброванный капилляр с испытуемой жидкостью.Причем в качестве жидкости с химической структурой, аналогичной химической структуре угля, используют толуол.Угольное вещество можно представить как частицы ароматической природы (ароматические поликонденсированные углеводороды), причем с увеличением стадии метаморфизма число ароматических групп увеличивается. В связи с этим, измеряя поверхностное натяжение растворов, применяемых для борьбы с угольной пылью, методы сталагмометра, но не на воздухе, а в жидкости, близкой по своей химической структуре угля, можно качественно определить межфазнуюф составляющую поверхностного натяжения Д , Такойт жидкостью является толуол СНВ, который является непредельным (ненасыщенным углеводородом ароматического ряда (структурная формула СН-и содержится в каменноугольной смоле (толуол получают путем ректификации из каменноугольной смолы и нефти),ражающий специфические свойства тогоили иного угля. Произведя подсчеткапель жидкости, вытекающих иэ калиброванного капилляра в полученный экстракт, определяют поверхностное на55 Цель изобретения - повышение эффективности борьбы с угольной пылью путем установления соответствия жидкости структуры особенностям различных углей различных марок,тяжение испытуемой жидкости. Затемпо максимальному количеству капель(минимальному значению поверхностного натяжения) выбирают жидкость наиболееэффективную для данного типа угля.5 909211 6П р и м е р, Были проведены опы- борьбы с угольной пылью на воздухе,ты по измерению числа капель, вытека- в толуоле и экстрактах углей в толуоле.ющих из капилляра, и вычислению по- Результаты испытаний представлены,верхностного натяжения жидкостей для в табл. 1 и 2. Т а б л и ц а Водный раствор дибутилфенола Число капель и поверхностное натяжение жидкости, мН/м(АБ), Ф в толуоле в экстракте уг.ля марки Ж на воздухе 30(72, 75) 34(64,20) 65(33,60) 71(30,45) 70(31,20) 0,0 0 5 5,0 10,0 Таблица 2 Число капель и поверхностное натяжение жидкостей, мН(м Жидкость для борьбы с пылью на воздухе в толуоле в экстракте угля марки 30 (72,75) 6 (25, 0) 16 (9,4) 6 (25) 6(25) Дистиллированная вода 0,5-ный дибутилфенол (ДБ) 34(64,2) 23(6,50) 31(4,8) 2 1(7,14) 2 1(7,14) 0,5 Ф-ный дибутилфенол(ДБ) + 0,54-ный пенообразователь ПО70 (31, 1) 42 (3, 57) 28 (5,3) 44 (3,4) 40 (3,75) Из табл. 2 видно, что измерение поверхностного натяжения в экстракте разных типов углей в толуоле позволяет выбрать жидкость для достижения максимального эффекта при пыле- подавлении. Так для угля марки А и Т жидкость У 4 (см. табл. 2) является наиболее эффективной, а для угля марки Ж - жидкость 3.Использование предлагаемого способа выбора жидкости для борьбы с пылью Из данных табл. 1 видно, что поверхностное натяжение жидкостей для борьбы с пылью, измеряемое на воздухе, не позволяет определить оптимальное значение концентрации дибутилфенола, в то время, как измерение поверхностного натяжения испытуемой жидкости в толуоле и в экстракте угля позволяет сделать выводы относительно выбора эффективной концентрации данной жидкости. 6(25,0) 23(6,50) 29(5,17) 30 (5, 00) 76 (2,97) 16(9,4) 31(4,8) 32 (4,6) ЬО(3,0) 76(1 97)формула изобретения Составитель И. ФедяеваРедактор А. Власенко Техред.Л.Пекарь Корректор В, Бутяга Тираж 470 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий11303, Москва Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 827/48 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 9092 обеспечивает большую чувствительность и точность измерения, что особенно важно при выборе жидкостей для борьбы с пылью; простоту определения и требует несложной аппаратуры; быстро выбирать конкретную жидкость для борьбы с пылью углей любой стадии метаморфизма, пористости и трещиноватости, что позволяет выбирать конкретный Гоптимальный раствор, дающий искомый 1 р эффект для данного конкретного у;ольного пласта, Применение способа выбо ра жидкостей для борьбы с пылью значительно повысит эффективность борьбы с пылью. 35 1. Способ выбора жидкости для борь-о бы с угольной пылью, включающий определение поверхностного натяжения жидкости методом подсчета капель, вытекающих под действием сил тяжести из калиброванного капилляра, о т л и - 25 11 8ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения эффективности борьбы сугольной пылью путем установлениясоответствия жидкости структурнымособенностям углей различных марок,перед определением поверхностногонатяжения жидкости производят экстракцию ингредиентов угля в жидкости схимической структурой, аналогичнойхимической структуре угля, и в полученный экстракт помещают калиброванный капилляр с испытуемой жидкостью.2. Способ по и 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в качестве жидкости с химической структурой, аналогичной химической структуре угля, используют толуол,Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1, Сумм Б. Д., Горюнов Ю, В, Физико-химические основы смачивания ирастекания, М. "Химия", 1976, с, 232.2. Кудряшов В, В. и др. Смачиваниепыли и контроль запыленности в шахтах, М "Недра", 1979, с. 63,