Водорозчинна композиція для пригнічення пилоутворення

Водорозчинна композиція для пригнічення пилоутворення, що включає плівкоутворювач, яка відрізняється тим, що як плівкоутворювач містить поліакриламід і додатково містить бутилметакрилат або метилметакрилат, сульфат заліза (II), персульфат амонію та метабісульфат натрію або калію, або амонію при такому співвідношенні компонентів, % мас: поліакриламід 55,0-65,0 бутилметакрилат або метилметакрилат 0,2-0,26 сульфат заліза (II) 0,0080-0,009 метабісульфат натрію або калію, або амонію 0,0080-0,009 0,00002персульфат амонію 0,00003 вода решта. Винахід відноситься до адгезивів, зокрема до композиції для пригнічення пилоутворення і може бути використаний у вугільній, гірничій та металургійній промисловості для фіксації поверхні відвалів відходів, перевезення вугілля, шлаків тощо. Накопичення великої кількості відходів у вугільній, гірничій та металургійній промисловості та пилоутворення при перевезенні вугілля та гранульованих шлаків металургійного виробництва приводять до погіршення екологічної ситуації як у населених районах, що межують з відвальними чи виробничими зонами, так і у інших населених пунктах. У зв'язку з цим актуальною є необхідність пригнічення пилоутворення на підприємствах вугільної, гірничої та металургійної промисловості, та забезпечення без пилового перевезення вугілля та шлаків. Одним з шляхів вирішення такої проблеми є розробка нових складів для пригнічення пилоутворення. Відомо використання різних складів для пригнічення пилу, зокрема, з патенту, що стосується отримання торф'яних вугільних брикетів (RU, патент № 2019554, кл. C10F7/06 [1]), а також з літератури, що стосується зв'язування пилу на відкритих поверхнях, що порошать: Скопин А.Н. Связывание пыли экологически безопасными составами веществ на открытых пылящих поверхностях угледобывающих предприятий (Автореф. дис. докт. техн. наук / Российская академия наук, институт проблем комплексного освоения недр. - М., 1993. - 25 с. [2]); Мочалов В.И., Мосин С.В. Анализ существующих способов и средств пылеподавления на хвостохранилищах железорудных горнообогатительных комбинатов (//Горный информационноаналитический бюллетень. - М.: МГТУ, 2000, №5.с. 181-183[3]). При застосуванні бітуму утворюється міцна плівка, яка захищає поверхню від вивітрювання. За візуальними спостереженнями встановлено, що бітумне покриття по всій поверхні відвалу швидко руйнується. Матеріал з відвалів разом з елементами бітуму розповсюджується в радіусі кількох кілометрів, що свідчить про недостатню міцність і надійність покриття. Крім цього, бітум має великий вміст сірки (до 3,5 %), що забруднює середовище. Інтенсивним напрямком, що розвивається, є закріплення об'єктів, що порошать, за допомогою латексу {[-СН2СН=СНСН2-]П • • [-СН2(С6Н5)С(СН3)]m). Здатність латексів зв'язувати сипучий матеріал полягає в тому, що при взаємодії між функціона (19) UA (11) 95013 (13) C2 (21) a201000326 (22) 15.01.2010 (24) 25.06.2011 (46) 25.06.2011, Бюл.№ 12, 2011 р. (72) ДУДАРЕНКО ГАЛИНА ВОЛОДИМИРІВНА, САЛІЙ ІГОР В'ЯЧЕСЛАВОВИЧ, ЯЩЕНКО ЛАРИСА МИКОЛАЇВНА (73) ДУДАРЕНКО ГАЛИНА ВОЛОДИМИРІВНА, САЛІЙ ІГОР В'ЯЧЕСЛАВОВИЧ, ЯЩЕНКО ЛАРИСА МИКОЛАЇВНА (56) SU, 1781278, A1, 15.12.1992 UA, 73893, C2, 15.09.2005 RU, 2027501, C1, 27.01.1995 US, 4801635, A, 31.01.1989 WO, 2006047101, A2, 04.05.2006 CN, 101497782, A, 05.08.2009 JP, 63039934, A, 20.02.1988 3 льними групами й пиловими частками виникають водневі зв'язки, за рахунок яких пилові частки зв'язуються в укрупнені агрегати. Водневі зв'язки усередині зв'язаних часток надають їм стійкість до вітрової й водної ерозії. Витрата латексів для об3 робки поверхонь становить 1 л/м , при концентрації 4 %. Рівномірно нанесений на поверхню латекс через 10-15 діб утворює щільний шар, що має еластичність й механічну міцність 1,2-1,4 МПа. Однак, практичне застосування латексу для закріплення поверхонь, що порошать, показало, що він не стабільний при різкому перепаді температур, а при температурі нижче +7 °С згортається й втрачає свої властивості. Для розведення латексу придатна вода, твердість якої не перевищує 5 мг/єкв. При використанні води більшої твердість відбувається коагуляція (згортання) латексу. Внаслідок цих недоліків спостерігаються випадки виходу з ладу поливального устаткування, що знижує технологічність і надійність проведення робіт. Останнім часом на переробних підприємствах для пилопригнічення широко застосовується «Універсин» у вигляді чорної маслянистої рідини (ТУ 38.1011142-88 [4]). «Універсин» є екологічно шкідливим матеріалом. Хімічний аналіз показав, що при його застосуванні ґрунтові води були забруднені важкими і легкими ароматичними вуглеводнями з конденсованими й ізольованими ядрами. Найбільш яскраво виражену мутагенну і канцерогенну дію мають дибензантрацент і бензапірен, а також полімерасфальтени, вміст яких в «Універсині» знаходиться в межах 4,4 %, що робить його зовсім неприйнятним реагентом з екологічної точки зору, оскільки при високих концентраціях він впливає на людину й вражає центральну нервову систему. При низьких концентраціях він є токсичним для кровотворної системи, викликаючи ряд гематологічних змін і лейкемію. Екологічна небезпека «Універсину» полягає в тому, що він, маючи IV клас небезпеки, може розкладатися на компоненти І класу небезпеки, які можуть не тільки згубно впливати на здоров'я населення, але також легко проникати в ґрунт і далі попадати в підземні води. Ще одним засобом пилопригнічення є обробка розчином рідкого сульфатного мила. Недоліком методу є сезонність його застосування (закріплення можливо тільки при температурі +4°С и вище), нестійкість при швидкості вітру більше 15-20 м/с. Є.Н. Браунер (Ильченкова С.А. Снижение пылевой нагрузки на окружающую среду связыванием дисперсного материала пылящих поверхностей на территории горных предприятий: Дис. к.т.н.: 25.00.36: СПб., 2005, 213 с. [5]) запропонувала для тимчасового закріплення поверхонь, що порошать та перебувають в експлуатації об'єктів гірничодобувних підприємств, спосіб з використанням багатокомпонентних розчинів електролітів з добавками поліелектроліту. Для довгострокового закріплення поверхонь, що порошать, з метою запобігання розносу небезпечного пилу на більші площі, вона розглянула можливість застосування полімермінеральних сумішей з використанням порошкових полімерів полівінілбутираля. Однак, цей спосіб має ряд недоліків - невелика товщина покриття, 95013 4 погане змочування, труднощі рівномірного нанесення шару, крихкість покриття. Найбільш близькою є композиція для пригнічення пилоутворення, що включає як плівкоутворювач акрилову дисперсію (Справочник по пыле- и золоулавливанию. Под общей редакцией А.А.Русанова. - М.: Энергоатомиздат, с. 138 [6]), Недоліком відомої композиції є недостатня атмосферо-, термо- та водостійкість утворених плівок, що не забезпечує необхідного рівня фіксації пилу. Задачею винаходу є удосконалення композиції для пригнічення пилоутворення, в якій за рахунок запропонованого складу підвищується атмосферостійкість, а саме: термо-, морозо- та водостійкість утворених плівок. В результаті цього забезпечується підвищення фіксації пилу. Поставлена задача вирішується запропонованою композицією для пригнічення пилоутворення, що включає плівкоутворювач, яка як плівкоутворювач містить поліакриламід, і додатково містить бутилметакрилат або метилметакрилат, сульфат заліза (II), персульфат амонію та метабісульфат натрію або калію, або амонію при наступному співвідношенні компонентів, % мас: поліакриламід 55,0 ... 65,0 бутилметакрилат або метилметакрилат 0,2 ...0,26 сульфат заліза (II) 0,0080 ... 0,009 метабісульфат натрію або калію, або амонію 0,0080 ... 0,009 персульфат амонію 0,00002 ... 0,00003 вода решта. Експериментально нами було встановлено, що використання як плівкоутворювача поліакриламід разом з бутилметакрилатом або метилметакрилатом, що діє як зшивальний агент, і у присутності сульфату заліза (II), персульфату амонію та метабісульфату натрію або калію, або амонію як каталізаторів полімеризації, дозволяє одержати композицію, що має високі фіксуючі властивості при пригнічуванні пилу. Зазначену композицію отримують таким чином. До поліакриламіду, змішаного з водою, додають мономер бутилметакрилат або метилметакрилат і перемішують. Окремо готують розчин сульфату заліза (II), розчин персульфату амонію та розчин метабісульфату натрію або калію, або амонію (у краплі води). Розчини сульфату заліза (II), метабісульфату натрію або калію, або амонію додають до суміші поліакриламіду та мономеру бутилметакрилату і перемішують. Розчин персульфату амонію, розчиненого в краплі води, вноситься в попередньо одержану суміш безпосередньо перед напилюванням на поверхню, здатну до пилоутворення. Нижче наведені приклади, що демонструють, але не обмежують винахід. Приклад. До 99,64499 кг розчину поліакриламіду додали 0,2477 кг бутилметакрилат, 53,655 г розчину сульфату заліза (II) та 53,655 г розчину метабісульфату натрію і перемішали. Перед напилюванням на поверхню доменного шлаку до утвореної суміші 5 95013 додали персульфату амонію у кількості 24 мг, розчиненого в краплі води (Таблиця 1, Склад 1). 6 Аналогічно були отримані інші композиції для пригнічення пилоутворення (Таблиця 1, Склад 2 Склад 3). Таблиця 1 Склад композиції для пригнічення пилоутворення, % мас. Склад 1 Склад 2 Склад 3 60 55 65 0,25 0,2 0,26 0,0085 0,008 0,0083 0,0085 0,0083 0,009 0,000026 0,000025 0,000024 39,732974 44,722975 34,783376 Компоненти поліакриламід бутилметакрилат метилметакрилат сульфат заліза (II) метабісульфат натрію метабісульфат калію метабісульфат амонію персульфат амонію вода Для визначення рівня фіксації пилу композиції: відома (акрилова) і запропонована (Склад 1 Склад 3) оцінювалися щодо атмосферо-, термо- та водостійкості утворених плівок на доменних та мартенівських шлаків, хімічний склад яких наведений у Таблиці 2. Водостійкість оцінювалася за набуханням плівок, утворених на поверхні шлаку. Плівки розміщувалися у колбу з водою. Через певний проміжок часу проводилися вимірювання плівок. Вимірювання припиняли при припиненні зміни ваги плівок. Таблиця 2 Вид шлаку доменний мартенівський SiO2 38,6 23,4 Хімічний склад шлаку, % мас АІ2О3 СаО МnО МgО 8,3 46,0 0,48 5,5 3,22 30,5 7,44 5,09 Термостійкість плівок визначалася шляхом зважування плівок через певний проміжок часу при витримуванні при температурі 60 °С. Вимірювання припиняли при припиненні зміни ваги плівок. Морозостійкість визначали шляхом витримування зразків з плівкою при температурі мінус 25 °С. Контроль змін у структурі плівки оцінювали за допомогою оптичної мікроскопії. Feзaг. 0,31 17,9 S 0,7 Основність СаО/ SiO2 заг. 1,19 1,10 1,3 Властивості композиції для пригнічення пилоутворення наведені у Таблиці 3. В Таблиці приведені усереднені значення водостійкості, термостійкості і морозостійкості твердих плівок, утворених на поверхні зразків доменного та мартенівського шлаків. Таблиця 3 Результати випробувань Відомий Склад 1 Склад 2 Склад 3 25 156 161 153 18 144 147 135 5 30 32 29 Параметри Водостійкість, год. Термостійкість, год (при 60 °С) Морозостійкість, діб (до найбільших змін у структурі) Як видно з Таблиці 3, водорозчинна композиція на основі запропонованого складу має підвищені атмосферостійкі властивості, зокрема: водостійкість вищу у 6,1-6,4 раз, термостійкість - у 7,58,2 рази та морозостійкість утворених плівок - у 5,8-6,4 рази, що суттєво підвищує фіксацію пилу. Комп’ютерна верстка В. Мацело Таким чином, запропонована водорозчинна композиція для пригнічення пилоутворення дозволяє підвищити фіксацію пилу, оскільки має високу морозо-, термо- та водостійкість утворених плівок . Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601