Спосіб попередження змерзання вугільних концентратів у зимовий період

Реферат: Спосіб попередження змерзання вугільних концентратів у зимовий період включає використання хімічного профілактичного засобу. Вугільні концентрати обробляють сумішшю двох неорганічних солей - хлоридів натрію і кальцію. UA 118255 U (12) UA 118255 U UA 118255 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вугільної галузі та коксохімічного виробництва, зокрема до вдосконалення технології підготовки вугільної шихти для коксування за рахунок прискорення процесу вивантаження вугільних концентратів з вагонів, які надходять у вуглепідготовчі цехи коксохімічних заводів у зимовий період. Відомий спосіб попередження змерзання вугільних концентратів у зимовий період, що включає механічне зневоднення і сушіння вугілля як кінцевий етап процесів мокрого збагачення. Для зниження вологості вугілля після його мокрого збагачення застосовують механічне зневоднення за допомогою грохотів, центрифуг, а також вакуум-фільтрів. Механічне зневоднення не забезпечує зниження вологи до безпечної межі, тому концентрати піддають термічному сушінню, доводячи вміст вологи в них до можливо меншого значення. Сушінню піддається дрібне вугілля в суміші з флотоконцентратом або флотоконцентрат, або дрібне вугілля. Початкова вологість вугілля, що надходить на сушіння, коливається від 11 до 25,6 %, а вологість вугільного концентрату, який відвантажується, становить від 4,1 до 12,5 % [Агроскин А.А. Химия и технология угля - М.: Недра, 1972. - 380 с.]. Недоліком способу є те, що сушіння вугілля є одним з найдорожчих процесів в технології його збагачення. Так, у собівартості збагачення 1 т рядового вугілля до 40 % її припадає на сушіння. Відомий спосіб попередження змерзання вугільних концентратів у зимовий період з використанням негашеного вапна. Спосіб заснований на інтенсивному поглинанні води вугілля з одночасним виділенням тепла у кількості 138 кДж/кг негашеного вапна. Поглинання вологи негашеним вапном протікає в два етапи: спочатку в процесі хімічної реакції (0,32 кг/кг води), а потім шляхом адсорбції так званою пушенкою, що утворилася в результаті взаємодії його з водою (0,6 кг/кг води). Загальна кількість вологи, що поглинається негашеним вапном, складає 0,92 кг/кг СаО. Первинна волога, поглинена вапном в другому етапі, замерзає при температурі мінус 20 °С. Оскільки негашене вапно дуже інтенсивно поглинає вологу з повітря, а у ньому зазвичай міститься близько 50 % активного СаО, то необхідну кількість реагенту слід вводити з розрахунку вологи, що поглинається, 0,45-0,46 кг/кг СаО. Практична кількість СаО, що додається для запобігання змерзанню вугілля, складає 3 %, проте ця кількість не завжди забезпечує сипкість вугілля при температурі мінус 20 °С [Хотунцев Л.Л., Казаков Е.И., Иванов В.М. Предотвращения примерзания угля к стенкам полувагонов // Промышленный транспорт. 1972. - № 9. - С. 15-19]. Недоліком способу є те, що при використанні негашеного вапна, як профілактичного засобу, необхідно мати склад, що ретельно закривається, механізми для подрібнення, дозування, подання і змішування; окрім цього негашене вапно є токсичним матеріалом, що вимагає надійної вентиляції в процесі подрібнення, обережного поводження і дотримання правил безпеки при змішуванні його з вугіллям. Відомий спосіб попередження змерзання вугільних концентратів у зимовий період, що включає використання хлоридів натрію, кальцію і магнію (бішофіт), причому хлорид магнію виявився найбільш ефективним засобом проти змерзання. Введення у вугілля 4-5 % бішофіту (MgCl26H2O) знижує температуру замерзання до мінус 14-15 °С. Спосіб запобігання змерзанню при використанні хлоридів металів заснований на тому, що міжкускова волога заміщується розчином з низькою евтектичною точкою замерзання. Лід, що утворився при цьому, характеризується дефектною лускатою структурою і, в результаті цього, невеликою механічною міцністю [Иванов В.М., Радовицкий И.В. Предотвращение потерь и змерзаемости углей при их транспортировке. - М.: Недра, 1979. - 149 с.]. Недоліком способу є те, що обробляти водним розчином бішофіту доцільно тільки вугілля з невеликою вологістю, тому що при обробці вугілля водним розчином бішофіту підвищується його вологість. Межа підвищення вологості вугілля 10-12 %. У цих межах при зниженні температури більше мінус 15 °С вугілля буде змерзатися. В умовах більш низьких температур повітря слід очікувати глибоке промерзання вугілля. В основу корисної моделі ставиться задача пошуку найбільш ефективного хімічного профілактичного засобу, що попереджає процес змерзання вугільних концентратів у зимовий період при дуже низьких температурах під час їх транспортування від виробника до коксохімічних підприємств, а також є безпечним для навколишнього середовища та обслуговуючого персоналу вуглепідготовчого та коксового цехів. Поставлена задача вирішується наступним чином. На відміну від відомого способу попередження змерзання вугільних концентратів у зимовий період, який включає використання хімічного профілактичного засобу, спосіб, що заявляється, має істотні відмінності, які полягають у тому, що вугільні концентрати обробляють сумішшю двох неорганічних солей - хлоридів натрію і кальцію. 1 UA 118255 U 5 10 15 Спосіб здійснюється наступним чином. Вугільні концентрати перед завантаженням у вагони обробляють сумішшю двох неорганічних солей - хлоридів натрію і кальцію. Реакція між хлоридом кальцію і водою екзотермічна (теплота виділяється), в той час як реакція між хлоридом натрію і водою ендотермічна (теплота поглинається). Таким чином хлорид кальцію в суміші, поглинаючи вологу, виділяє теплоту і підвищує швидкість розчинення хлориду натрію. В результаті забезпечується швидке розчинення в широкому температурному діапазоні і формується розсіл, що має низьку температуру замерзання. Відносні пропорції NaCl і СаСl2 в суміші можна змінювати в залежності від температури повітря і очікуваної тенденції її зміни. Приклад реалізації способу. Для експерименту була взята наважка вугілля масою 500 г, вологість вугілля - 12 %, клас крупності 0-3 мм. Вугілля ретельно обробляли сумішшю двох неорганічних солей - хлоридів натрію і кальцію. Далі оброблене вугілля завантажували в металеву ємність діаметром 50 мм, висотою 50 мм. Цю металеву ємність розташовували в морозильній камері і витримували при заданій температурі протягом 24 годин. Потім ємність перевертали та зважували вугілля, яке висипалося. Таким чином визначали ступінь змерзання. Проведені дослідження показали що найбільш оптимальною є суміш солей у співвідношенні 3 часті NaCl та 1 частка СаСl2. Даної сумішшю обробляли вугілля та визначали температуру його змерзання. Дані експерименту приведені в таблиці. 20 Таблиця Норма витрат хлоридів металів та їх суміші Температура, °С -4 -8 -10 -12 -15 -20 25 30 Витрата NaCl г/кг вугілля 24 31 52 78 92 120 % 2,4 зд 5,2 7,8 9,2 12 Витрата СаСl2 г/кг вугілля 19 28 35 50 62 105 % 1,9 2,8 3,5 5,0 6,2 10,5 Витрата суміші 3NaCl :СаСl2 г/кг вугілля % 15,4 1,54 20,6 2,06 32,6 3,26 45,6 4,56 56,8 5,68 68,0 6,80 З таблиці слідує, що якщо використовується суміш солей, то їх витрата зменшується. Наприклад, при температурі мінус 15 °С витрата хлориду натрію становить 9,2 %, хлориду кальцію - 6,2 %, а суміші солей потрібно 5,68 %, тобто витрата профілактичного засобу зменшується на 38,2 та 8,4 %, відповідно. Знизити температуру замерзання до мінус 20 °С за рахунок використання NaCl або СаСl2 недоцільно із-за їх великих витрат. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє не лише при більш низьких температурах попереджувати змерзання вугільних концентратів у зимовий період при їх транспортуванні від виробника до коксохімічного заводу, а також зменшити собівартість коксу за рахунок зниження витрат на розморожування (в тепляках) та розвантаження вугілля, зберегти від корозії вагони та устаткування вуглепідготовчих цехів коксохімічних заводів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Спосіб попередження змерзання вугільних концентратів у зимовий період, що включає використання хімічного профілактичного засобу, який відрізняється тим, що вугільні концентрати обробляють сумішшю двох неорганічних солей - хлоридів натрію і кальцію. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2