Патронований змочувач вугільної поверхні

Предполагаемое изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для получения водных растворов смачивающей жидкости, применяемой для нагнетания в угольные пласты с целью снижения пылеобразования при выемке угля. Известен состав для смачивания угольной пыли на основе воды, и поверхностно-активного вещества (ПАВ) диэтаноламидов синтетических жирных кислот фракции С 10-С13 (ДЭФ) [1]. при содержании последнего 0,05-0.20 мас.%. Недостатком известного состава является сложность технологии его подземного применения, вызванная в основном пространственными затруднениями в доставке, хранении на рабочих местах и дозировке его при нагнетании в угольные пласты. Аналогичные трудности возникают при применении состава [2] на основе ПАВ, фосфа тных солей и воды при следующем соотношении компонентов, маc. %: ПАВ - 0,005-0,200; соли - 0,006-0,300; воды - остальное. Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является патронируемый смачиватель угольной поверхности, содержащий ДЭА, электролит (хлористый кальций) и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: ДЭА -20-35; электролит - 5075; вода - 5-15 [3]. Одним из недостатков известного смачивателя является изменение состава и как следствие снижение смачивающей способности как при приготовлении рабочих растворов с использованием минерализованной технической воды, так и при контакте с минерализованными шахтными водами в процессе ' нагнетания в угольный пласт. Минерализованные шахтные воды, содержащие сульфат-ионы, взаимодействуя с нагнетаемой смачивающей жидкостью, приводят к образованию мелкодисперсного водонерастворимого сульфата кальция, что выводит часть электролита, хлористого кальция, из смачивающей-жидкости, снижая эффективность смачивания. Кроме этого, и что более важно, происходит закупорка мелких пор в угольном пласте образовавшимся гипсом. Эти факторы могут существенно снизить эффективность смачивания угольного пласта. В основу изобретения поставлена задача создания патронируемого смачивателя угольной поверхности, в котором заменой типа электролита обеспечивается повышение стабильности состава смачивания и его смачивающей способности при контакте с сульфат-содержащими техническими и шахтными водами и за счет этого общее повышение эффективности смачивания угольного пласта при нагнетании в него смачивающей жидкости. Поставленная задача решается тем, что в патронируемом смачивателе угольной поверхности, содержащем ДЭА, электролит и воду, согласно изобретению в качестве электролита используется триполифосфат натрия при следующих соотношениях компонентов, мас.%: диэтэноламиды СЖК С 10-С13 - 20-25; триполифосфат натрия - 45-55; вода - остальное. За счет того, что вода находится в связанном состоянии (кристаллогидраты), смачиватель можно применять в твердом патронируемом виде, причем прочность его не меняется при хранении ввиду повышенной устойчивости кристаллогидратов триполифосфата натрия (ТПФН). Наличие в составе смачивателя одновалентного катиона натрия обеспечивает образование водорастворимых солей при контакте или растворении его технической или шахтной водой, содержащей сульфат-ионы. Сочетание его с полифосфатными анионами обеспечивает стабильность смачивающих рабочих растворов при контакте с жесткими водами. Содержание ТПФН в составе в пределах 45-55 мас.% объясняется условиями придания смачивателю твердой консистенции и необходимостью сохранения оптимальных смачивающих свойств (т. е. максимально возможной скорости смачивания угольной поверхности). Уменьшение содержания ТПФН в составе менее 45 мае. % приведет к потере твердости смачивателя, а увеличение более 55 мас.% приведет к ухудшению смачивающих свойств. Содержание ДЭА в смачивателе в пределах от 20 до 25% объясняется обеспеченней высоких смачивающих свойств, которые зависят от соотношения ДЭА/ТПФН, последнее должно превышать 1/4 (т. е. быть 1/4, 1/3. 1/2 и т. д.). Кроме того, увеличение содержания ДЭА более 25 маc. % не целесообразно по причине потери твердости патрона, а уменьшение менее 20 мас.% снизит скорость смачивания угольной поверхности. Патронируемый смачиватель, предназначенный для дальнейшего растворения водой при нагнетании в угольной пласт, приготавливается следующим образом. Согласно таблицы 2, композиция, содержащая 20 мас.% ДЭА, 50 мас.% ТПФН и 30 мас.% воды, готовится в смесителе, куда при перемешивании добавляют тонкодисперсный ТПФН (50 г) и воду (30 мл) до образования тестообразной солевой кашицы. Одновременно добавляют 20 г ДЭН, смесь перемешивают и формируют в виде цилиндрического патрона. При контакте с воздухом, в течение 8-10 ч, патронируемый смачиватель приобретает прочность и устойчивую форму. При дальнейшем использовании патрон помещают в перфорированный патронодержатель, соединенный с системой водоснабжения. Для практического использования патронируемый смачиватель разбавляется водной фазой до концентрации 0,05-0,20 мас.% в расчете на ДЭА. Пример 1. Рабочие растворы смачивателя (известного и предлагаемого) готовятся разбавлением патронов минерализованной технической водой, содержащей 3,48 г/л сульфатионов. В табл. 1 и 2 приведены составы, наличие осадка в рабочем растворе и эффективность смачивания поверхности угля марки А (пыль с размерами менее 70 мкм), пл. Стеклянный, п/о "Торез антрацит" по методу пленочной флотации. При разбавлении патронов известного состава образующийся мелкодисперсный осадок белого цвета отделяли центрифугированием. На практике этот осадок в количестве 0,9-4,6 г/л способен существенно снизить проницаемость угольного пласта при нагнетании в него рабочего раствора смачивателя. При разбавлении патронов предлагаемого состава смачивателя (табл. 2) осадка не образуется, поэтому соответствующие графы в табл. 2 отсутствуют. При сравнений данных табл. 1 и 2 следует, что при одинаковой концентрации ПАВ (в пределах 0,05-0,20 мас.%) применение в качестве электролита ТПФН приводит к улучшению смачивания по сравнению с известным смачивателем по двум причинам: стабильностью состава смачивателя и увеличением отрицательного электрокинетического потенциала между поверхностью угля и раствором смачивателя, что увеличивает силу взаимодействия между ними. Отрицательный противоион ТПФ в начальный момент времени пятивалентен. Поэтому и увеличение заряда поверхности идет в большей мере, чем в присутствии одновалентных ионов хлора, или двухвалентных сульфат-ионов. Таким образом, предлагаемый патронируемый смачиватель позволяет увеличить эффективность смачивания в 1,5 раза при сохранении стабильности состава в рабочих условиях. Пример 2. Рабочие растворы патронируемого смачивателя известного и предлагаемого состава, содержащие 0,2 мас.% ПАВ, готовились аналогично, как в примере 1. В качестве разбавителя использовалась деминерализованная вода. Полученные рабочие растворы контактировали путем объемного смешения с шахтной водой, содержащей 3,5 г/л сульфат-ионов при общей солености 9,7. Рассмотрены два соотношения смешиваемых объемов ша хтной воды и рабочего раствора смачивателя -1:1, 1:10 (как предельные случаи). Данный пример иллюстрирует изменение устойчивости состава и смачивающей способности при контакте с минерализованной водой. В таблицах 3 и 4 приведены составы, наличие осадка в растворах и скорость смачивания пыли угля "А" (см. пример 1). Данные примера 2 показывают, что нарушение стабильности известного состава при контакте с минерализованной водой приводят к меньшей скорости смачивания угольной поверхности по сравнению с предлагаемым составом смачивателя. Рабочие растворы предлагаемого патронируемого смачивателя не образуют осадка гипса, одновременно повышая скорость смачивания угольной пыли по причинам аналогичным в примере 1. Улучшение смачивания угольной поверхности в условиях повышенной минерализации шахтных и технологических вод при использовании предлагаемого патронируемого смачивателя угольной поверхности позволит улучшить санитарно-гигиенические условия труда горнорабочих угольных шахт.