Композиція для зниження пилоутворюючої спроможності вугільних пластів

Реферат: Композиція для зниження пилоутворюючої спроможності газоносних вугільних пластів містить твердий двоокис вуглецю, С10-С20-алкілсульфати, С10-С20-алкілсульфонати, аліфатичні вуглеводні фракції С10-С20, граничні спирти фракції С10-С20 та воду. Використання композиції знижує пилоутворюючу спроможність вугільних пластів та підвищує екологічну безпеку й економічну доцільність використання. UA 104814 C2 (12) UA 104814 C2 UA 104814 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до вугільної промисловості і може бути використаним для боротьби з пилом у вугільних шахтах, що розробляють газоносні вугільні пласти. Відомий склад для зниження пилоутворюючої спроможності газоносного вугільного пласту, що містить хлористий натрій масовою концентрацією 2,5-4,0 %, твердий двоокис вуглецю масовою концентрацією 8,0-10,0 %, вода - інше /авт. свид. СССР № 1320453 А1, кл. Е21F5/06. Опубл. Бюл. № 24 от 30.06.1987/. Недоліком відомого складу є недостатньо висока змочувальна здатність по відношенню до вугілля, що призводить до необхідності використання для приготування суміші значних обсягів хлориду натрію. Це збільшує транспортні та експлуатаційні видатки, тим самим знижуючи ефективність його застосування. Також відома композиція для зниження пилоутворюючої спроможності газоносних вугільних пластів, що містить С10-С20-алкілсульфати масовою концентрацією 0,005-0,03 %, С10-С20алкілсульфонати масовою концентрацією 0,02-0,04 %, аліфатичні вуглеводні фракції С10-С20 масовою концентрацією 0,01-0,02 %, граничні спирти фракції С10-С20 масовою концентрацією 0,07-0,1 %, азотнокислий амоній масовою концентрацією 25,0-30,0 %, вода - інше /патент на винахід України № 94884 С2, кл. Е21F5/00. Опубл. Бюл. № 11 от 10.06.2011/. Недоліком цієї композиції є наявність у ній азотнокислого амонію, який відноситься до антропогенних забруднювачів гідросфери. Потрапляючи у водні об'єкти у великих кількостях, сполуки азоту викликають зниження кількості розчиненого кисню у воді, появу неприємного запаху і смаку, бурхливий розвиток мікроскопічних водоростей, "цвітіння" водойм, загибель риб та інших водних організмів. Задачею винаходу є підвищення ефективності зниження пилоутворюючої спроможності газоносних вугільних пластів, збільшення ступеню екологічної безпеки та економічної доцільності використання відповідних композицій за рахунок введення твердого двоокису вуглецю та певному співвідношенню поверхнево-активних речовин. Поставлена задача досягається тим, що композиція для зниження пилоутворюючої спроможності газоносних вугільних пластів, що містить суміш поверхнево-активних речовин та воду, згідно з винаходом, як компонент, що знижує температуру рідини, введено твердий двоокис вуглецю, а як поверхнево-активні речовини містить суміш С10-С20-алкілсульфатів, С10С20-алкілсульфонатів, аліфатичних вуглеводнів фракції С10-С20, граничних спиртів фракції С10С20 при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: твердий двоокис вуглецю 8-10 С10-С20-алкілсульфати 0,007-0,04 С10-С20-алкілсульфонати 0,01-0,03 аліфатичні вуглеводні 0,015-0,025 фракції С10-С20 граничні спирти фракції С100,05-0,12 С20 вода інше. Пропоновану композицію закачують у газоносний вугільний пласт одразу після змішування інгредієнтів, що забезпечує її температуру в межах від +1 °C до -1 °C. При такій низькій температурі композиції під час її закачування до газонасиченого вугільного пласта має місце підвищення швидкості фільтрації та проникаючої здатності даної рідини до найменших фільтраційних пор та тріщин за рахунок зниження протитиску метану й збільшення сорбції його вугіллям, що здійснюється при його охолодженні, та збільшення поверхневої активності композиції у порівнянні з застосуванням хлориду натрію. З метою одержання оптимального складу, який має температуру нижчу ніж 0 °C, було досліджено 42 композиції з різним співвідношенням інгредієнтів і різною температурою. Характеристика основних властивостей отриманих рідин наведена в таблиці 1. При вмісті в композиції твердого двоокису вуглецю до 8 % та С10-С20-алкілсульфатів - 0,007-0,04 %, С10-С20-алкілсульфонатів - 0,01-0,03 %, аліфатичних вуглеводнів фракції С10-С20-0,015-0,025 %, граничних спиртів фракції С10-С20-0,050,12 % охолоджувальна здатність композиції зменшується у результаті підвищення її температури, що викликає збільшення протитиску вільного метану, і, як наслідок, зниження рівномірності й рівня вологонасичення вугілля; а при збільшенні концентрації твердого двоокису вуглецю більше 10 % і тих же концентраціях поверхнево-активної речовини температура композиції знижується до -2 °C, що визначає можливість утворення кристалогідратів метану, яке перешкоджає вологонасиченню вугілля, збільшуючи рівень пилоутворення з нього, а подальше збільшення вмісту поверхнево-активної речовини в розчині не призводить до підвищення ефективності зниження пилоутворюючої спроможності вугілля. 1 UA 104814 C2 5 10 Таким чином у результаті досліджень було встановлено, що найвигідніший вміст твердого двоокису вуглецю у композиції знаходиться у межах 8-10 %, а С10-С20-алкілсульфатів - 0,0070,04 %, С10-С20-алкілсульфонатів - 0,01-0,03 %, аліфатичних вуглеводнів фракції С10-С20-0,0150,025 %, граничних спиртів фракції С10-С20-0,05-0,12 % при температурі рідини -1…+1 °C, тому, що рівень питомого пиловиділення при руйнуванні зразків вугілля, зволоженим цією рідиною, на 45-65 % нижче, чим при зволоженні вугілля 0,01 %-вим розчином ДБ. Композиція для зниження пилоутворюючої спроможності газоносних вугільних пластів, що пропонується, має високий ступінь біологічного розкладу, не містить неорганічних речовин, які є забруднювачами гідросфери, дозволяє зменшити транспортні та експлуатаційні видатки, що відповідає сучасним вимогам екологічної безпеки і збільшує економічну доцільність використання цієї композиції. Таблиця 1 Характеристика основних властивостей отриманих рідин Концентрація у розчині, мас С10С20С10-С20алкілалкілсульсульфати фонати 0,007 0,007 0,007 0,04 0,04 0,04 0,007 0,007 0,007 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,04 0,04 0,01 0,01 0,01 0,03 0,03 0,03 0,02 0,02 0,02 0,01 0,01 0,01 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,02 0,02 Ступінь Темпеохолодратура ження Аліфа- Грани- Тверрозчину розчину тичні чні дий після при вугле- спирти двоповного повному водні фрак- окис розчирозчифракції ції вугленення, ненні, С10-С20 С10-С20 цю °C °C 0,015 0,015 0,015 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,015 0,015 0,015 0,015 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,05 0,05 0,05 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,05 0,05 0,05 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 8 9 10 8 9 10 8 9 10 8 9 10 8 9 10 8 9 10 8 9 10 8 9 10 8 9 -0,5 -0,6 -1,0 +0,4 -0,1 -0,8 0 -0,6 -0,7 +0,9 +0,1 -0,5 +1,0 +0,3 -0,5 -0,4 -0,7 -0,8 -0,1 -0,4 -1,0 -0,2 -0,6 -0,9 -0,1 -0,4 2 18,5 18,6 19,0 17,6 18,1 18,8 18,0 18,6 18,7 17,1 17,9 18,5 17,0 17,7 18,5 18,4 18,7 18,8 18,1 18,4 19,0 18,2 18,6 18,9 18,1 18,4 Розчинність компонентів розчину у воді Добра Добра Добра Задовільна Задовільна Добра Добра Добра Добра Задовільна Добра Добра Задовільна Задовільна Задовільна Добра Добра Добра Задовільна Добра Добра Задовільна Добра Добра Добра Добра Рівень питомого пиловиділення при руйнуванні зволожених зразків вугілля по відношенню до 0,01 % водного розчину ДБ 0,55 0,50 0,45 0,51 0,47 0,51 0,47 0,44 0,49 0,46 0,41 0,40 0,49 0,45 0,43 0,48 0,41 0,39 0,42 0,40 0,37 0,43 0,41 0,40 0,49 0,45 UA 104814 C2 Продовження таблиці 1 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,025 0,02 0,02 0,02 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,12 0,12 0,12 0,12 0,08 0,08 0,08 0,1 0,1 0,1 0,08 0,08 0,08 0,1 0,1 0,1 10 8 9 10 8 9 10 8 9 10 8 9 10 8 9 10 -0,8 -0,6 -0,7 -1,0 -0,5 -0,7 -1,0 -0,2 -0,8 -1,0 -0,2 -0,5 -1,0 -0,3 -0,4 -0,8 18,8 18,6 18,7 19,0 18,5 18,7 19,0 18,2 18,8 19,0 18,2 18,5 19,0 18,3 18,4 18,8 Добра Добра Добра Добра Добра Добра Задовільна Добра Добра Добра Добра Добра Добра Добра Добра Добра 0,39 0,45 0,44 0,42 0,50 0,47 0,43 0,45 0,45 0,42 0,47 0,42 0,36 0,43 0,39 0,35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Композиція для зниження пилоутворюючої спроможності газоносних вугільних пластів, що містить суміш поверхнево-активних речовин та воду, яка відрізняється тим, що вона як компонент, що знижує температуру рідини, містить твердий двоокис вуглецю при такому співвідношенні компонентів, мас. %: твердий двоокис вуглецю 8-10 С10-С20-алкілсульфати 0,007-0,04 С10-С20-алкілсульфонати 0,01-0,03 аліфатичні вуглеводні фракції С100,015-0,025 С20 граничні спирти фракції С10-С20 0,05-0,12 вода інше. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3