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 органічних солей - ацетатів кальцію та магнію. UA 118253 U (12) UA 118253 U UA 118253 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 °C. 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 °C [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 °C. 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 смерзаемости 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 °C 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 органічних солей - ацетатів кальцію та магнію. 1 UA 118253 U 5 10 15 20 Спосіб здійснюється наступним чином. Вугільні концентрати перед завантаженням у вагони обробляють сумішшю двох органічних солей - ацетатів кальцію та магнію. Суміш ацетатів кальцію і магнію має температуру евтектики мінус 28 °C при масовій концентрації 32,5 %. Основною перевагою цієї суміші є хороша розчинність її у воді. При розчиненні вона іонізується з меншою швидкістю, ніж інші розчинники льоду - приблизно на 20-50 % менше хлориду натрію. Крім цього кальцієво-магнієвий ацетат має низьку корозійну активність. Сталевий зразок втрачає свою масу в водному розчині суміші цих солей в п'ять разів повільніше, ніж в розчині кухонної солі, а алюмінієвий зразок - в 10 разів. 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 органічних 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. Кальцій-магнієвий ацетат отримували з порошку доломіту (CaCO 3·MgCO3) та 60 % оцтової кислоти. У таблиці 1 наведено дані щодо залежності температури замерзання вугілля від кількості доданого кальцій-магнієвого ацетату. Результати дослідження показали, що у разі використання кальцій-магнієвої ацетатної суміші витрата профілактичного засобу знижується на 20-23 %, у порівнянні з індивідуальними солями. Таблиця 1 Залежність температури замерзання вугілля від масової частки кальцій-магнієвого ацетату Масова частка солі, % від маси вугілля 1,0 1,3 1,5 1,8 2,0 2,3 2,6 25 30 35 40 Температура змерзання зразка вугілля, °C -7,10 -8,50 -11,4 -13,3 -15,2 -20,5 -28,4 Проведені дослідження показали, що суміш солей забезпечує зниження температури до 28 °C за рахунок синергетичного ефекту. Розчини бішофіту і хлориду кальцію мають слабо-кислу реакцію середовища (рН≈5,0-5,5) і мають високу корозійну агресивністю в порівнянні з розчинами хлориду натрію (рН≈7) і водою. Зі збільшенням вмісту хлоридів в розчинах концентрація кисню зменшується і швидкість корозії падає. У порівнянні з хлоридами корозія сталі в розчині ацетатів (рН≈8) мала. Ацетатна суміш викликає дуже низьку корозію обладнання. Суміш ацетатів кальцію і магнію надає майже таку ж агресивність, як водопровідна вода. При оцінці корозії металів у балах профілактичні добавки можна розмістити у ряд: натрію хлорид 14 суміш ацетатів кальцію і магнію 2 вода 1,5. Суміш ацетатів кальцію і магнію може затримувати корозію, що вже почалася, під дією хлориду натрію. Суміш ацетатів кальцію і магнію може бути ефективним інгібітором корозії, яка виникає під дією солі. Так вміст NaCl в суміші ацетатів кальцію і магнію у кількості 20 % призводило до зниження корозії на 60-80 %. 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. 2 UA 118253 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб попередження змерзання вугільних концентратів у зимовий період, що включає використання хімічного профілактичного засобу, який відрізняється тим, що вугільні концентрати обробляють сумішшю двох органічних солей - ацетатів кальцію та магнію. 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 3