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 ацетату калію та ацетату магнію. UA 118258 U (12) UA 118258 U UA 118258 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 "пушонкою", 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 ацетату калію та ацетату магнію. 1 UA 118258 U 5 10 15 Спосіб здійснюється наступним чином: Вугільні концентрати перед завантаженням у вагони обробляють сумішшю ацетатів калію і магнію різних концентрацій враховуючи температуру навколишнього середовища звідки транспортують вугілля на коксохімічні підприємства. Приклад реалізації способу Для експерименту була взята наважка вугілля масою 500 г, вологість вугілля - 12 %, клас крупності 0-3 мм. Вугілля ретельно обробляли сумішшю ацетатів калію та магнію, які додавали у різному співвідношенні. Далі оброблене вугілля завантажували в металеву ємність (кувету) діаметром 50 мм, висотою 50 мм, без дна і кришки з попередньо прокладеним дротом. Цю металеву ємність поміщали в низькотемпературну баню з суміші етанолу зі шматочками сухого льоду. Температуру у бані підтримували додаванням нових порцій сухого льоду, і витримували зразок до повного змерзання. Звичайно для повного змерзання було достатньо 2-3 годин. Потім ємність витягували, підвішували за дріт в теплому приміщенні. Вимірювання температури вугілля у кюветі виконували точним термометром. Сковзання кювет з дроту з різними співвідношеннями ацетатів калію та магнію свідчило про розморожування вугілля при температурах, відповідно, 20, 30, 40 та 50 °C. Таким чином визначали температуру змерзання при різних співвідношеннях ацетатів калію та магнію. Дослідження впливу суміші двох солей на процес змерзання вугілля наведені в таблиці. 20 Таблиця Вплив суміші двох солей на процес змерзання вугілля Співвідношення солей ацетату калію ацетату магнію у суміші 4:1 2:1 1:1 1:2 25 30 35 Витрата суміші, г/кг вугілля Масова частка, % 15 20 24 29 30 19 25 30 33 20 27 32 20 27 1,5 2,0 2,4 2,9 3,0 1,9 2,5 3,0 3,3 2,0 2,7 3,2 2,0 2,7 Температура змерзання вугілля обробленого сумішшю -10 -20 -30 -40 -50 -10 -20 -30 -40 -10 -20 -30 -10 -20 Суміш ацетатів калію та магнію при співвідношенні 1:2 запобігає змерзанню вугілля при температурі мінус 20 °C. Суміш ацетатів калію та магнію при співвідношенні 1:1 запобігає змерзанню вугілля вже при температурі мінус 30 °C, а композиція з тих же солей складу 2:1 - до температури мінус 40 °C. Однак, максимальною здатністю запобігати змерзанню вугілля володіє композиція складу: ацетат калію та ацетат магнію у співвідношенні 4:1, яка ефективна до температури навколишнього середовища мінус 50 °C. Так як в умовах України температура рідко буває нижче мінус 20 °C, ці суміші доцільно використовувати при співвідношенні 1:2, а наприклад коли коксохімічне виробництво ПАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг" отримує вугілля з Якутії з шахти "Північна" то залежно від температури навколишнього середовища та пори року треба використовувати композиції складу: ацетат калію та ацетат магнію у співвідношенні 1:1, 2:1 або навіть 4:1. 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. 2 UA 118258 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 ацетату калію та ацетату 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