Добавка до водовугільної суспензії

Изобретение относится к производству водоугольной суспензии, что может быть использовано в гидротранспорте твердого топлива. Цель повышение динамической устойчивости водогоульной суспензил. Для этого в последнюю вводят добавку. Ее получают смешением гидроокиси натрия, кислого лигносульфоната щелочного, щелочно-земельного металла или аммония, альдоновой кислоты общей формулы НО(О)С-(СН (0Н)„-СН 2 0Н, где п=5 или 6, и моносахарида общей формулы СН^(ОИ)-(СН(ОП)т - Х , где Х=-СН^О или -С(0)-С1!4-0Н, т=5 или 6, при следующем соотношении компонентов, мас.%: гидроокись натрия 15-33, альдоновая кислота 4-7, моносахарид 3-5, кислый лигносульфонат указанных металлов или аммония - до 100. Эти условия позволяют повысить динамическую устойчивость водоугольной суспензии при ее перекачке на расстоянии от 50 до 270 км при отсутствии осадка я сохранения вязкости в требуемых пределах. 1 табл. с 8 СП Изобретение относится к получению водоугольной суспензии (БУС), пригодной для транспортирования по трубам на большие расстояния, и может быть использовано в гидротрубопроводном транспорте. Целью изобретения является повышение динамической стабильности водоугольной суспензии при ее транспорте. Ниже приводятся примеры, иллюстрирующие изобретение. П р и м е р ! . Добавку готовят путем смешивания сухих порошков и н гредиентов в смесителе: 25 г гидроокиси натрия по ГОСТ 2263-79, 66 г кислой лигносульфоновой соли 7-90 по ОСТ 13-183-83, 4 г альдоновой кислоты HOOC(CHOH) t CH 1 OH и 5 г моносахарида СІЦ ОН(СИОН) А СОСИ г 0Н, выделенных из отработанного щелока целлюлозно-бумажного комбината с содержанием основных веществ 97 мас.%. В примерах 1-9 используют альдоновые кислоты, полученные путем электролитического окисления соответствующих моносахаридов (МРТУ 6-09-80673) в присутствии КВг и мела (5). В примерах 10-12 используют альдоновые кислоты и моносахариды, содержащиеся в отработанном магнийбисульфитном щелоке. Эти вещества выделены из щелока путем экстракции. О5 1545606 измельчения угля в лабораторной шаПолученные альдоновые кислоты ровой мельнице с использованием меидентифицируют, и с п о л ь з у я х а р а к т е р таллических шаров разных диаметров ную реакцию с фенилгидразином, и общей массой 8 кг. проводят элементный а н а л и з , который Уголь крупностью до 1 мм, зольп о к а з ы в а е т следующее содержание э л е ностью А = 12,2 мас.% и влагосодерментов в в е щ е с т в е , м а с . % : ддя п = 5 жанием до 10,2 мас.% в количестве Н 5 , 8 ; О 5 3 , 4 , С 4 0 , 8 ; для п = 6 600 г, добавку концентрацией Н 5,9, О 52,9, С 4 1 , 2 . Отработанный магкийбисульфитный JQ 40,3 мас,% в количестве 13,4 г и воду в количестве 269,9 г загружают щелок должен у д о в л е т в о р я т ь требовав мельницу и ведут помол до получениям ОСТ 13-183-83 б е з регламентации содержания редуцирующих веществ-. , ния контрольного остатка на сите t 250 мкм - 0,5 мас.%. Концентрацию Ингредиенты смешивают в смесителе У принудительного д е й с т в и я и получают | 5 твердой фазы В С определяют путем высушивания трехпараллелъных проб д о б а в к у , содержащую, мас.%: г и д р о при 105°С І исходная концентрация ксид натрия 2 5 , кислая лигносульфотвердой фазы 61 мас.% (таблица, новая с о л ь магния 66, штьдоновая № 10). кислота 4 и моносахарид 5 . Эффективность действия добавок С полученной добавкой г о т о в я т 20 (предлагаемой и известной ) оцениваводоугольную суспензию путем мокрого ют по результатам изменения параизмельчения угля в лабораторной шаметров В С в процессе испытания на У ровой мельнице с использованием мелабораторной кольцевой гидродинамиталлических шаров разных диаметров общей массой 8 к г . 25 ческой установке, состоящей из центробежного насоса и кольца из трубы Уголь крупностью до 1 мм з р л ь н о диаметром 20 мм, длиной 3 м при скостью Ad = 12,2 мас.% и в л а г о с о д е р ж а рости движения суспензии в трубе нием 10,2 мас.% в к о л и ч е с т в е 600 г, 0,3 м/с. добавку в к о л и ч е с т в е 5 ,39,г и воду Сущность действия предлагаемой в к о л и ч е с т в е 277,9 г загружают в мель-. 30 добавки состоит в следующем. ницу и в е д у т помол до получения к о н т Гидроксид натрия подготавливает рольного о с т а т к а на с и т е 350 мкм поверхность угля, способствуя повы0 , 5 мас.%. Концентрацию твердой фазы шению энергии адсорбционной связи ВУС определяют путем высушивания лигносульфоновой соли и тем самым т р е х п а р а л л е л ь н ы х : проб при 105 С. 35 Исходная концентрация твердой фазы предотвращая ее десорбцию в динами61 м а с . % . ческих условиях. Адсорбируясь на Эффективность действия добавки гидрофобной поверхности угля, кислая приведена в таблице (Я0 7 ) . лигносульфоновая соль гидрофилизиП р и м е р 2, Добавку г о т о в я т рует ее и обеспечивает системе агре40 путем смешивания гидроксида натрия гативную устойчивость до установлеконцентрацией 40 мас.% по ГОСТ 2 2 6 3 ния адсорбционного равновесия, кото79 с отработанным магнийбисульфитным рое наступает через несколько суток. щелоком концентрацией 50 мас,%, с о Альдоновая кислота существенно держашего, м а е . 1 : кислая л и г н о с у л ь 45 замедляет этот процесс. Это достигафоновая соль магния 4 3 , 5 , альдоновая ется тем, что альдоновые кислоты, кислота 4 , 7 , моносахарид 2 , 5 , вода не обладая поверхностно-активными 50,0. свойствами, хорошо адсорбируются на Компоненты смешивают в смесителе гидрофильной поверхности минеральной принудительного д'ействия в массовом составляющей угля и образуют в водной 50 соотношении 1:1 и получают добавку среде лактоны. Равновесное состояние концентрацией 45 мас.%, содержащую этого процесса устанавливается в тена сухое вещество следующее количение нескольких месяцев, препятстчество ингредиентов, мас.%: гидровуя связыванию частиц угля в агрегаксид натрия 27,5, кислая лигносульты. Необходимым условием эффективнофоновая соль магния 6 3 , 1 , альдоно- 55 го действия добавки является наличие вая кислота 5,8, моносахарид 3,6. в ней моносахаридов, которые не ад- . С полученной добавки готовят водосорбируются на поверхности твердой угсльную суспензию путем мокрого фазы вследствие их малой адсорбцион 5 1545606 ной активности, а также из-за стериЗапредельное увеличение содержаческих затруднений. Находясь в дисния в добавке альдоновой кислоты при персионной среде, молекулы моносаоптимальном содержании остальных • харидов, имеющие конформацию "плоского ингредиентов ведет к повышению в я з диска", способствуют лучшему сколькости БУС, т . е . не позволяет полужению частиц угля относительно одна чить суспензию с заданными реологидругой, сокращая тем самым время ческими характеристиками ( с м . табконтакта между частицами в динамичеслицу, № 15). " ких условиях, что уменьшает вароятід Запредельное снижение содержания ность образования агрегатов и привомоносахарида при оптимальрв добавке дит к снижению вязкости системы. ном содержании остальных ингредиенЗаявляемое содержание ингредиентов ведет к повышению вязкости ВУС тов добавки выбирают из условий, (см. таблицу, Р 17), обеспечивающих достижение высокой ди- із Запредельное увеличение содержанамической устойчивости ВУС при ния в добавке моносахарида при опсохранении хороших реологических хатимальном содержании остальных ингрерактеристик, позволяющих транспортидиентов ведет к образованию осадка ровать БУС по трубопроводу на больпри снижении вязкости (см. таблицу, шие расстояния (см. таблицу, №К* 1 —12 20 № 18). и 21-26). Использования для пригоТаким образом, предложенная дотовления добавки магниибисульфитного бавка к ВУС позволяет повысить седищелока, содержащего заявляемые инментационную устойчивость суспензии гредиенты (кроме гидроксида натрия) в динамических условиях и обеспечив требуемом соотношении, значительно 25 вает сохранение ее реологических снижает ее стоимость, обеспечивая характеристик, что дает возможность высокую динамическую устойчивость увеличить дальность транспортироваБУС при сохранении хороших реологиния БУС с 50 до 270 км ( т . е . в 5,4 ческих характеристик (см. таблицу, раза) при отсутствии осадка и сох!№ 10-12). 30 ранении вязкости в требуемых пределах, Запредельное снижение содержания в добавке гидроксида натрия, возФ о р м у л а и з о б р е т е н и я можное при запредельном увеличении содержания кислой лигносульфоновой Добавка для водоугольной суспенсоли, приводит к образованию осадка, зии, содержащая гидроокись натрия величина которого растет с увеличе- 35 и кислый лигносульфонат щелочного нием дальности транспортирования ВУС или щелочно-земельного металла, или (см. таблицу, № 13), аммония, о т л и ч а ю щ а я с я Запредельное увеличение содержатем, ч т о , с целью повышения динаминия в добавке гидроксида натрия, 40 ческой устойчивости водоугольноЙ. возможное при запредельном снижении суспензии при ее транспортировке, содержания кислой лигносульфоновой она дополнительно содержит альдоно-j соли, приводит к образованию щелочвую кислоту общей формулы ной среды, в которой добавка не реаНООС(СИОИ)Г,СИ1ОИ, где п»5-6 н моно-лизуется из-за обменных реакций меж- 45 сахарид общей формулы СНгОН(СНОН)-Х, ду этими веществами с получением где X « С О или СО-СИіОН, m - 5 , 6 , Н нерастворимых соединений магния при следующем соотношении компонен9 (см. таблицу, К 14). тов, мас.%: Гидроокись натрия 15-33 Запредельное снижение содержания в 50 Альдоновая кислота 4-7 добавке альдоновой кислоты при оптиМоносахарид 3-5 Кислый лигносульфонат мальном содержании остальных ингре.щелочного или щелочнодиентов ведет к образованию осадка земельного металла, и повышению вязкости суспензии или аммония До 100 (см. таблицу, № 16). Состав добавки, мае.!! п/л і ИДРОК" сил натрия КИСЛЫЙ лигносульфонат яльдоютьм кислоты НООС(СНОН) Г -сн 2 он магния 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 I 12 Ґ 13 14 18 25 ЗІ 29 18 22 25 23 24 27.5 16, ,0 21,З" 'Ю, 0 40 • 73 66 60 60 ІЗ 70 66 66 66 63, І '1, 3 68,5 78 HOOC(CHOH)t-CHtOH 24 34 24 24 64,5 69 68,5 64,5 19 20 2! 22 23 24 25 26 34 18 15 33 18 Зі 29 22 49 27 73 60 73* 60 # 60* 70* -СНО (СІЮІІЬ Предлагаемая добавка, приготовленная из отдельных 5 4 5 4 5 4 7 4 6 4 4 ч 4 6 Предлагаемая добавка* 5,8 6,6 6,3 S3 .15 16 17 18 моносахариды колиХарактеристика ВУС прн дальности транспортирования чество эффективная вязкость прн скорости 1 бенто- добавки высота осадка, мм сдвиг* 9 с" , Па с в ВУС от нит массы 50 км 150 км 270 км 50 270 150 км сухого угля, X 7,5 3,0 5.5 5.5 компонентов ,85 о, 0 о,92 , ,02 0 1, 1, 0 .10 .87 0, о, 0 о,93 5 0 о,85 5 0 ,86 о. 1,03 0 Офигото«деякая с использованием магннйвмсульфктмого о 1,00 3,6 0 о 4,1 87 0 о. о 3,9 0 о.95 5 15 1,21 10 Добавж» не реая&зуется нз-эа образования нерастворимых РН[мыз , соединений магния 1,83 О 1,26 П 2,52 0 0, 71 12 Известная добавка 12 1,51 17 1 11 I,61 55 1 0 0, 87 1,03 о о 0, 83 о 1,08 о 1, II о,92 0 ,92 0, ,98 0, 1, ,15 1, 13 0, 96 !, 16 0, 88 0, Чь 1, 10 1,00 1,10 1,18 1,20 1.10 1,21 0,93 0,98 1,15 1, 12 о.96 1, 12 1,84 1,20 МО 1.15 2,73 2 15 1,56 2,91 0. 75 3,56 1,93 4,07 С,78 1, 79 2, 15 0. 94 1, 0, 90 1, 16 1, 17 1, 15 2,20 2.51 1,05 1,15 0.98 *В примере 23 используют лигносупьфонат натрия, в примере 24 - лигчосульфонат кальция, в примерах 2S-26 - лигносульфонат аммония. 1,20 1,20 1,20 00 1545606 Редактор Т.Иванова Составитель Н.Богданова Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар Заказ 357/ДСП Тираж J75 Подписное В Ш И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГККГ CCGP Н Ш 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. ( д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101