Состав для предупреждения самонагревания угля

Состав для предупреждения самонагревания угля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для профилак- „ тической обработки целиков и скоплении разры ленного угля Цель изобретения повышение ин| ибирующеи эффективности состтвп Состав содержит следующие компоне чы при их соотношении, мае % карбамидоформальдегидная смола 28 35 бишофнт поверхностно активное вещество анионного гипа 0 5 2.0 вода-остальное При взаимодействии кэриэмидоформальдегиднои смолы с оишофитом образуются твердые гели В процессе самонагревания угля из вольного массива при 40-60°С начинает испаояться внешняя вода, которая под спенипйст твердый гель Вспучивание состава при повышении температуры позволяет обнаружить участок рмонагреванич на ранней стадии и повышает иь ибирующую способность состава за счет более ппотного заполнения пор и трещин в угле и предотвращения доступа кислорода к чктивным центрам угля 1 1абл (Л С

СОК 3 OBf 1СКИХ

ССЦИАЛИС ГИЧ1 .:КИХ

РЕСПУБЛИК ("is Г 21 F 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕ!4ИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

f ( 0 (л Ы (21) 4703395/03 (22) 09.06.89 (46) 30.05.91. Бюл. N 20 (71) Донецкий государственный университет (72) А. И. Жеряков, Н. В. Жздан и

И, Г. Ханина (53) 622.817(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1030565, кл. Е 21 F 5/06, 1982, Козлюк C. А. и др. Применение быс;ротвердеющих полимерных растворов для профилактики эндогенных пожаров. — Уголь

Украины, 1987, М 6, с. 31. (54) СОСТАВ ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ CA- +

МОНАГРЕВАНИЯ УГРЯ (57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для профилактической обработки целиков и скоплений

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к технике безопаснос1и, и может быть использовано для профилактической обработки целиков и clr 1лений разрыхленного угля на складах и открытых разработках, а также для обнаружения участка самонагревания угольного массива на ранних стадиях.

Цель изобретения — повышение ингибирующей эффективности состава.

Состав содержит компоненты при следующем соотношении, мас. ь:

Карбамидоформальдегидная смола 28-35

Бишофит 5 — 8

Поверхностно-активное вещество анионного типа 0,5-2,0

Вода Остальное

„„5Ц „„1652616 А1 разры кленного угля. Цель изобретения — uol3blшpíèå ин(ибиру1ощеи эффективности соc T" ва. Состав содержит следующие комионе .1ы ири их соотношении, мас.%: карба к доформальдегидная смола 28 -35; бишофни 5 — 8, поверхностно-активное вещество анионниго гииа 0,5-2,0; вода — остальное.

При взаиглодейс вии карбамидоформальдегидной с,лолы с 011шофитом образуются твердые гели. В иро 1ессе самонагревания

/гля из," ольиого массива ири 40-60 С начингег испаряться г,нешняя вода, которая под-.сиенивает тгердый гель. Вспучивание соста 3а при повышени,1 температуры позволяет обнаружить участок .амонагреванич на ранней стадии и повышает и» ибирую1цую способность состава за счет более плотного заполнения пор и трещин в угле Ll предо гвра щения доступа кислорода к

«к;ивным центрам угля. 1 1абл.

В качестве карбамидоформальдегидной смолы используют смолы марок КФ- Б, КФ вЂ” Ж, ГОСТ 1423 i — 78.

Бишофит Прикаспийского месторождения представляет собой нетоксичные серого цвета кристалflогидраты или рассол.

Химическая характеристика рассола бишофита, г/л: Mg 210 — 230; Cl 420 — 450; Вг

5,0 — 5,6; В 0,05 — 0,6, ЯОл 1,32 — 1,4 НСОз

0,4-0,5 Хйа + К 0.3-0,5; Ан. + Кат. 440-460;

РН 4,4, Плот:.ость рассола 1,34 г/см .

В качестве поверхностно-активного вещества используют ПАВ анионного типа— соли карбоновых кислот R СОО (где Ме— металл, алкилсульфаты, алкилсульфонаты) например, сульфонол НП-3 ТУ 84-509 — 81.

Введение ПАВ в предлагаемый состав снижает его поверхностное натяжение, что

1652616 способствует повышению кратности вспучивания состава.

Кроме того, практически, все угли гидрофобны, т. е. плохо смачиваются водой.

Поэтому для улучшения эффективности обработки угля в растворы необходимо добавлять ПАВ. Это приводит к образованию на поверхности частиц угля смачивающих пленок, устойчивых эа счет сил электростатического отталкивания одноименно заряженных поверхностей пленок. Эффективность защитного действия пленки зависит от смачивающей способности композиции, а следовател ьно, от скорости и глубины проникновения жидкости в поры угля.

При взаимодействии карбамидоформальдегидной смолы с бишофитом образуются твердые гели. При формировании твердого геля из раствора полимера первичным структурным элементом является макромолекула. Механизм гелеобраэования включает стадию образования ассоциатов гелеобразной структуры, а затем твердой структуры с определенной надмолекулярной упорядоченностью.

Основу каркаса твердого геля выполняют макромолекулы карбамидоформальдегидной смолы, с которыми в термодинамическом равновесии находятся кристаллогидраты бишофита. Гидратация в данном случае обусловливается образованием донорно-акцепторных связей, в результате которых химически связанная вода удерживается в каркасе твердого геля длительный промежуток времени.

При наличии в твердом геле кристаллогидратов бишофита не происходит разрыва связей в кристаллической решетке. И для того, чтобы удалить химически связанную воду, молекулам воды необходимо преодолеть диффузионное сопротивление полимерных частиц, что может быть достигнуто только при температуре выше 200 С.

Помимо химически связанной воды в каркасе твердого геля, образованного из карбамидоформальдегидной смолы и бишофита, на поверхности угля также находится свободная и связанная вода. Свободная вода адсорбируется поверхностью угля с образованием адсорбционных соединений, Связанная вода образуется в результате химического соединения угля с минеральным веществом, Свободная вода, в свою очередь, делится на внутреннюю, т. е. адсорбируемую углем в капиллярах, и внешнюю, адсорбируемую в трещинах и на поверхности зерен угля. При самонагревании угля внешняя вода удаляется при температуре

40-60 С, а внутренняя — при температуре более 100 С. В процессе самонагревания

55 . лг иэ угольного массива при температуре

40-60"С начинает испаряться внешняя вода. При этом она подвспенивает твердый гель, состоящий из карбамидоформальдегидной смолы и бишофита.

Образовавшийся гель вместе с массивом нагревается и происходит выделение смеси газообразных продуктов, таких как диоксид углерода, формальдегид, вследствие чего состав увеличивается в объеме (вспучивается), что приводит к повышению ингибирующей способности состава за счет более эффективного плотного заполнения трещин и микротрещин, блокирования пор в угле и предотвращения доступа кислорода к активным центрам угля.

Кроме того, вспучивание состава при повышении температуры позволяет обнаружить уча",ток самонагревания на ранней стадии. Для удаления внутренней химически связанной воды как из твердого геля, так и из угля необходима более высокая температура, при которой в составе, нанесенном на поверхность угля, и на ингибирующих активных центрах угольной поверхности происходит деструкция и изменение структуры. Характер превращений в данном случае определяется количественным критерием Т вЂ” температурой самовозгорания, при которой происходит интенсивная потеря массы образца угля.

Для повышения температуры самовозгорания угля необходимо ввести стабилизаторы — антиоксиданты. Бишофит, вводимый в состав на основе карбамидоформальдегидн ой смол ы, и ридает отве ржден ному составу водоудерживающие свойства, т, е, способствует уменьшению скорости испарения воды, повышению степени ингибирования, увеличению времени инверсии, Профилактические работы по предупреждению зндогенных пожаров заключаются в нагне .гиии в пласт через шпуры под давлением предлагаемого состава, но возможна также и обработка скоплений разрыхленного угля любым аппаратом, работающим от сжатого воздуха.

Эффективность предлагаемого состава оценивалась по снижению химической активности угля, обработанного антипирогеном, повышению температуры самовозгорания угля, уменьшению удельной поверхности угля, обработанного предлагаемым составом.

При исследовании физико-химических свойств антипирогенов варьировались концентрации компонентов.

Примеры, подтверждающие возможность получения положительного эффекта при использовачии всей совокупности су1652616

Составитель И. Федяева

Техред М,Моргентал Корректор С. Шевкун

Редактор С. Лисина

Заказ 1757 Тираж 294 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 щественных признаков изобретения приведены в таблице.

Как видно из таблицы, при обработке угля предлагаемым составом химическая активность уменьшается при 5 минимальном соотношении компонентов в 4 раза (состав 1) по сравнению с углем, обработанным водой (состав 7), Наилучшие физико-химические показатели имеют составы 2-4. Химическая 10 активность угля обработанного составами 2-4 снижается в 5-6 раэ по сравнению с углем, обработанным водой (состав 7) и в 2,7-3 раза по сравнению с прототипом. 15

Удельная поверхность угля, обработанного составами 2-4 уменьшается в 4-6 раз по сравнению с углем, обработанным водой (состав 7, и в 2-4 раза по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Состав для предупреждения самонагревания угля, включащий карбамидоформальдегидную смолу и отвердитель, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения ингибирующей эффективности состава, он дополнительно содержит поверхностно-активное вещество анионного типа и воду, а в качестве отвердителя он содержит бишофит при следующем соотношении компонентов, мас. :

Карбамидоформальдегидная смола 28-35; бишофит 5 — 8; поверхностно-активное вещество анионного типа 0,5-2.0;

Вода Остальное