Результат интеллектуальной деятельности: Пылеподавитель для обработки мелкозернистых материалов

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предотвращения пыления различных мелкозернистых материалов (зола, уголь, шлаки, калийные и другие удобрения, глинистые порошки, графитовые порошки, и т.п.) при хранении и транспортировке.

Известен способ пылеподавления, описанный в патенте на изобретение России №2083630, опубликованном 10.07.97 г. Данный способ включает обработку мелкозернистого хлорида калия смесью полиэтиленгликоля с 10-40 мас. % формаля диоксанового спирта, который может быть использован в виде побочного продукта производства диметилдиоксана.

Недостатком данного способа является его применимость только для обработки мелкозернистого хлорида калия, при этом обработка проводится в смесителе. То есть по данному способу невозможно обработать, например золовые отвалы орошением. Недостатком также является низкая стабильность создаваемой на поверхности частиц пленки при атмосферном воздействии.

Известен способ пылеподавления, описанный в патенте на изобретение России №2095336, опубликованном 10.11.97 г. Данный способ заключается в обработке мелкозернистого материала, представляющего собой калийное удобрение гликольсодержащим реагентом с использованием в качестве добавки метасиликата натрия. При этом массовое соотношение метасиликата натрия и гликоля 1 : (1-20). В качестве гликольсодержащих реагентов используют полиэтиленгликоль с молекулярной массой 120-400 или смесь ди- и триэтаноламинов.

Известен способ обеспыливания хлорида калия, описанный в авторском свидетельстве СССР №1108071, опубликованном 15.08.84 г. В заявленном способе обрабатывают реагентом только 10-20 мас. % сырья, а после сушки смешивают с остальным при температуре 100-130 градусов Цельсия, при этом в качестве реагента используют смесь ди-, три-, тетра-, и пентаэтиленгликолей или формальдиоксанового спирта в количестве 3-10 кг на 1 т продукта.

Недостатком данного способа является то, что обработку производят предварительным выделением части сырья, и последующим перемешиванием обработанного и не обработанного сырья, что достаточно трудоемко, а часто и не возможно при хранении в отвалах и транспортировке.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа является патент России №2043386, опубликованный 10.09.1995 г. Способ включает обработку мелкозернистых материалов смесью полиэтиленгликоля с мол. м. 120-400 с 5-30 мас. моноэтиловых эфиров три- и тетраэтиленгликолей, взятых в массовом соотношении 1:2-5 соответственно.

Достоинством данного способа является стабильность композиции, повышение эффективность пылеподавления мелкозернистого материала, а также улучшение реологических свойств кондиционированного материала.

Недостатками способа, выбранного в качестве прототипа является отсутствие возможности нанесения пылеподавителя орошением, при обработке золовых и шлаковых отвалов. К недостаткам способа относятся низкая стабильность пленки, наносимой на частицы мелкозернистого материала, при воздействии атмосферных условий и осадков. А также низкая пластичность пленки.

Технической задачей заявляемого состава является повышение степени обеспылевания сырья.

Техническим результатом заявляемого состава для пылеподавления являются: уменьшение пылимости сыпучих материалов различной природы (зола, уголь, калийные удобрения, рудные и шлаковые материалы), а также повышенная стабильность пленки, создаваемой на поверхности частиц сыпучего материала против атмосферных воздействий.

Технический результат достигается тем, что в антипирогенном реагенте для хранения и транспортировки угля, содержащем

Технический результат достигается тем, что в пылеподавителе для обработки мелкозернистых материалов с гликольсодержащим реагентом, согласно изобретению, в качестве гликольсодержащего реагента используют пылеподавитель калийных солей, кроме того, пылеподавитель дополнительно содержит формаль диоксановый спирт, карбоксиметилцеллюлозу и смачиватель ОП-10 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

пылеподавитель калийных солей в виде смеси моноэтиленгликоля не более 5,0 мас. %, диэтиленгликоля - 20 мас. %, триэтиленгликоля - 20 мас. %, тетраэтиленгликоля - 10 мас. %, пентаэтиленгликоля - 10 мас. % с моноэтиловыми эфирами три- и тетраэтиленгликолей не более 30,0 мас. % в воде не более 5,0 мас. % - 40-50 масс. %;

Формаль диоксанового спирта в виде побочных продуктов производства диоксана - 10-20 масс. %

Карбоксиметилцеллюлоза - 1-3 масс. %

Смачиватель ОП-10 - 1-2 масс. %

Вода до 100%

Указанный технический результат обеспечивается совместным действием совокупности ингредиентов, используемых в составе для тушения и профилактики пожаров при их заявленном количественном соотношении.

Заявляемое изобретение не известно из уровня техники, данное решение обладает новизной.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что предлагаемый пылеподавитель для обработки мелкозернистых материалов явным образом не следует из уровня техники и вся совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, позволяющее достичь указанный технический результат, то есть изобретение соответствует критерию охраноспособности - «изобретательский уровень».

Заявляемое изобретение соответствует критерию «промышленная применимость», так как оно содержит компоненты, известные на дату подачи заявки, и найдет широкое применение для предотвращения пыления в угольных шахтах, карьерах, складах, вагонах и т.п. путем обработки поверхности сырья пылеподавителем.

В состав заявляемого пылеподавителя для обработки мелкозернистых материалов для решения поставленной задачи входят следующие компоненты: смесь моно-ди-три-тетра и пентаэтиленгликолей; формаль диоксановых спиртов; в качестве поверхностно-активного вещества применяется смачиватель ОП-10; для создания тонкой, прочносцепленной полимерной пленки на поверхности частиц сыпучего материала используется карбоксиметилцеллюлоза.

Применяемый в качестве основного компонента "Пылеподавитель" по ТУ 38.602-09-18-90, содержит смесь гликолей, а именно: моно-ди-три-тетра и пентаэтиленгликолей. Применение данного компонента позволяет улучшить растекаемость по поверхности обрабатываемого материала.

Формаль диоксановых спиртов или флотореагент-оксаль представляет собой продукт дополнительной переработки высококипящих побочных продуктов производства диметилдиоксана. Выпускается промышленностью под марками флотореагент-оксаль Т-66 и флотореагент-оксаль Т-92 по ТУ 2452-029-05766801-94. Применение подобных органических жидкостей (равно как и гликолей) позволяет, за счет создания «жидких мостиков» между частицами мелкозернистого материала, значительно уменьшить пылимость материала и, соответственно, увеличить эффективность пылеподавления.

Карбоксиметилцеллюлоза является простым эфиром целлюлозы и гликолевой кислоты (ТУ 2231-001-53535770-01). Является структурообразующим компонентом в водных растворах. При использовании карбоксиметилцеллюлозы в составе пылеподавителя на поверхности частиц создается обволакивающая прочная, пластичная полимерная пленка, повышающая сопротивление против атмосферных воздействий.

Для лучшего нанесения и снятия поверхностного натяжения в составе пылеподавляющего материала применяется смачиватель ОП-10 (неионогенное поверхностно-активное вещество). Смачиватель представляет собой продукты обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена - высокоэффективное поверхностно-активное вещество. Выпускается по ТУ 2483-001-44941761-2014. Применение данного вещества в составе пылеподавителя позволяет улучшить растекаемость по поверхности обрабатываемого материала и, соответственно, повысить эффективность нанесения с помощью орошения.

Примеры приготовления

Пример 1

Для приготовления 1 тонны пылеподавителя. Приготовление указанного состава осуществляется следующим образом. В емкость, снабженную перемешивающим устройством загружают 480 кг воды и порциями добавляют 10 кг карбоксиметилцеллюлозы, добиваясь полного ее растворения. Параллельно в другую емкость, снабженную перемешивающим устройством загружают 400 кг пылеподавителя калийных солей и постепенно добавляют к нему 100 кг формаля диоксановых спиртов. Полученную жидкость размешивают до однородного состояния и добавляют к водному раствору карбоксиметилцеллюлозы. В полученную смесь дозируют 10 кг ОП-10. Производят перемешивания до достижения однородной жидкости. Все технологические операции производят при атмосферном давлении.

Пример 2

Для приготовления 1 тонны пылеподавителя. Приготовление указанного состава осуществляется следующим образом. В емкость, снабженную перемешивающим устройством загружают 365 кг воды и порциями добавляют 20 кг карбоксиметилцеллюлозы, добиваясь полного ее растворения. Параллельно в другую емкость, снабженную перемешивающим устройством загружают 450 кг пылеподавителя калийных солей и постепенно добавляют к нему 150 кг формаля диоксановых спиртов. Полученную жидкость размешивают до однородного состояния и добавляют к водному раствору карбоксиметилцеллюлозы. В полученную смесь дозируют 15 кг ОП-10. Производят перемешивания до достижения однородной жидкости. Все технологические операции производят при атмосферном давлении.

Пример 3

Для приготовления 1 тонны пылеподавителя. Приготовление указанного состава осуществляется следующим образом. В емкость, снабженную перемешивающим устройством загружают 250 кг воды и порциями добавляют 30 кг карбоксиметилцеллюлозы, добиваясь полного ее растворения. Параллельно в другую емкость, снабженную перемешивающим устройством загружают 500 кг пылеподавителя калийных солей и постепенно добавляют к нему 200 кг формаля диоксановых спиртов. Полученную жидкость размешивают до однородного состояния и добавляют к водному раствору карбоксиметилцеллюлозы. В полученную смесь дозируют 20 кг ОП-10. Производят перемешивания до достижения однородной жидкости. Все технологические операции производят при атмосферном давлении.

Приготовленный пылеподавитель представляет собой прозрачную жидкость, окрашенную от светло-желтого до коричневатого оттенка, плотность при 20°С d₄ ²⁰=1,1-1,3 г/см³, кинематическая вязкость при 20°C^V20=23-30 мм²/сек; показатель активности ионов водорода находится в интервале от 7 до 9. Расход пылеподавителя аналогичен составам, выбранным в качестве прототипа.

По совокупности технических характеристик заявляемое изобретение дает лучшие результаты, оптимальным выбран состав из Примера №3.

По сравнению с прототипом- патент №2043386 пылимость (в мг/кг) материалов уменьшается на 10%. Это объясняется присутствием в составе формаля диоксановых спиртов в совокупности с пылеподавителем калийных солей. Вязкость предлагаемого реагента возрастает в 1,3 раз от примера 1 к примеру 3, что объясняется повышением содержания карбоксиметилцеллюлозы. По сравнению с прототипом в примере 3 вязкость повышается в 1,5 раза. Увеличение содержания карбоксиметилцеллюлозы выше 3 масс. % не желательно, так как резко увеличивается вязкость пылеподавителя и, соответственно, возникают трудности с его нанесением. Смываемость водой (в г/м2) с поверхности материала уменьшается в примере 3 в 4 раза с увеличением содержания карбоксиметилцеллюлозы в составе пылеподавителя. Это свидетельствует о высокой сопротивляемости пленки, создаваемой пылеподавителем на поверхности частиц мелкозернистого материала, различным атмосферным воздействиям.

В заявляемом пылеподавителе для обработки мелкозернистых материалов уменьшается пылимость обрабатываемых материалов и повышается сопротивление пленки атмосферным воздействиям за счет того, что, пылеподавитель дополнительно содержит формаль диоксанового спирта, карбоксиметилцеллюлозу и смачиватель ОП-10 при следующем соотношении компонентов:

Пылеподавитель калийных солей в виде смеси моноэтиленгликоля не более 5,0 мас. %, диэтиленгликоля - 20 мас. %, триэтиленгликоля - 20 мас. %, тетраэтиленгликоля - 10 мас. %, пентаэтиленгликоля - 10 мас. % с моноэтиловыми эфирами три- и тетраэтиленгликолей не более 30,0 мас. % в воде не более 5,0 мас. % 40-50 масс. %;

Формаль диоксанового спирта в виде побочных продуктов производства диоксана 10-20 масс. %

Карбоксиметилцеллюлоза 1-3 масс. %

Смачиватель ОП-10 1-2 масс. %

Вода до 100%