CC BY
31
УДК 622.807.7
С.И. Голоскоков, Д.В. Ботвенко, М.С. Попов
ОАО «НЦ ВостНИИ» В. А. Кухаренко ООО «ПК «Эльфор-С» Е.И. Голоскоков
ОАО «НЦ ВостНИИ»
Лабораторные исследования эффективности связывания угольной пыли смачивающе-связывающим составом
«Эльфор-С»
Статья посвящена актуальному вопросу обеспечения безопасных условий труда - разработке составов для связывания отложившейся угольной пыли
На шахтах, разрабатывающих пласты, опасные по взрывам пыли, «Правилами безопасности в угольных шахтах» предписано применение смачивающе-связывающих составов. Данный способ повышения эффективности мероприятий по борьбе с пылью не нашел широкого практического применения из-за отсутствия смачивающе-связывающих составов с хорошими эксплуатационными качествами.
В 2008 г. ООО «Производственная компания «Эльфор» (г. Кемерово) разработала новый химический реагент - смачивающе-связывающий состав «Эльфор-С», предназначенный для использования в качестве состава для защиты поверхности сыпучих материалов от выдувания и пы-левзметывания за счет образования пленки (корки) на пылящей поверхности, увеличивающей прочностные свойства обработанного пылящего материала. Испытания нового смачивающе-связывающего состава проводились в лаборатории ОАО «НЦ ВостНИИ» в марте-апреле 2008 г.
Смачивающе-связывающий состав «Эльфор-С» представляет собой водный раствор сбалансированной гомополимерной грубодисперсной поливинилацетатной дисперсии с пластификатором и набором поверхностно-активных веществ. По внешнему виду - вязкая жидкость без запаха, белого цвета, без комков и посторонних включений. Показатель активности водородных ионов Н+(РН) 1 % - ного водного раствора смачивателя находится в пределах 5,0-9,0.
Определение эффективности связывания угольной пыли в лабораторных условиях проводилось по следующей методике.
На первом этапе на пластиковые подложки помещали образцы угольной смеси известной массы, состоящие на 50% из угольной мелочи (размер частиц 1-3 мм) и на 50% из угольной пыли (фракция до 200 мкм). Затем поверхность угольной массы обрабатывали 2; 5; 10 и 20 %-ными водными растворами смачивающе-связывающего состава «Эльфор-С». Через 24 ч, после высыхания, связанную угольную массу измельчили и просеяли через сита с различными размерами ячеек. Просеянную пыль взвесили. Результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1 -Эффективность связывания угольной пыли водными растворами смачивающе-связывающего состава «Эльфор-С»
Концен- Масса
трация угольной
раствора смеси, об-
«Эль- работан- Масса угольной пыли после рассева
фор-С», ной
% масс. раствором
связы-
вающего
состава,г
(фр. 10-3), (фр. 10-3), (фр. 3-1), (фр. 3-1), (фр. < 1), (фр. < 1),
г % г % г %
2 62,5 31,8 50,9 11,4 18,2 17,3 27,7
5 43,0 28,9 67,2 4,5 10,5 8,8 20,5
10 43,0 32,5 75,6 3,6 8,4 6,0 13,9
5 65,5 52,4 80,0 7,4 11,3 5,5 8,3
63,8 46,0 72,1 11,3 17,7 6,5 10,2
64,3 49,0 76,2 11,0 17,1 4,3 6,7
10 65,0 51,0 78,5 6,1 9,4 7,7 11,8
64,1 47,5 74,1 6,6 10,3 9,7 15,1
63,5 48,5 76,4 9,3 14,6 5,3 8,3
20 65,5 56,7 86,6 3,3 5,0 5,1 7,8
69,1 62,0 89,7 3,1 4,5 3,6 5,2
67,5 51,8 76,7 6,0 8,9 9,7 14,4
Далее для установления времени высыхания состава «Эльфор-С» на ровные горизонтальные пористые поверхности нанесли 100 и 50%-ные растворы состава. Сразу после нанесения растворов поверхности перевели в вертикальное положение. Стекание растворов с поверхности оказалось незначительным. Высыхание произошло за 6 ч, после чего образовались твердые слегка липнущие поверхности.
Для определения эффективности связывания угольной пыли ровные горизонтальные пористые поверхности были обработаны 100 и 50%-ными растворами состава «Эльфор-С», на которые затем нанесли угольную смесь, состоящую на 50% из угольной мелочи (размер частиц 1-3 мм)
и на 50% из угольной пыли (фракция до 200 мкм). После нанесения угольной смеси образцы были установлены вертикально. Осыпавшуюся несвязанную угольную смесь взвесили.
Следующие два испытания проводились для определения эффективности связывания угольной пыли составом «Эльфор-С» по мере его высыхания. Испытания проводились аналогично предыдущему опыту за исключением того, что угольную смесь наносили в одном случае через 24 ч, а в другом - через 1 ч после нанесения 100 и 50%-ных растворов состава «Эльфор-С» на горизонтальные пористые поверхности.
Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Эффективность связывания угольной пыли составом «Эльфор-С» в зависимо-
сти от времени высыхания
Номер опыта Концентрация раствора «Эльфор-С», % масс. Масса нанесенной угольной смеси, г Масса связанной угольной смеси, г Масса связанной угольной смеси, % Примечания
1 100 150 82,0 54,6 Угольная смесь наносилась сразу после нанесения раствора
2 50 180 70,0 38,9 То же
3 50 150 14,4 9,6 Угольная смесь наносилась через 24 ч после нанесения раствора
4 50 150 72 48,0 Угольная смесь наносилась через 1 ч после нанесения раствора
Для оценки устойчивости пленки (корки) при обработке поверхностей составом «Эльфор-С» был использован испытательный стенд для поверки измерителей массовой концентрации пыли и скорости воздушного потока УПП - 1 (сертификат Ри.Е.31.001.А №10573), который представляет собой аэродинамическую трубу, оснащенную пылевой камерой с вытяжным вентилятором. На стенде установлен дозатор пыли, равномерно подающий пыль в пылевую камеру. На внутреннюю цилиндрическую поверхность пылевой камеры УПП-1 был нанесен 12%-ный раствор состава «Эльфор-С». Далее дозатором в течение 3 мин в пылевую камеру подавалась пыль, где с помощью вытяжного вентилятора создавался пылевой аэрозоль. Через каждые 2 ч проверяли состояние обработанной поверхности. Через 24 ч на поверхности пылевой камеры, обработанной составом «Эльфор-С», образовалась прочная пленка (корка) связанной пыли.
Проведенные лабораторные испытания показали, что исследуемые растворы состава «Эльфор-С» даже при низких концентрациях хорошо смачивают поверхность угольной смеси, образуя плотную эластичную массу. Выявлена хорошая адгезия угольной пыли поверхностями, обработанными составом «Эльфор-С». При этом наибольшая эффективность связывания наблюдается в первые часы после обработки поверхности составом. Максимально связывается 54,6% на-
несенной угольной смеси, что является хорошим результатом, позволяющим говорить о возможности использования состава «Эльфор-С» в качестве эффективного средства связывания угольной пыли.
