CC BY
17
Ключевые слова: виброконвейер, вибротранспортирование, загрузка на железнодорожные платформы
The article discusses the design of a light mobile vibroconveyor for loading building bulk materials onto open railway platforms or into the body of a truck when moving construction work. It
is planned to vibrate the bulk material upwards along the working body, inclined to the horizon at an angle of up to 65°. The working body consists of a lower stepped surface and an upper plate located above it at an adjustable distance, the space between which is fenced on the sides by sides.
Keywords: vibrating conveyor, vibrating transportation, loading on railway platforms.
УДК 652.57:66094.34
ПАЩЕНКО Л.В., к.т.н., доцент (Донецкий институт железнодорожного транспорта) ПОТАПЕНКО В.И., старший преподаватель (Донецкий институт железнодорожного
транспорта)
Поиск эффективных антиокислителей-антиоксидантов
предотвращения процесса самовозгорания углей Донбасса
Pashchenko L.V., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor (DRTI) Potapenko V.I., Senior Lecturer (DRTI)
The search of the effective antioxidants for prevention of Donbass coals self-ignition
Введение
К категории опасных грузов относят донецкие склонные к самовозгоранию угли, которые могут загореться при хранении на складах или транспортировке прямо в вагонах.
Процессы окисления,
развивающиеся в скоплениях угля и углесодержащих породах при взаимодействии с кислородом воздуха, приводят либо к самонагреванию и самовозгоранию, либо к потерям энергетических и технологических качеств топлива.
Пожары в шахтах из-за самосгорания целиков угля в большей
или меньшей мере нарушают нормальную работу предприятий, вызывают простои, создают опасные условия для горнорабочих вследствие распространения пожарных газов на большие расстояния от места пожара. Поэтому актуальны работы по выявлению причин самовозгорания донецких углей при хранении и транспортировке и поиску методов его предотвращения.
Установлено, что в пожар переходит каждое третье
самовозгорание [1].
Способы предупреждения
самовозгорания угля и углесодержащих
пород можно подразделить на несколько видов:
1. Борьба с низкотемпературным окислением предотвращением доступа воздуха или снижением реакционной способности угля.
2. Предотвращение накопления тепла путём ограничения объёмов в скоплении или отводом тепла из него.
3. Предупреждение образования скоплений угля и углесодержащих пород.
4. Контроль за состоянием скопления с целью своевременного обнаружения самонагревания и принятия мер по предупреждению самовозгорания.
Для правильного выбора способа предупреждения самовозгорания
необходимо знать характеристику и свойства скопления угля и окружающие условия.
Анализ последних исследований и публикаций
Профилактика эндогенных
пожаров основана на подавлении и устранении физических условий самовозгорания. Для этого нужно уменьшить химическую активность угля, воспрепятствовать накоплению тепла и притоку воздуха. Снизить химическую активность угля можно применением антипирогенов и дезактивацией угля медленным окислением. Накопление тепла можно ослабить уменьшением количества окисляющегося угля и ускорением ведения горных работ. От притока воздуха к углю можно избавиться применением изоляции.
На практике предотвращение окисления угля достигается снижением доступа воздуха к поверхности угля. В штабелях это осуществляется посредством уплотнения угля, а в
шахтах - несколькими способами [2].
1) созданием перемычек в отработанном пространстве;
2) тампонажем трещин в целиках;
3) изолирующими покрытиями трещиноватых целиков;
4) применением веществ -плёнкообразователей;
5) заиливанием очагов самонагревания глинистой пульпой-суспензией.
Тампонаж трещин в целиках с целью препятствия фильтрации воздуха производится нагнетанием в шпуры растворов извести, глины, цемента. В качестве тампонирующих растворов опробованы такие смеси, как смесь формальдегидной смолы с 1%-ным раствором щавелевой кислоты в соотношении 1:1; 5%-ный раствор гашеной извести и 10%-ный раствор хлористого кальция с тонкомолотой глиной в соотношении 1:1.
Наилучшие заполнения трещин достигнуто при применении раствора хлорида кальция с тонкомолотой глиной. Метод предупреждения самовозгорания угля с помощью тампонажа трещин в целиках дает положительные результаты, однако в связи с отсутствием оборудования он применяется мало.
Одним из методов борьбы с самонагреванием и самовозгоранием угля является создание на нем защитных пленок из твердых, жидких и газообразных веществ, которые тормозят процесс окисления, прекращая доступ воздуха к поверхности угля. Для предупреждения эндогенных пожаров в Кузбассе испытаны топочные газы [3,
4].
Сорбция углекислого газа отличается прочным сцеплением с молекулами угля, поэтому углекислый газ, входящий в состав топочных газов, сорбируясь на поверхности, тормозит
реакцию окисления. Другие
компоненты газа могут нейтрализовать действие перекисей образующихся в начальной стадии окисления угля, вступая с ними во взаимодействие. Таким образом, может происходить торможение окисления угля. Однако, как показали эксперименты, это торможение происходит только на начальной стадии окисления -примерно до 50 ч [5]. При дальнейшем окислении ингибирующее действие газов уменьшается вследствие десорбции углекислого газа, а также взаимодействия кислорода с веществом угля.
В качестве изолирующих покрытий трещиноватых целиков могут применяться различные эластичные покрытия: рубашки, штукатурные покрытия, обмазка глиной с хлоридом кальция, который предупреждает растрескивание пленки, так как является гигроскопическим веществом и сохраняет влажность в глине [2]. Эти покрытия препятствуют фильтрации воздуха по трещинам в целике. Однако изолирующие покрытия со временем при высыхании растрескиваются, разрушаются при деформации целика и перестают выполнять свою функцию.
Более удобным для
предупреждения эндогенных пожаров и самонагревания угля в штабелях и в целиках является применение растворов веществ - пленкообразователей: полимеризованных непредельных
углеводородов (каучука, их
галоидпроизводных, полихлорвинила), сложных эфиров непредельных кислот (высыхающие масла),
полимеризованных альдегидов и кетонов (смол).
Установлено, что такие вещества -пленкообразователи, как бензиновый раствор резинового клея, кузбасс-лак [5, 6], мазут, антраценовое масло [7],
раствор полиамидной смолы в этаноле [8], раствор бакелита [9], смола «крепитель «М» [10], битумная мастика [11], образуют прочные водо- и воздухонепроницаемые пленки.
Наиболее эффективным и приемлемым средством для борьбы с эндогенными пожарами является нейтрализованный черный контакт (НЧК), который применяется для тушения пожаров в уступах и осыпях Коркинского разреза [12]. В качестве растворов комплексного действия (добавки после испарения воды тампонируют поры и трещины угля или образуют воздухонепроницаемую
пленку) рекомендуют [13]: 1) 0,1 % ДБ с добавкой 10%-ного раствора СаС12; 2) 3 % НЧК с добавкой 20%-ного СаСЬ; з) 10%-ную водомасляную эмульсию.
Прочные эластичные пленки, хорошо предохраняющие уголь в штабелях от окисления, дают смеси: латекса с жидким стеклом в соотношении 1:1 и 1:2,20 %-ный латекс, а также водный раствор малярного клея
[14].
Многие пленочные материалы являются обременительными отходами некоторых производств; трудно найти такие универсальные, доступные в массовом масштабе и безопасные в пожарном отношении дешевые продукты, которые можно было бы использовать в качестве механических антиокислителей, поэтому практически их применение неприемлемо.
Следующим методом борьбы с эндогенными пожарами является заиливание очагов самонагревания глинистой пульпой: смесью с глиной, песком, шлаком. Существуют различные взгляды на действие пульпы при заиливании. Одни авторы считают
[15], что роль пульпы сводится лишь к изоляции выработанного пространства от доступа воздуха, то есть к
механической защите. По мнению других, пульпа обладает
антиокислительными свойствами;
третьи находят, что в зависимости от состава грунта, из которого готовится пульпа, она может либо оказывать антиокислительное действие на процесс окисления угля, либо увеличивать склонность угля к самовозгоранию [16, 17]. Пульпа, подаваемая в очаг самонагревания, охлаждает уголь и создает на нем защитные пленки, препятствуя как выходу
адсорбированных газов из угля, так и проникновению кислорода в уголь.
В последнее время для предупреждения самовозгорания угля все более широкое распространение получили методы с использованием различных веществ, называемых антипирогенами. Они активно тормозят процессы окисления и самовозгорания угля. Их применяют как для предварительной обработки целиков угля, так и для подавления очагов самонагревания и самовозгорания.
Термин «антипироген» введен академиком А. А. Скочинским [18] для образования всех веществ,
препятствующих самовозгоранию угля. Изучение влияния антипирогенов на процесс низкотемпературного
окисления угля проведено в Институте горючих ископаемых [19]. Установлено положительное действие растворов сульфата карбоната и хлорида аммония, хлоридов натрия и кальция, бикарбоната кальция и показана принципиальная возможность
использования этих веществ в качестве антиокислителей.
Предположено [19], что при обработке углей химическими антиоксидантами могут наблюдаться такие явления:
1) химическое взаимодействие антиокислителя с
кислородсодержащими группами,
образующимися в процессе окисления;
2) прекращение процесса окисления угля в результате более легкой окисляемости антиокислителя;
3) избирательная адсорбция антиоксиданта на активных участках поверхности, затрудняющая доступ к ним кислорода.
Когда эти процессы происходят одновременно, антиокислители
оказывают значительное действие.
Исследованные антиоксиданты можно разделить на две группы: неорганические и органические антипирогены. Характер действия неорганических соединений как антиокислителей процесса окисления углей изучен недостаточно. В литературе по этому вопросу имеются противоречивые данные.
В.С. Веселовский [20] считает, что неорганические антиоксиданты
действуют только механическим путем, покрывая поверхность угля.
А.И. Хрисанфова, В.Л. Литвинов [21] предполагают, что отдельные неорганические соединения, например, хлориды, наряду с механическим оказывают и химическое воздействие на уголь. По их мнению, при взаимодействии хлоридов проходят такие реакции:
1) ионов кальция с перекисными группами;
2) ионов кальция с карбоксильными группами с образованием кальциевых солей, воды и соляной кислоты;
3) соляной кислоты с поверхностными окислами, приводящие к прерыванию реакций автоокисления;
4) соляной кислоты с минеральными составляющими угля и гашение их каталитического действия на окисление.
Лабораторными исследованиями
установлено, что раствор СаС12 является ингибитором низкотемпературного окисления угля при концентрации от 10 до 35 %-ной [19, 22, 23].
В Кладневском бассейне (Чехословакия) в качестве ингибиторов используется 10%-ный раствор СаС12 (с содержанием 1-1,5 %-ного №С1), являющийся отходом при производстве аммиачной соли [24].
Эффективность действия раствора СаС12 повышается при его применении с глинистой пульпой, которая уменьшает поверхность угля, взаимодействующего с кислородом [11]; 10%-ный раствор СаС12 в смеси с глиной нагнетается в целик шпуры и тормозит самонагревание угля. Хорошее ингибирующее действие оказывают комбинированные растворы: 10%-ный СаС12 + 5%-ный NаСl; 5%-ный Са(ОН)2 + 4%-ный СаС12 [22, 25, 26]. Процесс окисления угля тормозят 810 %-ный раствор КН4С1 [22] и 1-20 %-ный раствор ШС1 и КС1 [13, 27].
К антипирогенам процесса окисления угля относят карбонаты и бикарбонаты. Из карбонатных производных хороший ингибирующий эффект дают Са(НС03)2, (№^03, Nа2С0з, суспензия СаС03 [10, 19]. Эту суспензию добавляют в пульпу при тушении пожара.
Погашение или частичное торможение процессов окисления угля при обработке его Са(НС03)2 может происходить:
1. Вследствие разрушения имеющихся и образующихся в процессе окисления промежуточных перекисных соединений;
2. Как результат уменьшения возможности взаимодействия кислорода воздуха с поверхностью угля вследствие сорбции на ней С02, образующегося при разложении:
Ca(HCOз)2 ^ СаС03 + CO2 + H2O
3. Вследствие химического
взаимодействия Са(НС03)2 и СаС03 с карбоксильными группами
органического вещества угля.
Добавлением карбонатов в пульпу достигается охлаждение угля, так как карбонатные производные большей частью понижают температуру. Кроме того, при высыхании раствора на угле остаётся тонкая плёнка вещества, прекращающая доступ воздуха к углю, а CaCO3 вдобавок, ещё механически закупоривает поры угля.
По данным [28], бурый уголь Подмосковного бассейна с
антипирогеном Са(НС03)2 хранится около 19 мес., а необработанный - 2... 3 мес. Бурый уголь Гусино-Озерского месторождения с тем же ингибитором хранится около 15 мес., а без обработки - 2 мес. Качество обработанного угля при хранении изменяется сравнительно мало.
Хорошим антиокислителем
является 2-40 %-ный раствор жидкого стекла [14, 16, 21, 23, 29]. После обработки угля Карагандинского бассейна в зоне самонагревания 2%-ным раствором жидкого стекла через 50 сут. полностью прекратился процесс самонагревания на обработанном участке, в то время как на контрольном необработанном участке процесс продолжал развиваться [30]. Смесь 3%-ного Nа2SiOз + 1%-ного или 5%-
ного №2^3 + 0,8 %-ного хорошо тормозит процесс окисления угля.
В последнее время начались поиски органических антиоксидантов процесса окисления угля. Академик Н.Н. Семенов [31] отмечал, что вопрос действия ингибиторов еще
недостаточно изучен, но, несомненно, в их состав входит слабосвязанный атом
водорода. Реакция окисления угля протекает по радикально-цепному механизму, в ходе реакции образуется пероксидный радикал RO2, который легко отрывает этот атом водорода от молекулы замедлителя. В результате радикалы ингибитора становятся малоактивными и не способны к продолжению цепи.
Тормозящее действие ингибиторов зависит от двух факторов [19]: активности радикалов ингибиторов и скорости реакций молекул ингибитора с пероксидными радикалами. Многие ингибиторы легко реагируют с пероксидами, разрушая их, и в связи с этим процесс автоокисления
останавливается. При слабом инициировании (например, при низких температурах) ингибитор сильно тормозит реакцию и оказывает на нее слабое воздействие в случае достаточно сильного инициирования. Это важное обстоятельство необходимо учитывать при применении ингибиторов в условиях штабельного хранения топлива. Очевидно, что добавление ингибитора окажет небольшой эффект, если его вносить в разгоревшийся штабель.
Ингибиторами, замедляющими окислительные процессы, являются ингибиторы фенольного типа: фенол и многоатомные фенолы (пирогаллол, резорцин, гидрохинон). Они
применяются в щелочных растворах [6]. Тормозящее действие этих веществ объясняется тем, что они легко отдают атом водорода, образуют при этом малоактивный радикал. Однако действие этих ингибиторов довольно слабое, они в состоянии лишь слегка замедлить реакцию окисления угля в результате образования нестабильных радикалов. Процесс окисления угля замедляют сточные воды
коксохимзаводов, содержащие
фенольные и пиридиновые основания.
Установлено, что ингибиторами являются ароматические амины, высшие жирные кислоты и тяжелые углеводороды. В.М. Маевская [28] для предупреждения самовозгорания в штабелях и породных отвалах рекомендовала фенол, анилин, фталевую кислоту, фурфурол, нафтеновую кислоту и метиланилин. Эти вещества не могут применяться в шахтах вследствие своей токсичности. По ее мнению, в шахтных же условиях в качестве средств профилактики можно использовать растворы 3-5 %-ной мочевины, 3-5 %-ной
фенолформальдегидной смолы и 0,1-0,3%-ного полиакриламида.
В последние годы ведутся работы с целью использования отходов промышленности в качестве
ингибиторов-антипирогенов процесса окисления угля. В качестве ингибиторов испытаны [27] отходы химического производства. Для торможения окислительных процессов в бурых углях рекомендуются жидкие алкилфенолы (ЖАФ) Ярославского лакокрасочного завода.
С целью поиска наиболее эффективного и недорогостоящего материала в качестве антипирогена В.М. Маевская [22] провела испытания отходов промышленности Кузбасса и установила, что из отходов химической промышленности наилучшими
антипирогенными свойствами обладают барометрический конденсат,
метанольная вода и отход цехов капролактама. Относительное снижение сорбции после обработки угля перечисленными растворами составляло 0,64...0,65. В состав этих отходов входят аммонийные соединения, которые обладают высокими
антипирогенными свойствами. Отходы цеха фенола снижают сорбционную
способность угля к кислороду в 1,4 раза. В.М. Маевская при изучении отходов цветной и металлургической
промышленности сделала вывод, что наилучшими антипирогенными
свойствами обладают доменный и мартеновский шлаки, воды слива хвостохранилища алюминиевого завода.
Из исследованных отходов для промышленного использования в шахтных условиях рекомендуются только барометрический конденсат, размол доменного и мартеновского шлаков и отвальные пески обогатительной фабрики. Все остальные отходы, вследствие содержания токсичных и взрывоопасных веществ, могут применяться лишь на поверхности для профилактики и подавления самонагревания в штабелях и породных отвалах [22].
Таким образом, были проведены обширные работы по нахождению эффективных ингибиторов-
антипирогенов процесса окисления угля. Однако, вследствие разных методов определения эффективности действия антипирогенов на химическую активность угля, исследователи часто приходят к противоречивым
результатам. Так, исследования показали, что суспензии гашеной извести в лучшем случае являются нейтральными в отношении окисления углей, а в некоторых условиях могут быть катализаторами окисления. В то же время работами А.И. Хрисанфовой и В.М. Маевской установлено, что эти суспензии являются наиболее эффективными антипирогенами из числа дешевых и недефицитных материалов [19, 22].
Исследования В.С. Веселовского показали, что суспензии гашеной извести, в лучшем случае, являются нейтральными в отношении окисления углей, а в некоторых условиях могут
быть катализаторами окисления. Работами А.И. Хрисанфовой и В.М. Маевской установлено, что эти суспензии являются наиболее эффективными антипирогенами из числа дешёвых и недефицитных материалов.
Следует отметить, что
лабораторные исследования
существующими методами не отражают полностью условий и химизма естественного процесса окисления ископаемых углей.
Эффективность действия
антипирогенов зависит от величины их добавки и физико-химических свойств угля.
Так, хлористый кальций является ингибитором, если в растворе его свыше 10 %, а при меньшем содержании он может быть катализатором или нейтральным веществом, в зависимости от физико-химических свойств угля.
Величина добавки антипирогена должна устанавливаться, исходя из физико-химических свойств угля. Чем меньше метаморфизованы и более склонны к самовозгоранию угли, тем большей должна быть величина этой добавки.
Один и тот же антипироген может дать различное относительное уменьшение степени склонности к самовозгоранию углей, не одинаковых по физико-химическим свойствам. Поэтому вопрос выбора эффективного раствора антипирогена должен решаться индивидуально для каждого шахтопласта, нельзя дать один рецепт по применению ингибирующих веществ при обработке различных
шахтопластов.
Эффективный раствор ингибитора для обработки конкретного
шахтопласта следует подбирать в лабораторных условиях с учётом
физико-химических свойств угля.
Один и тот же антипироген может дать различное относительное уменьшение степени склонности к самовозгоранию углей не одинаковых по физико-химическим свойствам. Поэтому вопрос эффективного раствора антипирогена для каждого шахтопласта должен решаться индивидуально. Эффективный раствор ингибитора для обработки конкретного шахтопласта следует подбирать в лабораторных условиях с учетом физико-химических свойств угля, его генетического типа по восстановленности.
Дальнейшие исследования по разработке рекомендаций по предупреждению самовозгорания углей необходимо направлять на углублённое изучение влияния на эти процессы генетических особенностей углей, характера взаимодействия угля с кислородом на разных стадиях, тепловых эффектов процесса окисления угля и взаимодействия углей с различными веществами,
предотвращающими или
замедляющими процесс
низкотемпературного окисления угля.
Цель исследования
Поиск эффективного раствора ингибитора для обработки конкретных шахтопластов с учетом физико-химических свойств угля, его генетического типа по
восстановленности и склонности к самовозгоранию.
Основной материал
Экспериментальная часть по поиску эффективных антиоксидантов.
Такие исследования провели на каменных углях 25 шахтопластов Донбасса. Пластовые пробы отбирали
согласно ГОСТ 9815-75 из свежеобнаженного пласта
непосредственно за комбайном вне зон нарушений. Уголь парафинировали, доставляли в лабораторию, где пробы измельчали, отбирали фракцию 200 -250 мкм и хранили в герметичных емкостях в атмосфере аргона.
Технический, элементный и петрографический анализ проводили по гостированным методикам. Данные приведены в [1]. Сравнивали склонные к самовозгоранию (СКС) и не склонные к самовозгоранию (НСКС)
равнометаморфизированные угли
разной степени восстановленности. Наличие или отсутствие эндогенных пожаров принято критерием склонности пласта к самовозгоранию. В таблице 1 указано количество эндогенных пожаров, зарегистрированных на исследованных пластах за период с 1955 по 1988г. [32-34].
В работе были взяты преимущественно два типа по восстановленности, достаточно широко распространенные и наиболее характерные для бассейна:
восстановленный - тип «в» и маловосстановленный - тип «а». Типы по восстановленности определены с помощью классификационной
диаграммы Донецкого угольного института (ДонУГИ) - треста «Артемгеология» по показателям: выходу летучих веществ и толщине пластического слоя.
В качестве дополнительных показателей при определении типов по восстановленности использовали
содержание серы (5^) и содержание в пробе тонкопиритизированного угля (% (об.)). Этот подбор углей позволяет изучить и сопоставить особенности поведения углей двух генетических типов по восстановленности и разной склонности к самовозгоранию всех
стадий метаморфизма при подборе антиокислителей.
Так, в качестве антиоксидантов при профилактике самовозгорания наиболее активных к кислороду воздуха склонных к самовозгоранию углей восстановленного типа низкой стадии метаморфизма может быть использован 10-15 %-ный раствор диамида карбоновой кислоты (карбамида), а склонных к самовозгоранию углей маловосстановленного типа средней стадии метаморфизма - 10%-ный раствор хлористого кальция [33]. Применение и механизм действия карбамида будут описаны позже, что касается хлорида кальция, то его применение целесообразно для профилактики самовозгорания углей маловосстановленного типа именно средней стадии метаморфизма (Сйа?= =84,7.89,9 %), отличающихся низкими величинами удельной поверхности, малой пористостью и повышенным содержанием простых и сложных эфирных групп. Его действие заключается, по- видимому, в химическом взаимодействии с продуктами гидролитической
деструкции сложноэфирных
группировок и в механической блокировке микропор, затрудняющей доступ кислороду [33]. Довольно эффективными антиоксидантами для некоторых пластов являются отходы содового производства, содержащие 7,5 % хлорида кальция [32]: обработка склонного к самовозгоранию угля марки К отходами позволила снизить количество поглощенного кислорода на 72%, углей марки ОС и Т - на 24%. В то же время растворы Са(ОН)2, (NН4)2SO4, №С1, СаS04 существенного влияния на процесс окисления этих углей не оказали.
Следует учитывать, что под воздействием антипирогенов изменение
поглощения кислорода и
выделившегося при этом тепла не синхронны, т.е. не всегда увеличение количества поглощенного кислорода связано с повышением количества выделившегося тепла [34]. Довольно часто наблюдается обратное явление, когда под воздействием антипирогена количество поглощенного образцом кислорода увеличивается, а количество выделившегося при этом тепла, отнесенное к единице массы образца, уменьшается. Это может быть связано с изменением механизма взаимодействия кислорода с углем в присутствии ингибитора, а также со спецификой самого угля или отвальной массы, представляющей собой весьма разнородную систему.
Исходя из описанного выше, об эффективности антипирогенов
предложено судить по тепловому эффекту реакции (Дж/г), так как этот показатель наиболее полно отражает тепловые процессы, происходящие в скоплении [32-34]. Для оценки влияния ингибиторов на процесс
низкотемпературного окисления
предложен параметр п = Q / Qi., где Q и Qi - интегральные теплоты окисления необработанных и обработанных растворами ингибиторов углей [33].
Нами было исследовано влияние отходов содовой промышленности на процесс низкотемпературного
окисления углей метаморфического ряда марок Г, Ж, К, ОС, Т и ПА в условиях динамического режима окисления. Из отходов содовой промышленности испытывалась
дистиллерная жидкость с содержанием хлористого кальция 7,5 % и сбросовая жидкость, которая содержит 2,7 % CaCl2, а также небольшие количества ШС1, Са(0Н)2 и CaS04.
Обработка угля дистиллерной жидкостью позволила снизить
количество поглощённого углем кислорода для угля марки К на 72 %, ОС (пласт й7 ) и Т (пласт /3) на 24 %. Обработка двух проб газового угля уменьшила количество кислорода, поглощённого обработанным углем, на 50.70 %, причём поглощение кислорода началось только при 60 и 80°С.
В результате обработки углей сбросовой жидкостью на 20 % уменьшилось количество кислорода, поглощённого углем марки Ж (пласт й10), на 60 % - углем марки К и на 35 % - углем марки ОС (пласт й7). В остальных случаях обработка углей дистиллерной и сбросовой жидкостями либо не оказывала существенного влияния на процесс окисления, либо катализировала процесс. Аналогичные результаты получены при окислении углей, обработанных 5 %-ным раствором СаС12 и (КН4)2804.
Таким образом, обработка разных углей одними и теми же веществами оказывает различное воздействие, ингибирующее или катализирующее, на процесс низкотемпературного
окисления, что обусловлено, очевидно, индивидуальными свойствами углей. Вероятно, существенное влияние на характер воздействия на процесс окисления углей, обработанных неорганическими антипирогенами, оказывают состав и свойства минеральных включений, а также органоминеральная часть угля.
На основании теоретических, лабораторных и шахтных
экспериментальных исследований
разработаны научные рекомендации по применению 10-15 %-ных растворов карбамида для предупреждения самовозгорания склонных к
самовозгоранию углей
восстановленного типа низкой степени
метаморфизма и разработано временное руководство по снижению склонности к самовозгоранию малометаморфизован-ных высокосернистых углей для горногеологических условий шахт ПО «Лисичанскуголь», являющееся
дополнением к бассейновой
«Инструкции по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров на шахтах Донбасса». Исследования по склонным к самовозгоранию углям Донецкого бассейна отражены также в публикациях последних лет [35-39].
Вывод
Целенаправленно осуществлен поиск эффективных антиоксидантов для профилактики самовозгорания в пластах, при хранении и транспортировке добываемых в ДНР углей.
Показано, что в качестве антиоксидантов для профилактики самовозгорания наиболее активных к кислороду воздуха склонных к самовозгоранию углей
восстановленного типа низкой степени метаморфизма может быть использован 10-15 %-ный раствор карбамида, а склонных к самовозгоранию углей маловосстановленного типа средней степени метаморфизма - 10 %-ный раствор хлористого кальция.
Список литературы
1. Сурначев Б.А. О самовозгорании угля / Б.А. Сурначев, К.Б. Зырянов, Н.Т. Уткин // Техническая безопасность, охрана труда и горноспасательное дело. - 1973. - № 1.-С. 9-10.
2. Веселовский В.С. Прогноз и профилактика эндогенных пожаров /
В.С. Веселовский, Л.Н. Виноградова, Г.Н. Орлеанская. - М.: Наука, 1975. -160 с.
3. Линденау Н.И. Происхождение, профилактика и тушение эндогенных пожаров в угольных шахтах / Н.И. Линденау, В.М. Маевская, В.Ф. Крылов. - М.: Недра, 1977. - 320 с.
4. Скочинский А.А. Рудничные пожары / А.А. Скочинский, В.М. Огиевский. - М.: Углетехиздат, 1954. - 387 с.
5. Хрисанфова А.И. Обогащение угля и химическая переработка топлив / А.И. Хрисанфова, В.Н. Козаков // Сб. науч. тр. - М.: Недра, 1970. - 13 с.
6. Шубников А.К. Окисление и хранение твердых горючих ископаемых / А.К. Шубников, А.И. Хрисанфова,
A.И. Захаров // Сб. науч. тр. - М.: Трансжелдориздат, 1958. - С. 61-84.
7. Богоявленский В.В. Окисление малометаморфизованного топлива /
B.В. Богоявленский, М.Г. Фельдбрин // Сб. науч. тр. - М.: Трансжелдориздат, 1958. - С. 223-249.
9. Алексеева Н.Д. Предупреждение эндогенных пожаров / Н.Д. Алексеева // Химия твердого топлива, 1968. - № 1. - С. 48-54.
10. Осипов С.Н. Предупреждение эндогенных пожаров / С.Н. Осипов // Уголь Украины, 1966. - № 9. - С. 39-40.
11. Горбачев Д.Т. Опыт предупреждения эндогенных пожаров на шахтах треста Кемеровуголь / Д.Т. Горбачев, Б.А. Сурначев, В.Г. Игишев, А.Е. Конюхов. - М.: ЦНИЭИ-Уголь, 1968. - 40 с.
12. Долганов В.Н. Технология предупреждения самовозгорания углей / В.Н. Долганов, Ю.А. Коростелев, З.И. Кабанова, З.Г. Михеева // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело, 1970. - № 11. -12. - С. 30-31.
13. Денисенко В.Е. Возгорание углей в открытых карьерах/ В.Е. Денисенко, Г.И. Каткова,
B.С. Ивашкин, М.А. Томаков // Техника безопасности на открытых работах: Сб. науч. тр. - Киев: УкрНИИПроект, 1973. - С. 32-39.
14. Полянская Л.Я. Предупреждение загорания торфов / Л.Я. Полянская // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело, 1969. - № 1. -
C. 34-37.
15. Бессолицина Г.Г. Предупреждение самовозгорания молодых углей / Г.Г. Бессолицина // Техника и технология разработки полезных ископаемых, 1966. - № 5. -С. 284-289.
16. Саранчук В.И. Теоретические основы самовозгорания угля / В.И. Саранчук, Х.А. Баев. - М.: Недра, 1976. - 151 с.
17. Маевская В.М. Предупреждение возгорания углей с помощью гудрона / В.М. Маевская // Вопросы безопасности в угольных шахтах: Сб. науч. тр. - М.: Недра, 1966. - С. 284-289.
18. Скочинский А.А. Исследования о применении антипирогенов при борьбе с рудничными пожарами эндогенного происхождения / А.А. Скочинский, З.С. Макаров. - М.: Изд-во АН СССР, 1949. - 237 с.
19. Клубкова И.С. Ингибиторы для борьбы с окислением и самовозгоранием ископаемых углей / И.С. Клубкова. - М.: Изд-во АН СССР, 1959. - 138 с.
20. Веселовский В.С. Руководство для обоснования противопожарных профилактических мероприятий / В.С. Веселовский. - М.: Ин-т горн, дела им. А.А. Скочинского, 1967. - 50 с.
21. Хрисанфова А.И. Технология хранения углей и мероприятия по сокращению потерь топлива /
A.И. Хрисанфова, В.Г. Литвинов. - М.: Недра, 1970. - 164 с.
22. Маевская В.М. Предупреждение возгорания углей /
B.М. Маевская // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело,
1968. - № 7. - С. 43-44.
23. Бодягин Н.М. Применение пленкообразователей / Н.М. Бодягин, Г.Г. Бессолицына, В.Е. Денисенко // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело, 1969. - № 7. -
C. 48-50.
24. Гофбауэр И. Борьба с подземными пожарами / И. Гофбауэр -М.: Госгортехиздат, 1962. - 144 с.
25. Сухаревский В.М. Предупреждение возгорания целиков угля / В.М. Сухаревский,
B.И. Саранчук, И.Ф. Клубкова // Вопросы безопасности в угольных шахтах: Сб. науч. тр. - М.: Недра,
1969. - С. 88-100.
26. Руководство по применению антипирогенов для предупреждения и тушения подземных эндогенных пожаров. - Кемерово: ВостНИИ, 1967. -12 с.
27. Хрисанфова А.И. Окисление твердого топлива / А.И. Хрисанфова, Г.Н. Соболева, Г.С. Ивашок // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело, 1969. - № 4. -
C. 32-36.
28. Хрисанфова А.И. Борьба с самовозгоранием и потерями угля при хранении / А.И. Хрисанфова,
A.К. Шубников. - М.: Изд-во АН СССР, 1968. - 32 с.
29. Крикунов Г.Н. Антипирогены для предупреждения самовозгорания углей / Г.Н. Крикунов,
B.А. Александров, Л.Я. Полянская //
Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело, 1969. - № 6. -С. 38-39.
30. Кадыржанов К.К. Каменноугольный контакт ЧК как антипироген / К.К. Кадыржанов, Ю.Д. Лихарев, В.П. Журавлев // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело, 1968. - № 7. -С. 57-59.
31. Семенов Н.Н. О цепных реакциях и теории горения / Н.Н. Семенов. - М.: Знание, 1957. - 31 с.
32. Саранчук В.И. Низкотемпературное окисление и самовозгорание угля и углесодержащих пород / В.И. Саранчук, Л.В. Пащенко // Деструкция и окисление угля: Сб.науч.тр. - Киев: Наук. думка, 1979. -С. 116-163.
33. Саранчук В.И. Окисление и самовозгорание твердого топлива / В.И. Саранчук, Д. Русчев, В.К Семененко, Л.Я.Галушко, К. Маркова, Л.В. Пащенко, Г.П. Темерова - Киев: Наук. думка, 1994. - 264. с.
34. Пащенко Л.В. Исследование низкотемпературного окисления склонных и не склонных к самовозгоранию углей Донбасса: дис. ... канд. техн. наук: 06.16.07 / Пащенко Лидия Владимировна. - Екатеринбург: ВУХИН, 1990. - 164 с.
35. Пащенко Л.В. Использование антрацита - одного из основных грузов на железной дороге Донбасса / Л.В. Пащенко, В.И. Потапенко В.И. // Сб. науч. тр. - Донецк, ДОНИЖТ, 2016. -Вып. 42. - С. 31-43.
36. Пащенко Л.В. Самовозгорание донецких углей при транспортировке / Л.В. Пащенко, В.И. Потапенко // Матер. ХГУ Межд. науч. - прак. конф. «Актуальные проблемы развития трансп. - пром. комплекса:
инфраструктурный, управленческий и образовательный аспекты» (к 50-летию ДОНИЖТ). - Донецк, ДОНИЖТ, 2017. - С. 141-146.
37. Пащенко Л.В. Загрязнение атмосферы серой из донецких углей / Л.В. Пащенко, В.И. Потапенко // Матер. XV Межд. науч.-прак. конф. «Актуальные проблемы развития трансп.-пром. комплекса: инфраструктурный, управленческий и образовательный аспекты». - Донецк, ДОНИЖТ, 2018. - С. 140-144.
38. Пащенко Л.В. Причины самовозгорания донецких углей при перевозках и хранении / Л.В. Пащенко, В.И. Потапенко // Матер. IV Межд. науч. - прак. конф. «Научно-технические аспекты комплексного развития железнодорожного транспорта», ДОНИЖТ, 2018. - С. 194197.
39. Пащенко Л.В. Особенности структуры склонных к самовозгоранию углей Донбасса / Л.В. Пащенко, В.И. Потапенко // Сборн. науч. тр, УДК 625.7
Донецк, ДОНИЖТ, 2019. - Вып. 43. -С. 66-84.
Аннотации:
Рассмотрена проблема самонагревания и самовозгорания донецких углей.
Показано, что в качестве антиоксидантов для профилактики самовозгорания склонных к самовозгоранию углей восстановленного типа низкой степени метаморфизма может быть использован 10-15 %-ный раствор карбамида, а склонных к самовозгоранию углей маловосстановленного типа средней степени метаморфизма - 10 %-ный раствор хлористого кальция.
Ключевые слова: уголь, окисление, самовозгорание, антиоксиданты.
The problem of self-heating and self-ignition of Donetsk coals was considered. It was shown that 10-15 % solution of carbamide is effective antioxidant for low stage methamorphism coals of reduced type and 10 % solution of CaCl2 is effective antioxidant for middle stage methamorphism coals of lowreduced type.
Keywords: coal, oxidation, self-ignition, antioxidants.
