CC BY
89
водоподготовительных установок. Эти методы не требуют громоздких сооружений, специальных контрольных лабораторий и не лимитируют количество обрабатываемой воды. Кроме того, физические методы являются достаточно эффективными
для борьбы с накипеобразова-нием.
При стабилизационной обработке воды электрическим полем достигается больший противонакипный эффект, чем при обработке воды магнитным или ультразвуковым полем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
При обработке воды совместно двумя физическими полями повышается противонакип-ный эффект. Наибольшее его значение достигается при совместной обработке воды электрическим и ультразвуковым полями.
1. Лапотышкина Н.П., Сазонов Р.П. Водоподготовка и воднохимический режим тепловых сетей. -М.: Энергоиздат, 1982.- 249 с.
2. ШапровМ.Ф. Водоподготовка для промышленных и отопительных котельных. - М.: Стройиз-дат, 1976.-119 с.
3. НиколадзеГ.И. Технология очистки природных вод. - М.: Высш.шк., 1987. - 479 с.
4. Тебенихин Е.Ф. Безреагентные методы обработки воды в энергоустановках. - М.:Энергия, 1977. -312 с.
5. Кульский Л.А. Основы химии и технологии воды. - Киев: Наук. думка, 1991. - 542 с.
6. Гульков А.Н. Применение магнитной обработки воды. - М.:Энергия, 1990. - 179 с.
7. Душкин С.С., Евстратов В.Н. Магнитная водоподготовка на химических предприятиях. -
М.:Химия, 1986. - 144 с.
8. Тебенихин Е.Ф., Гусев Б.Т. Обработка воды магнитным полем в теплоэнергетике. - М.:Энергия, 1970. - 100 с.
9. Классен В.И. Омагничивание водных систем. - М.:Химия, 1982. - 240 с.
10. Неведров А.В., Трясунов Б.Г., Ушаков Г.В. Обработка воды электрическим полем для защиты поверхностей водогрейного оборудования от накипи // Вестн. КузГТУ. 2002. №3. С 66-68.
□ Авторы статьи:
Неведров Александр Викторович
- аспирант каф. химической технологии твердого топлива и экологии.
Ушаков Геннадий Викторович
- канд. техн. наук, доцент каф. химической технологии твердого топлива и экологии
Трясунов Борис Григорьевич
- докт. хим. наук, проф. каф. химической технологии твердого топлива и экологии
Солодов Геннадий Афанасиевич
- докт. техн. наук, проф. каф. химической технологии твердого топлива и экологии
УДК 632.15 Д.В. Шевелев, А.М. Рогатых, Х.А. Исхаков СОСТАВ ВОДЫ, ВЫТЕКАЮЩЕЙ ИЗ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ.
Уголь и углесодержащие породы при контакте с кислородом воздуха и, особенно, при наличии влаги начинают самопроизвольно нагреваться за счет химических реакций, что приводит к их самовозгоранию [1].
Вода является растворителем для многих природных соединений, в том числе для большинства газов. С участием воды протекают окислительновосстановительные реакции в недрах, а также современное минералообразование на поверхности углей и пород. Вытекая из угольных пластов, вода вымывает минеральные компоненты углей (МКУ), что приводит к концентрированию их в местах высыхания. Например, при исследовании явления самовозгорания углей в карьере, внимание привлекло интенсивное минералообразование на обнажениях пласта Волковский на одном из участков разреза Кедровский, где наблюдается чередование массивов, поверхность которых покрыта
белым налетом, с массивами, покрытыми желтым налетом. В отличие от процессов, характерных при самовозгорании, наблюдаемые здесь явления происходят при обычных температурах [2].
Минеральный состав отложений характеризуется наличием тех веществ, которые устойчивы в зоне осадконакопления или образуются при экзогенных процессах. К ним относятся гидроксиды, сульфаты, карбонаты железа, кальция, магния, а также силикаты [3].
Представляло интерес изучить состав веществ, вымываемых водой из угольных пластов и вмещающих пород. Наблюдения проведены на пласте Волковский разрезов “Кедровский” и “Черниговский”. Оба разреза расположены в Кемеровском геолого-промышленном районе Северной части Кузнецкого бассейна. Угленосные залежи представлены отложениями балахонской серии и частично кольчугинской. Вмещающие породы со-
Химическая технология
77
Таблица
Химический состав воды, мг/дм3
Разрез Объ- ект А л О Мм2+ №+, + К+ иео3- Б042- еь- К03- БЮ32- ГЄ203+ ЛЬ203 Взвеш . в-ва Окисля- емость
Черни- т сЗ 247 91 170 122 247 16 74 17 48 201 242
говец по- рода 50 142 277 320 334 83 81 10 44 300 57
Кед- ров- ский т сЗ ^ В 227 24 156 122 488 41 51 19 67 288 436
по- рода 65 101 256 992 532 124 47 14 71 327 178
ставлены крупнозернистыми песчаниками и алевролитами, реже аргиллитами и конгломератами. Стратигрфическая колонка пласта представлена на рисунке; как видно из рисунка, пласт хорошо выдержан.
Данные химического анализа воды, вытекающей из трещин угольных пачек и кровли, представлены в таблице.
Из полученных данных следует отметить, что суммарное содержание, вымываемых щелочных металлов, представленных катионами калия и натрия, примерно одинаково, то же характерно для растворимых солей кальция. Что касается солей магния, содержание их выше в водах разреза “Черниговский”. Это свидетельствует о некотором различии состава МКУ по простиранию пласта.
Окисляемость воды - это показатель, во многом имеющий условное значение и представляющий собой расход окислителя для окисления не только органических веществ, но и некоторых неорганических [4]. Окисляемость воды, отобранной из угольного пласта разреза “Кедровский”, почти в 2 раза выше, чем у воды, отобранной в разрезе “Черниговский”. Это несомненный пока-
затель того, что в угольном пласте могут идти интенсивные окислительные процессы.
При конденсации влаги в атмосфере в конденсате растворяются кислород, азот, углекислый газ, а в промышленных районах также значительное количество оксидов азота, серы и других продуктов, содержащихся в дымовых газах. Просачиваясь через грунт, вода встречается с различными минеральными солями и органическими веществами, растворяет и механически захватывает их [5]. При одновременном присутствии в воде кислорода и углекислого газа создаются условия для перевода основных составляющих ряда органических веществ в минеральные кислоты (углерода в угольную, азота в азотную, серы в серную и т. д.). Эти, образующиеся в водах, кислоты взаимодействуют с карбонатами кальция, железа, магния и другими соединениями, способствуют переходу карбонатов в бикарбонаты согласно реакциям:
СаСОз + Н2СО3 ^ Са2+ + 2НСОз3 2СаМя(СОз)з + 2^804 ^ 2Са2+ + 2Мя2+ +
4НСО33 + 28042+ БеСОз + Н2СО3 ^ Ре2 + 2НС0з3 Ионы железа характеризуются поливалентностью и могут находиться в формах Бе2+ и Без+. В подземных водах железо обычно находится в виде Бе2+ , отвечающем формуле Ре(НСОз)2, которое, при условии удаления растворенной углекислоты, легко гидролизуется с образованием кирпичнокрасной твердой фазы гидроксида железа III [6]: 4Бе(НСОз)2 + О2 + 2Н2О ^ 4Бе(ОН)з + 8СО2 Гидроксид железа III, практически являясь нерастворимым в воде веществом отлагается на поверхности макротрещин угля. Что касается растворимых сульфатов железа II и железа III, то они, как правило, образуют интенсивные выцветы на обнажениях угольных пластов [2]. Как образование гидроксидов железа, так и сульфатов в угольных месторождениях было отмечено неоднократно [7]. Наконец, факты современного минералооб-разования в угольных месторождениях Кузбасса позволяют утверждать, что такие процессы имели место в течение всего периода образования и метаморфизма углей.
Стратигрфическая колонка пласта «Волковский»: а-разрез” Черниговский”, б-разрез “Кедровский”, 1-угольный пласт, 2-кровля
Выводы:
1. Изучен состав воды вытекающей из угольных пластов и углевмещающих пород.
2. Окисляемость воды отобранной из уголь-
ного пласта разреза “Кедровский” почти в 2 раза выше, чем у воды отобранной в разрезе “Черниговский”.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Стадников Г. Л. Самовозгорающиеся угли и породы, их геохимическая характеристика и методы опознавания. - М.: Углетехиздат,1956 .-зббс.
2. Исхаков Х.А., Черныш А.В. Минералообразование на обнажениях угольного пласта // ХТТ.-1980,-№ 2.-С. 88-90.
3. Лазаренко Е.К. Курс минералогии. - М.: Высшая школа,1971,-607 с.
4. Инструкция по определению физико-химических и технических показателей качества воды и реагентов, применяемых на водопроводах. М.: Стройиздат, 197з.-з66 с.
5. Арцер А.С., Протасов С.И. Угли Кузбасса: происхождение, качество, использование. Книга 2. -Кемерово: КузГТУ, 1999. - 168с.
6. Громогласов А.А., Копылов А.С. Водоподготовка: процессы и аппараты. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 272 с.
7. Сребродольский Б.И. Литология и полезные ископаемые. - Л.: Недра, 1974. - з20 с.
□ Авторы статьи:
Шевелев Дмитрий Владимирович
- аспирант каф. химии технологии неорганических веществ
УДК 541.64:620.192.5
Рогатых Александр Михайлович ■ аспирант каф. химии технологии неорганических веществ
В.А.Журавлев
Исхаков Хамза Ахметович
- докт.техн.наук, проф.каф. химии технологии неорганических веществ
ПРИБОР И МЕТОДИКА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕИСТВИЯ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ С ЖИДКОСТЯМИ И ГАЗАМИ
В ряде процессов химической технологии имеет место химическое или физическое взаимодействие между твердыми частицами различной формы и жидкими или газообразными средами, сопровождающееся изменением объема частиц. Примерами такого взаимодействия может быть набухание полимеров и сополимеров в органических растворителях (толуоле, бензоле, дихлорэтане), полимераналогичные превращения (хлорметилирование, аминирование, сульфирование, нитрование) и др.
Возникает необходимость иметь данные о качественной и количественной картине протекания процесса, о чем можно судить по кинетическим кривым изменения объема исследуемого продукта, например, в колонке той или иной конструкции. Применяемые для этих целей в промышленности и в научно-исследовательской практике методы либо прими-
тивны [1], либо недостаточно точны и универсальны [2]. В первом случае изменение объема слоя твердых частиц наблюдают в стеклянном цилиндре и чаще ограничиваются фиксацией начального и конечного объема. Во втором - твердые частицы находятся в ячейке определенных геометрических размеров, конструкция и принцип работы которой создают вероятность того, что набухающие частицы могут выйти за пределы жидкой фазы, ограниченной высотой ячейки. Это вносит элементы неточности в измерения, что делает малопригодным использование прибора для кинетических исследований и математической обработки.
Нами были созданы приборы принципиально иной конструкции, позволяющие успешно решать поставленные задачи, о чем было сообщено ранее [з, 4].
Данная работа является продолжением исследований и освещает устройство и работу
прибора с автоматической записью кривых, характеризующих процесс. Описываемое ниже устройство рассчитано на проведение исследований при атмосферном давлении в области температур от 10 до 1000С с использованием жидких и газообразных сред органического и неорганического происхождения. Температурный режим в случае необходимости может быть расширен.
Методика отработана на гранульном пространственно-сшитом сополимере стирола и дивинилбензола (полупродукте высокомолекулярных ионообменных смол) с размером сферических частиц от 0,25 до 1,5 мм. В качестве растворителей использовали толуол, бензол, дихлорэтан, монохлордимети-ловый эфир.
Сконструированный и изготовленный нами прибор, схема которого изображена на рис. 1, работает следующим образом.
