автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Разработка способов предотвращения влияния адгезионных и коррозионных факторов на эффективность процессов горного производства

о?

Мшпнггерство топлива н энергетики Российской Федерация Российская Академия наук _Институт горного дела А. А. Скочннского

Гч.

... На правах рукописи

Канд. тех», наук Маргарита Павловна ДУНАЕВСКАЯ

УДК 621.793:656.073.25

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВЛИЯНИЯ АДГЕЗИОННЫХ И КОРРОЗИОННЫХ ФАКТОРОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССОВ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Саецшшшость 05.15.11 "Фщяческке процессы горнего производства"

Автореферат диссертации на соискан яг ученой степени дохтора технических паук

Москва 1997

Работа выполнена в Научно-исследовательском к проекшо-конструеторском институте по добыче полезных ископаемых открытым способом, а также в Институте горного дела им.А.А.Скочинского.

Официальные оппоненты: проф., докт.техн.наук И.АЛСуз^мич, проф., докг.техн.наук С.А.Гонча,ров, прс>4>., докг.техк.наук Ю.И.Анистратов.

Ведущее предприятие - АО "Челкбинскуголь".

Автореферат разослан " хУ" 1997 г.

Защита диссертащш состоится " А?/п 1997 г.

в на заседании специализированного со^&а Д 135.05.05

Института горного дела им. А. А. Скочинзкого по адресу: 140004, г. Люберцы Мссасгсксй с€л., ИГД ям. А. А. Сктаассго.

С диссертацией ыохаш ознакомиться в секретариате ученого совета ияепггута.

Огаыъы в двух экземплярах просим направлять по адресу: 140004, г. Люберцы Московской обл., ИГД им. А. А. Скочннского.

Ученый секретарь спецкшщз;фозашюго совета проф., доет.техн.наук

Н.Ф.Кусов

ВВЕДЕНИЕ

Создание ноььех, развитие и совершенствование существующих процессов горного производства существенно зависят от поиска и разработки новых функциональных по назначению материалов на основе полимерных смол и неоргани-

ческих вяжущих, сочетании традиционных и высокомолекулярных соединений, позволяющих удоштетаорить практически любым требованиям угольной промышленности. В частности, совершенствование технологических процессов открытой добычи угля, его хранения и транспортировки связано с использованием новых материалов, механические свойства и химическая способность которых дает возможность противостоять коррозии, предотвращать прилипание я примерзание горной массы к рабочим поверхностям горнотранспортного оборудования, защищать мелкофракционные массы угля от внветриванкя. Применение полимерных композит^ позволяет подашть уровень добычи полезных ископаемых, повысить протводаггельность оборудования, улучшить услов1И труда шатсров.

Поиски эффективных путей совершенстеовагает физических процессов горного произзодста на оснсге применения нетрадиционных материалов, проводившиеся в 60-?0 гг,, связаны с работами Я.И.Балбачана, Г.И.Мянысовсхсго, К.ЕШкшщхого, В.В.Вссильева, А.В.Докук1ма, Ю.ИАкпстратепа, С. А. Говорова, ИАКузьшпа, Ю.Ф.Васючкоза, С.В.Мш-юнтова, НА-Кудрейко, И.С.И1акина, Е.В.Кузъкцпт к других ученых. Результаты некоторых исследований по поиску к применению новых материалов способствовали совершенствованию отдельных технологических процессов при подземной добыче уптя.

В значительной степени этому способствовало форшгро-вакие в 70-80 г. нового научного направления по разработке, обоснованию и, эффективному применению полимерных композиций в технике и. технологии горного производства, утвержденное в отраслевом плане развития угольной промыш-

ленности России в форме целевой головной темы. Это позволило расширить исследования, развивать, координировать и реализовывать новые идеи, в которой приняли участие ИГД 1Ш. А.А.Скочинского, НИИОГР и друпю с привлечением химических предприятий, вузов и республикански академий.

Существующее научное направление применительно к совершенствованию процессов горного производства при открытой добыче угля возглавляет автор диссертации.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Настоящая работа представляет собой обобщение комплекса теоретических к экспериментальных исследований, натурных испытаний, опытно-промышленных работ в направлении повышения эффективности процессов транспортирования горной массы, добычи и хранения угля, преимущественно при открытой разработке полезных ископаемых, основанных ца создании и реализации новых функциональных материалов.

Аатуальноснь ирсйхсг.пл. Горнодобывающие предприятия представляют собой слозсныз производственные системы, с которых осуществляются технологические процессы падшгошеи, выемки, пофузки, транспортирования, перегрузки, обогащение и складирования горной массы н полезного ископаемого.

Совершенствование горного производств вдет по пути у&> личения мощности обсрудосашш,. применения новых способов н технических средсга разрушения и переработки горной массы, иитснсифик&щш технологических процессов. Увеличение производственной нагрузи: на эксглвсторнос и транспортное сборудопа-нне повышает требования к пашюте использования его эксплуатационных параметров, осо&гино в сло>лшх горно-геодопгческих и климатических условиях.

При открытой разработке угольных месторождений, проведении вскрышных, добычных, перегрузочных и транспортных работ производительность соответствующего оборудован™ и сооружений,, как правило, резко на (15-35%) снижается: в зимнее время в связи с явлением примерзания горной массы к металлическим поверхностям . емкостных элементов, а в летнее -из-за прилипания к шгм атакной массы.

Применение ручного труда, скребковых и других механических устройств для борьбы с этими явлениями малопроиз-

водительно, трудоемко, порой опасно для обслуживающею персонала и, главное, является мерой весьма кратковременной. В связи с этим возникает необходимость разработки гцюдолжн-тельно действующих, эффективных способов предотвращения прилипания и примерзания горной массы к металлическим поверхностям емкостных элементов средств хранения, перегрузки и транспортировки угля.

При транспортировании угля на далышс расстояния, и связи с ветровой эрозией, потерн угля достигают 2-4 т на полувагон. Предложенные институтами ИГИ (г.Москва) и НИИЖТ (г.Новосибирск) способы предотвращения угля с использованием нефтепродуктов и сульфитно-спиртовой барды не привели к поло-лпггельно?,гу результату из-за незначительной адгезии, подовым ы-гаемости и высокой стоимости составов. Следовательно, требует решения проблема предотвращения ветровой эрозии при храпении н транспортировке мелкофракционного угля.

В условиях резких климатических изменений и воздействия агрессивных факторов емкостное и другое оборудование (вентиляторные и подъемные установки, системы водоотлива, компрессорные стаищш) подвергается интенсивной коррозии. Па угледобывающих предприятиях только по этой причине ежегодно теряется до 300 тыс. т металла, что составляет 15 9о его безвозвратной потери. Предложенные решения шгепггутев Коррозии, ВИИ-МИ, МП' и других оказались недостаточно эффективными и

эконом1г1ными.

Эгн обсто.'ггельстпа предопределили постановку и решение пшкпой научней проблемы - разработки и реализации физико-химических способов защиты емкостей гсрнотранспортиого оборудования для повышения эффективности его использования.

Цел*,"} рабзтм ялтлстся разработка физп;:с-химнческих способов предотвращения явлений налипания и намерзания горной массы к горно-транспортпым емкостям, еннженне влияния ветровой эрозии на потери угля при его транспортировке, противодействие коррозионным факторам.

Идея работ*.! заключается з изыскании основанных на композициях полимерных матернатов средств и способов защиты горнотранспортных емкостей от прилипания и примерзания горных пород, 1и ветровой эрозии при транспортировании и коррозии металлов.

Задач» исследований:

опенка условии эксплуатации горнотранспортного оборудо-Ш1ния на раз[)езах;

разработка способов и изыскание средств предупреждения отрицательного «ипшния адгезионных и коррозионных факторов на процессы горного производства;

разработка и обоснование технических требований на реализацию способов и средств применения функциональных покрытий, предотвращающих прилипание и примерзание горных масс, ветровую эрозию при их транспортировании, коррозию металла;

разработка методики оценки эксплуатационных качеств покрытий и оценка их долговечности;

разработка способов создания и эксплуатации покрытий.

Методы исследования включают в себя: научный анализ и обобщение опубликованных работ и изобрстсни!! отечественных и зарубежных евтороа, тсорстнчсскис и экспериментальные исследования, планирование эксперимента, лабораторные и промышленные испытания, ;шгуг;гп:ческую обработку результатов исследований с помощью мятеманисской статистики.

Оспооаис ияучаие паласшшя, еисоссгзд па етп), зп-ключакле« » следующем:

1. Эффективные споссби предотврати им пгящишик и примерзания горной массы к поверхностям горно-транспортного оборудования, прсдупролдсния ветровой зрозш; ыелкофракшюннлго угля г, процессе сто транспорпифования, противодействия коррозионным нроцсссам основываются на изыскании отагчыоишх 5а-плуптационно-техтгческлм требованиям "лщишы;: п0;;р!п"п('! ш специально разработанных композиций полимерная материалов

2. Влияние на прочность прпмерзаши; угля к твердой по-ссрхностн оказывают температура окружающей среды (максимум при тсмпсргнурс от -20 е С и ниже), ергмя замсрахгнсашь'; (максимум егг 4 ч и более) л влажность угля (максимум при 18-20%).

3. Прочность прилнпашгя горной массы к материалам стенок емкостного оборудования зависит главным образом ог времени взаимного контакта адгезива и субстрата, экстремум которого соответствует 40-48 ч.

4. Показатель электропроводности при выборе твердых покрытий ПсрсфУЗОЧНГЛХ устройстт! и см ко стой для предотвращения прилипания угля является определяющим и должен быть сопоставим с покашелеи злсктро^юсодности стал;: (окаю 10 3 Ом • м).

5. Максимальное значение сопротивления с/пику горной массы по отношению к покрытию, при котором исключается нрн-лнпанне горной массы к рабочим поверхностям емкостного оборудования, не должно превышать 2,4- 10"3 МПа.

6. Прочностные свойства защи п ¡ого покрытия для скрепления поверхностного слоя мелкодисперсного угля при его транспортировании зависят от степени метаморфизма и физико-химических свойств угля, основными ¡13 которых являются пористость и влз го по гл о щаю I дая способ ность.'

7. Критерием эффективности скрепляющего состава для защитного покрытия от ветровой эрозии служит его адгезионная прочность (не менееО^ЮЗ МПа), которая обеспечивает необходимую устойчивость поверхности мелкодисперсного угля.

8. Разработаны новые экономически эффективные способы антикоррозионной защиты емкостного оборудования на основе эпоксидных смол, модифицированных отходами коксохимического производства и цинксодержащих красок на основе высокомодульных жидких стекол.

Достоверность ппучш-к положений, синодов п рекомендаций подтверждается корректным использованием апробированных методов математической статистики, теории упругости, теории вероятности, удовлетворительной сходимостью результатов теоретических расчетов и опытно-промышленных исследований, положительными результата? г и внедрения на горнодобывающих предприятиях СНГ.

Няучаая яезшла .полученных результатов:

обоснованы и предложены принципы выбора покрытий с заданными адгезионными свойствами;

установлены закономерности влияния эксплуатационных и тс х > т о л о п гч с с: о к факторов на прочность примерзания и прилипания горной мяссы к жеспзш поверхностям;

установлены законе?,[ерностн влияния фнзико-мсханичсских свойств углей на прочностные свойстт защтахых пнтиэрозионных пленок;

разработан теорепггсскнй метод расчета на прочность антиадгезионного покрытия а виде системы "жесткая основа - упругий слой - покрытие";

обоснованы прнншшы оценки ц выбора скрепляющих составов для предотвращения ветровой эрозии;

разработай метод расчета оптимального расхода скрепляющего состава для предотвращения метровой эрозш! в зависимости ог физико-механических свойств угля (влагоемкости и пористости);

разработана методика опенки долговечности защшиых покрытий.

Практическая ценность и реализация результатов исследования. На 17 горнодобывающих предприятиях СНГ решен комплекс задач, спязанных с созданием, организацией производства и внедрением в практику открытых работ специальных функциональных материалов для предотвращения потерь угля от ветровой эрозии, налипания и примерзания к поверхностям емкостного оборудования, защиты от коррозии. Освоен серийный выпуск разработанных антиадгезионных материалов: графитопластовых - на Новочеркасском электродном заводе, палнуретановых - на Ижевском заводе пластмасс. На предприятии Таш-Кумыр внедрена установка для нанесения защитной пленки от выдувания угля, на ОФ "Абашевская" используется композиция для нанесения защитных пленок от ветровой эрозии.

Разработана техническая документация на применение анти-одгезионных, протнвоэрозионных и антикоррозионных защитных покрытий.

Разработаны и внедрены экспресс-методы оценки долговечности защитных материалов с учетом эксплуатационных условий.

Результанты выполненных исследований легли в основу отраслевых инструкций, технических заданий и проектной документации на способы применения разработанных видов защитных покрытий.

Основные результаты исследования сошли в состав комплексной работы , которая была отмечена Государственной премией России в области науки и техники за 1993 год "За разработку и внедрение в угольной промышленности Кузбасса и восточных регионов России прогрессивных композиционных материалов, ресурсосберегающих технологий и оборудования".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всесоюзной межотраслевой конференции "Опыт эффективности использования железнодорожного состава па предприятиях открытых горных разработок" (Челябинск, 1979г.), Всесоюзной межотраслевой конференции "Сог-сршен-стшгаиие техники и технологии вспомогательных работ па желез-нолорозкном транспорте горнодобывающей промышленности" (Челябинск, 1980 I.). межотраслевом семинаре "Состояние и иер-

спективы применения полимерных материалов в горнодобывающей промышленности", (Челябинск, 1981 г.), семинарах отделения горнотехнических проблем и технических советах ИГД им.А.А.Скочинского (Москва, 1992, 1993 гг.), международной конференции "Проблемы разработки месторождений глубокими карьерами" (Челябинск, 1996 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 44 печатных работы, получено 7 авторских свидетельств, имеется одно положительное решение Роспатента по заявке на изобретение.

Структура к объем диссертации. Диссертация состоит из 9 разделов, включая введение, заключения, изложена на 237 стра-шщах, содержит 58 рисунков, 35 таблиц, список литературы из 220 наименований и 35 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Состояние вопроса

Емкостные элементы оборудования открытых работ в процессе добычи, перегрузки, транспортировки и хранения горной массы - угля, пород, глин - в большинстве случаев не обеспечивают расчетной производительности, так как объем перегружаемого груза, особенно з условиях высокой влажности или мороза, значительно снижается.

Проведенные автором в течение последит: 20 лет исследования и статистический анализ показали, 'no pemeifuc проблемы борьбы с налипанием и примерзанием горной массы на предприятиях угольной промышленности Российской Федерации связано с разработкой около 30% горной массы.

Из-за прилипания и примерзания увлажненных пород вскрыши н угля вагоны и думпкары выгрушиотсл ire полностью, объем невыгруясенного угля составляет 5-10/5, пород вскрыши, в основном глшы, 14-30%, а залилание погрузочных бункеров углем достигает 70% ¡к объема.

В результате из-за потерь времени на очистку емкостей производительность локомотнво-составоз снижается на 3-30%, а угольных бункеров - до 33%.

Изложенное свидетельствует об актуальности научного подхода, поиска и решения вопроса создания эффективных физико-химических способов предотвращения налипания и примерзания

горной массы к металлическим поверхностям оборудования, ее цмнспортнровкн и хранения.

По характеру и принципу действия способы борьбы с прилипанием и примерзанием можно разделить на две основные группы:

удаление прилипшей и примерзшей массы к рабочим поверхностям транспортных емкостей (механическое, электроосмос),

предотвращение прилипания и примерзания горкой массы к рабочим поверхностям транспортных емкостей (механическая и химическая изоляция).

На основании анализа оныга борьбы с прилипанием и примерзанием дается следующая оценка существующим способам:

1. Механические способы и средства очистки деталей и узлов горнотранспортного оборудования (ковши экскаваторов, думпкары, бункера и т.д.) от прилипшей горной массы не нашли широкого распространения из-за недостаточно,'! эффективности и слолснссти устройств очистки. Применение механических очистителей ухудшает условия содержания и сшскает сроки службы горнотранс-норшого оборудования кз-за повреждений, накапливаемых в процессе очистки.

2. Химическая изоляция мзтал1гических поверхностей оборудования с помощью жидких и твердых профилактических гюкры-•П1Й является более прости*,: и падежным средством защиты. В настоящее время на карьерах России и за рубежом для 01011 цели используются жидкие профилактические сродства тшюс ниофин, север;л. Относительно малый срок службы этих'покрытий требует спстсмг.ппеского повторного опрыскивания поверхностей, что приводит к знач(ггсльно:гу расходу составляющих их веществ.

В России и за рубежом разработаны некоторые виды гидрофобных полимерных материалов, лишенные этих недостатков. Но недостаточная эффективность и надежность е эксплуатации гордых полимерных покрытий из-за отсутствия четких технических требований к покрытиям, учтгывающих влияние эксплуатационных факторов, офаничивают их применение.

Сложностью при выборе полимерного покрытия являются взаимоисключающие требования: высокая адгезия к металлу, обеспечивающая длительный срок эксплуаташш покрытия, и низкая адгезия к горной иге се, позволяющая исключить прнлшкише п примерзание её к рабочим поверхностям тсрнофанс портного оборудования.

При транспортировке упш на дальние расстояния потери ею от ветровой эрозии приводят не только к значительным потерям, но также к загрязнению окружающей среды мелкодисперсной пылью, которая при сильном ветре переносится па значительные расстояния.

Большой вклад в решение проблемы предотвращения метровой эрозии поверхности мелкофракшюнного угля внесли ученые: доктора техн.наук П.Л.Ольков, Э.В.Яшин, В.К.Бешнсто, кандидаты техн.наук В.А.Автушенко, А.М.Островский, И.Г.Прохоров, И.В.Радовинкнй, Г.Р.Шпилев и др.

Исследования, проведенные ими, а" также патентные и ин-^юрмационные материалы легли в основу анализа средств и способов борьбы с потерями угля от ветровой эрозии при его транспортировании и хранении, который показал, что наиболее приемлемым является способ защиты угля химическими составами. Однако известные профилактические средства по ряду причин (незначительная адгезия, водовымываемость, высокая стоимость) не нашли широкого применения.

Вопросы борьбы с коррозией не теряют своей актуальности, так как потери, вызываемые ею, составляют 15 % объема выпускаемого металла. Это объясняется тем, что с увеличением объема выполняемых антикоррозионных работ одновременно, но с опережением, растет количество вводимых в эксплуатацию металлоконструкций и горного оборудования.

Современная наука позволяет выбрать рациональные способы борьбы с коррозией металлоконструкций и оборудования. В техншее антикоррозионных работ на горнодобывающих предприятиях главным образом используются покрытия изолирующего и барьерного действия: лакокрасочные, облицовочные, ¡уночные, мастичные и др.

Над созданием а! гп¡коррозионных покрытий для метадло-конструкцнй и горного оборудования работает ряд институтов: ИГД им. ААСкочинского, НИИОГР, ВНИИГМ им. М.М.Федсрова, ВНИИцветмет, Гидрорудмаш, ТатНИИнефть и др. Однако по эксплуатационным условиям горнодобывающих предприятий предложенные решения оказались недостаточно надежными и эффективными по затратам.

Теоретическое обоснование создания функциональных иокрьтш с заданными эксплуатационными свойствами, разработ ка критериев выбора покрытий

Как указывалось выше, определяющим критерием при выборе функционального покрытия является адгезия. Рассмотрим теоретические основы взаимодействия адгезивов различного функционального назначения с субстратами при хранении и транспортировке горной массы.

Анализ условий эксплуатации думпкаров, ковшей экскаваторов, бункеров показал, что при погрузке, транспортировании и разгрузке горной массы рабочие поверхности этих механизмов в целом испытывают воздействие следующих факторов:

климатических (колебание температуры окружающего воздуха от +40 до -50°С , осадки, ветер и т.д.);

гидро-гсологических (влажность до 35% при транспортировании горной массы);

эксплуатационных (статические, ударные н вибрационные нагрузки, абразивный юное, длительный контакт с горной массой, накопление статического электричества при движении угля в перегрузочном устройстве).

Таким образом, твердые профилактические покрытия должны соответствовать ряду физико-механических требований: механической прочности, электропроводности, твердости, стойкости к ударным нагрузкам, эластичности, с противлению абразгшному износу, атиосферо- и водостойкости.

По Б.В.Деряпшу, чтобы обеспечить выгрузи плаяшой горной массы, необходимо ослабить силы сцепления влажного материала с поверхностью емкостного оборудования. Па основании тсрмодш1амнческой теорш1 основным направлением, позволяющим ослабить силу сцепления влажных материалов с твердой поверхностью покрытия, является пщзофебнзация поверхности.

Таким образом, предметом исследования явилось изыскание твердых гидрофобных покрытий металла на основе полимерных материалов, поверхностное натяжение которых нигсс, чем у воды.

Обоснование основных эксплуатационных и физнко-мсханическнх параметров и критериев технических требований к полимерным покртгиш оборудэкипш подаверждено расчетом (предельно допустимое значение прилила; ¡ия и примерзания, адгезия покрьгшй к металлической поверхности, ударная нагрузка). Крнгсрин эластичности, электропроводности, нзносо-,' атмосфсро-

и морозостойкости покрытий должны соответствовать ГОСТам. Впервые установлено, что показатель электропроводности при выборе покрытий емкостей для угля является определяющим и должен бьпъ сопоставим с тем же показателем стали для исключения накопления статического электричества на внутренних поверхностях оборудования. К покрьгггао предъявляются требования и технологического характера, связанные с нанесением и отверждением полимеров, а также требования экологической безопасности:

Предельно-допустимая прочность

прилипания горной массы к покрытию, МПа..........................4-10"3

Предельно-допустимая прочность

примерзания горной массы к покрытшо, МПа......................0,15-0,2

Адгезия покрытия к металлу, МПа..................................Не менее 20

Прочность на удар, Дх.......................................................Не менее 5

Эластичность, мм...........................................................................2-21

Износостойкость, кг/м2,м....................................................(1-5)' Ю-4

Коэффициент трения.................................................................0,15-0,3

Коэффициент линейного расширения, 1/грал..Не более (10-20)- Ю-6

Атмосферосто:Чкость, %........................................Не более (3-5 ) • Ю-2

Требование к экологической безопасности.....................оотвстствие

Технические требования, приведенные выше, г.рнняш за основу для разработки материалов полнмерньи покрытий, предотвращающих прилипание и примерзание горной массы к рабочим поверхностям емкостного оборудования и проведения соответствующих экспериментальных и теоретических нсслсдоваштй.

Эксплуатационно-технические требования к разработке твердеющих полимерных покрытий для предотвращения ветровой эрозии насыпных масс угля основывались на анализе теоретических исследований по аэродинамике возникающих воздушных потоков, воздействующих на защитную пленку при транспортировании и возникающих при этом вибрационных нагрузок.

Главным назначением разрабатываемого защитного материала является связывание и упрочнение верхнего слоя мелкофракционного угля и предотвращение его разрушения под действием аэродинамических нагрузок. Поэтому основное внимание при разработке материала уделялось прочности его связи с углем (адгезии).

В результате анализа определено, что максимальная величина разрушающей силы, действующей на защитные покрытия, состав-

лясг 0,108 МПа. Па осмосе изучения условий транспортирования уит ил дальние расстояния' крттрни выбора покрытий:

хорони;«! смачиваемость обрабатываемой поверхности (а 2 30'); доаяп>чно высокая механическая прочность (г^й 0,108 МПа); устоГншкхль к действию климатических факторов; соответствие, требований пожарной и санитарной безонасно-

сгн;

состав должен содержать недефицитные компоненты и быть экономичным;

технология приготовления состава должна быть несложно!!. Проблемные требования к разработке новых композиций антикоррозионных покрыли'! основаны на следующем.

Анализ условий эксплуатации металлоконструкций и оборудования показал, что оборудование подвергается действию коррозионной среды различной агрессивности (рН - 3,5-8,5) и в целом испытывает воздействие ¡слиматнческих (колебание температуры окружающей среды от +60 до -60"С, содержание влаги до 100%), юрио-геологичсских (запыл-лшогтъ, наличие агрессивных газов и сод) и эксплуатационных ( статические. ударные, вибрационные нагрузки, абраэньный износ, длительный контакт с дренажными водим!!, горной массой) факторов.

Агптг.соррозионныс защитные иокрыгияя должны соответствовать ряду фнзико-механических и эксплуатационных требований: механической прочности, электропроводности, этаетичкости, сопротивлению абразивному износу и в значительной степени пожарной безопасности и токсичности.

Опыт показывает, что наиболее длительный срок службы металла обеспечивают шгппаррозиоиныо покрытия протекторного дсйсткия; требованиям экслопгчсской и пожарной безопасности отвечают в Полыней стсисни материалы на сснс;;о неорганических I(о.:;глср!п.1У. связующих.

К защитному антикоррозионному покрытию предъявляются требования технологического и экономического харагггера, евлзан-ные с его нанесением и отерхедзнкеи, досгуппсстыо и стоимостью. Параметры отверждения покрытия (температура и п род ол^хнгслы гость) назначаются на основании анализа процесса полимеризации соотеетствуюиик композиций. Б случае неорганических связующих отверждеш« представляет собой сложный процесс кристаллизации с помощью отвердителя иди под действием повышенной температуры.

Технические требования, приведенные ниже, принят за ссносу для выбора материалов запойных покрытий и проведения ссогестсг-вуюшк.ч эксперииеотаяьных и теоретических иссладоЕаний:

Адгезия к металлу, МПа......................................

Эластичность, мм................................................

Прочность при ударе, Дж....................................

Смываемость, %..................................................

Водостойкость, ч..................................................

Морозостойкость, "С...........................................

Термостойкость, °С..............................................

Жизнеспособность рабочей, композиции, ч.......

Срок хранения композиции в закрытой таре, гол. Способ нанесения...............................................

П невморас пыле н не

Не менее 2,0 ....Не более 5 ...Не менее 5 ....Не более 5 ......Более 240

.До минус 60

Не менее 48 ..Не менее 2

.До 150

Исследование и разработка эффективного способа предотвращеиич пплипания герной мясси к пояррхностям емкостного оборудования

Изыскание твердых профилактических покрытий проводилось при последовательном выполнении таких этапов, как

научное обоснование направления выбора антнадгезиенных материалов;

разработка составов компонентов на основе сопоставления физико-механических спойств некоторые классов полимерных покрьгтй;

разработка технологии и режима полимеризации покрытий на металл!гческой поверхности;

проведение профнлакпгческнх ¿1 физико-механических испытаний опытных образцов покрытий в лабораторных условиях с учетом основных факторов, определяющих процессы; прилипания и примерзания горной массы.

Свойства разработанных материалов определялись с помощью стандартных и специально разработанпьгс з НИИОГР методик. Профилактические свойства твердых покрытий определялись при моделировании процессов прилипания и примерзания.

Профилакппеские свойства твердых покрытой определялись путем моделирования процессов пр!1лштання и примерзания. Профнлактичесган! эффект покрытия Э„ оцешгаался по отноше-ншо удельных сопротивлений сдвигу горной массы по поверхности при прилипании или примерзании к металлической когпролыюй поверхности гм и поверхности с покрытием г„:

При Э„ <. 1 профилактический эффект покрытия отсутствует.

Достоверность экспериментальных данных устанавливалась математической обработкой результатов с применением методов математической статистики. Всего исследовано 210 вариантов полимерных покрытий. Основные результаты проведенных исследований представлены в табл.1.

В результате испытаний для предотвращения прилипания и примерзания вскрышных пород рекомендованы лакокрасочные материалы на основе термореактивных смол: эпоксидных (ЭКС-К, ЭПАН, КЭН) и полиуретановых (лак УР-293 с 20 ыасс.ч. полиизоционата). Покрытия на основе выбранных лакокрасочных материалов эластичны, исносостойки, снижают прочность прилипания и примерзания глины в 2-3 раза, выдерживают ударные нагрузки до 5 Дж.

Для предотвращения прилипания и зависания угля рекомендуются футеровочные материалы на основе выпускаемых промышленностью графитопластов ATM-1 и вновь разработанных ATM-20 и АТМ-П, которые снижают прочность прилипания угля к металлу в 3-9 раз, выдерживают ударные нагрузки до 2,5 Дж. Выбранные покрытия содержат серийно выпускаемые промышленностью материалы.

Для практического использования и обоснования поиска твердых полимерных покрытий при защите горного оборудования от прилипания и примерзания горной массы дана оценка влияния климатических, горно-геологических и эксплуатационных факторов, а также толщины покрытия и срока службы его на профилактический эффект.

Изучение закономерности влияния перечисленных факторов на профилактический эффект рекомендованных покрытий проводилось методом однофракцнонного эксперимента.

Полученные закономерности в графическом виде представлены на рис.1 и 2. В результате обработки экспериментальных данных было выявлено, что эти зависимости имеют параболический характер. Коэффициент корреляции при этом равен 0,85-0,9.

Аналш полученных дшигых показал, что наибольшее влияние на прочность прилипания оказывает время ко такта бурого' угля с полимерным покрытием, причем экстремум соответствует 40-48 ч контакта. С увеличением давления и уменьшением фракционного

Параметры исследозанных полимерных покрытий

Таблица 1

Тип покрытия Лучлшг варианты ПОКрЫТКЙ 3) :ачекия пр^.илров Соответствие техническим требованиям

Профила эфе стрескал ргет Адгезия 'к металлу, МПа Прочное ГЬ на -дар, Дх- Эластич-истъ, мм Изноео- СТ'Л*1КОСТЬ. кг/м-м-* ю-3

при прклл-пагаш при примерзании

На основе эпоксидных смол:

немодифицКрованной смолы ЭД-20 + 1,65 1,63 9,5 5 3 1,5 -

ЭД-20; хлсрпорафин

эпоксидно-тиокольной ЭТ-40 1,82 0,73 6,3 5 3 -

этоюсидно-камеиноугольной ЭКС-1 1,69 1,45 20,5 5 1 1,3 -

ЭКС-2 1,69 1,67 20,0 5 1 2.1 -

ЭКС-Г 1,67 1,62 20,7 5 1 1,3 Да

эпоксидно-антраценоаой ЭПАН 2,0 2,0 .21,9 5 2 1,3 Да

эпокеидно-ноналачного КЗН-50 1,57 1,6 24 5 1 0,5 Да

блокеополиыера •

эпоксидно-кремиийоргэ- ЭКС-1+ПЭС 1,71 3,23 20,9 5 1 1,3 Да

юпеского покрытия

На основе жида« резин нт 1,3 13 9,1 с 1 350 -

На основе полиуретансвых УР-293+по- 2,32 3,64 19,7 3 2 0,07 Д;

смол ■ диизоционат

На основе -фторопластов Ф-ЗМ - 3,0 0.13 ) 0,5 -

На основе полиамидов Полиамид 66 > 1,9 0.27 5 0.1 -

Электропроводные покрытия АТМ-П 9 - 17.7 - 12.5 Д^

и«

с

а

а .

о

о

8<и

ч

о 1

0 С 2 .

1 ^ | _ м||,

■ ^

-Г" А—5

- •

к ¡о ■ ■ го но ~ 5 • • т • г- ¡- 5' ( ? .'Тещина Мфывщя,ш . /•.:.' Кшчемы цишЗ

Ш.

х.и

V

с

о у

О Ж л

I/'

—- - V I ;

л

1 У. В ' «

! ■ г—-1 I /

$ •

е •ю -м

•13 ' -41 "ЛГ -£в

Тсмпсрядр, т°й

и

и

«и

1

Г

т у-

.'У

В 1 з 3 ь

■врй

Г- с-

лт.?. V

Рис. 1. Графики гшшснмосш прочности прпмсртаияя пиши разреза "Корюшский" к твердой поверхности толщины покрытия (а), количества циклов (б), температуры (о), времени (г):

1 - полиуретан с наполнителем; 2- СР; 3 - ЭКС; 4 - полиамид; 5 - фторопласт; 6 - кгтолл

1,;

i- 0,5

/1

¿а

Г !'

а

л у 1} П 15 21 23 25 и,'

/ /г 1

/ / 1 !

у / /'

г — "7 / о А!

£ / * к

г*.«. у' ■«V 1

■в п г» л» еог„ч

5 Г,.»1Х'мПа

2,0,

- 0,5

\

\

5 \

о г ч в I ю

э» I

51

/ •

л

; \ ; 3

\ \ -1 У

V— ¡¿г :__ • г ' 3

О О.СЗ 0,1 0,1} 0,1 р,МГА

Рис. 2. Изменение профилактического эффекта твердых покрытий для предотвращения прилипания горней массы в зависимости от влажности (а), фракционного состава (б), времени контакта (в), давления (г)

1 - ЛТМ-20; 2- АТМ-!; 3-АТМ-П; 4- металл

а

/ V

О

1.0

состава прочность прилипания возрастает. При отрицательных ¡смнературах определяющей является температура окружающего |.о)луха, причем наиболее интенсивный рост примерзания у поли-

чависимо-гги от времени замораживания прочность примерзания лосппаст максимума через 4 ч.

По результатам проведенных лабораторньк испытаний для промышленной апробации твердых полимерных покрытий выбраны угольные бункера и думпкары, условия эксплуатации когоркх оказывают влияние на прочность прилипания горной массы (л'нпгсльное время контакта с породой и переменные температуры).

Поскольку в настоящее время графнтонласт впервые применен !) качестве конструкглшного элемента и нсиытьшаег динамические нагрузки, появилась необходимость в прочностном расчете снсчемы "лссткак основа - упругий слой - покрытие" (мспиш -«рзаииг-зшлазкл - графитонялст).

На основании решения дифференциального уравнения 4-го порядка, описывающего изогнутую ось балки под действием веса горной массы, были получены максимальные'значения прогибов и моментов, действующих на покрытие:

где ч - интенсивность сплошной нагрузи;, действующей на балку, кП; L - длина балки, м; К - ранее неизвестный коэффициент-, характеризующий упругость основания, мН/м2; ß - рх;ес неизвестный коэффициент, характеризующий ххсткость системы, 1/м.

Коэффициента рассчитывались но прогибам образцов стандартных размероз с использованием формул частного решения уравнения изогнутой оси балки иа упругом основании при сссрсдо-точениой нагрузке

м* рных покрытии наблюдается при температуре

до -20°С. В

Урх-° * SEbß3

и по формулам Горбунова-Посадова

р

К - К'Ь, К' = -

SL„y

где К'- коэффициент податливости основания, Н/м"* ; Ь - ширина балки, м ; Г - полная нафузка на балку, Н; Sc„ - спорили площадь нафузки, м2; у - осадка балки, м; Е - модуль Юнга.

Предложенным методой выполнен расчет на прочность гра-фитопластового покрытия реального бункера емкостью 200 т, wn>-рый эксплуатируется па разрезе "Коркинский".

Для этого прнзмонпрамилачьного бункера давление на па-iCiiorirn.ie стенки бункера определялось по формуле

р ~ r.j)} hr (cos*а + /;),- sinket),

где ид - поэфФщпгеиг дмиячичяоетн бункера; j - насыпная масса угля, кг/ч3; hr - расчетная высота столба насшшого фу.а, м: « -угол наклона стенок доропкк бункера к горизонта;:», град; -коэффициент подвижности угля.

При максимальном давлении угля 0,0'!б МПо запас прочности грг.фтопластового покрьгпт сесгапляст /:„ = -',2-5,7.

Надежность покрытия подтверждена продолжнгельиьгм (cnwmc 16 дет) сроком службы.

П$ю?«йгнче пссдододоиг-З я п-?гр.б-эгдЗ eisseiics г»1'эп!?.озроз,.».еш!ег5 яиачш нзеипшок г«се угля полимерам*'.'! тзгрдс?ску9.:-ч соегмямя

При выборе твердеющих полимерных составов руководстео-вхтесь техничссгагми требованиями к noscpbrncc.i, предо ¡вращающим ретропуго зрозшо.

Способность карбамндных смол твердеть при непысошх темперстурах в присутствии кислот, поликонденсироваться в пористых средах с образованием гидрофобных продуктов, а также сравшп'сльно невысокая стоимость исходного сырья предопределяют целесообразность использования этих смол для получения защитных составов.

Карбамидные смолы являются прекрасными адгезнвамн благодаря наличию в своем составе активных функциональных групп: - СООН, - ОН, - //.

В подпой среде к;!;юамидшле смоли образуют пространственные сетки, т.е. являюгея струкчурсюбразоватслями. Высокомолекулярные нолимеры-структурообразоватош имеют высокую прочность на разрыв - когезию.

В результате лабораторных исследований обоснован выбор компонентов защитною состава: карбамидная смола, карбамнд, хлористый кальций, отвердитсль - (фосфорная кислота.

При выборе оптимальной концентрации ингредиентов защитного состава применялся метод планирования эксперимента. Область планирования эксперимента представляет собой четырехмерный параллелепипед как локальную область по диаграмме состав-свойство по четырем факторам: А/, Л';, À'j, À'./ - содержание в профилактическом материале смолы, отвердитсля, карбамида и хлористого кальщш соответственно.

Основным откликом служила механическая прочность материала У/. Для более точной оптимизации состава исследовались также вязкость рабочего раствора >j, время отверждения (У?), температура застывания )j , эластичность .

В результате получены следующие уравнения perpeccmi (полиномы второй creneiui):

Y, - 2,78 + 1,28Х, -Ю,32Х3 +0.44Х« +0,29X,Xj + + 0.06X,Xj +0,4Х,Х4 .0,16XJXJ +0,11Х3Х4; V2 -0.59-0.03X, -0,26XJ .0,07XJ + 0.22X4 +0,1CX1Xj -.0,03X,X,+0,018X,X4 +0,04X2XJ-0,06XJX4; YJ --11,74-0,67X^0,06X2 +0,04X).6,06X< .0,15Х,Хг + + 0,lX|Xj -0,38X,X4 +0.17X jX3 -0,07ХгХ4 -0,23Х3Х4; Y4 -9,27-1,39X, +3.52Xj + 1,62X3-0,9<IX4.0.73X,X, + + 0,0X,X, -i,56X,X4 -0,84X,Xj -3,73X2X4t -0,57XJX4 »О.вбХ, -3,65Х2 +0,B5X4; YJ - 10,94 +2.10X, + 0.Î4X, +0,40X} +0,85X4 +0,19X,X3 + +0,14X|Xj +0.49X,X4 +0,14X3XJ +0,20XJX4 + + 0,25XJX4 -0.92X,-0,22Xj +C,15X4,

Проверка, проведенная с помощью критерия Стьюдента по пяти контрольным опытам, показала адекватность уравнения регрессии эксперименту. Для наглядности анализа уравнения регрессии были построены графики ортогональных проекций поверхности откликов (рнс. 3).

гг-?7 5.ГМ

Рнс. 3. Ортогональная проекция поверхности отклика длч >'[

Методом сканирования области планирования эксперимента определено оптимальное содержание составляющих защитного материала: 50-70% по массе смол?,!, 2-5% стперднтсля, 5-3% карбамида и 10-15% хлористого кальция. Защитный состав на основе карбамидной смолы имеет повышенную прочность, эластичность, водостойкость, работоспособен при отрицательных температурах и хпрглсгсрнзуется следующими технологическими параметрами и эксплуатационными свойствами:

Вязкость условная гтрп 20 0 С, Н • м....................................8-12

Температура застывания, 0 С.................................................-15

Краевой угол смачивания, град.........................................20-30

Массовая доля свободного формальдегида, %................2,0-2,5

Удельная масса, кг/куб.м............................................1350-1450

Водопоглощенис за 16 ч при 20 0 С, %...........................1,0-1,5

Газопроницаемость по водороду, м.с Н/м.....................4,7бх 10

Прочносп» на сжатие, МПа.............................................0,3-0,4

Эластичность, мм.................................................................5-10

Морозостойкость, 0 С............................................................-50

При нанесении профилактического состава на поверхность угол состав пропитывает верхний слой угля, полнмеризуется, в результате чего образуется защитная корка, представляющая собой композицию, состоящую из полимера, наполненного углем.

Наличие угля в полимерией пленке снижает прочностные показатели последней, причем их снижение зависит от марки угля.

Предприятиями СНГ добыгастся примерно 23% бурых углей и около 17% каменных углей, с различной степенью метаморфизма, пористостью, тшагоемкостью, зольностью, содержанием углерода.

Исследования химической активности угля различно;; степени метаморфизма показали, что обработка угля карбамидным составом приводит к еннл.еншо его окислительной способности. Кинетическая константа скорости сорбции кислорода у бурых углей, обработанных карбамидным составом, снюхается в 3 раза, у каменных - в 1,5 раза.

Лабораторные исследования по изучению взаимодействия разработанного карбамидного состава с углем позволили установить зависимость изменения прочности защитною покрытия ссж от степени метаморфизма обрабатываемого угля:

О 1,56--—, Щ

где Л0 - показатель отражения шпришгга, которым оценивается степень метаморфизма угля.

Коэффициент корреляции 0,9.

Из полученной зависимости следует, что защитные композиции с высокоморфизнрованными каменными углями образуют более прочную пленку, чем менее метаморфнзированные (бурые).

Слабая механическая прочность защитной корки на бурых углях объясняйся тем, что при полнконденсацип карбамндной смолы выделяются побочные продукты, главным образом вода (до 20%), а в состав органической массы бурых углей входят гуми-новые кислоты, которые обладают способностью тщательно набухать а воде. Глины, входящие в состав минеральных примесей бурых углей, также способны к набуханию вследствие гидрофильного характера их частиц и большой удельной поверхности. При набухании глинистых частиц увеличивается 1« объем, что создает внутреннее давление, вызывающее нарушение связей между угольными частицами и вследствие этого разрушение защитной корки.

Особенностью структуры бурых углей является их значительная пористость (32%), которая обуславливает повышенную адсорбционную способность, гигроскопичность и, следовательно, водопоглошснис бурых углей.

Полугенные зависимости прочностных показателей защитного покрытия соответственно от степени пористости и влагоемко-сти профилактируемого угля подтверждают сказанное выше:

а сж~ 2,1 -0/51<% Р"; 6,72

■■ 0,28 +

wmax

где Р° - показатель степени пористости угля, % ; максималь-

ная влагоемкость угля, %;

Коэффнниент корреляции - 0,8, ошибка аппроксимации -

0,872.

Важной технологической и эксплуатационной характеристикой является расход защитного состава Qc , который обеспечивал бы надежную защитную пленку на поверхности угля от ветровой эрозии.

Расход защитного состава, как установлено выше, зависит от пористости и влажности угля и может быть выражен формулой

Qc - [0,7 - 0,5 log[2,l - О J log Pa)Fy с ^¡В2 +Ц-Н 2 LAfr с,

где F - площадь поверхности угля, груженого в полувагоны с сегментной шапкой, м2; L - длина нижнего основания шапки, м; Н - высота шапки, м; AF - уменьшение площади за счет откоса груза по концам вагона; 3 - ширина вагона, м; - плотность смеси, используемой дтя покрытия поверхности груза, т/м3.

Полученную зависимость рекомендуется использовать для определения количества профилактического раствора, необходимого для образования защитного покрыли на углях различных марок, устойчивого к аэродинамическим и вибрационным нагрузкам, возникающим при транспортирования угля.

Например, необходимо рассчитать расход профилактического состава на основе карбамидной смолы на одтш полувагон угля разреза "Майкубенский" ПО "Экибастузуголь", степень пористости угля 22,4%:

Qc = [0,7 - 0,51og(2,l - 0,5Iog22,4)-10] 360000,1 = 54000 г.

Таким образом, для получения защитного покрытия, устойчивого к действию вибрационных и аородинамтгескнх нагрузок,

возникающих при транспортировшиш угля разреза "Майку-бннскнй". необходимо 54 кг профилактического раствора на один полувагон.

Исследование и разработка антккорро^ог::"-^ ииирытшг

В результате анализа опубликованных работ и проведенных лабораторных испытаний предпочтение отдано следующим видам антикоррозионных покрытий:

органические покрытия на основе эпоксидных смол ЭКС, модифицированных отходами коксохимического производства с различными наполнителями (окислы железа, хрома и т.д.);

щшкосодержашпс краски на основе высокомодульных жнд-ких стекол.

Исследования бьшг направлены на создание по1фьхтий, эффективно снижающих коррозию металлоконструкций и оборудования, работающего в сложных коррозионных условиях: кислая среда (рН 3,5-5,0), щелочная среда (рН 8-10), водная среда, температура от 30 до 200 "С, абразивный и эрозионный износ, атмосферное воздействие ( воздуха до 100% ).

Характеристики исследуемых материалов приведены в табл.2.

Таблица 2

Характеристики антикоррозионных материалов

Свойства материалов

Вид покрытия объемная масса, КГ/М3 линейное расширение, % всаоио- тощенке, % перонро-ющас-ыоеггь, % адгсз5'л к мггаллу, МПа ПРОЧНОСТЬ Т

ЭКС Б-ЭП-0237 Цшнхиликатние краски на основе силиката лития 1050 1056 1425 0,035 0,04 0,01 0,21 0,2 0,3 Огсуг-ствугг То же 2 3 2 4 5 4 . -

Свойства материалов определялись с помощью следующих методов: фотокалориметрического анализа, ИК-спектроскошш, реологии, дериватографического анализа и др.

Из исследованных лакокрасочных пленок наименьшим во-допоглощеняем, стойкостью о рН среде и воздействию попышен-

пых температур обладает композиция: эпоксидная шпаклевка ЗП-ООЮ+каменная смола, здесь наблюдается наименьшее снижение адгезии к металлической поверхности (на 10%).

Цннконапол! генные покрытия на основе сш(и ката IJ разрабатывались из доступных материалов с длительным сроком хранения.

В качестве сырьевых материалов для сшгтеза силиката Li использовался пщроокевд лития, золи кремнезема (размер частиц 5-10 мкм, концентрация кремнезема,30 масс.%), гель кремнезема -отход производства Череповецкого ПО "Азот" (с размером частиц 5-25 мкм и содержанием кремнезема 97 мг.сс.%).

Растворы с ; иг ! шага лития полгали при концентрации кремнезема в растворе 20 масс.уо по реакции

2 LiOH -I- 1,т02 -л U2 О * SlSiQj + И20.

Сгпггез ггропедган irpiï Т = 20, 50 и 200°С (и автоклаве). Время варьировалось от 2 до 8 ч в зависимости от модуля системы М.

Растворением золя кремнезема к подлых раствора.1; гидроок-енда лития полученм силикаты липы с кремнеземистыми модудч-ми от 2 до 0, определены огтшгльпые napancipu синтеза силикатов .'штня: температура стпсгсм i- 20СС, время синтеза 6 ч.

Технологические параметры образовэшег силиката лития: его;-: хранения ir< - более 3 лет, :язсшсспс-сслл;ссп> композиции - 48 ч, температура разложения с:цпплатой Я1гпш - S0-500oC, формирование пленок литиевых си-иткаточ происходит га 30 мин сушки.

При исследовании фазег.ого состава пробегов твердения си-лнхатон ;пшш усгпнсглена зависимость юмснешш количества гсри-стадшпсской составляющей от состава егшующего.

Силикат лития с M — 5 характеризуется максимальным количеством ¡фисглг'гнческсй фазы в структуре (s 80%), что обуслап-лиезгт высокие физико-механичгскне и занцгшые свойства поь-рытй на сто основе.

В качестве пигме!гп?ой части исследованы цинковые порошил, отличающиеся дисперсным (1-10 мкм) и химическими составами. Установлен оптимальный состав лакокрасочной ко,',¡позиции на основе силиката лзгшя при 20%-ном содержшпш Si О 2 н кремнеземистом модуле 5: силикат лития 25 мпсс.%, щшковый порошок ПЦ4 - 75 масс.«.

Использование в шшкеиликашых композициях силиката лития вместо традиционного силиката калия увеличивает жизнеспособность красок и улучшает физико-мехашпеские характеристики покрытй: прочность при ударе - в 1,5 раза, эластичность - в 3 раза, адгезию - 2 раза, смьюасмость - в 7 раз, жизнеспособность рабочей композиции - в 8 раз. ' "

Исследование структуры цинконаполнештых покрытий на основе силиката лития показало, что покрытия обладают низким суммарным объемом нор (микропор диаметром 6-20 им и мезапор диаметром 20-80 им), что обеспечивает им повышенную водостойкость, наличие кристаллттческих фаз, обуславливающих переход нязующего в водонераетворимое состояние.

Предложен метод определения оптимального соотношения компонентов композита!, отличающийся от известных тем, что критерием оценки выбрано количество кристаллической фазы в структуре покрытия.

Онитно-промышлегсиые испытания и свед^ешгг разработок

Опытно-промышленная апробация разработанных функциональных покрытий проводилась с целью установления возможности и оценки надежности применения покрытий в различных условиях и с целью установления рациональной области применения.

Испытания твердых покрытий с целью предотвращения прилипания и примерзания горной массы (вскрышных пород и угля) к рабочим поверхностям горнотранспортного оборудования проводились в условшк работы разреза "Коркннский" ПО "Челябинску голь".

Для испытаний выбраны думпкары и угольные бункера, условия работы которых оказывают наибольшее влияние на прочность прилипания и примерзания горной массы к рабочим поверхностям. Для защиты рабочей поверхности думпкаров выбраны твердые лакокрасочные покрытия типа ЭПаН, ЭКС-К, КЭН.

Опытно-промышленные испытания проведены в три этапа: нанесение твердого покрытия на рабочую поверхность, эксплуатация опытных и контрольных ( не профнлактированных ) думпкаров при перевозках влажных глинистых вскрышных пород в условиях отрицательных (до -17°С) и положительных (до +40°С) температур, анализ результатов испытаний.

Б результате огтьгшо-промышлснной эксплуатации полимерных покрытий установлено, что покрыл»! на основе компаундов КЭН, ЭКС-К, ЭПЛН полностью предотвращают прилипание вскрышных пород к рабочим поверхностям думпкаров, в то время как в контрольных думпкарах количество прилипшей глины составило 6-19% их объема. В условиях примерзания эти покрытия уменьшают количество невыгрузившейся из думпкаров порода в 2 раза по сравнению с контрольными.

Для защиты бункеров от прилипания и зависания мелкодисперсных фракций угля испытывались три марки графитопласта: АТМ-1, АТМ-20, АТМ-П с размерами плиток 1000x125x10 мм. Граф!ггопластом футеровались внутренние поверхности наклонной воронки призмопирамвдальных бункеров емкостью 200 т. Общая площадь футеровга! каждого бункера составила 58 м2. Графитопла-стовые плитки укладывались "ёлочкой" несколькими ярусами снизу вверх по клеевому слою арзамит-замазки. Оценка эффективности опытных графитопластовых покрытий проводилась сравнением работы опытного бункера с контрольным без покрытия.

В результате испытаний было установлено, что покрытие на основе графитопласта марки АТМ-П полностью предотвращает прилипание и зависание угля мелких фракций в бункерах. Благодаря этому исключаются трудозатраты на очистку бункера ручным способом, что высвобождает в год 8 человек на 10 бункеров.

В течение 5 лет эксплуатации бункера не было разрушений, отслоений от гргамит-замазки, обрушений футеровки под воздействием потока угля и ударных нагрузок. Износ трафнтопластового покрытия за этот период составил 3 мм (30%). Расчетный срок эксплуатации покрытия - 10 лет.

По рекомендациям и при непосредственном участии автора на НоЕочсрклсском электродном заводе отработана технология изготовления графигопласта АТМ-П. Освоен серийный выпуск графитопласта. Графита пластовое погерьгше внедрено на !7 пред-приггпуя Росс:п1, Украшгы, Узбекистана, Казахстана.

Промышленные испытания разработанного защнпюго состава от гетропой эрозии проводились на бурых углях Челябинского бассейна и каменных углях Таш-Кумырского месторождения.

В процессе испытаний изучались физшсо-хнмические свойства обрабатываемых углей, проводились выбор и оценка необходимых подготовительных работ и способов нанесения защитного состава, определялся его оптимальный расход и эффективность.