автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Разработка технологии применения пылевлагосвязующих составов на пылящих поверхностях угольных разрезов

Министерство топлива и энергетики Российской Федерации Институт горного дела им. А.А.Скочинского

На правах рукописи УДК 622.807

Татьяга Федоровна ТАРАСОВА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЫЛЕВЛАГОСВЯЗУЮЩИХ СОСТАВОВ НА ПЫЛЯЩИХ ПОВЕРХНОСТЯХ УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗОВ

05.26.01. - "Охрана труда« пожарная безопасность"

Автореферат диссертации, на соискание ученой степени кандидата технических паут;

Москва 1992

Работа выполнена в Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Институте горного дела им. А.А.Скочинского и Карагандинском государственном университете.

Научный руководитель -

проф., докт. техн. наук И.Г.Ищук.

Официальные оппоненты:

проф., докт. техн. наук В.В.Кудряшов, канд. техн. наук Г.Я.Воронков. Ведущее предприятие - Казахский государственный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (КазНИИБГЩ, /<р Л

Автореферат разослан "¡¿) '/-/ 1993 г.

у л Защита диссертации состоится"^ '/// ' 1993 г. т У ч. на заседании специализированного совета К.135.05.03 Института горного дела им. А.А.Скочииского.

С диссертацией можно ознакомиться в секретариате ученого совета института.

Отзывы в двух экземплярах просим направлять по адресу: 140004, г. Люберцы Московской обл., ИГД им. А-А-Скочилского.

Ученый секретарь специализированного совета проф., докт. техн. наук

И.Г.Ищук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема улучшения атмосферы по пылевому фактору при ведении открытых горных работ в настоящее время приобрела исключительную актуальность. Это объясняется, с одной стороны, ростом уровня механизации добычных и транспортных работ, с другой - возрастанием интенсивности поступления пыли в атмосферу разрезов и ухудшением условий естественного воздухообмена. Запыленность атмосферы разрезов часто превышает ПДК в десятки раз и является серьезным препятствием к интенсивному ведению горных работ. Кроме того, загрязнение производственной атмосферы пылью создает реальную опасность заболевания рабочих пневмоконнозом и пылевыми бронхитами.

Одним из путей решения проблемы борьбы с пылью при разработке полезных ископаемых открытым способом является использование пылесвязывающпх составов, содержащих неорганические и органические вещества, для покрытия пылящих поверхностен. Но лишь немногие из них находят применение для борьбы с пылеобразозанпем, что связано с ограниченным спектром действия веществ, их низкой эффективностью пли экологической опасностью. Ужесточение требований к охране труда и защите окружающей среды стимулирует создание более эффективных и надежных способов п средств борьбы с пылью на основе дальнейших теоретических и экспериментальных исследований.

Цель работы - исследование процесса пылесвязывания пород различной природы и разработка технолопш применения пылевлагосвязьшагащих составов на пылящих поверхностях угольных разрезов.

Идея работы заключается в использовании химических веществ, влияющих на силы меяшолекуляриого взаимодействия, с целью управления процессом связывания н взметывания пыли.

Задачи исследований:

оценка возможюстн использования глинистых минералов для гшлевлагосвязчвашш;

установление возможности применения для пылесвязы-вашш высокомолекулярных соединений, обладающих способностью образовывать па пылящей поверхности полимерную пленку, экранирующую пылящую поверхность;

разработка технологии нанесения на пылящие поверхности пылесвязывающнх составов в виде суспензии (глинистые минералы) или эмульсии (высокомолекулярные соединения);

испытание и внедрение пылесвязывающих составов и технологий их нанесения на предприятиях угольной и горнорудной промышленности.

Методы исследований включают в себя анализ и обобщение научно-технической литературы по рассматриваемым вопросам, теоретические и экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условия, обработку экспериментальных данных методами математической статистики.

Основные научные положения, выносимые на защиту: процесс пылсвзмстывання на пылящих поверхностях разрезов является физико-химическим, и им следует управлять с помощью химических веществ определенной природы;

физико-химический подход к описанию процесса пылевз-метывания и пылесвязывания позволяет связать в единое уравнение запыленность воздушной среды, аэродинамические параметры воздушного потока и частиц (силы инерции) и энергию поверхностного взаимодействия в пылящем материале (силы аутогезии);

теоретический анализ процесса пылесвязывания позволяет выработать основные требования к пылесвязывающнм составам, предусматривающие поверхностное взаимодействие химических веществ с пылящим материалом, при котором на поверхности формируется корка или пленка;

экспериментальные исследования показывают, что для предотвращения загрязнения атмосферы разрезов пылью, выделяющейся при складировании угля, формировании отвалов и на других пылящих поверхностях, а зависимости от условий ведения работ необходимо применять как естественные материалы, так и высокомолекулярные соединения, дающие покрытия с длительным сроком службы. Эффективность действия покрытия зависит от адгезионной и когезионной прочности пленки н атмосферно-температурных условий се формирования;

для практического применения с целью охраны труда и достижения предельно допустимых концентраций пыли предложены новые составы для пылесвязывания на основе глин, кубовых остатков дистилляции альфа-метил стирола и латекса со сроком службы покрытич до 90 суток, а также технология нанесения пылесвязывающих составов на пылящие поверхности открытых разработок.

Достоверность научных положений, выводов и рекомен-дацшТработы подтверждается: ~

о

результатами теоретических исследований процесса пыле-связывания и большим объемом лабораторных и промышленных испытаний;

удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных и стендовых экспериментов с выводами теоретических исследований (при степени надежности 0,95 с ошибкой 8-10%);

результатами апробации и внедрения разработанных пылесвязывающих составов и технологий их нанесения на пылящие поверхности на ряде промышленных предприятий Жай-ремской группы полиметаллических месторождений и Экибастуз-ского угольного месторождения;

экспериментально установленным фактом снижения запыленности воздуха в рабочих зонах при апробации разработанных рекомендаций.

Научное значение работы заключается в применении физико-химического подхода к количественному и качественному описанию процесса пылесвязывашш веществами различной природы и в выборе оптимальных составов с учетом физико-химических свойств пылящих объектов.

Практическая ценность работы. Разработана технология нанесения пылесвязывагащих составов на пылящие поверхности, предусматривающая оптимизацию компонентов как по пылесвя-зываншо, так и по стабильности суспензий и эмульсий на основе естественных и синтетических Ееществ, предложены на уровне изобретений технологические составы, применение которых обеспечивает высокую эффективность обеспыливания в конкретных горно-геологических и климатических условиях.

Реализация резул!>татов нсследовашш осуществлена путем внедрения разраоотапных пылесвязывагащих составов на автомобильных дорогах /Хайремского ГОКа и угольных разрезов ПО "Экпбзстузуголь". Результаты работы включены в "Инструкцию по пылесвязывагаио на временных карьерных автодорогах и других пылящих поверхностях с использованием естественных и синтетических материалов" и в "Руководство по борьбе с ш глыо на пылящих поверхностях предприятий стрэйшщустрии с применением природных и синтетически}; материалов" и используются при чтении специального курса по охране сг:ру;;;агащсй среды для хнмиков-экологоз Карагандинского государственного университета.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и о(зсу;пдени на республиканской научно-практической конференции "Внедрение научно-исследовательских и производственно-технических работ по химии и химической технологии" (г. Караганда, 1935 г.); П региональной

научно-технической конференции "Состояние и пути снижения уровня загрязнения окружающей и производственной среды" (г. Караганда, 1985 г.); Всесоюзной научно-технической конференции ' Повышение природоохранных работ в угольной промышленности" (г. Пермь, 1986 г.); региональной конференции "Опыт снижения уровня загрязнения окружающей среды в регионе" (г. Караганда, 1987 г.); П Всесоюзной научно-технической конференции "Аэродисперсные системы и коагуляция аэрозолей" (г. Караганда, 1988 г.); региональной научно-практической конференции "Молодые ученые - науке Казахстана" (г. Караганда, 1988 г.); I региональной научно-технической конференции "Проблемы комплексного освоения недр" (г. Караганда, 1989 г.); региональной школе-семинаре "Борьба с пылью в строительстве и промышленности" (г. Ростов-на-Дону, 1989 г.); республиканских научно-практических конференциях "Экологические проблемы Центрального Казахстана" и "Интенсификация и повышение эффективности использования научно-производственного потенциала" (г. Караганда, 1989 г.); Всесоюзной конференции "Эффективные технологии, способы и средства, обеспечивающие современные требования к экологии при разработке полезных ископаемых" (г. Москва, 1990 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Интенсивные и безотходные технологии и оборудование" (г. Волгоград, 1991 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Обеспыливание воздуха и технологического оборудования в промышленности" (г. Ростов-на-Дону, 1991 г.); научно-технических п научно-теоретических конференциях КарГУ (1981-1990 гг.); научных семинарах лаборатории борьбы с пылью на угольных шахтах и разрезах и отделения рудничной аэрологии и борьбы с внезапными выбросами ИГД им. А.А.Скочинского (г. Люберцы, 1991-1992 гг.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликована 31 печатная работа. .

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 130 страницах машинописного текста, н содержит 28 рисунков, 28 таблиц, список литературы из 105 паимеиозанпй и приложения.

Диссертационная работа выполнена на кафедре коллоидной химии и эколопш Карагандинского государственного университета и в лаборатории борьбы с пылью на угольных шахтах и разрезах ИГД им. А.А.Скочинского. Постановка теоретических и экспериментальных исследований осуществлена

автором совместно с профессорами, докторами технических наук А.А.Цыцурой и И.Г.Ищуком. В проведении лабораторных и промышленных испытаний принимали участие сотрудники лаборатории разрушения пылевых аэрозолей КарГУ.

Автор приносит благодарность всем за помощь при проведении исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вопросы борьбы с угольной и породной пыл 1.ю находят отражение в работах многих научных коллективов. Большой вклад в создание нормальных по пылевому фактору условий труда на предприятиях угольной и горнорудной промышленности вносят коллективы ИГД им. А.А.Скочинского, ВостНИИ, КазНИИБГП, МакНИИ, ИПКОН РАН, МГИ, Гипроуглемэша, а также ведущие специалисты а области охраны труда: В.П.Журавлев, И.Г.Ищук, В.В.Кудряшов, Ф.С.Клебанов, А.А.Цыцура, Г.А.Поз-дпякоз, В.М.Саранчук, А.В.Трубицын, М.И.Феськов, А.Д.Буя-пов, В.И.Усков, Г.С.Забурдяев, Б.Ф.Кирин и др.

Основными средствами борьбы с гшлыо при разработке полезных ископаемых открытым способом являются пода, гигроскопические соли и органические вяжущие вещества. Разработке и совершенствованию средств борьбы с пылью посвящены работы К.М.Жаснмова, В.П.Журавлева, В.С.Ивашкииа, А.Н.Купина, В.С.Пикитгша, ПЛ.Олькова, С.Н.Подобрахпша, М.Н.Першина, М.Л.Токмакова, П.Ч.Чулаксва, С.В.Обидова, Б.Д.Лихарева и др., что позволило значительно улучшить пылепую обстановку атмосфер/! разрезов /г карьеров. Но п этих работах теоретически не обосновывается выбор того или иного пылесиязивающего состава, а рекомендации к применению даются, исходя из данных, полученных в ходе эмпирических исследовании, не выявлены условия пылевзмстыпания и пылеспязывания.

При анализе процесса пылеЕзметьшагшяг необходимо рассмотрение процесса го-юг.оагулпцпп поли- п моиоднспсрснмх птдлегых аэрозолей в газовой среде (именно отот процесс является сбратаи; I процессу взметывания пили) с позиций механохимпи.

Как любое превращение процесс гомокоагуляции может быть записан в виде,уравиенпя_"реакцгш": гомокоагуллшгя ¿у, А + йВ^жшшши/ АиСС* (I)

о

где А - крупные пшшики, частпц/м ; В - мелкие пылинки, частиц/м ; АВа - агломерированные частицы, частиц/ м ; а -

стехиометрический коэффициент, характеризующий массовые и объемные отношения между взаимодействующими частицами.

Применение закона действующих масс к термодинамическому равновесию, описанному уравнением (1) и выраженному через поверхностные концентрации, позволяет получить константу равновесия в виде

®

Выражение (2) позволяет установить связь между начальной С0 и конечной С концентрацией пыли, эффективностью процесса Т] н константой физико-химических равновесий:

1п0= -ЬС/С0 = -1п(1~7). (3)

С другой стороны, константа равновесия связана с изменением свободной энергии дисперсной системы А С и описывается уравнением

0 = е-Д с/кт 1 (4)

где II - универсальная газовая постоянная; Т - температура.

Выражения (3) и (4) устанавливают связь между количеством пыли н энергией пылесвязывания.

Свободная энергия соударяющихся частиц молсст расходоваться на механическое перемещение исходных веществ и конечных продуктов А А2, а также на поверхностное взаимодействие \'/аут и определяется по формуле . „

А б = - (Ал *+ \Vcym), (5)

где 5ГМ - площадь, занимаемая молем газа при адсорбции.

Процесс пылевзметывашш следует рассматривать как отрыв агломерированных частиц с открытых поверхностей с последующим их разрушением в газовой среде. При этом аэродинамическим силам воздушной среды противостоит силы гравитации и аутогезнн в пылевидном материале, а концентрация пыли в воздухе определяется по уравнению

Со К*

где У/аут - работа аутогезни в пылевидном материале.

С учетом условия пылевзметывашш

0,16/ЭпГп( — V 2) + \Vayin ^ 0 можно рассчитать критическую скорость воздушного потока Укр. способного перевести пылевидный материал е пылевой поток:

\ / ,, № аут

(7)

где И - высота подъема частиц, м; £ - сила тяжести, Н;

рп - плотность пылевидного материала, кг/м3; гп - радиус пылинки, м.

Для грубодисперсных порошков- (гп > 10 мкм) силы ауто-гезии малы по сравнению с силами гравитации (0,16/^,гп£л » 1Уау,п) и критическая скорость пылевзметыпания будет равна скорости подъема физического тела:

где V - скорость движения газового потока, м/с.

Для тонкоднсперсних порошков (гп < 5 мкм), наоборот, силы аутогсзиошгсго взаимодействия гораздо больше сил гравитации (0,16/>пгпу 2 г > \Уау,:1), а критическая скорость воздушного потока, способного поднять пылинку радиусом гп, будет равна

Исходя из уравнений (7)-(9), мох-лю наметить основные пути управления процессом пылевзмстываннл, которые сподятся :: следующие I положениям: для снижения интенсивности пылепн-дсления с поверхности следует увеличивать либо размер частиц (г„ > 50 мкм), что приведет к возрастанию сил гравитации, либо аутогезношюе взаимодействие ;» массе порошка. На практике ро многих случаях Солее приемлемо усчпспие путогсл:::; п массе порошка.

Таким с-5рз?см, упрлзлять пнлеюз? «ггопа ютсм моглпо путем изменения дисперсности пород на шллящей поверхности л злогхчсстл пилепт'дтюго материала.

Прочность связей а пылевидном материале можно повышать и за счет усиления коггзпошюго п адгезионного пзаимо-действпя а его поверхностном слое. Это предусматривает применение пгтсотсомолехуллрпмх соединений для формирования полимерного покрытия, экранирующего пнлевзметивание.

(8)

(9)

Нам» изучена пылезлагосвязывающая способность пород, имеющих различную природу. Сравнение пород по модулю глинистости т, представляющему собой отношение БЮг/А^ Оз( указывает на то, что наиболее тонкодисперсными являются глинистые породы, характеризующиеся низким значением модуля глинистости (2-5) I! большой удельной поверхностью раздела фаз (до 800 м2/г).

Рассчитано оптимальное количество воды, необходимое для поддержания пылящей поверхности в состоянии сплошности:

V* (10)

где Ужт п - минимальный объем жидкости в образце с заданными массой и радиусом частиц; Ь»10" м - максимальная толщина рыхлосвязанного слоя.

Для подтверждения полученных расчетных данных экспериментально определены воздушная и максимальная гигроскопичность, а также максимальная молекулярная влагоемкость. Полученные данные согласуются с расчетными значениями влажности пород с различным модулем глинистости, необходимой для предотвращения их взметывания (табл. 1).

Таблица 1

Модуль глинистости пород,ю Содержание воды о породе, %, при различных видах илагоемкости Расчетное значение влажности пород, %

гигроскопической максимальной молекулярной

воздушная максимальная

2,3 12,4 1,15 6.1 0,51 3,2 0,25 0,6 22,8 17.0 10.1 23,6 15,6 6,3

Способность глин уменьшать скорость испарения соды принята нами по внимание при их выборе в качестве естсственпык пылевлагоудерхшвающих материалов.

Для проверки гипотезы о влиянии аутогезпояного взаимодействия на интенсивность взметывания нитевидных материалов проведены исследования сдува емости пили с различных пород ламинарными (Не й 1500) воздушными потоками.

Критическая скорость сдувания для исследованных пород имеет различные значения, зависящие ь первую очередь от массовых (диаметр частиц) и гтогезношшх (влажность) характеристик пыли, но наиболее близкие к экспериментальным значениям дает уравнение .мехаиохпмии (уравнение (9)).

Аналогичные данные получены а пронзеодегаешнлх условиях, когда супесчаное полотно временной автомобильной дороги покрываете» слоем глиьи с последующим его увлажнение:,: водой.

Между эффективностью пылесвязывания и влажностью породы существует корреляционная связь, описываемая уравнением (6). Глинистое покрытие и супесчаное полотно дороги не пылят до тех пор, пока находятся в пластичной и полутвердой консистенции. Однако время поддержания необходимой влажности при одинаковом расходе жидкости на увлажнение различается в 10-15раз (рис. I).

3 0 д IV,%

На основании полученных данных разработан состав для пилеподавлення, включающий в качестве одного из компонентов глину (а.с. N 1633149) п позволяющий получить покрытие с высоким аутогезиошшм взаимодействием.

Для предотвращения загрязнения атмосферы разрезов и карьеров пылью, выделяющейся при складировании полезных ископаемых, отвалосбразопанни и с поверхности сформирован-ник отзалоз, рациональнее применять высокомолекулярные соединенна, что увеличивает срок службы покрытия. При экранировании пылящей поверхности полимерным покрытием фегстивпссть действия экрана определяется по уравнению (6), по питеггсиппссть взлнмодепстпшх частиц п поверхностном слое огтс-зделтется иг через силы аутогезии, а через силы ксгезип и адгсзгп!, т. е. "иггалняегсп условие

(11)

где V/r; - этгерпм ксггзкоштсго (для случая, когда \VK » \Уад) или адггзпсшюге <У/К <, V/гд) пгакмоксйстзия з поверхностном слсс, Дгс/гГ.

Прзхтлзлехшя об ддгезкошю-когезпотюм механизме шггсстззпззггяя пз тикгщгк: етсперхпссгях с помок',ыо ВМС позволяла цегепппрлзленнс есугдесгпг.тъ рзсрлботку ссставо« для шкесзяаизапия на основе сяакпола, кубс"?т*г. остатке?» дпсталлящш лл1-фз-метилсгира.тз (а.с. N 1555334) п латекса СКМС-30 РП {пололагг. решение по заязгсе N 4866331/03).

Результаты исследований пылеудерживающей способности разработанных нами составов показывают, что наибольший эффект пылесвязывания внниполом наблюдается при его содержании в эмульсин, равном 2,0-4,0%.

В эмульсии кубовых остатков дистилляции альфа-метил стирола концентрация основного компонента повышается до 4,0-6,0%, но затраты на пылесвязыванне при этом могут быть даже снижены за счет того, что вещество является отходом производства.

Наиболее эффективный пылесвязывающий состав получен на основе латекса марки СКМС-30 РП, концентрация основного компонента при этом снижена до 0,5-1,0%, а срок службы покрытия увеличиваете*', до 90 суток. Однако при подборе пылеевк-зывающих составов не менее важной является разработка технологии их нанесения.

Технология нанесения естественных (глинистых) материалов и высокомолекулярных соединений на пылящие поверхности имеет общие элементы - перевод пылесвязывающего вещества в водно-дисперсионное состояние с последующим нанесением его на поверхность, что упрощает технологию получения пылесвязывающего покрытия постоянной толщины.

Для проверки теоретических представлений о влиянии аутогезионного взаимодействия на интенсивность пылевыде-ления и отработки расходных параметров были проведены испытания технологии применения пылевлагосвязквающих составов в производственных условиях.

Для горно-ооогатнтелышх комбинатов нами предложено использовать их отходы производства - глинистые породы и груц-товые воды. При этом выдвинуты основные требования к глинистым материалам, руководствуюсь которыми можно определить возможность использования последних в качестве естественных пылевлагосвязквающих покрытий,- это высоки влагосм-кость и низкая кинетика испарение води в жестких атмосферао-температуриых условиях.

. Для уменьшения пилсобразоааана на карьерных автодорогах испытана технология обеспыливания, предусматривающая панесеннс на их поверхность глинист ого покрытия с последующим его увлажнением содой. Так, после нанесения гдшшстого покрытия на различные участки дорош и последующего его увлажнения во всех случаях запыленность Еоздуха снижалась в 30 раз и оставалась такой в течение восьми часов (табл. 2).

Технология пылевлапзевязывашш глшшетым материалом предусматривает нанесение его па пылящую поверхность в виде устойчивой к седиментации суспензии. Причем кинетическую

устойчивость глинистых суспензий можно изменять с помощью добавок химических веществ (стабилизаторов).

Исследование влияния природы и концентрации электролитов на устойчивость глинистой суспензии показывает, что склонность к стабилизации наиболее выражена у карбоната натрия (рис. 2). Продолжительность экранирования глинистым покрытием пылящей поверхности зависит от влажности. Установлено, что карбонат натрия не только повышает седимен-тацноннуго устойчивость глинистой суспензии, но и усиливает влагосвязывание в породе. Более высокое влагосодержание в по-крнтниспссобствует межмолекулярному взаимодействию между частицами за счет конденсационных сил, что в свою очередь уменьшает пылеобразование. Оптимальным содержанием глины в суспензии является 15-35%, а карбоната натрия - 2,0-4,0%.

Таблица 2

Место взятия Интенсивность дви- Значения запыленности воздуха, мг/м^ промежутки времени, ч через различные

гроб жения автотранспорта, оез средств пылепэ- дапления при орошении мри нанесении глинистого покрытия с увлажнением

мат/ч 1 1 3 4 2 4 6 ,4

Ннешняя карьерная дорога на рудныЛ отгзл 35-40 21,3 6.2 13,6 28,5 24.6 1,2 1,5 3.1 5,8

Внешняя карьерная дорога на породный СТЕЗЛ 45-60 42,6 6,3 19.1 35,5 32,2 1,1 1,5 2,3 6,0

Рис. 2. Зависимость показателя стабильности гликистсй суспензии от природы и концентрации

1 - лгаз; 2 - СаС12; 3 - N30; 4-N12003

2 4 б С/Л

Подтверждением высокой эффективности пылеподавления разработанным составом "глина - карбонат натрия - вода" являются результаты проведенных в условиях Жайремского ГОКа испытаний. При частоте повторных нанесений 3-5 раз в месяц расход суспензии составил 30-50 л/м2. Эффективность обеспыливания поверхности дороги при средней интенсивности движения автотранспорта 40-70 маш/ч в течение 3-4 ч составила 85-90%.

Эффективность пылеподавления составом, включающим карбонат натрия, на 2-21% выше, чем при обработке пылящей поверхности суспензией на основе глины, а продолжительность экранирования глинистым покрытием при этом увеличивается па 2-4 дня (табл. 3).

Таблица 3

Характер обработки полотна дороги

Эффективность пылеподавления, %, через

2 ■■ 4 6 8 —Г0"

Глинистая суспензия 88,1 75,6 63,4 54,3 36,3

Пш.нистан суспензии с добаской карбоната натрия 90,7 83,4 82,6 75,1 52,0

Технология нанесения высокомолекулярных соединений для предотвращения пылевзметывашш должна предусмотреть перевод веществ в эмульгированное состояние, чю требует решения задач подбора эмульгатора и выбора условий эмульгирования.

С целью определения эффективного эмульгатора для получения устойчивых эмульсий вшшпола бшш апробированы различные ПАВ: сульфанол, пенообразователь ППК-30, сиита-иол, неонол, смачиватель ДБ и сульфптио-спнртозпя барда.

Наиболее эффективным 'эмульгатором вшшпола является смачиватель ДБ, относящийся к классу нсиоиогешшх ПАС, на оптимальную концентрацию которого блняст адсорбционная насыщенность частиц вшшпола молекулами эмульгатора. Причем система "вишшол - вода" может быть эмульгирована в кшроки:: пределах концентраций вшшпола в иоде с различным химическим составом (рис. 3).

При обработке поверхности участков карьерных автодорог эмульсией вшшпола эффективность нылесвязыв21шя оказаласх. недостаточной из-за того, что пленка вшшпола налипала па шшш автотранспорта и быстро разрушалась ими.

С учетом высоких адгезионных свойств пленок вшшпола его эмульсию использовали для закрепления пыли на поверхностях, не подвергающихся в процессе эксплуатации мехапическо-

му воздействию. Наибольшая эффективность пылесвязывания наблюдалась в течение 30 сут (табл. 4).

Рис. 3. Зависимость концентрации насыщенна эмульгатора от Свин в 4 эмульсии с различной дисперсионной средой:

1 - дистиллированная подл; 2

2 - питьевая вода;

3 - дренажная вода

У щ-

1

и г

V

Для связывания пыли на временных автодорогах, угольных штабелях н для биологической рекультивации па отвалах вскрышных пород мотхет быть пспользован ссстаз на ссноз е латекса марки СКМС-30 РП с частотой поднозлетш один раз з б месяцев.

Таблица 4

Время отбора проб, сут Запыленность воздуха на участке, мг/м Эффективность пилесгязысания, %

обработанном необработанном

10 17.» У4,8

20 1.2 6,6 32,1

30 2,6 6,0 56,7

45 6.4 10,7 <10,2

По результатам лабораторных и промышленных исследований г шгхпо рекомендовать следующие составы и технологии для пылесзязыплиия па разных источниках пылесбрззовашш (табл.5).

Прл опргдглс^пэгхиоггппсстсоГгцелесссбразностппслоль-ссзаппя различите ссстагоз я тгхполепы пиггеезялиезаня уста-пезлепо, что прпмекеапе для пилеезязияапия сесгапоз па ослопе внсохсмоле:сулярнык соединений мо:г.ет быть п сотни и тысячи раз дешезлг, чем поди. Этот гффгэт -сст-геется за счет увеличения пртлолгсптеяьпсстп рзботн покрытий п со^ращент частоты пх ¡занесения.

Таблица 5

Источник пыле-образования Пылесвязывающий состав Технология нанесения Экономическая целесообразность, руб/(сут'м ) (в ценах 1991 г.)

Временные автодороги Обочины автодорог, отвалы Угольные штабеля, отвалы Вода 40 л/м глинистой суспензии 3% винипола + 2% смачивателя ДБ + вода 1 % латекса + 1 % ПО-1 + вода Дождеванием Нанесение разливом с помощью ПМ-130 Дождеванием с помощью ПМ-130 Дождеванием с помощью ПМ-130 0,96 0,4 0,5 4 О"2 6,8 ЧО"4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная для открытых горных работ научная задача разработки технологии применения пылевлагосвязывающих составов на пылящих поверхностях.

Основные научные и практические результаты сводятся к следующему:

1. Установлено, что неоткрытых горных разработках существующие средства и способы борьбы с пылью наряду с пылеподав-ляющнм эффектом имеют ряд существенных недостатков и нуждаются как в теоретическом обосновании, так и в технологическом усовершенствовании.

2. В результате исследований механизма пылсвзметывашш установлено, что этот процесс является физико-химическим, ц управлять им можно через инерционное и аутогезионное взаимодействие в пылевидном материале.

3. Различные виды пород имеют разную дисперсность, а значит, и разную влагоудержнвающую способность. Поэтому наиболее перспективным путем пылессязывашш следует считать целенаправленный подбор пылевлагосвязывающих пород с последующим увлажнением их поверхности.

4. Предварительное увлажнение тонкоднсперсных глинистых пород можно рассматривать как один из способов обеспыливания, основанный на управлении силами аутогсзнп за счет адсорбции и связывания воды. При этом эффективность способа определяется скоростью влагоотдачи с поверхности и может быть изменена только химическими методами.

5. Более эффективным и менее трудоемким является способ нанесения глинистого покрытия в виде суспензии. При наличии в суспензии стабилизатора - карбоната натрия - эффективность пылесвязывания повышается до 20%, а продолжительность экранирования покрытия увеличивается на 2-4 дня.

6. Для предотвращения загрязнения атмосферы разрезов или карьеров пылью, выделяющейся с пылящих поверхностей, не подвергающихся механическому разрушению (отвалы пустой породы, откосы), рекомендуется применять высокомолекулярные соединения на основе виннпола, кубсвых остатков дистилляции альфа-метил стирола и латекса марки СКМС-30 РП.

7. Для упрощения технологии получения пылесвязываго-щего покрытия из ВМС постоянной толщины и сокращения расходов химических веществ высокомолекулярное соединение необходимо перевести в эмульгированное состояние, что требует решения таких задач, как подбор эмульгатора и выбор условий эмульгирования. Эффективным эмульгатором эмульсий винипола и кубовых остатков дистилляции альфа-метнлстирола является смачиватель ДБ.

Наибольший эффект пылесзязьгвания вшшполом и кубовыми остатками дистилляции альфа-метнлстирола наблюдается при их содержании в эмульсиях 2,0-4,0% и 4,0-6,0% соответственно. Причем затраты на пылеспязывание с помощью кубопых остаткоз дистилляции альфа-метнлстирола снижаются за счет того, что вещество является отходом производства.

Наиболее эффективный пылесвязывагощий состав для отвалов пустой породы получен на основе латекса СКМС-30 РП, концентрация которого в растворе снижена до 0,5-1,0%, а срок службы покрытия увеличился до 90 суток.

3. Разработанные пылевлагссвязывагощне состазы и технологии их нанесения испытаны и внедрены на угольгшх разрезах ПО "Экибастузуголь" и на производственных предприятиях Жай-ремского ГОХа. При этом запыленность воздушной среды снизилась до пргделмго допустимых концентраций.

9. Результат псследозаппй рекомендуется применять при разработке пелескш псяспае:гихотярптшI способом, где имеется разгстзлатзя сеп> премсгапл," г.зтздсрсг, при складировании большого гсол:г:гсп:а алрьг. для зторячпсй гтерер~бот"п и при отвалссбразспаппп.

Осиозпсз сслергагпгз гтгсеертагдап опублпгогзгго з следующих работах:

1. Тарасова Т.Ф. Исследование адгезия чг.стц полпиг-таллнческо."! ггг'лп г: ллспхлм г:з г:::т::тпсла // Тез. "с-л. рспгсгг. научно-практ. гсс::ф. "Молодое - рззспгпо паугсп п

технического прогресса". - Караганда: КлрПТИ, 1933. - С. 162.

2. Тарасова Т.Ф. Факторы, определяющие формирование пленки из винипола на открытых пылящих поверхностях // Электрофизические способы пылеулавливания. - Алма-Ата: Каз.ПТИ, 1987.- С. 26-32.

3. Тарасова Т.Ф. Исследование условий образования экранирующей пленки на пылящей поверхности // Тез. докл. региональной школы-семинара "Борьба с пылью в строительстве и промышленности". - Ростов-на-Дону: РИСИ, 1989. - С. 35.

4. Тарасова Т.Ф. Исследование влияния атмосферно-тем-пературного фактора на пылесвязывание виниполом // Обеспыливание при проектировании, строительстве и реконструкции промышленных предприятий: Науч. тр. - Ростов-на-Дону: РИСИ, 1989.-С. 83-87.

5. Тарасова Т.Ф. Управление состоянием производственной атмосферы по пыли // Тез. докл. Всесоюзн. научно-практ. конференции "Интенсивные и безотходные технологии и оборудование". - Волгоград, 1991. - С. 162-163.

6. Тарасова Т.Ф. Исследование механизма пылевлагосвя-зывания с помощью глинистых дисперсий / / Тез. докл. Всесоюзн. научно-техн. конф. "Обеспыливание воздуха и технологического оборудования в промышленности". - Ростов-на-Дону: РИСИ. -Т. 2. - С. 62.

7. Жамбеков М.И., Торегельдин М.М., Тарасова Т.Ф. Получение и применение эмульсии для пылесвязывання // Системы обеспыливания в строительстве: Науч. тр. - Ростов-на-Дону: РИСИ, 1985.-С. 5-7.

8. Тарасова Т.Ф., Козельская С.Б. Исследование влияния состояния пыли и ее дисперсности иа смачивающую способность ПАВ // Исследование и разработка способов и средств борьбы с дисперсными системами, загрязняющими окружающую среду. -Караганда: КарГУ, 1987. -С. 53-58.

9. Цыцура A.A., Торегельдин М.М., Тарасова Т.Ф. Предотвращение взметывания пылевых частиц с помощью глинистых диспераш // Тез. докл. П Всесоюз. науч.-техн. конф. •¡Аэр^сиые системы и коагуляция аэрозолей". - М.: Наука,

10. Цыцура A.A., Тарасова Т.Ф. Новые способы борьбы с пылью при ведении открытых разработок полезных ископаемых. - Караганда: НТО, 1988. - 36 с.

11. Ищук И.Г., Тарасова Т.Ф. Исследование пылесвязыва-ющей способности полимерных пленок // Обеспыливание в строительстве: Науч. тр. - Ростоа-на-Допу: РИСИ, 1990. - С. 4750.

12. Ищук Н.Г., Тарасова Т.Ф. Исследование пылевлагосвя-зывания системой латекс-ПО-бК - вода // Обеспыливание в

строительстве': Науч. тр. - Ростов-на-Допу: РИСИ, 1991. - С. 105109.

' 13. Тарасова Т.Ф. Исследование механизма пылесвязы-вапия естестясшшмп пылевлагосвязующнми составами // Внезапные выбросы угля п газа, рудничная аэрология: Науч. сообщ./ Ин-т горн, дела пм. А.А.Скоч!шсхого. - Мм 1592. - С. 193 -203.

14. А.с. N 155533-, (СССР). Способ связывания пыли / А.А.Цыдура, Т.Ф.Тарасова, В.В.ГТспоз. - Заявл. 14.11.87. Опубл. 07.01.90. Бюл. N 13.

15. А.с. N 1638149 (СССР). Состав для пылепедавления/ А.А.Цпцурз, М.М.Торегельднн, Т.Ф.Тарасоза. - Заявл. 11.03.33. Опубл. 20.03.91. Бюл. N 12.

16. Полошггельпсг решение по заявке N 4366391/03 (СССР). Состав для связывания пыли/ А. А.Цыцура, А.Н.Скопин, Т.Ф.Тарасова. Заявл. 26.09.90.

Тст.-зтп Фе^срезпа ТАРАСОВА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЫЛЕВЛАГОСПЯЗУЮ1ЦИХ СОСТАВОВ НА ПЫЛЯЩШ1 ПОВЕРХНОСТЯХ' УГОЛЬНЫХ PA3PE30D

Автореферат

дттосезгщяз па ccr^sanns учгпсЗ стг-

Г'.".*77Т,Т5, тгягпчесяпх пук

Ргтд^тгр Л.ПЛТетрг 'C-TI Пс.-^сг-гэ п егтзтз 23Л2.К92 г. Оер:.пт 62,5 % С4 1/16. Bjf\tfs«xa.zsa:pxa П сфггг. • ^ п Уч.-псл. л. 1,0. Тс^за ICOc a. . И?д. NC946 Тпп.з2S.-W& Институт гсрссгэягла :г.<. A.A.C-crirn:cscr3, 14С004, г. Л:zSepzi I iocs. сСл. Топограф зя керперецпл "Угол:. Гесстгэ", KGC01, г. Любердп Мсcs. cii.