ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2281970

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНОЙ СУСПЕНЗИИ

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНОЙ СУСПЕНЗИИ

Имя изобретателя: Леонов Андрей Михайлович (RU); Бычев Михаил Исаакович (RU); Петрова Галина Ильинична 
Имя патентообладателя: Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН
Адрес для переписки: 677018, г.Якутск, Республика Саха (Якутия), ул. Ленина, 43, ИГДС
Дата начала действия патента: 2003.12.02 

Изобретение относится к углеперерабатывающей промышленности, а именно к приготовлению водоугольной суспензии. Сущность: подбирают гранулометрический состав дисперсной фазы - угля крупностью 63-250 мкм. Перемешивают угль с водой. На полученную суспензию воздействуют полем постоянного магнита напряженностью 19,5-21,9 А/м. Технический результат: снижение вязкости.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к углеперерабатывающей промышленности, а именно к приготовлению из угля водоугольной суспензии (ВУС) с заданными реологическими характеристиками.

Целью настоящего изобретения является снижение динамической вязкости ВУС под действием поля постоянного магнита без добавления различных химических добавок.

В существующих технологиях магнитная обработка применяется для приготовления промывочных жидкостей, представляющих собой глинистую суспензию на водной основе (10 мас.%) на буровых установках. При этом магнитная обработка осуществляется переменным магнитным полем частотой 24,7-25,3 Гц и напряженностью 234-250 А/м, время воздействия 4 часа [А.с 1752919 СССР, кл. Е 21 В 21/06. Способ приготовления промывочной жидкости. / Л.П.Семенихина, В.Д.Шантарин, В.И.Семенихин (СССР). - 4 с.: ил.]. В способе [Патент 1797643 СССР, кл. Е 21 В 31/06. Способ приготовления промывочной жидкости / В.Д.Шантарин, Л.П.Семенихина, В.И.Семенихин (СССР). - 4 с.: ил.] условия указанного выше способа сочетаются с постоянным магнитным полем напряженностью, равной 30-32 единицы напряженности вертикальной составляющей магнитного поля Земли, при этом время воздействия сокращается до 15 минут. Максимальный эффект (снижение пластической вязкости) от магнитной обработки в обоих способах составляет 35,9 и 34,7% соответственно.

Эти способы относятся к приготовлению глинистых суспензий, которые по своим реологическим свойствам принципиально отличаются от угольных суспензий.

Предложен способ приготовления водоугольной суспензии с подбором гранулометрического состава дисперсной фазы суспензии [Корочкин Г.К., Мурко В.И., Своров В.А., Горлов Е.Г., Головин Г.С. Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий. // Химия твердого топлива - 2001. - №3. - С.13-28].

В качестве аналога выбран способ приготовления водоугольной суспензии, в котором снижение динамической вязкости достигается в результате введения в ее состав различных химических добавок [Корочкин Г.К., Мурко В.И., Своров В.А., Горлов Е.Г., Головин Г.С. Сырьевая база для приготовления высококонцентрированных водоугольных суспензий применительно к углепроводу Белово-Новосибирск. // Химия твердого топлива - 2000. - №3. - С.83-93].

Суть этого способа приготовления водоугольной суспензии заключается в том, что снижение динамической вязкости ВУС проводят в 2 этапа. На первом этапе осуществляют подбор гранулометрического состава суспензии, на втором вводят добавки. При этом добавка гумата натрия в количестве 1% от массы сухого угля позволяет снизить вязкость на 25%, а в случае использования углещелочного реагента (УЩР) на 39%. При увеличении концентрации вводимых добавок (более 1%) происходит повышение динамической вязкости суспензии. В этой технологии найдены оптимальные концентрации добавок, при которых снижение вязкости ВУС максимально. Дальнейшее снижение вязкости суспензии требует изменения гранулометрического состава дисперсной фазы ВУС, что связано с дополнительными затратами.

Описанные способы приготовления суспензии не позволяют оперативно регулировать динамическую вязкость, т.е. нет возможности повышения или снижения вязкости ВУС без дополнительных технологических операций, связанных с изменением дисперсной фазы или концентрации добавок в ВУС.

Сущность предлагаемого способа приготовления ВУС заключается в том, что осуществляется подбор гранулометрического состава дисперсной фазы - угля крупностью 63-250 мкм, перемешивание угля с водой и воздействие на суспензию постоянным магнитным полем напряженностью 19,5-21,9 А/м с достижением устойчивых значений вязкости за 420-150 сек от начала воздействия, т.е. в зависимости от крупности частиц, дальнейшее время воздействия не приводит к изменению установившейся динамической вязкости. В результате чего динамическая вязкость снижается на 7,8-51,7%.

Задача, на решение которой направлен предлагаемый способ:

- исключить из процесса приготовления суспензии введение дорогостоящих химических добавок.

Признаки, используемые для характеристики способа:

- напряженность поля постоянного магнита 19,5-21,9 А/м;

- время воздействия 420-150 сек.

Перечень чертежей

Фиг.1. Схема устройства для определения влияния магнитного поля на вязкость водоугольной суспензии.

1 - постоянный магнит;

2 - стакан;

3 - силовые линии магнитного поля;

4 - ротационный вискозиметр Viscotester VT-02;

5 - штатив.

 

Фиг.2. Изменение динамической вязкости во времени 50% суспензии без и под воздействием магнитного поля для угля класса 200-250 мкм.

Фиг.3. Изменение динамической вязкости во времени 50% суспензии без и под воздействием магнитного поля для угля класса 160-200 мкм.

Фиг.4. Изменение динамической вязкости во времени 50% суспензии без и под воздействием магнитного поля для угля класса 100-160 мкм.

Фиг.5. Изменение динамической вязкости во времени 50% суспензии без и под воздействием магнитного поля для угля класса 63-100 мкм.

Фиг.6. Изменение динамической вязкости во времени 55% суспензии без и под воздействием магнитного поля для угля класса 200-250 мкм.

Фиг.7. Изменение динамической вязкости во времени 55% суспензии без и под воздействием магнитного поля для угля класса 160-200 мкм.

Фиг.8. Изменение динамической вязкости во времени 55% суспензии без и под воздействием магнитного поля для угля класса 100-160 мкм.

Фиг.9. Изменение динамической вязкости во времени 55% суспензии без и под воздействием магнитного поля для угля класса 63-100 мкм.

В качестве источника магнитного поля использовался постоянный магнит 1 (фиг.1) с напряженностью магнитного поля Н, равной 20,7±1,2 А/м. Для приготовления суспензии был взят каменный энергетический уголь Нерюнгринского месторождения с содержанием золы Ad=12,5%, влаги W a=0,4% и выходом летучих веществ Vdaf=19,0%.

Суспензия помещалась в стакан 2, который устанавливался на магнит, так чтобы силовые линии магнитного поля 3 полностью воздействовали на суспензию.

Измерения вязкости проводились ротационным вискозиметром 4 Viscotester VT-02, закрепленным на штативе 5.

Измельчение угля для приготовления водоугольных суспензий осуществлялось двухстадийным помолом. На первой стадии исходный уголь измельчался на щековой дробилке до класса - 3 мм, а затем измельчение проводилось на планетарной мельнице в течение 45 с. Из полученного угля путем мокрого рассева выделялись классы: 200-250, 160-200, 100-160, 63-100 мкм.

Приготавливались два вида однокомпонентных суспензий: с содержанием твердой фазы 50 и 55%. Готовились они путем механического перемешивания одного класса угля с жидкой фазой (дисперсионной средой), в качестве которой использовалась дистиллированная вода.

Для определения влияния магнитного поля на вязкостные свойства ВУС измерения вязкости проводились в течение 300, 300, 420 и 540 с в суспензиях, приготовленных из классов крупности угля: 200-250, 160-200, 100-160, 63-100 мкм соответственно. При этом минимальное время воздействия магнитного поля для достижения устойчивого эффекта снижения динамической вязкости ВУС по перечисленным классам составляет 150, 150, 300 и 420 с. После прошествия этого времени динамическая вязкость ВУС остается постоянной.

Для получения сравнительных данных параллельно проводились измерения вязкости суспензии без воздействия магнитного поля. Значения вязкости ВУС и ее изменение без и под воздействием магнитного поля приведены в таблице и на фиг.2-9.

Технико-экономическая или иная эффективность.

Использование предлагаемого способа приготовления водоугольной суспензии по сравнению с существующими способами обеспечивает следующие преимущества:

а) возможность достижения заданной динамической вязкости ВУС путем регулирования напряженности магнитного поля;

б) исключается необходимость введения дорогостоящих добавок разжижителей для снижения динамической вязкости ВУС;

в) возможность приготовления водоугольной суспензии из более крупных классов угля (200-250 мкм).

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ приготовления водоугольной суспензии, заключающийся в подборе гранулометрического состава дисперсной фазы - угля крупностью 63-250 мкм, перемешивании угля с водой, отличающийся тем, что на суспензию воздействуют полем постоянного магнита напряженностью 19,5-21,9 А/м.

Версия для печати
Дата публикации 07.01.2007гг


вверх