Изучение взаимодействия углей с полимерными эмульсиями различного состава

В настоящей работе для оценки эффективности смачивания и агломерации угольных частиц полимерными эмульсиями применен комплекс методов, включающий изотермическую калориметрию, определение краевого угла смачивания, изучение проникновения капли эмульсии, ситовый анализ обработанных эмульсиями углей, электронную сканирующую микроскопию, определение водостойкости агломератов угольных частиц. Показано, что полимерные эмульсии различного состава проявляют схожие свойства при взаимодействии с углем. В результате полученных экспериментальных данных тепловых потоков углей при контакте с эмульсиями выявлены зависимости смачивания углей от их крупности и от концентрации эмульсии. Полученные значения краевых углов смачивания углей полимерными эмульсиями и оценка проникающей способности капли свидетельствуют о высокой эффективности их смачивания углей. Данные гранулометрического состава и электронной сканирующей микроскопии позволили установить, что применение полимерных эмульсий приводит к агломерации мелких угольных частиц, а также к образованию пленочного покрытия на поверхности углей. Показано, что образующиеся агломераты гидрофобны и устойчивы при взаимодействии с водой. Полученные данные согласуются с результатами проведенного опытно-промышленного испытания по обработке угля полимерной эмульсией для подавления угольной пыли на площадке перегрузочного пункта ООО «Разрез Аршановский».

Гаврилова Д. И. Изучение взаимодействия углей с полимерными эмульсиями различного состава // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2019. – № 12. – С. 86–101. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-12-0-86-101.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 18-77-10052).

Гаврилова Дарья Ивановна — инженер,
e-mail: d.gavrilova@misis.ru, НИТУ «МИСиС».

Гаврилова Дарья Ивановна,
e-mail: d.gavrilova@misis.ru

1. Guang Xu, Yinping Chen, Jacques Eksteen, Jialin Xu. Surfactant-aided coal dust suppression. A review of evaluation methods and influencing factors // Science of the Total Environment. 2018;639:1060—1076. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.05.182.
2. Parekh B., Aplan F. The critical surface tension of wetting of coal / Recent Developments in Separation Science. Vol. 4. CRC Press West Palm Beach, FL, 1978, pp. 107—113.
3. Корнев А. В., Коршунов Г. И., Корнева М. В. Современные методы оценки смачивающей способности шахтных составов для пылеподавления // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № S5-1. — С. 93—102.
4. Kost J. A., Shirey G. A., Ford C. T. In mine tests for wetting agent effectiveness. Bureau of Mines, United States Department of the Interior, Minerals Health and Safety Technology, 1980.
5. Standard test method for evaluation of wetting agents by the skein test ASTM D2281-10.
6. Walker P., Petersen E., Wright C. Surface active agent phenomena in dust abatement // Ind. Eng. Chem. 1952;44(10):2389—2393.
7. Wang Naiguo, Nie Wen, Cheng Weimin, Liu Yanghao, Zhu Liang, Zhang Lei. Experiment and research of chemical de-dusting agent with spraying dust-settling // Procedia Engineering. 2014; 84:764—769. DOI: 10.1016/j.proeng.2014.10.494.
8. Tao Fan, Gang Zhou, Jiayuan Wang. Preparation and characterization of a wetting-agglomeration-based hybrid coal dust suppressant // Process Safety and Environmental Protection. 2018;113:282—291. DOI: 10.1016/j.psep.2017.10.023.
9. Crowl V., Wooldridge W. A method for the measurement of adhesion tension of liquids in contact with powders // Wetting. 1967;25:200—212.
10. Wang Y., Tien J. C., Wilson J. W., Erten M. Use of surfactants for dust control in mines. A laboratory study. 1991.
11. Zhou Q., Qin B., Ma D., Jiang N. Novel technology for synergetic dust suppression using surfactant-magnetized water in underground coal mines // Process Safety and Environmental Protection. 2017;109:631—638. DOI: 10.1016/j.psep.2017.05.013.
12. Zhang J., Shao Y., Huang N. Measurements of dust deposition velocity in a wind-tunnel experiment // Atmospheric Chemistry and Physics. 2014;14(17):8869—8882. DOI: 10.5194/acp-14-8869-2014.
13. Qun Zhou, Botao Qin, Jun Wang, Hetang Wang, Fei Wang. Effects of preparation parameters on the wetting features of surfactant-magnetized water for dust control in Luwa mine, China // Powder Technology. 2018;326:7—15. DOI: 10.1016/j.powtec.2017.12.002.
14. Эпштейн С. А., Гаврилова Д. И., Завелев И. Г., Шамшин С. А., Юрин Е. Ю. Опыт применения полимерной эмульсии для снижения пыления углей при их перемещении // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 10. — С. 5—15. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-10-0-5-15.
15. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость / Пер. с англ. В. А. Эльтеков, Ю. А. Эльтеков. Под ред. К. В. Чмутова. — М.: Мир, 1970. — 407 с.
16. Эпштейн С. А., Гаврилова Д. И., Коссович Е. Л., Адамцевич А. О. Использование тепловых методов для оценки склонности углей к окислению и самовозгоранию // Горный журнал. — 2016. — № 7. — С. 100—104. DOI: 10.17580/gzh.2016.07.22.
17. Epshtein S., Gavrilova D., Kossovich E., Nesterova V., Nikitina I., Fedorov S. Technologies of coatings employment for coals oxidation resistance improvement // AIMS Energy. 2019;7(1):20—30. DOI: 10.3934/energy.2019.1.20.