Ефекти адсорбційного зниження міцності і розкриття поверхні порового простору твердої фази при підготовці водовугільного палива

Abstract

Попереднє змочування викликає зміну механічних властивостей твердих тіл внаслідок фізико-хімічних процесів, що обумовлюють зменшення поверхневої (міжфазної) енергії тіла (так званий ефект Ребіндера, 1928 р.). Зокрема, попереднє змочування проявляється в зниженні міцності і підвищенні крихкості, пластичності твердих тіл, що полегшує їх руйнування, диспергування. Сучасне теоретичне пояснення механізму дії ефекту Ребіндера включає, по-перше, розклинювальну дію адсорбованих у верхів’ях тріщин (дислокацій) молекул, особливо молекул поверхнево-активних речовин (ПАР), і також, по-друге, охолодження мікротріщин розміром у декілька атомів кристалічної ґратки у водному середовищі і у такий спосіб унеможливлення їх "заживляння". Наступні механічні впливи розширюють ці мікротріщини, що спричиняє більш легке і менш енерговитратне руйнування твердого тіла. Відомо, що при зволоженні кам'яного вугілля міцність його знижується на 18-20%. Ще більшого позитивного ефекту (адсорбційного зниження міцності вугілля мінімум в 2 рази), можна досягти в разі насичення вугільної маси розчинами поверхнево-активних речовин. Разом з тим, попереднє зволоження твердого матеріалу, специфічні адсорбційні процеси на вугільній поверхні, які викликають розкриття внутрішніх мікротріщин та пор, очевидно, можуть впливати і на інші характеристики вугільної маси. Зокрема, це має важливе прикладне значення при приготуванні водовугільного палива (висококонцентрованої водовугільної суспензії). У роботі емпірично виявлено вплив попереднього зволоження вугілля на реологічні характеристики суспензії, але теоретична інтерпретація цього явища відсутня. Мета статті – дослідження впливу попереднього змочування вугілля на характеристики водовугільного палива – текучість та седиментаційну стійкість та теоретична інтерпретація результатів.