Дослідження поверхневих фізико-хімічних властивостей вугілля в процесі його гідравлічного транспортування

Abstract

У статті в лабораторному і полігонному експериментах простежена еволюція поверхневих фізико-хімічних властивостей вугілля в процесі його гідравлічного транспортування. Лабораторна імітація процесу гідравлічного транспортування вугілля здійснювалася перемішуванням водовугiльної гiдросумiшi Т:Р = 1:1 в турбулентному режимi протягом 48 год, що еквівалентно переміщенню пульпи по вуглепроводу зi швидкiстю 2 м/с на вiдстань 350 км. Вихідним слугувало вугілля марки Г крупнiстю 0-2 та 0-0,1 мм Аᵈ=8,6%. Дисперсне середовище – дистильована вода, 0,2% розчин Ca(OH)₂ i 0,1% розчин Na₂SiO₃. Вугілля до і після гідравлічного транспорту досліджувалося методами ІЧ- та УФ-спектроскопії. Встановлено протiкання окиснювально-гiдролiтичних процесів, пов’язаних з приєднанням води до гiдрофiльних груп (карбоксильних, карбонiльних та iн.) i вимиванням окремих компонентiв у рiдку фазу. Реакцiї посилюються зi змiною рН середовища, тобто з введенням iнгiбiторiв корозiї вуглепроводу. Полігонне моделювання процесу гiдротранспорту коксiвного вугiлля виконане на гiдродинамiчному торi, який являв собою кiльце дiаметром 3 м iз стальної труби внутрiшнiм дiаметром 202 мм, встановлене вертикально. Кільце оберталося вiд рушiя з двигуном постiйного струму. Кільцевий вуглепровід наповнювався водовугiльною пульпою на 2/3 об’єму. Вихідний матеріал – вугiльна шихта для коксування Донецького басейну (Aᵈ =9,0%, St ᵈ =2,2%, крупнiсть 6 - 0 мм, марочний склад: Г - 33%; Ж - 33%; К - 25%; ПС - 9%). Відстань полігонного транспортування шихти – 2000 км. Вихідна шихта і пiсля гiдротранспортування на 300, 1000, 2000 км досліджувалася методом ІЧ-спектроскопії. Для шихти до і після гідравлічного транспорту визначався Дзета-потенціал поверхні вугільного матеріалу. За еволюцією ІЧ-спектрів проб встановлено окиснення вугільної фази, яке найбільш контрастно простежується при порівнянні спектрів вихідного вугілля і після гідравлічного транспортування на 1000-2000 км. Зi збiльшенням дальностi гідротранспортування змiни в спектрах збiльшуються. Суттєві зміни форми зерен в результаті їх обкочування в трубопроводі спостерігаються вже в точці 450 км 120 гідротранспортування. Гiдротранспорт веде до суттєвого зростанняĤ-потенцiалу вугільної поверхні. Це підтверджує її гідрофілізацію в процесі гідротранспорту.