Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий Баранова Марина Петровна

Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий
<
Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Баранова Марина Петровна. Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий : Дис. ... канд. техн. наук : 05.14.04 Красноярск, 2006 115 с. РГБ ОД, 61:06-5/3186

Содержание к диссертации

Введение

1. Анализ современного состояния проблемы получения и использования водоугольных суспензий 8

1. 1. Влияние различных факторов на качество и эксплуатационные параметры ВУС 8

1. 1. 1. Изменение свойств ВУС в зависимости от физико-химического состава угля 13

1. 1.2. Влияние процесса размола угля на характеристики ВУС 17

1. 1.3. Процесс гомогенизации и структурообразования ВУС 21

1. 2. Особенности сжигания водоугольных суспензий 24

1.3. Модификация водоугольных суспензий пластифицирующими добавками 29

1. 4. Экологические аспекты использования ВУС 33

1. 5. Задачи исследования 34

2. Методика экспериментального исследования и выбор оборудования 36

2. 1. Характеристики исходного сырья 36

2. 2. Методика получения ВУС 38

2. 3. Определение реологических характеристик суспензий 41

3. Получение и исследование свойств ВУС в лабораторном масштабе 44

3.1. Влияние химических реагентов на реологические характеристики ВУС 44

3.2. Влияние влажности исходных углей на реологические характеристики водоугольных суспензий 52

3.3. Оценка влияния использования в качестве твердой фазы ВУС шихты углей разной степени метаморфизма 57

3. 4. Оценка влияния температуры на реологические характеристики водоугольных суспензий из бурых углей 61

3.5. Описание феноменологической модели 65

4. Получение ВУС в опытно-промышленных масштабах 67

4. 1. Получение ВУС на экспериментальном стенде 67

4. 2. Исследование седиментационной стабильности ВУС, полученной на опытно-промышленном оборудовании 77

4. 3. Получение ВУС на базе шихты разнометаморфизованных углей 82

Глава 5. Получение ВУС на промышленном оборудовании 89

Основные научные результаты и выводы 98

Литература

Введение к работе

Актуальность темы диссертации. Получение водоугольных суспензий (ВУС) с последующим их транспортом и использованием в качестве энергетического топлива является одним из перспективных путей перевода углей в жидкоподвижное состояние и обеспечения экологических требований по токсичным выбросам в окружающую среду при сжигании твердых топлив, а также для замены мазута в энергетических установках. При сжигании ВУС вместо пылеугольного топлива уменьшаются выбросы в атмосферу оксидов серы (на 20%), оксидов азота (на 30%) благодаря связыванию этих соединений минеральной компонентой. Значительно снижаются выбросы монооксида углерода. Избыток влаги в зоне сгорания приводит к изменению качественного состава золошлаковых отходов, что упрощает проблему их утилизации. Возможность использования в процессе получения ВУС некондиционных углей и отходов угледобычи, углепереработки и других производств позволяет решать вопросы ресурсосбережения.

В настоящее время отсутствуют теоретические методы и научно-обоснованные технологические решения, позволяющие подбирать рецептуру ВУС, режимы их получения, дающие существенный ресурсосберегающий эффект в промышленных теплоэнергетических устройствах и использующих тепло системах и установках. Для каждого типа угля требуется индивидуальный подход при производстве ВУС, который подбирается экспериментально: режим помола, гранулометрический состав угля, разжижающие и стабилизирующие добавки, режим гомогенизации и другие. Для Сибирского региона основным энергоносителем является твёрдое топливо, которое отличается относительной дешевизной и доступностью. Это канско-ачинские бурые угли, а так же отходы угледобычи и обогащения, каменные угли открытой добычи. Создание и усовершенствование технологий производства ВУС из этих топлив представляется наиболее актуальным и

5 : экономически перспективным. Работа была выполнена в рамках программы

і «Экологически чистая энергетика»

Цель работы состоит в разработке и совершенствовании технологических решений по получению ВУС из бурых углей с использованием отходов ; угледобычи, углепереработки и других производств.

Задачи исследования:

1. Исследовать возможность использования в качестве і пластифицирующих агентов в технологическом процессе получения ВУС | отходов целлюлозобумажных производств, окисленных бурых углей, I технологической воды, щелочных растворов, а также возможность утилизации \ некондиционных углей в виде ВУС на основе шихты;

  1. Установить влияние ряда факторов (рН химических добавок, і зольности, влажности угля, температуры) на технологические характеристики і буроугольных суспензий;

  2. Разработать феноменологическую модель получения водоугольной \ суспензии;

  3. Выполнить подбор параметров эффективной технологии получения ; буроугольных ВУС на пилотной лабораторной установке;

  4. Разработать технологическую схему получения ВУС на базе бурых ; березовских углей с использованием серийного промышленного оборудования;

6. Экспериментально доказать эффективность усовершенствованной
\ технологии производства и сжигания буроугольной ВУС на уровне
; промышленных испытаний.

Научная новизна работы и основные положения, выносимые на защиту:

1. Предложен способ получения ВУС из бурых углей с использованием
отходов угледобычи, углепереработки и других производств, а также

і некондиционных углей в присутствии различных пластифицирующих агентов;

2. Установлены зависимости влияния температуры, рН добавки,
! зольности и влажности угля на эксплуатационные характеристики ВУС из

бурых березовских углей;

3. Впервые с позиций физико-химической механики дисперсных систем
'показана возможность получения транспортабельных ВУС на основе смесей
і углей разной степени метаморфизма в лабораторном и в опытно-
промышленном масштабе;

4. Предложена феноменологическая модель получения водоугольной
: суспензии из бурых углей с использованием отходов угледобычи,
\ углепереработки и других производств, позволяющая на стадии

проектирования технологического оборудования выбирать режим его работы с учетом гранулометрического состава и основных физико-химических свойств \ углей;

5. Разработана и испытана технология двухстадийного получения
; буроугольных ВУС на промышленном оборудовании с использованием в

качестве несущей среды технологической воды, .позволяющая получать I водоугольные суспензии с заданными технологическими параметрами.

Практическая значимость результатов работы состоит в том, что выполненные исследования позволили разработать и научно обосновать 'технологические решения по внедрению буроугольных ВУС, полученных с

использованием отходов угледобычи, углепереработки и других производств,

для применения в теплотехнологических и теплоэнергетических системах и і комплексах. Предложенная технология получения ВУС позволяет решить ряд : вопросов экологической безопасности и ресурсосбережения за счет : расширения ассортимента источников сырья. Разработана промышленная схема

получения ВУС на серийном оборудовании без дополнительной модернизации ; последнего.

Внедрение результатов работы осуществлено на Ачинском ; глиноземном комбинате (АГК) в опытно-промышленном и промышленном ; масштабе в печи обжига цементного завода, а также в учебный процесс КГТУ и

научно-исследовательскую практику в Проблемной лаборатории і кавитационной технологии КГТУ. Внедрение подтверждается \ соответствующими актами.

Достоверность результатов работы обеспечивается использованием

* методов исследования, соответствующих современному состоянию в области

химии твердого топлива, реологии, теоретической теплотехники и

гидродинамики. Результаты, полученные различными методами (например,
; данные экспериментальных наблюдений и расчетные параметры), достаточно

удовлетворительно совпадают и не противоречат основным физическим \ закономерностям и данным, полученными другими исследователями.

Личный вклад автора заключается в постановке и реализации задач

і исследования, разработке основных положений научной новизны и

; практической значимости, внедрении полученных результатов совместно со

специалистами Ачинского глиноземного комбината, которым автор выражает

ф глубокую благодарность за помощь в работе.

Апробация работы и публикации. Основные материалы и результаты исследований докладывались и обсуждались на Всероссийской НПК І «Основные направления открытой угледобычи и переработки КАУ» \ (Красноярск, 1990), Всероссийской НІЖ «Стратегия социально-: экономического развития города Красноярска до 2010г.» (Красноярск, 2004), III : Международной НІЖ студентов, аспирантов и молодых ученых (Пермь, 2005), \ VIII и IX Международной НІЖ «Химия - XXI век: Новые технологии, новые \ продукты» (Кемерово, 2005, 2006).

Основные результаты диссертационного исследования содержатся в 6
отчетах по НИР и опубликованы в 10 печатных работах, в том числе 5 в

; центральной печати из списка изданий, рекомендованных ВАКом.
\ Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, пяти

і разделов, основных результатов и выводов, изложенных на 112 страницах, содержит 18 рисунков, 22 таблицы и список литературы из 122 наименований.

Изменение свойств ВУС в зависимости от физико-химического состава угля

Высококонцентрированные водоугольные суспензии представляют собой микрогетерогенные системы, предназначенные для дальнего гидротранспортирования и прямого сжигания в котлах ТЭЦ. Поэтому к петрографическому составу твердой фазы предъявляются особые требования не только с точки зрения обеспечения оптимальных реологических параметров и стабильности ВУС, но и достижения максимального теплового эффекта при сжигании.

Химическая характеристика углей изменяется как при переходе от одного ,-петрографического типа к другому на одном и том же месторождении, так и в пределах одного типа угля на разных месторождениях. Результаты многих исследований свидетельствуют о том, что широкий диапазон изменения элементного состава и теплоты сгорания в пределах каждой стадии метаморфизма находятся в зависимости от петрографического состава и степени окисления угля [29]. Петрографический состав ископаемых углей определяется соотношением органической и неорганической составляющих, существенно отличающихся друг от друга по своим физическим и физико-химическим свойствам. Многообразие свойств органической массы углей -определяется главным образом их микрокомпонентным (мацеральным) составом. Микрокомпоненты представляют собой мельчайшие элементы растительного материала, обладающие, с одной стороны характерными и структурными признаками, с другой - изменчивыми в результате метаморфизма химическими и физическими свойствами. Основными группами микрокомпонентов бурых углей являются витринит, фюзинит (инертинит), липтинит. Различие их свойств особенно интенсивно проявляется на низких стадиях метаморфизма. По сравнению с другими микрокомпонентами фюзинит отличается повышенной плотностью, пониженной сорбционной способностью и незначительным выходом летучих веществ в процессе термической деструкции. По данным исследований [30] эффективность сжигания угля находится в обратной зависимости от содержания фюзенированных микрокомпонентов. Мацералы группы инертинита полностью не выгорают в топках и дают содержание „горючего в летучей золе свыше 40%. По сравнению с витринитовыми углями сжигание угля с высоким содержанием фюзенированных компонентов должно проводиться при более высоких температурах с повышенным коэффициентом избытка воздуха и при увеличении времени пребывания углей в топке. Существенное влияние на свойства ВУС оказывает минеральная часть углей [31-33]. Во многих работах отмечено повышение вязкости суспензий с увеличением зольности углей. Однако известны работы, когда высокое содержание минеральной части не препятствовало получению суспензий с высокой концентрацией твердой фазы [34-36]. Очевидно, что общая зольность угля, как один из показателей топлива, указывает лишь на количество балласта, нежелательного по технологическим и экономическим причинам, но не отражает истинной роли минеральной части.

Со снижением степени метаморфизма углей уменьшается содержание глинистых веществ - кремнезема и глинозема и увеличивается относительное содержание кальция, магния и железа в минеральной части, что обусловлено наличием в углях функциональных групп, удерживающих металлы. Вследствие этого высокое содержание оксида кальция в золе отмечается преимущественно для бурых и окисленных каменных углей [37]. В бурых углях Канско Ачинского бассейна основное количество кальция, магния и натрия сосредоточено в виде гуматов [38]. В работах [39], [40] была установлена " зависимость между текучестью водоугольных дисперсий, концентрации твердой фазы и содержанием в ней различных минеральных компонентов. Показано, что присутствие в твердой фазе глинистых минералов, особенно монтмориллонита и гидрослюды, отрицательно влияет на текучесть суспензий, но повышают прочность коагуляционной структуры ВУС. Удаление глинистых минералов в процессе обогащения углей до определенного уровня, зависящего ; от соотношения между этими минералами, способствует не только снижению вязкости суспензии, но и позволяет стабилизировать ее реологические ; параметры во времени. Наличие на глинистой поверхности катионов кальция и і магния делает ее сорбцинно активной к анионоактивным реагентам, которые применяются в качестве химических добавок в высококонцентрированных водоугольных суспензиях. Закрепление ПАВ на глинистых минералах і приводит к сокращению доли реагента, адсорбированного на поверхности I угольных частиц, что способствует возникновению коагуляционных контактов, \ упрочению пространственной структуры ВУС [41].

Водорастворимые неорганические составляющие в минеральной части : угля (катионы кальция, магния, алюминия, марганца, железа, калия и анионы \ SO/ , СГ) отрицательно влияют на текучесть водоугольных суспензий [42—45].

Было обнаружено, что валентность катионов оказывает большое влияние на : реологию ВУС, причем степень влияния увеличивается с валентностью ; катионов. Влияние растворимой неорганической части минеральных примесей угля на свойства ВУС также отмечено и в работе [46], в которой показано, что \ поверхностный заряд( дзета потенциал) имеет более высокие значения в случае углей с низким содержанием соединений кальция, магния и железа. Отсюда -: следует, что максимальной концентрации твердой фазы при требуемых і реологических характеристиках водоугольных суспензий можно достичь І снижением содержания в них минеральных примесей до определенной степени. Одно из важнейших свойств бурых углей - их высокая гидрофильность, :под которой понимается вся масса удерживаемой углем воды. С гидрофильностью связаны многие физико-химические свойства и : технологические особенности бурых углей. Гидрофильные компоненты имеют ; активные функциональные друппы (ОН", СООН и др.), способные образовать і водородные связи при взаимодействии друг с другом и с молекулами полярных -: жидкостей, в т.ч. воды.

Модификация водоугольных суспензий пластифицирующими добавками

В настоящее время можно считать установленным [111], что получение водоугольной суспензии с требуемыми для гидротранспорта и сжигания показателями по дисперсности, концентрации, вязкости невозможно без применения пластифицирующих добавок.

В число операций, составляющих процесс приготовления ВУС, входят помол угля и перемешивание угля с водой и диспергирующими добавками. Еще раз следует отметить, что весь комплекс операций, их взаимосвязь оказывают воздействие на конечный результат всего процесса. Так, не только тип диспергирующей добавки и ее количество (а эти параметры должны і определяться индивидуально для каждого отдельного типа угля), но и способ введения влияет на конечные характеристики ВУС. Предпочтительным является введение добавки в процессе помола совместно с водной фазой, тем ; более что, в основном, применяют мокрый способ помола. Благодаря этому уже на стадии помола происходит равномерное распределение добавки между частицами угля и обеспечивается наилучшее взаимодействие добавки с поверхностью угля, за счет чего и достигается воздействие добавки на

Характеристики ВУС. Однако, возможно введение добавки и после помола і угля и перемешивания его с водой. В [112] введение добавки рекомендуют осуществлять в несколько приемов на различных этапах помола, за счет чего достигается сокращение расходов добавки при обеспечении аналогичных оптимальных характеристик ВУС, имеющих место при разовом введении добавки в начале помола. Такой способ предоставит существенные экономические преимущества при крупномасштабном производстве ВУС.

Исследования Ребиндера [113] показывают, что стабилизация суспензий і обусловливаются поверхностными силами, возникающими в тонких оболочках, окружающих частицы дисперсной фазы. Роль стабилизирующих добавок, придающих устойчивость суспензии (например кальцинированной соды, ;пирофосфата натрия, хлоридов железа и алюминия, щелочных солей ; органических кислот, сульфатного щелока и др.) заключается в том, что, адсорбируясь на частицах дисперсной фазы, они образуют вокруг частиц ; оболочки, уменьшающие действие сил сцепления и препятствующие непосредственному соприкосновению и коагуляции частиц. В качестве стабилизаторов раньше применяли смолы и их фракции, различные мыла; ; теперь же используют синтетические продукты сложного состава, которые относятся к поверхностно-активным веществам. К настоящему времени исследованы тысячи веществ для стабилизации ВУС [111], тем не менее, в : случае использования бурого угля конкретного месторождения и даже разреза, возникает необходимость индивидуального подбора химической добавки с целью снижения реологических характеристик и достижения необходимой : стабильности в статических и динамических условиях.

Поскольку пластификаторы представляют собой химически активные і вещества и вводятся в суспензию в виде водного раствора, химический состав воды существенно сказывается на их эффективности. Вязкость суспензии \ зависит также от рН среды [114], вида и концентрации различных водорастворимых химических присадок. В ряде случаев состав природной :воды таков, что некоторые пластификаторы в данной среде совершенно неэффективны [115]. Это определяет необходимость тщательного анализа и : контроля состава технической воды, подбора минеральных присадок и оптимизации сочетания состава воды с подходящими типами пластификаторов.

Наиболее интенсивное исследование области синтеза добавок проводится в Японии и США. Исследованы диспергирующие агенты, представляющие собой формальдегидный конденсат сульфонатнафтеновых соединений. В комбинации с солями щелочных и щелочно-земельных металлов они вводятся в суспензию в количествах 0,01-5,0 мас.%. При этом вязкость получаемых і суспензий не превышает 2,4 Пас при крупности угля менее 200 мкм., содержание дисперсной фазы 57-60 мас.% [116, 117]. К недостаткам этого метода следует отнести то, что введение щелочных и щелочно-земельных I металлов при последующем сжигании ВУС приводит к корродированию І используемого оборудования. Кроме вышеуказанных применяли так же добавки ; сульфополициклических ароматических алкилсодержащих соединений или их солей (сравнительно дорогостоящих) в количестве 0,01-5,0% и 0,001-1,0% _ ; углеводородных масел. Применительно к России производство алкилсульфонатов : на базе высших спиртов для приготовления ВУС ограничивается нехваткой сырья, і так же как и производство неионогенных ПАВ на базе окиси этилена. В последние годы производство высших кислот резко снизилось, хотя исходного сырья при ; депарафинизации дизельного топлива можно получить достаточно много. Прирост производства окиси этилена осуществляется только за счет зарубежных поставок и медленными темпами. Производство алкилсульфонатов, ; полученных сульфированием высших а-олефинов, также весьма ограничено. ; Вообще же для целей стабилизации ВУС применение новейших ПАВ пока нерентабельно - эти соединения весьма дороги и дефицитны. Ресурсы получаемых при окислении твердых парафинов моющих средств (мыла) более широки, однако их также не хватает.

Определение реологических характеристик суспензий

Полученные ВУС анализировали на массовую долю твердой фазы, гранулометрический состав, вязкость и стабильность. Массовую долю твердой фазы определяли высушиванием при 105С (ГОСТ 11014-84). Содержание мелких классов до 50 мкм в суспензии составило в среднем 75%. Размер частиц определяли влажным фракционированием на ситах (ГОСТ 2093-82). Реологические характеристики измеряли на ротационном вискозиметре «REOTEST-2» при скорости сдвига 0,3-145,8 с"1 со стандартной измерительной системой цилиндров «Н». Реологические испытания проводили при температуре 25С. Реологические характеристики ВУС оценивались по структурной вязкости (Мс), пределу текучести (Го), коэффициенту консистентности (К) и индексу потока («).

«REOTEST-2» представляет собой систему коаксиальных цилиндров, включающих измерительный цилиндр, измерительный сосуд и термостатируемый сосуд для поддержания необходимой температуры. Исследуемое вещество заливалось в наружный неподвижно устанавливаемый цилиндр. В зависимости от предполагаемой вязкости измерение производилось с использованием одного из пяти цилиндров, имеющих различные геометрические размеры. Количество измеряемого вещества колебалось от 10 до 50 мл, что определялось размером цилиндра. «REOTEST-2» позволяет работать при 24 различных числах оборотов или градиентах сдвига благодаря 12-ти ступенчатому реверсивному редуктору с синхронным двигателем. Замеры начинали при низких значениях скоростей сдвига, постепенно повышая их (1в, 1а, Ив, Па). Показания отсчитывали на индикаторном приборе. Увеличение скорости сдвига производили путем увеличения скорости вращения измерительного цилиндра, переключением редуктора (например, последовательностью переключения ступеней 1а, 2а, За,.... 12а). Если показания на индикаторном приборе зашкаливали, то прибор переключали на 2-й диапазон работы.

Между отсчитываемыми измеренными значениями и ; реологическими параметрами имеет место следующая взаимосвязь. Сдвигающее напряжение гч и скорость сдвига D4 относятся к радиусу внутреннего цилиндра коаксиальной цилиндрической системы. Для сдвигающего напряжения г ч, действующего в исследуемом материале, получается: т н = Z а, где тч - сдвигающее напряжение (10"1 Па), Z - постоянная цилиндра (10 1 Па і деление шкалы), а - отсчитываемое значение шкалы на индикаторном ] приборе (деление шкалы). Скорость сдвига D4 (с"1), называемая часто "скоростью {деформации" указывает перепад (градиент) скоростей в кольцевой щели. ; Скорость сдвига указана для всех ступеней скорости вращения (число оборотов) и измерительных устройств в прилагаемой к прибору таблице ступеней. : Скорости сдвига, указанные в таблице действительны для частоты сети v равной І 50 Гц. Отклонение в частоте сети от данного значения требует корректировки ; скорости сдвига по следующей формуле: AK = A-V/50, где D4K - скорректированное значение скорости сдвига (с"1), D4 - скорость сдвига по таблице ступеней (с 1), v - частота сети (Гц). По измеренному сдвигающему напряжению тч и скорости сдвига D4 вычисляется динамическую вязкость т. ті =г ч-100%/А, где г - динамическая вязкость (МПа-с), тч — сдвигающее напряжение (10"1 Па), \ D4 - скорость сдвига (с 1).

Исходя из неньютоновского характера течения исследуемых систем, значения вязкости, полученные для разных ступеней (при различных числах оборотов) сильно отличаются друг от друга, имея более близкие значения для ; последних ступеней, примерно с 9 по 12, т.е. когда происходит достаточно полное разрушение структуры. Поэтому в практических расчетах вычисляли \ "пластическую" или "структурную" вязкость. С этой целью сначала ; суммировали величины полученных числовых значений вязкости и находили і среднюю цифру для диапазонов їв, 1а, Ив, Па, с 9 по 12 позиции, затем получив таким образом 4 величины (или меньше, если провести измерение на обоих ; диапазонах было невозможно), опять находили среднюю величину, которую ; и принимали за окончательное значение структурной вязкости.

Оценка влияния температуры на реологические характеристики водоугольных суспензий из бурых углей

В литературе не найдено информации по влиянию температуры на реологические характеристики буроугольных ВУС. Поэтому целью данной работы стало изучение реологических характеристик ВУС в диапазоне изменения температур от минус 8 до 80 С. Выбор диапазона температур і обусловлен возможным диапазоном условий эксплуатации. Получение водоугольной суспензии производилось по методу мокрого ; помола в шаровой барабанной мельнице МБ Л - 028. В качестве твердой фазы ВУС в данной работе использовали уголь марки Б2 Березовского месторождения (таблица 2.1). Для того чтобы исключить влияние количества : фракций твердой фазы. на реологические характеристики суспензий, фракционный состав всех полученных ВУС соответствовал значениям: : фракция 0-200 мкм - 85-95 %; фракция 0-100 мкм - 70-80 %; более 1мм - до ; 1 %. Содержание твердой фазы составило 40-41 %. І В ходе экспериментальных работ исследовались суспензии, полученные ; без химических добавок и с применением NaOH в количестве 0,5 % на сухую ; массу угля. Контроль содержания твердой фазы ВУС осуществлялся до и после измерений реологических параметров. Изменение концентрации угля в ВУС за счет испарения воды в процессе проведения эксперимента не превышало ; 0,3-0,5%.

Для определения реологических характеристик при различных температурах пробы суспензий помещались в измерительную полость прибора ;(REOTEST-2) и термостатировались в течение 15 минут вместе с измерительной системой.

На рисунке 3.9 представлены зависимости структурной вязкости и .динамического напряжения сдвига от температуры ВУС. При повышении температуры от 6 до 80С структурная вязкость ВУС как с добавками NaOH, ;так и без уменьшается практически в 2 раза. При этом использование пластификатора значительно снижает структурную вязкость суспензий, что, в свою очередь, дает возможность повысить количество твердой фазы в ВУС.

Динамическое напряжение сдвига у суспензий, полученных без использования щелочи, уменьшается до 36 Па с повышением температуры до 60С, а при дальнейшем повышении температуры начинает увеличиваться. При использовании в качестве пластификатора щелочи динамическое напряжение ; сдвига монотонно увеличивается с 9,5 Па при температуре 4С до 21,5 Па при ; 80С.

Динамическое напряжение сдвига определяет упругие свойства суспензий и зависит от характера взаимодействия твердых частиц в жидкой ; фазе: При повышении температуры от 4 до 60С упругие свойства этой структуры уменьшаются вследствие ослабления взаимодействия между : частицами. При дальнейшем повышении температуры это взаимодействие ; вновь начинает увеличиваться, очевидно, за счет увеличения объема частиц при ; набухании. Для ВУС с использованием NaOH объем частиц твердой фазы \ начинает увеличиваться при более низких температурах (20С) в результате взаимодействия гидроксида натрия с углем. Для того чтобы установить влияние продолжительности и температуры хранения на реологические характеристики ВУС пробы суспензий массой 100 г \ каждая выдерживали при температурах 4, 24 и 52С. После заданного времени хранения при фиксированной температуре определялись реологические : характеристики ВУС. Рисунок ЗЛО показывает, что при хранении суспензий в течение 15-20 суток происходит снижение динамического напряжения сдвига и : увеличение структурной вязкости суспензий без добавок. Наибольшая степень \ изменения указанных реологических характеристик отмечается при 50-52 С. У суспензий, полученных с использованием гидроксида натрия, реологические параметры при хранении при температурах 4 и 24С не меняются в течение : указанного времени. При 52С наблюдается небольшое повышение значений вязкости и динамического напряжения сдвига.

Так как под воздействием низких температур в зимнее время может произойти замораживание суспензии, было исследовано влияние низких температур на реологические характеристики ВУС; Замораживание углей : может приводить к деструкции макромолекул их органической массы : вследствие возникновения механических сил, которые развиваются в процессе \ роста кристаллов льда. Кроме того, при замораживании угля наблюдаются і механохимические изменения свойств угля [9].

Похожие диссертации на Совершенствование технологии получения водоугольных суспензий