DE2912326C2 - Wet dust control method - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur nassen Staubbekämpfung, bei dem das Staubbindevermögen des Wassers durch chemische Zusatzmittel erhöht wird.The invention relates to a method for wet dust control in which the dust binding capacity of water is increased by chemical additives.
Die Erfindung findet in Industriezweigen Anwendung, wo bei Arbeitsprozessen Staub entsteht bzw. eine Staubentstehung befürchtet werden muß, insbesondere dient sie zur nassen Staub- und Silikosebekämpfung im Steinkohlebergoau, Erzbergbau, in der Kaliindustrie, auf dem Arbeitsgebiet »Bau, Steine, Erden« und Gebieten, die sich vergleichbaren StüubproLemen gegenübersehen. Deutliche Vorteile sind hisbzz ndere in Verbindung mit den verschiedenen Tränkverfahi>m im Bergbau und bei der Bedüsung und Berieselung beim maschinellen Abbau von Mineralien erzielt worden.The invention is used in branches of industry where dust is generated during work processes or where there is a risk of dust generation, in particular it is used to combat wet dust and silicosis in coal mining, ore mining, in the potash industry, in the field of "construction, stones, earth" and areas who are faced with comparable room problems. Significant advantages have also been achieved in connection with the various impregnation processes in mining and with sprinkling and sprinkling in the mechanical extraction of minerals.
Staubbekämpfungsmaßnahmen im Bergbau stellen heute einen wesentlichen Beitrag zur Humanisierung des Arbeitsplatzes und somit auch der Arbeitsplatzerhaltung dar. In den Alveolen der Lungen abgelagerter Staub, der nicht mehr aus der Lunge abtransportiert werden kann, ist Ursache für das Auftreten von Pneumokoniose bzw. Silikose (Staublunge), einer meldepflichtigen und entschädigungspflichtigen Berufskrankheit, an der auch heute noch jährlich ca. 1000 Personen in der Bundesrepublik Deutschland erkranken. Durch medizinische Untersuchungen weiß man heute, daß sich nur ein Teil des eingeatmeten Staubes, nämlich kleinste Teilchen Quarzstaub einer Teilchengröße unter 10 μπι, in den Alveolen ablagert, die Funktion der Atmungsorgane beeinträchtigen und zu schweren sekundären Kreislaufstörungen und schließlich zum frühzeitigen Tod führen.Dust control measures in mining today make a significant contribution to humanization of the job and thus also the retention of jobs. Deposited in the alveoli of the lungs Dust that can no longer be removed from the lungs is the cause of the occurrence of Pneumoconiosis or silicosis (dust lung), one notifiable occupational disease that is subject to compensation, from which around 1000 People in the Federal Republic of Germany fall ill. You know through medical examinations today that only a part of the inhaled dust, namely the smallest particles of quartz dust of one particle size below 10 μπι, deposited in the alveoli that Impaired function of the respiratory organs and lead to severe secondary circulatory disorders and ultimately lead to premature death.
Abbaumaschinen und Bandübergaben sowie durch Kohlenstoßtränkung aus dem Staub oder den Strecken ein. Um das Staubbindevermögen des Wassers zu erhöhen, ist bereits die Verwendung von Zusatzmitteln auf der Basis von Tensiden (Netzmitteln) oder Calciumchlorid vorgeschlagen worden (R Seewald, J. Klein, H. Bremer, H. Jüntgen, »Untersuchungen über die Beuetzungseigensehaften von Stäuben und über die optimale Anwendung geeigneter Zusatzmittel für dieMining machines and belt transfers as well as coal impact impregnation from the dust or the routes a. In order to increase the dust binding capacity of the water, the use of additives is already necessary on the basis of surfactants (wetting agents) or calcium chloride have been proposed (R Seewald, J. Klein, H. Bremer, H. Jüntgen, “Investigations on the Wetting properties of dusts and about the optimal application of suitable additives for the
ίο Verbesserung der Staubbekämpfung mit W^ser«, Silikosebericht Nordrhein-Westfalen Band 11/1977, Glückauf-Verlag; M. Reinhardt »Neuheiten auf der Dust Control Exhibition des National Coal Board«, Glückauf-Verlag, Glückauf 21/1974; H. D. Bauer, H. G. ίο Improving dust control with water ", Silicosis report North Rhine-Westphalia Volume 11/1977, Glückauf-Verlag; M. Reinhardt "Innovations at the Dust Control Exhibition of the National Coal Board", Glückauf-Verlag, Glückauf 21/1974; HD Bauer, H. G.
iä Klinker, »Die Wirksamkeit oberflächenaktiver Stoffe bei der nassen Staubbekämpfung an Walzenschrämladern«, Glückauf-Verlag, Glückauf 5/1971).iä Klinker, »The effectiveness of surface-active substances during wet dust control on shearer loaders «, Glückauf-Verlag, Glückauf 5/1971).
In der Zeitschrift Bergbau 7/1978, S. 313—319, wird über Untersuchungen zur Steigerung der Wirksamkeit des an den Walzenschrämladern eingesetzten Bedüsungswassers unier Verwendung von nichtionogenen Netzmitteln wie polyalkoxylierten Nonylphenolen bzw. von Calciumchlorid berichtet Nach dem Verfahren der DE-AS 12 45 909 werden als Bindemittel bei der Entfernung fester oder flüssiger Schwebeteilchen aus Luft und Gasen in Gasreinigungsanlagen ebenfalls nichtionische Netzmittel, nämlich wasserunlösliche Alkylenoxid-Anlageru^gsprodukte an lipophile Reste enthaltende Verbindungen verwendet die nicht oder nur schwach schäumende wäßrige Lösungen ergeben und sich aus diesen Lösungen in öliger Form abscheiden. Zur Staubbekämpfung schlägt die DE-PS 8 04 203 den Einsatz von wäßrigen Lösungen von Alkylarylsulfonaten mit mindestens 10 Kohlenstoffatome enthaltenden Seitenketten und von hygroskopischen Alkoholen vor, während nach der DE-PS 809 663 Gemische aus anderen Netzmitteln mit mehrwertigen hygroskopischen Alkoholen verwendet werden. Arylalkylsulfonate sind Verbindungen mit dem typischen Aufbau aus einem hydrophilen und einem Iipophiler Rest, wie er zahlreiche Tenside kennzeichnet Auch die Verwendung wäßriger Lösungen von Kondensationsprodukten aus einem Alkylolamin und einer höheren organischen Fettsäure ist bereits zur Staubniederschlagung in ggijn^v.» <.nnA„an ..,,.,,4^n /i ic, dc ~>i 95 573^ In the journal Bergbau 7/1978, pp. 313-319, studies to increase the effectiveness of the spray water used on the shearer loaders using non-ionic wetting agents such as polyalkoxylated nonylphenols or calcium chloride are reported according to the method of DE-AS 12 45 909 Nonionic wetting agents, namely water-insoluble alkylene oxide additive products to compounds containing lipophilic residues, are used as binders in the removal of solid or liquid suspended particles from air and gases in gas cleaning systems, which result in aqueous solutions which do not foam or which foam only slightly and which result from these solutions in oily form deposit. For dust control, DE-PS 8 04 203 proposes the use of aqueous solutions of alkylarylsulfonates with side chains containing at least 10 carbon atoms and of hygroscopic alcohols, while according to DE-PS 809 663 mixtures of other wetting agents with polyhydric hygroscopic alcohols are used. Arylalkylsulfonates are compounds with the typical structure of a hydrophilic and a lipophilic radical, as characterizes numerous surfactants . <. n n A " an .. ,,. ,, 4 ^ n / i ic, dc ~> i 95 573 ^
Der Einsatz von Netzmitteln und anderen Mitteln mit tensidartiger Struktur wie auch von Calciumchlorid führt bei der Stoßtränkung zu einer Staubreduzierung von etwa 15 bis 30%. Der Einsatz der bekannten Zusatzmittel bei der Bedüsung ist noch immer sehr umstritten. Wegen seines korrosiven Verhaltens ist hier die Verwendung von Calciumchlorid nicht möglich; mit Tensiden sind sehr widersprüchliche Ergebnisse erzielt worden, die keine gesicherten Aussagen über seine Wirksamkeit zulassen. Dies wird sowohl auf dieThe use of wetting agents and other agents with a surfactant-like structure as well as calcium chloride leads to a dust reduction of around 15 to 30% in the impact impregnation. The use of the well-known Spray additives are still very controversial. Because of its corrosive behavior is here the use of calcium chloride is not possible; very contradicting results are obtained with surfactants which do not allow any reliable statements about its effectiveness. This will affect both the
Gruben ist auch ein wichtiger Faktor bei der Verhinderung von Staubexplosionen, die im Untertagebereich durch Aufwirbelung und Endzündung von abgelagertem Staub entstehen können.Pit is also an important factor in preventing dust explosions that occur in underground areas caused by the whirling up and ignition of deposited dust.
Staubbekämpfungsmaßnahmen im Bergbau haben somit zum Ziel, die Betriebssicherheit zu verbessern, die Gesundheit von Bergleuten zu schützen und die Silikosefolgekosten zu reduzieren.Dust control measures in mining therefore aim to improve operational safety Protect miners' health and reduce secondary silicosis costs.
Staub wird unter Tage in unterschiedlichen Situationen und Bereichen mit verschiedenen Technologien bekämpft. Einen wichtigen Platz nimmt hierbei die nasse Staubbekämpfung mit Wasser durch Bedüsung an gegebenen Abbaubedingungen als auch auf unterschiedliche Reaktionen der Netzmittel auf die verschiedenen geologischen Eigenschaften zurückgeführt Die Verwendung von Netzmitteln stößt aoer auch auf hygienische Bedenken, da die Tenside in die Lunge gelangen können und auf diese Weise sogar den vorhandenen Staub noch tiefer in die Lunge transportieren. Obwohl mit den bisher vorgeschlagenen Methoden der nassen Staubbekämpfung mit chemischen Zusatzmitteln gewisse begrenzte Erfolge erzielt werden konnten, ist im Hinblick auf die durch Staub verursachten Probleme der Betriebssicherheit und derDust gets underground in different situations and areas with different technologies fights. Wet dust control with water by spraying takes on an important place here given degradation conditions as well as different reactions of the wetting agents to the different Geological properties traced back The use of wetting agents also comes across hygiene concerns, as the surfactants can get into the lungs and in this way even the transport existing dust deeper into the lungs. Although with the methods proposed so far some limited success has been achieved in wet dust control with chemical additives is in view of the operational safety and security problems caused by dust
Gesundheit des durch Staub bedrohten Werktätigen eine weitere Reduzierung des Staubes unter den verschiedenen Betriebsbedingungen geboten.Health of the working people threatened by dust a further reduction of the dust among the different operating conditions.
Nach dem Verfahren der DE-PS 9 43 666 wird Staub mit wäßrigen Lösungen von monomeren Acrylamid und gegebenenfalls Netzmitteln befeuchtet wobei die Staubteilchen durch die Lösungen ummantelt werden und sich in-situ völlig unkontrollierbare und Undefinierte Polymermoleküle bilden. Eine Vernetzung von Staubsuspensoiden durdi Adsorptionskräfte findet hierbei nicht statt Zur Staubbekämpfung werden nach der DE-PS 9 58 502 Lances von Acrylnitrü-Butadien-Styrol-Polymerisaten, 1,1 -Dichloräthylen/Acrylsäurebutylester-Polymeririaten bzw. Phenol-Formald^nyd-Kondensationsprodukten befeuchtet und die Latices ^°?ebenen- is falls mit Hilfe eines Fällungsmttels v-.<; NaCI, Aluminiumsulfat Alkoholen oder Säuren ko35HÜert Die dabei stattfindende physikalische Ausfällung des Latex führt gleichfalls zu einer gewisse '/mmantelung der StaubpartikelAccording to the method of DE-PS 9 43 666, dust is moistened with aqueous solutions of monomeric acrylamide and optionally wetting agents, the dust particles being coated by the solutions and completely uncontrollable and undefined polymer molecules being formed in situ. A crosslinking of dust suspensoids by adsorption forces does not take place and the latices ^ °? also with the help of a precipitant v -. <; NaCl, aluminum sulfate alcohols or acids ko 3 5HÜert The physical precipitation of the latex that takes place in the process also leads to a certain coating of the dust particles
Aufgabe der Erfindung is. d't Bereitstellung eines Verfahrens zur Staubbekämpfung auf nassem Wege unter Verwendung von chemischen Zusatzmitteln, mit dem eine über die bisher erreichbare Staubreduvierung hinausgehende Verminderung der Staubkonzentration erreicht werden kann bzw. die Bildung von Staub auf ein Minimum beschränkt oder ganz unterbunden wird. Ein solches Verfahren soll mit chemischen Zusatzmitteln arbeiten, die weder aggressiv noch korrosiv sind und auch unter hygienischen Bedingungen einwandfrei »0 wirken.The object of the invention is. d't Provision of a method for combating dust by wet means using chemical additives, with which a reduction in the dust concentration beyond the dust reduction achievable up to now can be achieved or the formation of dust is reduced to a minimum or completely prevented. Such a process should work with chemical additives that are neither aggressive nor corrosive and also work perfectly under hygienic conditions.
Vorzugsweise soll sich dieses Verfahren einer einfachen Dosierbarkeit des Zusatzmittels bedienen. Es wird dabei eine Staubbekämpfung angestrebt die insbesondere auch bei silikathaltigen Stäuben eine hohe Wirksamkeit entfaltet sich durch konstante Aktivität auszeichnet und auf diese Weise eine Staubkontrolle mit gleichbleibender Reproduzierbarkeit ermöglicht Darüber hinaus soll die Betriebssicherheit zum Beispiel im Bergbau, mit einem solchen Verfahren verbessert werden, iniem die Gefahr von Staubexplosionen herabgesetzt wird.This method should preferably make use of simple metering of the additive. It the aim is to combat dust which is particularly high in the case of dust containing silicate Effectiveness unfolds through constant activity and in this way a dust control with constant reproducibility Mining, with such a process, can be improved, iniem the risk of dust explosions is reduced.
Zur Lösung dieser Aufgab* schlägt die Erfindung das in Anspruch 1 angegebene Ve*fahren zur nassen Staubbekämpfung unter Verwendung von chemischen ZusaUiuiiieln vor. Die Ansprüche 2 und 3 haben bevorzugte Ausgestaltungen dieses Verfahrens zum Gegenstand.To solve this task * the invention proposes the Ve * drive specified in claim 1 to the wet Dust control using chemical additives. Claims 2 and 3 have preferred refinements of this method are the subject matter.
»Acryl« bezeichnet hier sowohl die Gruppe“Acrylic” here refers to both the group
CH2 = CH-COCH 2 = CH-CO
als auch Methacryl- und anJere niedere Alkacrylhomologe. as well as methacrylic and other lower alkacrylic homologs.
Durch da& Verfahren der Erfindung wird eine im Vergleich zu bisher verwendeten Zusatzmitteln wesentlieh wirksamere Staubbekämpfung auf den genanntenAs a result of the method of the invention, a comparison with additives previously used is essential more effective dust control on the said
Verbindungen führen zu einer günstigen Agglomeratbildung der Staubteilchen und binden, wenn sie in wäßriger Phase zugeführt werden, überraschenderweise stärker an Feststoffpartikeln unter Bildung größerer Teilchen, wodurch die Lungengängigkeit derartiger Staubaggregate stark vermindert wird. Infolgedessen wird durch Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens, z. B. im Steinkohlebergbau zur Kohlestoßtränkung und/oder bei Bedüsung und Berieselung der Bandübergaben und Förderanlagen, die durch Staubteilchen verursachte Explosionsgefahr stark vermindert bzw. vollständig gebannt Das Verfahren der Erfindung gewährleistet darüber hinaus aber auch eine wirksamere und bessere Nutzung des versprühten Wassers durch Reduktion der aufzugebenden Wassernebel.Compounds lead to a favorable agglomeration of the dust particles and bind when they are in water Phase are supplied, surprisingly more solid particles with the formation of larger particles, whereby the pulmonary accessibility of such dust aggregates is greatly reduced. As a result, through Application of the proposed method, e.g. B. in coal mining for coal impregnation and / or when spraying and sprinkling the belt transfers and conveyor systems caused by dust particles Risk of explosion greatly reduced or completely eliminated The method of the invention ensures but also a more effective and better use of the sprayed water by reducing the abandoned water mist.
Kationisch modifizierte Acrylamidpolymerisate und Acrylamidpolymerisate, die durch Mischpolymerisation von 5 bis 95 Gew.-°/o Acrylamid mit 95 bis 5 Gew.-% eines oder mehrerer Comonomeren aus der Gruppe der Acrylatmonomeren erhalten worden sind, haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen.Cationically modified acrylamide polymers and acrylamide polymers obtained by copolymerization from 5 to 95% by weight of acrylamide with 95 to 5% by weight of one or more comonomers from the group of Acrylate monomers have been found to be proved particularly beneficial.
Insbesondere gilt dies für Acrylsäure-Acrylsäureamid-Mischpolymerisate, in denen etwa 10 bis 80. Gew.-% Acrylsäureeinheiten und etwa 90 bis 20 Gew.-% Acrylsäureamideinheiten, bezogen auf die Summe der Monomereinheiten im Polymerisat vorliegen, wobei die Säuregnippen gegebenenfalls mit einer Alkali-, Erdalkali-, Ammonium- und/oder Aminbase neutralisiert und/oder gegebenenfalls Acrylsäureamidgruppen kationisch modifiziert sind.This applies in particular to acrylic acid-acrylic acid amide copolymers, in which about 10 to 80 wt .-% acrylic acid units and about 90 to 20 % By weight of acrylic acid amide units, based on the sum of the monomer units in the polymer, the acid nips optionally with an alkali, alkaline earth, ammonium and / or amine base neutralized and / or optionally acrylic acid amide groups are cationically modified.
Geeignete Acrylamidpolymerisate weisen in ihrer Polymerisatkette eine oder mehrere Einheiten der allgemeinen FormelSuitable acrylamide polymers have one or more units of the in their polymer chain general formula
R.R.
C-C-C-C-
R2 C =R 2 C =
R4 R 4
auf, in der unabhängig voneinander die Reste Ri, R2 und R3 Wasserstoff- oder niedere Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, R4 und R5 Wasserstoff-, niede/e Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Gruppierungen der Forme!in which, independently of one another, the radicals Ri, R 2 and R3 are hydrogen or lower alkyl groups with 1 to 4 carbon atoms, R 4 and R5 are hydrogen, lower alkyl groups with 1 to 4 carbon atoms or groups of the form!
-CH2NR6R7 -CH 2 NR 6 R 7
sind, worin R« und Rr Wasserstoff- und/oder niedere Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen. Die niederen Alkylgruppen können geradkettig oder verzweigt sein. Es handelt sich um Polymerisate oder Mischpolymerisate, die eine oder mehrere Monomereinheiten der angegebenen Formel enthalten, gegebenenfalls zusammen mit anderen Monomereinheiten, die gegebenenfalls elektrolytisch »inert« sein können. Ihr Molekulargewicht liegt vorzugsweise im Bereich von 100 000—10 Million, wobei Molekulargewichte über etwa 1 Million vorgezogen werden.are, wherein R «and Rr are hydrogen and / or lower Represent alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms. The lower alkyl groups can be straight-chain or be branched. They are polymers or copolymers that contain one or more monomer units of the formula given contain, optionally together with other monomer units, the may optionally be electrolytically "inert". Their molecular weight is preferably in the range of 100,000-10 million, with molecular weights above about 1 million being preferred.
Besonders geeignete Acryiamidpolymerisate sind Homopolymerisate des Acrylamids, die gegebenfallsParticularly suitable acrylamide polymers are homopolymers of acrylamide, which may be
rj *- !!-.««!«[.«»nUinn mif CAi«moMahmj iinA Amim>nrj * - !! -. ««! «[.« »nUinn mif CAi« moMahmj iinA Amim> n
wie sekundären Aminen modifiziert worden sein können, und Mischpolymerisate, die durch Mischpolymerisation von \crylamid mit einem oder mehreren Comonomeren aus der Gruppe der Acrylamid- und/oder Acryiatmon.omeren erhalten worden sind. Sie können mit einer kleineren Menge, meistens weniger als 50 Mol-% der gesamten Monomereinheiten, eines »inerten« äthylenisch ungesättigten Monomeren rnischpolymerisiert sein, .solange ihre Wasserlöslichkeit bzw. Dispergierbarkeit in Wasser hierdurch nicht zu stark beeinträchtigt wird.how secondary amines may have been modified, and copolymers produced by interpolymerization of \ crylamid with one or more comonomers from the group of acrylamide and / or acrylic monomers. she can with a smaller amount, mostly less than 50 mol% of the total monomer units, one "Inert" ethylenically unsaturated monomers be copolymerized, as long as their solubility in water or This does not affect the dispersibility in water too much.
Eine Gruppe geeigneter kationischer und anionischer Polyelektrclyte wird in der DE-AS 21 54 081 und der DE-OS 22 26143 beschrieben.A group of suitable cationic and anionic Polyelectrclyte is in DE-AS 21 54 081 and DE-OS 22 26143 described.
Eine weitere Klasse von chemischen Zusatzmittefn sind Polyamine, die in einer makromolekularen Matrix sekundäre, tertiäre oder quaternäre Aminogruppen aufweisen, die über Alkylen-, Cycloalkylen-, Arylen- oder Aralkylengruppen in im wesentlichen linearen Polymeren gebunden sind. Zu besonders geeigneten Polyaminen gehören Poiyelektrolyte, die durch Poly- to kondensation von Alkylhalogeniden mit Aminen hergestellt werden. So wird ein besonders geeignetes Polyamin durch Polykondensation vor; Epichlorhydrin mit Dimethjlamin. vorzugsweise in einem Molverhältnis von 0.71 : I bis 033 :1. erhalten. Andere geeignete Polyamine werden in der DE-OS 26 07 866 beschrieben.Another class of chemical additives are polyamines which have secondary, tertiary or quaternary amino groups in a macromolecular matrix which are bonded in essentially linear polymers via alkylene, cycloalkylene, arylene or aralkylene groups. Particularly suitable polyamines include polyelectrolytes which are produced by polycondensation of alkyl halides with amines. For example, a particularly suitable polyamine is prepared by polycondensation; Epichlorohydrin with Dimethjlamine. preferably in a molar ratio of 0.71: 1 to 033 : 1. obtain. Other suitable polyamines are described in DE-OS 26 07 866.
Bei Verwendung von Polyaminen werden solche Polymeren mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 100 000 und insbesondere von 10000 bis 50 000 bevorzugt eingesetztWhen using polyamines such polymers with a molecular weight of 1000 to 100,000 and in particular from 10,000 to 50,000 are preferably used
Die Verbindungen zeigen bereits in sehr niedrigen Konzentrationen von nur 0.005% oder 0.01% in V/asser hervorragende Staubbindeeigenschaften. Die Anwendungskonz:entrationen hängen im einzelnen vom Einsatzgebiet, dem zu bindenden Staub und dem Polyelektrolyityp ab. Konzentrationen von etwa 0,005 bis 0.20%. Vorzugsweise von etwa 0,01 bis 0,10 Gew.-%, bezogen auf Wasser, bringen allgemein ausgezeichnete Ergebnisse. The compounds show even in very low concentrations of only 0.005% or 0.01% in V / water excellent dust binding properties. The application concentrations depend in detail on the area of application, the dust to be bound and the type of polyelectrolyte away. Concentrations from about 0.005 to 0.20%. Preferably from about 0.01 to 0.10 percent by weight, based on water, will generally produce excellent results.
Vorteil der Polyacrylamidprcdukte ist außerdem, daß sie als Organole lieferbar sind und gegenüber Pulvern den Vorteil haben, durch Pumpen befördert und zugegeben werden können, was vor allem bei der Staubbekämpfung unter Tage von Bedeutung ist, da eine Staubbeiästigung durch Pulver von vornherein ausgeschalte! werden kann.Another advantage of polyacrylamide products is that they can be supplied as organols and compared to powders have the advantage of being able to be conveyed and added by pumps, which is particularly the case with the Dust control underground is of importance, since dust nuisance from powder from the start turn off! can be.
Obwohl die Erfindung auf den verschiedensten Gebieten vorteilhaft angewendet werden kann, kommt ihrer Benutzung bei der nassen Staubbekämpfung im Kohlebergbau ganz besondere Bedeutung zu.Although the invention may be advantageously applied to various fields, their use leads to very special significance in the wet dust control in coal mines.
Die wichtigste und effektivste Art ist die nasse Staubbekämpfung unmittelbar bei der Staubentstehung. Ist der Staub erst einmal in den Wetterstrom gelangt, so ist eine Niederschlagung kaum mehr möglich. Wegen der Einflüsse auf das Grubenklima und der Kohleaufbereining Obertage (Sichtung) sind der nassen Staubbekämpfung Grenzen gesetzt, denn der Wassergehalt der Rohkohle soll 6% nicht überschreiten. Ziel ist daher, mit wenig Wasser v;el Staub unmittelbar bei der Entstehung zu bekämpfen. Beim Tränken der Kohle wird Wasser so durch Bohrlöcher in die anstehende Kohle gepreßt Das Wasser breitet sicii im Flöz auf den Schlechten, Drucklagen und Schichtflächen nach allen Seiten aus, bindet den hier bereits vorhandenen Staub und vermindert das Freiwerden von Schwebestaub bei der Zerkleinerungsarbeit während der Gewinnung.The most important and most effective way is wet dust control immediately when the dust is generated. Once the dust has got into the weather stream, precipitation is hardly possible any more. Due to the influences on the mine climate and the coal purification surface (sighting) there are limits to wet dust control, because the water content of the raw coal should not exceed 6%. The aim is therefore to use little water v ; El to fight dust as soon as it arises. When the coal is soaked, water is pressed through boreholes into the pending coal.The water spreads sicii in the seam on the bad, pressure layers and stratified areas on all sides, binds the dust already present here and reduces the release of suspended dust during the crushing work during extraction .
Als Richtwert für die Tränkwassermenge gilt bei den Tabelle IAs a guideline for the amount of drinking water, the Table I.
Verfahren der Kohlenstoßtränkung eine Wassermenge von ca. 10 I/fm3 Kohle (fm3=Festkubikmeter). Wichtig ist eine gleichmäßige Verteilung des Wassers und ein möglichst intensiver Kontakt zwischen Kohle und Träiikwasser.Coal impregnation method a water quantity of approx. 10 l / fm 3 coal (fm 3 = solid cubic meter). It is important that the water is evenly distributed and that the contact between coal and drinking water is as intensive as possible.
Grundsätzlich läßt sich jedes Flöz tränken, wobei Unterschiede lediglich in der Wasseraufnahme der Kohle bestehen. Sie wird bestimmt durch die Kohleart und durch die Struktur des Flözes (Schlechtensystem, Härte, Porenart u. a). Die beste Wasseräüfnahmestruktur besitzt die Festkohie, zur Flammkohle und zürn Anthrazit nimmt sie ab.In principle, every seam can be soaked, the only differences being in the water absorption of the Consist of coal. It is determined by the type of coal and the structure of the seam (bad system, Hardness, type of pores, etc. a). The best water intake structure owns the solid coal, to flame coal and anger Anthracite takes it off.
Durch die Tränkarbeit wird die Feuchtigkeit der Kohle um ca 1% nur relativ gering erhöht, und zwar von etwa 5% auf 6% Wasser.Due to the soaking work, the moisture in the coal is increased only relatively slightly by approx. 1% from about 5% to 6% water.
Die Staubbekämpfung durch Verdüsen von Wasser erfolgt an verschiedenen Betriebspunkten:Dust control by atomizing water takes place at various operating points:
— Walzenbedüsung an Schrämwalzen- Roller nozzles on cutter rollers
— Hobelgassenbedüsung r?ei Hobelbetrieb- Planing alley spraying during planing operation
— Bedüsung bzw. Berieselung von Bandübergaben- Spraying or sprinkling of conveyor belt transfers
— Bedüsung von Streckenvortriebsmaschinen- Spraying of drifting machines
Bei allen Bedüsungsarun wird darauf Wert gelegt, daß die eigentliche Staubquelle direkt bedüst wird. Staub, der sich bereits gebildet hat und sich im Wetters'rom befindet, ist auch durch Bedüsung nicht mehr einzufangen. weil die Wahrscheinlichkeit, daß ein Wassertrö; xhen im freien Raum ein Staubteilchen trifft nur sehr gering H?In all jet runs, emphasis is placed on that the actual source of dust is sprayed directly. Dust that has already formed and is in the Wetters'rom is located, is not even by spraying to capture more. because the likelihood of one Water trough; xhen a dust particle hits only a very small amount in the free space H?
Es wurde nun gefunden, daß relativ große Wassertropfen wirksamer sind als kleinere Tröpfchen. Kleine Wassertröpfchen können durch die V/ettergeschwindigkeit mitgerissen werden, sind dann für die Staubbekämpfung unwirksam und beeinträchtigen das Grubenklima negativ. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz der speziellen Poiyelektrolyte wird die Wassertropfenfiguration günstig beeinflußtIt has now been found that relatively large water droplets are more effective than smaller droplets. Small Water droplets can be carried away by the vetting speed and are then used for dust control ineffective and have a negative impact on the mine climate. Through the use according to the invention the special polyelectrolyte becomes the water drop configuration favorably influenced
Bei der Bedüsung von Hobeln und Walzen werden Wassermengen eingesetzt, die in Größenordnungen von 100—2001/min=6— 12m3/h liegen. In der Regel wird das anstehende Wasser mit Drurkerhöhungspumpen auf 30—40 bar gebracht und in Abhängigkeit der reinen Laufzeit der Abbaumaschine, durch Düsen an der Walze bzw. den Hobeln auf die unmittelbar abgebaute Kohle versprühtWhen spraying planes and rollers, amounts of water are used which are in the order of magnitude of 100-2001 / min = 6-12m 3 / h. As a rule, the existing water is brought to 30-40 bar with pressure increase pumps and, depending on the actual running time of the mining machine, is sprayed through nozzles on the roller or the plows onto the coal that is being mined
Erfindungsgemäß wurden bei der Kohlestoßtränkung Verbesserungen hinsichtlich der Staubbindung von mehr als 50% erreichtAccording to the invention, improvements in the binding of dust have been made to the impregnation of coal more than 50% achieved
In der folgenden Tabelle I sind die Ergebnisse der Staubbekämpfung durch Bedüsung an einer WaIz^ auf einer Schachtanlage unter Einsatz der angegeöenun Zusatzmittel in einer Konzentration von 0,0Wo wiedergegeben. Man sieht daß gegenüber einer Bsdüsung ohne Zusatzmittel eine 37- bzw. 63°/oige Verbesserung mit den eingesetzten Verbindungen erzielt wird.In the following table I the results of the dust control by spraying on a roller on a shaft system using the specified additives in a concentration of 0.0Wo are shown . It can be seen that, compared with spraying without additives, a 37% or 63% improvement is achieved with the compounds used.
ZusatzmitteiAdditional media
WassennengeWater tightness
Feinstaubparticulate matter
QuarzstaubFumed silica
Wirkungeffect
Ohne 108 l/Min 5,9 mg/m3 0,58 mg/m3 Without 108 l / min 5.9 mg / m 3 0.58 mg / m 3
Copolymerisat sus
75% AcrylamidCopolymer sus
75% acrylamide
25% Dimethylaminoäthylmeth- 1161/Min XL mg/m3 0,17 mg/m3 63%25% dimethylaminoethyl meth- 1161 / min XL mg / m 3 0.17 mg / m 3 63%
acrylatacrylate
Fortsetzungcontinuation
"Zusatzmiuel"Additional Miuel
WassermengeAmount of water
FeinstuubFine dining
QuarzstaubFumed silica
Wirkungeffect
Copolymerisat aus 70% Acrylamid 30% AcrylsäureCopolymer from 70% acrylamide 30% acrylic acid
110 l/Min110 l / min
3,7 mg/m3 3.7 mg / m 3
0,29 mg/m3 0.29 mg / m 3
37%37%
Für die Dosierung ;.desj Zusatzmittels haben sich verschiedene DOsierungssysterne als brauchbar erwiesen: z. B. Elektrische Kolben- oder Membranpumpen (aus Edelstahl), die über Kontaktwasserzähler gesteuert oder in Verbindung mit Druckerhöhungspumpen mit dieser verriegelt werden können; Dosierpumpen, die über die Antriebswelle der Druckerhöhungspumpen gesteuert werden: Injektoren, die auf der Saugseite von Druckerhöhungspumpen bzw. bei ausreichend konstanten Drücken in die normale Wasserleitung eingebaut werden können; und Ansatzbehälter mit Schwimmerschaltung und Injektordosierung, die sich als Vorlage für Druckerhöhungspumpen bei geringen Wassermengen (z. B. Tränken) eignen.For the dosage; .desj additives have various DOsierungssysterne proven to be useful: z. B. Electric piston or diaphragm pumps (made of stainless steel) controlled by contact water meters or can be locked with this in connection with booster pumps; Dosing pumps that controlled via the drive shaft of the booster pumps: injectors that are on the suction side of Booster pumps or, if the pressure is sufficiently constant, built into the normal water pipe can be; and batch tank with float circuit and injector metering, which can be used as a template for Booster pumps are suitable for small amounts of water (e.g. drinking troughs).
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, daß eine Lösung des Polyelektrolyten verwendet wird, die durch Inversion eines Latex der Polyelektrolyse in Wasser ·· .gestellt worden istA preferred embodiment of the method is that a solution of the polyelectrolyte is used, which has been made by inversion of a latex of polyelectrolysis in water ··
Die einfachste Methode ist die Dosierung mit Injektoren. Da Injektoren jedoch nur unter bestimmten Bedingungen konstat arbeiten (Wasserdurchfiuß, Wasserdi ick), ist diese Methode nicht universelL Für die Dosierung von Polymeren kommt vorzugsweise die elektrische Dosierpumpe in Kombination mit Injektoren (Scherung, Invertierung) in Frage, wobei das Polymere als konzentrierter Latex über den Injektor in die Saugleitung der Pumpe zugegeben werden kann.The simplest method is dosing with injectors. Since injectors, however, only under certain conditions Working conditions (water flow, water di ick), this method is not universal. For the metering of polymers, the electric metering pump in combination with injectors (shear, inversion) in question, whereby the Polymers as a concentrated latex can be added via the injector into the suction line of the pump.
Die Zudosierung des Polyelektrolyten in Form eines konzentrierten Latex über eine Dosierpumpe in Kombination mit statischen Mischern ist deshalb besonders vorteilhaftThe addition of the polyelectrolyte in the form of a concentrated latex via a metering pump in Combination with static mixers is therefore particularly advantageous
F i g. 1 veranschaulicht schematisch den Einsatz von Polyelektrolyten beim Kohlenstoßtränken. Beim Kohlenstoßtränken wird die zum Verhieb anstehende Kohle durch Einpressen von Wasser benetzt Durch diese Maßnahme soll u. a. die Staubentwicklung beim Abbau der Kohle reduziert werden.F i g. 1 schematically illustrates the use of polyelectrolytes in carbon impregnation. While drinking coal the coal to be cut is wetted by pressing water through it Measure should include the dust generated during the mining of the coal can be reduced.
Um das Staubbindevermögen des Wassers zu erhöhen, wurde beispielsweise dem Wasser eine Verbindung auf der Basis von Polyamm zugesetzt Die Dosierung des Produktes erfolgt über einen Injektor. Die Konzentration betrug 1 Liter Polyelektrolyt pro 1 m3 Wasser. Ohne Polyelektrolyt ergab sich eine Feinstaubkonzentration von 20,4 mg/m3, während durch Einsatz des Polyamins eine ca. 50%ige Reduzierung auf 103 mg/m3 erreicht werden konnte.In order to increase the dust-binding capacity of the water, for example, a compound based on polyamm was added to the water. The product is metered using an injector. The concentration was 1 liter of polyelectrolyte per 1 m 3 of water. Without the polyelectrolyte, the fine dust concentration was 20.4 mg / m 3 , while the use of the polyamine enabled an approx. 50% reduction to 103 mg / m 3 to be achieved.
Fig.2 veranschaulicht gleichfalls schematisch den Einsatz von Polyelektrolyten bei der Bedüsung. Zur Staubbekämpfung beim mechanischen Abbau der Kohle wird an den Abbaumaschinen (Walzenschrämlader oder Hobel) Wasser verdüst Um das Staubbindevermögen des Wassers zu erhöhen, wurde beispielsweise dem Wasser eine Verbindung auf der Basis von Polyacrylamid zugesetzt Die Dosierung des Produktes erfolgt über eine elektrische Dosierpumpe, die elektrisch mit der Druckerhöhungspumpe für die Walzenbedüsirag gekoppelt war. Die Konzentration betrug 0,1 Liter Polyelektrolyt pro 1 m3 Wasser. Um eine gute Vermi-FIG. 2 likewise schematically illustrates the use of polyelectrolytes in the spraying. To combat dust during the mechanical mining of coal, water is atomized on the mining machines (rotary cutter loader or planer) .To increase the dust-binding capacity of the water, a compound based on polyacrylamide was added to the water, for example was coupled with the booster pump for the roller nozzle. The concentration was 0.1 liter of polyelectrolyte per 1 m 3 of water. In order to have a good
schung zUfgewährleisten, ,wurde das; Produkt über ein Mischrohr indieiiWässerleitung injiziert Die hierbei erreichte Staubreduzierung ergibt sich aus folgender Gegenüberstellung:to guarantee schung, was that; Product over a Mixing pipe injected into the water pipe The dust reduction achieved results from the following comparison:
Staubreduzkrung: Feinstaubkonzentration ohne
Polyelektrolyt = 5.9 mg/m3.
Feinstaubkonzentration mit Polyelektrolyt 2,2 mg/m3 = 63% ReduzierungDust reduction: Fine dust concentration without polyelectrolyte = 5.9 mg / m 3 .
Fine dust concentration with polyelectrolyte 2.2 mg / m 3 = 63% reduction
F i g. 3 zeigt eine Prinzipskizze für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Bergbau.F i g. 3 shows a schematic diagram for the application of the method according to the invention in mining.
Es hat sich erfindungsgemäß gezeigt, daß kationische Polyelektrolyse die negativ geladenen Kohle- und Bergepartikel, die sich aufgrund ihrer negativen Ladung abstoßen, neutralisieren, so daß die Partikel durch natürliche van-derWaals-Anziehungskräfte koagulieren können. Höhermolekulare kationische Polyelektrolyte haben den Vorteil, entladend zu wirken und somit durch zusätzliche Bindung der negativen Teilchen an positive Valenzen des Polymerisatmoleküls noch größere Agglomerate zu bilden und die Entstaubung zusätzlich positiv zu beeinflussen.It has been shown according to the invention that cationic polyelectrolysis is the negatively charged carbon and Recovery particles, which repel each other due to their negative charge, neutralize so that the particles pass through natural van der Waals attractions can coagulate. Higher molecular weight cationic polyelectrolytes have the advantage of having a discharging effect and thus by additionally binding the negative particles to positive ones Valences of the polymer molecule to form even larger agglomerates and the dedusting in addition to influence positively.
Anionische Polyelektrolyte bilden durch Vernetzung von Teilchen und Molekülketten ebenfalls Agglomerate. Durch Kombinieren von Entladung und Vernetzung mit zwei entgegengesetzt geladenen Polyelektrolyten, z. B. durch kationisches Tränken und anionisches Bedüsen, läßt sich erfindungsgemäß, insbesondere bei feinsten Teilchen, eine noch wesentlich bessere Agglomeralbildung erzielen. Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung besteht deshalb darin, kationisch aktive und anionisch aktive Polyelektrolyte in Kombination anzuwenden. Durch zusätzliche Kombination mit einem Korrosionsinhibitor werden vielfach weitere Vorteile erreicht, da die Stillstandskorrosionen in den Walzen und die dadurch verursachten Verstopfer an den Düsen verhindert werden können.Anionic polyelectrolytes also form agglomerates through cross-linking of particles and molecular chains. By combining discharge and crosslinking with two oppositely charged polyelectrolytes, e.g. B. by cationic impregnation and anionic spraying, can be carried out according to the invention, especially with the finest Particles, an even better agglomeral formation achieve. A particularly useful embodiment of the process of the invention therefore consists in using cationically active and anionically active Use polyelectrolytes in combination. Through additional combination with a corrosion inhibitor many other advantages are achieved, since the standstill corrosion in the rollers and the resulting caused blockages at the nozzles can be prevented.
so Die Tröpfchengröße ist für eine optimale Staubniederschlagung unter Berücksichtigung der verschiedenen Wettergeschwindigkeiten und sonstigen lokalen Bedingungen wesentlich. Der Zusatz von bisher verwendeten Netzmitteln zum Bedüsungswasser ist vonso the droplet size is for optimal dust precipitation taking into account the different weather speeds and other local Conditions essential. The addition of previously used wetting agents to the spray water is of
geringem Erfolg, da mit den Netzmitteln ein feineres Tröpfchenspektrum und damit eine höhere Wettergän*' gigkeit und schnellere Verdunstungsgeschwindigkeit erreicht wird. Erfindungsgemäß kann demgegenüber die Viskosität des Wassers je nach Konzentration bis auf Werte, die Schmierölcharakter entsprechen, bevorzugt auf 10 bis lOOmpas, aber auch sogar auf über 1000 mpas, erhöht werden, was sich günstig auf die Verdüsungseigenschaften des Wassers auswirkt, so daß die verdüste Wassermenge besser genutzt wird.little success, as the wetting agents give a finer droplet spectrum and thus a higher degree of weather speed and faster evaporation rate is achieved. In contrast, according to the invention the viscosity of the water, depending on the concentration, is preferred to values that correspond to the character of a lubricating oil to 10 to lOOmpas, but also even to over 1000 mpas, which has a positive effect on the Affects atomization properties of the water, so that the atomized amount of water is better used.
Die Erfindung und ihre Vorteile im Bereich des Bergbaus werden anhand einiger weiterer Beispiele erläutert, deren Resultate nachfolgend in Tabelle II zusammengefaßt sind.The invention and its advantages in the mining sector are illustrated by a few further examples the results of which are summarized below in Table II.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
9 109 10
Staubreduzierung durch Einsatz von PolyeiektrodenDust reduction through the use of polyelectrodes
Verfahren Polyelektrolyt Feinstaub ReduzierungProcess polyelectrolyte fine dust reduction
1. Tränken ohne Polyamin*)1. Soaking without polyamine *)
2. Tränken ohne Polyamin*)2. Soaking without polyamine *)
3. Bedüsen ohne Polyacrylamid**)3. Nozzles without polyacrylamide **)
4. Bedüsen ohne Polyamin*)4. Nozzles without polyamine *)
♦) Kondensationspolymer aus Epichlorhydrin und Dimethylamin.
**) Copolymerisat aus Acrylamid und Dimethylaminoäthylmethacrylat.♦) Condensation polymer from epichlorohydrin and dimethylamine.
**) Copolymer of acrylamide and dimethylaminoethyl methacrylate.
10,320.4
10.3
mg/m3 mg / m 3
mg / m 3
6,29.7
6.2
mg/m3 mg / m 3
mg / m 3
2,25.9
2.2
mg/m3 mg / m 3
mg / m 3
8,110.7
8.1
mg/m3 mg / m 3
mg / m 3
Claims (3)
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-
1979
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