PL94572B1

PL94572B1 - Sposob zmniejszania wytrzymalosci lodu

Info

Publication number: PL94572B1
Application number: PL1974172850A
Authority: PL
Priority date: 1973-07-19
Filing date: 1974-07-18
Publication date: 1977-08-31
Also published as: SE7409413L; FR2238130B1; DE2433198A1; US4117214A; SE407522B; CA1031556A; GB1466284A; NO143226B; CS182258B2; NO143226C; NO742624L; FR2238130A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zmniejszania wytrzymalosci lodu przez taka obróbke wody, aby masa, tworzaca sie z niej po zamrozeniu, byla fizycznie malo wytrzymala i latwa do skruszenia. Wynalazek szczególnie nadaje sie do zastosowania w przypadku obróbki stalych substancji ziarnistych, zawierajacych wilgoc, po której zamrozeniu mata staje sie latwa do skruszenia.Wynalazek znajduje zastosowanie zarówno w odniesieniu do samej wody, jak i do wystepujacych w dowol¬ nej postaci stalych substancji ziarnistych, zawierajacych wilgoc, nie rozpuszczajacych sJe w wodzie i nie specznlanyoh przez nia. Typowymi przykladami takich substancji sa wegiel oraz rudy metali, takie jak ruda zelaza i miedzi. Materialy te skladuje sie zwykle w postaci hald, poddanych dzialaniu czynników atmosferycz¬ nych a transportuje sie je w otwartych wagonach kolejowych lub samochodach ciezarowych. Sa one zatem wystawione na wplyw deszczu i innych czynników powodujacych gromadzenie sie znacznych ilosci wilgoci powierzchniowej. Ody temperatura obnizy sie ponizej temperatury zamarzania, czastki takiej substancji zostaja ze soba zwiazane poprzez lód tworzacy sie na ich powierzchni. Zaladowanie lub rozladowanie takiej masy wymaga w tych warunkach rozdrabniania mechanicznego lub obróbki cieplnej.Znane sa sposoby zmniejszania wytrzymalosci lodu, polegajace na dodawaniu do wody przed zamarznie¬ ciem pewnych substancji chemicznych. Na przyklad, z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3298804 znany jest sposófcr zmniejszania wytrzymalosci lodu, polegajacy na dodaniu do wody nafty, zawierajacej niewielka ilosc imidazolu.Stwierdzono, ze dodanie do wody kompozycji innych substancji chemicznych znacznie obniza wytrzy¬ malosc na sciskanie wytworzonego lodu.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze do wody przed zamarznieciem dodaje sie kompozycje zlozona z: A) rozpuszczalnego w wodzie zwiazku wielowodorotlenowego lub jego eteru monoa Ikilowego, oraz B) rozpuszczalnego w wodzie nielotnego zwiazku organicznego, zawierajacego co najmniej jedna grupe hydrofilowa.2 94 572 Stosujac wegiel zawierajacy 10% wilgoci otrzymuje sie nastepujace wyniki (punkt 3), W porównaniu ze sposobem wedlug cytowanego wyzej opisu Stanów Zjednoczonych Ameryki (punkt 2). 1. Bez dodatków 2.1 litr nafty + imidazol na tone wilgotnego wegla 3. 1 litr mieszaniny 05% glikolu etylenowego +5% lodowatego kwasu octowego na tone wilgotnego wegla Wysokosc warstwy wegla po wstrzasaniu cm ,5 - - ,2 - - - - ,7 Wytrzymalosc na sciskanie kG/cm2 7,5 - - ,7 - - - - 1,9 Jednym ze skladników kompozycji skutecznie stosowanych w sposobie wedlug wynalazku jest rozpusz¬ czalny w wodzie zwiazek wielowodorotlenowy, najkorzystniej nalezacy do grupy polihydroksyalkanów.Typowy¬ mi przedstawicielami te] pupy zwiazków sa na przyklad glikol etylenowy, glikol dwuetylenowy, glikol trójetylenowy, glikol dwupropylenowy, gliceryna i cukier. Najskuteczniej sposród tych substancji dziala glikol etylenowy. Korzystne jest równiez stosowanie eterów monoaIkilowych, takich jak eter monobutylowy glikolu etylenowego.Drugim skladnikiem kompozycji stosowanej do obróbki drobnoziarnistych materialów jest rozpuszczalny w wodzie nielotny zwiazek organiczny. Zwiazek taki winian zawierac co najmniej jedna grupe hydrofilowa, taka jak aminowa, karboksylowa lub karboksylanowa. Moze on byc polimerem lub substancja maloczasteczkowa. Do tej ostatniej grupy nalezy na przyklad kwas fumarowy, mocznik, kwas gllkolowy, nól czterosodowa kwasu etylenodwuaminoczterooctowego, octan sodowy i kwas octowy. Mozna tez stosowac inne aminy lub zwiazki zawierajace grupe karboksylowa. Zwiazkami polimerycznymi moga byc na przyklad poliakryloamid, poliwinylo- pirolidon, polietylenolmina, pollakrylany oraz naturalne zywica, jak zywica guarowa.Ilosc materialu wprowadzonego do wody I stosunek ilosciowy zwiazku o grupach wodorotlenowych do nielotnego zwiazku organicznego moga byc zmieniane w szerokim zakresie. Nalezy stosowac minimalna ilosc zapewniajaca takie zmniejszenie wytrzymalosci zmrozonej maty, aby stala sie ona krucha. Ilosc ta zalezy w znacznym stopniu od takich cech masy poddawanej obróbce, jak wielkosc je] czastek i zawartosc wilgoci, od warunków przy jakich masa poddana Jest dzialaniu czynników atmosferycznych, a takze w pewnej mierze i od rodzaju masy. W zasadzie juz zawartosci przekraczajaca OJ25% wagowych, a najkorzystniej 0,25-0,5% wago¬ wych kompozycji w stosunku do wilgoci zawartej w masie dzialaja skutecznie. W przypadku szczególnie niekorzystnych warunków oddzialywania czynników atmosferycznych zaleca sie stosowanie nieoo zwiekszonej ilosci kompozycji. Górna granica taj ilosci jest uwarunkowana glównie wzgledami ekonomicznymi i w zasadzie nie przekracza 10% wagowych.Stosunek ilosci zwiazku o grupach wodorotlenowych do ilosci nielotnego zwiazku organicznego jest zalezny od wymienionych Juz czynników, wplywajacych rm ogólna ilosc kompozycji. Stosowanie niektórych polimerów powoduje znaczne zwiekszenie lepkosci, co nastrecza pewna trudnosci przy ich uzyciu do obróbki ziarnistej masy. Wzasedzie kompozyoja powinna zawierac 0,001 -2 czesci wagowych nielotnego zwiazku organicznego na 1 czesc zwiazku wfelowodorotlenowego.Kompozycje stosowane do obróbki moga równiez zawierac Inne skladniki, takie jak barwniki i farby wskazujaca przebieg procesu, stabilizatory, antyutleniacze i inne powszechnie uzywane dodatki. Wszystkie te dodatki musza byc rozpuszczalne w wodzie.Kompozycje stosowane w sposobie wedlug wynalazku moga byc wprowadzane do ziarnistych mas zawierajacych wilgoc za pomoca znanych metod. Jedna z dogodnych metod polega na umieszczeniu urzadzen spryskujacych powyzej i ponizej czesci rozladowczej transportera przeladunkowego. W momencie wysypywania sie czastek masy z transportera wystepuja optymalne warunki kontaktu wilgoci obecnej na czastkach z natryski¬ wana kompozycja.94572 3 Ponizsze przyklady ilustruja wynalazek. W przykladach tych, przy braku odrebnego zaznaczenia, operuje sie czesciami i procentami wagowymi.Przyklad 1. Próbki lodu otrzymano po uprzednim rozpuszczeniu odpowiedniego zwiazku chemiczne¬ go w wpdzie. Roztwór wodny oziebiono do temperatury 4°C, a nastepnie wlano do mosieznych form o wymiarach 5X5X5 cm, które uprzednio natrysnieto srodkiem antyadhezyjnym i utrzymywano przez kilka godzin w lodówce w temperaturze -18°C. Lód utrzymywano w formach wciagu co najmniej 16 godzin w temperaturze -18°C, a nastepnie wydobywano go i poddawano badaniom.Wytrzymalosc na sciskanie uzyskanych szescianów lodu okreslano za pomoca pracy hydraulicznej. Stalowe szczeki prasy wstepnie oziebiano, umieszczajac lód pomiedzy ich plaszczyzny i poddajac lód dzialaniu cisnienia ai do stopienia. Czas oziebiania wynosil okolo pieciu minut. Nastepnie badane szesciany lodu wprowadzano pomiedzy plyty stalowe, które zwierano cisnieniem hydraulicznym z szybkoscia 1,7 cm/min. Rejestrowano cisnienie, przy którym szesciany lodu pekaly.Wyniki przedstawiono w tablicy I.Tablica I Wytrzymalosc Czynnik na sciskanie kG/cm2 255* 0,1% 0,2% 0,5% 1,0% 0,05% 0,1% 0,25% 0,5% 1,0% 2,5% .0% 0,05% 0,1% 0,25% 0,5% 1,0% 2,5% ,0% poliakryloamidu o ciezarze czasteczkowym 6 min. i o stopniu hydrolizy 30% (PAA) Jak wyze] Jak wyzej jak wyzej glikolu etylenowego (GE) jak wyzej jak wyzej jak wyzej jak wyzej jak wyzej jak wyzej GE + 0,1 PAA • GE + 0,1 PAA GE + 0,1 PAA GE + 0,1 PAA GE + 0,1 PAA GE + 0,1 PAA GE + 0,1 PAA ,4 11.9 ,4 17 ,8 18.6 13.7 .2 3,5 19,6 13,9 8,4 6,7 6.8 4,2 2,1 4 * Srednia z 5 oznaczen.Przy wzroscie szybkosci zwierania szczek do 10 cm/min zachowany byl ten sam kierunek zmniejszania wytrzymalosci lodu.Przyklad II. Zastosowano wiele rozmaitych substancji, okreslajac ich skutecznosc w roli czynników zmniejszajacych wytrzymalosc lodu. Próbki przygotowywano i badano w sposób opisany w przykladzie I.Uzyskane wyniki przedstawiono w tablicy II.94 572 2.5 0.5 0.5 0,5 0,5 0,5 0,5 0.5 0,5 0.5 0.5 2.6 2,5 2,5 2,5 2,5 2.5 2.5 2.5 0.1 0,1 0.1 2,5 2,5 2.5 2.5 2.5 2,5 2,5 2.5 Tablica II Wytrzymalosc Czynnik, % glikolu etylenowego (GE) poliwinylopirolidonu o ciezarze czasteczkowym 360 000 poliwinylopirolidonu o ciezarze czasteczkowym 360 000 + 2,5 GE zywicy guarowej zywicy guarowej + 2,5 GE poliakrylanu sodowego poliakrylanu sodowego + 2,5 GE zletany zelatyny + 2,5 GE niejonowego poliakryloamidu o ciezarze czasteczkowym 1,5 min niejonowego poliakryloamidu o ciezarze czasteczkowym 1,5 min + 2,5 GE mocznika mocznika + 2,5 GE kwasu glikolowego kwasu glikolowego + 2,6 GE soli czterosodowej kwasu etyleno- dwuaminoczterooctowego soli czterosodowej kwasu etylenodwuaml- noczteropctowego + 2,5 GE octanu sodowego . octanu sodowego + 2,6 GE kwasu octowego GE kwasu octowego + 0,1 GE eteru jednobutylowego glikolu etylenowego eteru jednobutylowego glikolu etyleno¬ wego + 0,6 poliakryloamidu o ciezarze czasteczkowym 6 min i o stopniu hydrolizy 30% glikolu dwuetylenowego glikolu dwuetylenowego + 0,6 poliakrylo¬ amidu o ciezarze czasteczkowym 6 min i o stopniu hydrolizy 30% cukru cukru + 0,5 poliakryloamidu o ciezarze czasteczkowym 6 ml i o stopniu hydrolizy 30% glikolu trójetylenowego glikolu trójetylenowego + 0,5 poliakryloamidu o ciezarze czasteczkowym 6 min i o stopniu hydrolizy 30% na sciskanie kG/cm* 26,9 .2 46,6 9,1 73,5 6,7 26 8 38,8 3.6 42,7 4,6 52,6 7 24,2 4.3 ^ 6,7 16,4 6,3 34,4 17,2 8 22,2 13,3 M *JD 21,1 12,3 .694 572 5 Przyklad III. Zilustrowano tu wplyw wielkosci czastek i zawartosci wilgoci na wytrzymalosc na sciskania zamrozonej ziarnistej masy wegla. Do pierwszej serii badan uzyto wegiel filtracyjny o rozdrobnieniu 0r59 mm, do drugiej — wegiel w ziarnach o rozdrobnieniu ponizej 6,68 mm, zas do trzeciej — mieszanine 90 czesci wegla w ziarnach z 10 czesciami wegla filtracyjnego. Zawartosc wilgoci regulowano przez suszenie lub dodatek wody.Próbke 100 g wegla wprowadzano dp cylindra o srednicy wewnetrznej 5 cm i dlugosci 8,9 cm, wykonane¬ go z polimetakrylanu metylu, po uprzednim natrysnieciu scianek cylindra srodkiem antyadhezyjnym. Cylinder przykryto metalowe pokrywka I energicznie wstrzasano wciagu 3 minut. Górna czesc cylindra okryto folia z tworzywa Itak zabezpieczony cylinder umieszczono w lodówce w temperaturze —18°C na okres powyzej 16 godzin. Cylindry wyjeto z lodówki, wypchnieto z nich wegiel za pomoca korka gumowego i ponownie wstawiono do lodówki.Wytrzymalosc na sciskanie zamrozonych próbek wegla okreslano przy uzyciu prasy hydraulicznej, umieszczajac je wraz z metalowymi kulkami pomiedzy stalowymi szczekami prasy, które zwierano z szybkoscia 0,6 cm/min. Uzyskane wyniki przedstawiono w tablicy III.Tablica III Typ wegla Wegiel filtracyjny Wegiel w ziarnach 90 czesci wegla w ziarnach czesci wegla filtracyjnego Procent wilgoci Wytrzymalosc na sciskanie kG/cm2 ,0 17.5 13,1 0,5 7,0 ,8 9,7 8,6 7,5 6,5 ,4 3,2 11,5 ,0 8,7 7,4 6,5 6,0 ,0 4,7 2.1 0,4 0,03 <0,03 7.8 , 3.3 3,1 3,0 1.7 0,5 <0,07 .4,9 4,3 2.9 1,2 0,3 0,07 <0,07 Przyklad IV. Wegiel poddano obróbce za pomoca rozmaitych czynników, stosujac identyczne próbki wegla, jak w przykladzie III i regulujac zawartosc wilgoci w kazdej serii próbek.Obróbki dokonano poprzez wprowadzenie do wegla w pierwszej kolejnosci cieklego skladnika kompozycji I nastepnie wymieszanie na sucho ze skladnikiem stalym az do osiagniecia jednorodnego rozprowadzenia kompozycji.Próbki otrzymywano i badano w sposób opisany w przykladzie III. Uzyskane wyniki przedstawiono w tablicy IV.6 94 572 Tablica IV Kompozycja do obróbki Wysokosc Wytrzymalosc Próbka 1 90 czesci wegla w ziarnach czesci wegla filtracyjnego (7,48% wil¬ goci Wegiel w ziar¬ nach (14,4% wilgoci) 90 czesci wegla w ziarnach czesci wegla filtracyjnego (10% wilgo¬ ci) w przeliczeniu na 2000 czesci wagowych wegla 2 2 czesci (a)* 2czesci (a) + 1,891 GE** 2 czesci (a) + 3,78 1 GE 4 czesci (a) + 1^91 GE 2 czesci (a) 2 czesci (a) +0,9451 GE 2 czesci 2 czesci (a) + 3,78 1 GE 4 czesci (a)+0,9461 GE 4 czesci (a) + 1,881 GE 2 czesci (a) * 2czesci (a)+0,471 GE** 2 czesci (a)+0,9451 GE 2 czesci (a)+ 1,891 GE 2 czesci (a) + 3,78 1 GE 0,47 1 GE 0,9451 GE 1,891 GE 3,78 1 GE próbki W stanie zwartym, cm 3 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 ,5 8,2 6.1 6,3 6,1 6,7 6,1 ,9 6,8 ,8 ,7 53 6,1 53 63 63 6.1 na sciskani kG/cm2 4 1.1 13 032 032 034 113 6.7 2,7 13 13 U 1.1 3,1 23 13 13 03 0,4 23 13 1,1 03 * (a) - mieszanina 90% glinki bentonltowe] + 10% poltakryloamtdu o ciezarze czasteczkowym 6 min **GE- glikol etylenowy Przyklad V. Wplyw innych kompozycji zbadano, stosujac je do obróbki mieszaniny 90 czesci wegla w ziarnach i 10 czesci wegla filtracyjnego, uzytej w przykladach III i IV, regulujac zawartosc wilgoci na paziomie ,9% dla jednej serii próbek i na poziomie 8,7%-dla drugiej. Wprowadzanie korhpozycji, przygotowanie próbek i ich badanie przebiegalo w sposób opisany w poprzednich przykladach. Wyniki przedstawiono w tablicy V.94 572 7 . Tab Czynnik Seria A zawierajaca 10,9% wilgoci 0,34 I 96% GE+ 5% obje¬ tosciowych lodowatego kwasu octowego (LKO) Seria B zawierajaca 6,7% wilgoci 0,34 I 96% GE + 5% obje¬ tosciowych LKO 0,47 I 95% GE + 5% obje¬ tosciowych LKO -Q 11 ica V Wysokosc warstwy wegla po wstrzasaniu, cm - . 5,5 6,1 ,7 6,6 6,4 Wytrzyma¬ losc na sciskanie kG/cm2 ,8 1,5 0,5 0,4 0,09 PL PL

Claims

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób zmniejszania wytrzymalosci lodu polegajacy na dodawaniu do wody przed zamarznieciem substancji chemicznych, znamienny tym, ze przed zamarznieciem rozpuszcza sie w wodzie kompozycje zlozona z (A) rozpuszczalnego w wodzie zwiazku wielowodorotlenowego lub monoaIkilowego eteru takiego zwiazku oraz (B) rozpuszczalnego w wdzie nielotnego zwiazku organicznego zawierajacego co najmniej jedna grupe hydrofilowa.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kompozycje dodaje sie do wody znajdujacej sie na powierzchni stalej substancji ziarnistej.

3. Sposób wedlug zastrz. 2,- z n a m i e n n y tym, ze kompozycje zlozona ze skladników (A i B) stosuje sie do obróbki substancji stalej w ilosci 0,125% wagowych sumy skladników w stosunku do ilosci powierzchniowej wilgoci zawartej w substancji.

4. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stosuje sie kompozycje w której grupa hydrofilo¬ wa skladnika (B) jest grupa aminowa, karboksylowa lub karboksylanowa.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie kompozycje, w której skladnik (A) Jest alifatycznym zwiazkiem wielowodorotlenowym.

6. Sposób wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze jako zwiazek wielowodorotlenowy stosuje sie glikol alkilenowy.

7. Sposób wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze jako glikol alkilenowy stosuje sie glikol etylenowy.

8. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze jako rozpuszczalny w wodzie zwiazek organiczny stosuje sie poliakryloamid o stopniu hydrolizy wynoszacym co najmniej 10%.

9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie kompozycje ciekla zawierajaca glikol etylenowy i lodowaty kwas octowy.

10. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze obróbce poddaje sie wegiel o wielkosci ziarna nie przekraczajacej 5 cm. PL PL