ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЕ СРЕДСТВО ПРОТИВ ПРИМЕРЗАНИЯ, ПРИЛИПАНИЯ И ПЫЛЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
PREVENTIVE AGENT AGAINST FREEZING, STICKING AND DUSTING OF GRANULAR MATERIALS

Изобретение относится к профилактическим средствам для покрытия металлических поверхностей вагонов-думпкаров, полувагонов и другого горно-транспортного, транспортного оборудования против примерзания и прилипания к ним вскрышных пород, угля, железной руды, руд цветных металлов, известняка, глины, мела, мергеля и прочих влажных сыпучих материалов, а также для предотвращения пылеобразования на временных автодорогах карьеров при добыче годных пород открытым способом, а также выдувания, пыления и смерзания перевозимого груза при температуре окружающего воздуха до минус 50°С.
Профилактические композиции для указанных целей широко известны в технике.
Например, известно профилактическое средство, описанное в авторском свидетельстве СССР №519467, в состав которого входит легкий газойль каталитического крекинга и тяжелый нефтяной остаток при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Легкий газойль каталитического крекинга
90-98;
Тяжелый нефтяной остаток
2-10.
Недостатком данного состава является ограниченность ресурсов нефтяного сырья и недостаточно низкая температура застывания.
Также известен состав (авторское свидетельство СССР №749878), в который входят фракции осветленного и промывочного керосина, бензиновая фракция, фракция, получаемая при депарафинировании нефти молекулярными ситами и дистиллятный остаток, образующийся при риформинг-процессе и остаток пиролиза нефти. Однако предложенная композиция не решает проблему доступной сырьевой базы.
Профилактические композиции, описанные в патентах РФ 2111228, 2132350 и 2155201, получают на основе таких продуктов нефтепереработки, как керосино-газойлевые фракции каталитического и термического крекинга и гудроны. Описанные составы также не решают проблемы дефицита сырья.
Частично проблема недостатка сырьевых компонентов решается введением в состав профилактического средства отходов нефтепереработки и нефтехимии (патенты РФ 2190654, 2196162 и 2272061). В качестве растворителя используют кубовые остатки коксохимического производства (КОКП) и/или побочные продукты производства бутадиена, изопрена, изобутилена, этилена (ЖОУ) как самостоятельно, так и в смеси с кубовыми остатками производства пирополимеров, смол пиролиза, бензола, этилбензола, стирола (КОПСП), а также с кубовыми остатками производства бутанола, изобутанола, 2-этилгексановой кислоты, 2-этилгексанола (КОБС). Растворитель может дополнительно содержать газойли термического и каталитического крекинга, а также газойли коксования. В качестве загущающей добавки используют масла минеральные и синтетические всех видов, смесь отработанных масел всех типов, нефтешлам, нефтяные остатки и нефтяное топливо. Однако указанные составы лишь частично решают проблему дефицита нефтяного сырья, ресурсы отходов нефтепереработки и нефтехимии недостаточны для удовлетворения всей потребности в данного рода компонентах. Кроме того, вязкость известного состава при температурах ниже -20°С резко увеличивается, что приводит к повышенному расходу профилактических средств и усложняет технологию их применения для получения равномерного покрытия.
Наиболее близким к заявляемому решению является профилактическое средство, описанное в авторском свидетельстве СССР №1680750, в состав которого входит водный раствор натриевых солей карбоновых кислот - щелочной сток производства капролактама и раствор моно- и дикарбоновых кислот - водно-кислый сток производства капролактама. Данный состав решает проблему дефицита сырья и характеризуется низким значением вязкости при пониженной температуре. Однако температура застывания описываемого состава не ниже минус 35°С, что не достаточно для обработки влажных сыпучих материалов в зимний период.
Предлагаемое изобретение решает техническую задачу расширения сырьевой базы за счет создания состава профилактического средства, в основу которого входит отход производства капролактама, ежемесячный объем которого составляет десятки тысяч тонн, снижение температуры застывания достигается введением в состав стабилизирующей добавки.
Другой целью настоящего изобретения является снижение вязкости при пониженных температурах, что будет способствовать снижению энергозатрат при обработке профилактическим средством, получению более равномерного слоя покрытия.
Указанная задача решается тем, что в профилактическом средстве против смерзания, прилипания и пылеобразования сыпучих материалов, представляющем собой смесь смазочной основы и стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, в качестве смазочной основы используют щелочной сток производства капролактама (ЩСПК), включающий, мас.%:
Сухое вещество
25-65
Натриевые соли органических кислот
(в пересчете на адипинат натрия)
18-30
Циклогексанол
0,7-0,8
Циклогексанон
0,1-0,2
Смола
8-10
Вода
остальное
рН раствора
10-13.
Соотношение смазочной основы и стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, составляет, мас.%:
Смазочная основа
50-98
Стабилизирующая добавка, предотвращающая расслоение и понижающая температуру застывания
2-50.
В качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, могут быть использованы этиловый спирт, изопропиловый спирт, головная фракция этилового спирта, метанольно-эфиро-альдегидная фракция (МАЭФ), метиловый спирт, 2-метил-пропанол, изо-амиловый спирт, этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, пропиленгликоль, моноэтиловый эфир диэтиленгликоля, ацетат калия, ацетат натрия, формиат калия, формиат натрия, хлорид кальция, хлорид магния, хлорид натрия. Указанные добавки могут быть использованы в произвольном сочетании их друг с другом.
Щелочной сток капролактама характеризуется низким показателем вязкости даже при пониженных температурах, поэтому его применение в качестве смазочной основы решает проблему резкого повышения вязкости профилактических средств при температуре ниже ноля, что приводит к равномерному покрытию обрабатываемых поверхностей и снижению энергозатрат на обработку.
Стабилизирующая добавка, предотвращающая расслоение и понижающая температуру застывания, введенная в состав профилактического средства, позволяет получить низкую температуру застывания от минус 50°С до минус 70°С, а также предотвращает межфазное расслоение и выпадение осадка. Предлагаемое профилактическое средство характеризуется однородностью состава при температуре ниже минус 50°С.
Как показывают экспериментальные данные, любая смесь из указанных компонентов дает положительные результаты, если в качестве смазочной основы использовать щелочной сток капролактама.
Схема получения предлагаемого профилактического средства представлена на чертеже и включает резервуар 1 для смазочной основы, резервуары 2, 3 для стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, резервуар смешения исходных компонентов 4, товарный резервуар 5, сырьевые дозировочные насосы 6 и 7, насос для циркуляции и откачки товарного продукта 8, товарный насос 9.
Профилактическое средство получают следующим образом. Смазочную основу из резервуара 1 насосом 6 с заданной производительностью закачивают в резервуар смешения 4. После выхода насоса 6 на заданный режим запускается насос 7 для закачки стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания из резервуаров 2, 3. Производительность насосов 6 и 7 должна контролироваться для обеспечения нужного соотношения компонентов. За 5-10 минут до окончания закачки смазочной основы насос 6 останавливают. Производят отбор проб из верхнего, среднего и нижнего слоев резервуара смешения 4 и делают им анализ по показателям качества. В случае неоднородной смеси производят ее циркуляцию насосом 8. Продолжительность циркуляции должна быть такой, чтобы насос 8 прошел двукратный объем жидкости, находящейся в резервуаре смешения 4. После циркуляции производят повторный отбор проб (послойно), после чего готовый продукт откачивается в товарный резервуар 5, на него выписывается паспорт и профилактическое средство отправляется потребителю.
Примеры получения профилактического средства.
Пример №1
Профилактическое средство получают путем смешения 90% смазочной основы - ЩСПК и 10% стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания - этиловый спирт.
Пример №2
Аналогичен примеру №1 (90% смазочной основы и 10% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется изопропиловый спирт.
Пример №3
Аналогичен примеру №1 (90% смазочной основы и 10% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется головная фракция этилового спирта.
Пример №4
Аналогичен примеру №1 (90% смазочной основы и 10% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется метанольно-эфиро-альдегидная фракция (МАЭФ).
Пример №5
Аналогичен примеру №1 (90% смазочной основы и 10% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется метиловый спирт.
Пример №6
Аналогичен примеру №1 (90% смазочной основы и 10% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется 2-метил-пропанол.
Пример №7
Аналогичен примеру №1 (90% смазочной основы и 10% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется изо-амиловый спирт.
Пример №8
Профилактическое средство получают путем смешения 93% смазочной основы - ЩСПК и 7% стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания. В качестве стабилизирующей добавки используется этиленгликоль.
Пример №9
Аналогичен примеру №8 (93% смазочной основы и 7% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется диэтиленгликоль.
Пример №10
Аналогичен примеру №8 (93% смазочной основы и 7% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется триэтиленгликоль.
Пример №11
Аналогичен примеру №8 (93% смазочной основы и 7% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется пропиленгликоль.
Пример №12
Аналогичен примеру №8 (93% смазочной основы и 7% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется моноэтиловый эфир диэтиленгликоля.
Пример №13
Профилактическое средство получают путем смешения 97% смазочной основы - ЩСПК и 3% стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания. В качестве стабилизирующей добавки используется ацетат калия.
Пример №14
Аналогичен примеру №13 (97% смазочной основы и 3% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется ацетат натрия.
Пример №15
Аналогичен примеру №13 (97% смазочной основы и 3% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется формиат калия.
Пример №16
Аналогичен примеру №13 (97% смазочной основы и 3% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется формиат натрия.
Пример №17
Аналогичен примеру №13 (97% смазочной основы и 3% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется хлорид кальция.
Пример №18
Аналогичен примеру №13 (97% смазочной основы и 3% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется хлорид магния.
Пример №19
Аналогичен примеру №13 (97% смазочной основы и 3% стабилизирующей добавки), только в качестве стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания, используется хлорид натрия.
Пример №20
Профилактическое средство получают путем смешения 95% смазочной основы - ЩСПК и 5% стабилизирующей добавки, предотвращающей расслоение и понижающей температуру застывания. Стабилизирующая добавка включает, мас.%:
Головная фракция этилового спирта
60
Этиленгликоль
40.
Пример №21
Аналогичен примеру №20 (95% смазочной основы и 5% стабилизирующей добавки), только стабилизирующая добавка, предотвращающая расслоение и понижающая температуру застывания, включает, мас.%:
Головная фракция этилового спирта
70
Ацетат калия
30.
Качество продукта, полученного в приведенных примерах, представлено в таблице 1.
Определение коррозионного воздействия составов предлагаемого профилактического средства проводилось по ГОСТ 28084-89 п.4.5. В качестве образца металла были использованы пластинки, изготовленные из стали 09г2с. Результаты определения коррозионной активности приведены в таблице 2.
2
Из приведенных данных следует, что щелочной сток капролактама (ЩСПК) обладает ингибирующим действием и защищает поверхность металла от коррозии. Любой описанный состав профилактического средства не превышает нормы коррозионного воздействия на металл, описанной в ГОСТ 28084-89 п.4.5 (0,1 г/м*сут), и может использоваться для покрытия металлических поверхностей вагонов-думпкаров, полувагонов и другого горно-транспортного, транспортного оборудования.
Полученное профилактическое средство представляет собой легкоподвижную жидкость темно-коричневого цвета без механических примесей, обладающую более низкой температурой застывания (от минус 50°С до минус 70°С), высокой смазывающей способностью, низким значением вязкости при пониженных температурах, а использование в его составе, в качестве смазочной основы, щелочного стока производства капролактама позволит значительно расширить сырьевую базу для получения профилактических средств, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками, позволяющими использовать их для предотвращения и смерзания и прилипания влажных сыпучих материалов в условиях низких температур при транспортных перевозках, на автодорогах карьеров. Кроме того, предлагаемое профилактическое средство обладает антикоррозионным эффектом и защищает горно-транспортное оборудование.
Таблица 1
Качество и состав профилактического средства
Примеры
Вязкость кинематическая при 20°С, мм<sup>2</sup>/с
Температура застывания, °С
Температура вспышки в закрытом тигле, °С
Содержание механических примесей, мас.%
Прочность смерзания угля с влажностью 9%, обработанного 1% составом при температуре минус 40°С, кг/см<sup>2</sup>
Пример №1
3,28
Минус 67
56
0,83
Не смерзается
Пример №2
3,45
Минус 64
62
0,87
Не смерзается
Пример №3
3,25
Минус 62
67
0,91
Не смерзается
Пример №4
3,52
Минус 63
84
0,85
Не смерзается
Пример №5
3,37
Минус 65
87
0,89
Не смерзается
Пример №6
3,48
Минус 63
65
0,93
Не смерзается
Пример №7
3,54
Минус 62
73
0,79
Не смерзается
Пример №8
4,13
Минус 66
88
0,86
Не смерзается
Пример №9
4,26
Минус 64
85
0,90
Не смерзается
Пример №10
4,29
Минус 59
87
0,84
Не смерзается
Пример №11
4,32
Минус 60
84
0,81
Не смерзается
Пример №12
4,58
Минус 67
84
0,76
Не смерзается
Пример №13
3,75
Минус 66
94
0,87
Не смерзается
Пример №14
3,89
Минус 62
92
0,85
Не смерзается
Пример №15
3,68
Минус 67
97
0,79
Не смерзается
Пример №16
4,02
Минус 65
95
0,74
Не смерзается
Пример №17
3,59
Минус 64
96
0,82
Не смерзается
Пример №18
3,62
Минус 63
98
0,77
Не смерзается
Пример №19
3,56
Минус 61
98
0,82
Не смерзается
Пример №20
3,94
Минус 64
74
0,91
Не смерзается
Пример №21
3,56
Минус 67
96
0,84
Не смерзается
Таблица 2
Коррозионная активность профилактического средства
Примеры
Коррозионное воздействие на металлы, г/м<sup>2</sup>*сут
Пример 1
0,006
Пример 2
0,007
Пример 3
0,006
Пример 4
0,004
Пример 5
0,008
Пример 6
0,004
Пример 7
0,009
Пример 8
0,012
Пример 9
0,009
Пример 10
0,010
Пример 11
0,012
Пример 12
0,014
Пример 13
0,019
Пример 14
0,017
Пример 15
0,015
Пример 16
0,022
Пример 17
0,021
Пример 18
0,024
Пример 19
0,020
Пример 20
0,010
Пример 21
0,013