Состав для закрепления пылящих поверхностей

 

СОСТАВ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ПЫЛЯЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, включающий органическое вяжущее вещество и воду , отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности закрепления за счет увеличения адгезионной активности и смачивающей способности состава, он содержит в качестве органического вяжущего вещества сополимер 20-80 мол.% метакрилата щелочного металла и 80-20 мол.% метилметакрилата при следующем соотношении компонентов, мас.%: Сополимер

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ш,ф Е 21 F 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,"

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1.,"«/

1 — 20 Ф

Остальное @

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3757657/22-03 (22) 29.06.84 (46) 07.11.85. Бюл. № 41 (72) Н. С. Алфимова, П. Г. Беленький, А. Ю. Бойко, Б. С. Глебычев, Т. И. Давыденко, А. А. Литманович, А. Д. Маслов, А. В. Мозжухин, И. М. Паписов, М. Е. Певзнер, Е. В. Полякова, Г . Н. Смирнов, И. Я.Файдель и Б. В. Якобсон (53) 622.807.002 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 934059, кл. Е 21 F 5/06,1982.

Авторское свидетельство СССР № 934058, кл. Е 21 F 5/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1086184, кл. Е 21 F 5/00, 1983.

„„SU„„1190067 А (54) (57) СОСТАВ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

ПЫЛЯЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, включающий органическое вяжущее вещество и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности закрепления за счет увеличения адгезионной активности и смачивающей способности состава, он содержит в качестве органического вяжущего вещества сополимер 20 — 80 мол.0 0 метакрилата щелочного металла и 80 — 20 мол.0 0 метил метакрилата при следующем соотношении компонентов, мас. 0 0:

Сополимер (20 — 80 мол.%: метакрилата щелочного металла и 80—

20 мол.00 метилметакрилата )

Вода

1190067

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к составам для закрепления пылящих поверхностей горных отвалов, хвостохранилищ, золоотвалов ТЭС и может быть использовано для агрегирования дисперсных горных пород при укреплении грунтов, структурировании почв, осаждении дисперсных пород из пульп, а также для смачивания пыли на твердой поверхности.

Цель изобретения — повышение эффективности закрепления пылящей поверхности за счет увеличения адгезионной активности и смачивающей способности вяжущего, а также обеспечение доступности (недефицитности) и низкой стоимости вяжущего.

Кроме того, целью изобретения является расширение области использования состава для пылеподавления за счет создания сплошных пылезащитных покрытий, агрегирования взвешенных дисперсных частиц, структурирования корнеобитаемого слоя и мульчирования поверхности для повышения эффективности биологического закрепления пылящей поверхности и др.

Структурная формула сополимера: сн СНз ! (— СН вЂ” С вЂ” СН вЂ” I- — ) !

С00-Яа СОО- С.яз

Указанный сополимер является отходом одного из следующих производств: производства эмульсионного полиметилметакрилата; производства сополимера метилметакрилата со стиролом; производства тройного сополи мера метилметакрилата, стирола и акрилонитрила. В последних двух случаях в зависимости от стабильности технологических режимов основного производства предлагаемое органическое вяжущее может содержать 0 — 8Я (от массы сополимера) примесей: стирола или полиакрилонитрила. Кроме того, в зависимости от качества исходного сырья и колебаний технологического режима всех производств относительное содержание каждого из двух полимеров в общем сополимере-отходе может изменяться в диапазоне значений 20—

80 мол.о. Таким образом, в качестве органического вяжущего предлагаемый состав для пылеподавления содержит отход упомянутых производств, представляющий собой продукт сополимеризации 20 — 80 мол. Я метакрилата натрия и, соответственно, 80 — 20 мол.Я метилметакрилата. Приведенные значения содержания каждого из полимеров в отходе-сополимере являются предельными, запредельные значения исключены, поскольку они становятся возможными только в случае грубых нарушений технологии основного производства, и сле5

55 довательно, являются результатом выпуска брака в основном продукте.

В случае; когда содержание метакрилата натрия менее 20 мол.Я, сополимер нерастворим в воде и не может поэтому являться компонентом предлагаемого состава для пылеподавления. В случае, когда метакрилата натрия более 80 мол.®, сополимер настолько легко растворим в воде, что быстро вымывается из укрепляемого слоя грунта (выводится с водой), не успев образовать связи с минеральной поверхностью. Таким образом, использование в качестве органического вяжущего отхода-сополимера с нижним запредельным значением содержания метакрилата натрия технически неосуществимо, а с верхним запредельным значением — не обеспечивает достижения цели изобретения.

Предлагаемый состав для пылеподавления содержит в водном растворе указанный сополимер в концентрации 1 — 20 мас.Я, Концентрация сополимера метакрилата натрия с метилметакрилатом в предлагаемом составе для пылеподавления ограничена техническим эффектом пылеподавления.

Снижение концентрации сополимера в предлагаемом составе менее 1 мас.Я не обеспечивает агрегирование пылеватых фракций, а именно: в зависимости от конкретного минерального материала пылевые частицы либо вообще не образуют агрегаты требуемой крупности («тяжести»), либо образуют малопрочные (легко разрушающиеся даже при перекатывании ветром), неводостойкие агрегаты. Увеличение концентрации сополимера более 20 мас. /o, снижает несущую способность сплошного укрепления слоя (пылезащитного покрытия). Это обьясняется тем, что резко (скачком) возрастает вязкость предлагаемого состава, что приводит к тому, что состав прокикает в грунт медленнее, чем происходит его самоотверждение, и глубина пропитки при этом не превышает 2 — 4 мм, вследствие чего образуется тонкая корка низкой несущей способности. Кроме того, не обеспечивается. равномерное нанесение состава на укрепляемую пологую поверхноть (неравнопрочное покрытие с ослабленными зонами) и при нанесении на крутые откосы (более 25 ) состав вследствие плохого проникания в грунт еще до отверждения успевает стечь и скопиться в нижней половине откоса, а верхняя половина остается непокрытой составом. Значения концентраций, близкие к нижнему пределу (например, 1—

5 мас. /ц) предпочтительны при профилактике пылеобразования за счет высокой агрегирующей способности предлагаемого состава. Например, данный состав с концентрацией сополимера 1 — 5 мас.о/О наносят на пылящую поверхность откоса с дозировкой 1 — 2 л/м и получают на поверхности раздельно-зернистую песчаную структуру из несвязанных

1190067 друг с другом прочных агрегатов преимущественной крупностью выше 0,5 мм, которые образованы за счет вяжущих свойств со полимера из пылевых частиц тонкодисперсной фракции менее 0,001 мм и пылеватой фракции 0,001 — 0,1 мм. Такие агрегаты эффективно противостоят ветровой эрозии при средних ветровых нагрузках, а также водной эрозии (поверхность откоса не разрушается воздушным и водным потоком) и не способны образовывать пылевое облако при больших ветровых нагрузках (более 10 м/с). Частные значения концентрации сополимера и значения дозировки состава в указанных пределах зависят от конкретных условий использования предлагаемого состава (от минерального и гранулометрического состава укрепляемого материала, метеоусловий в момент производства работ и т. п.). Значения концентраций сополимера 1 — 5 мас.Я позволяют при увеличении дозировки наносимого на укрепляемую поверхность состава до 3—

4 л/м создать также сплошное пылезащитное покрытие, аналогично известному составу. Такое увеличение дозировки приводит к увеличению объемов работ по нанесению растворов и целесообразно лишь для укрепления достаточно крутых откосов с низкой проницаемостью поверхностного слоя пород (где, в частности, известный состав вообще не позволяет достичь положительного эффекта).

В остальных случаях создания сплошного защитного покрытия (например, для первичного закрепления поверхности при биологическом укреплении или рекультивации откосов) целесообразно использовать предлагаемый состав с концентрациями сополимера свыше 5 мас.Я. Причем в случае использования состава с концентрацией сополимера, например 8 — 16 мас.Я удельные объемы работ по его нанесению на укрепляемую поверхность составляют соответственно 1,8 — 1,2 л/м, а при увеличении концентрации сополимера до 20 мас. Я удельные объемы нанесения уменьшают до 0,6—

1,0 л/м (в случае известного состава 2—

2,5 л/м ). Величины частных значений концентрации сополимера в предлагаемом составе, близкие к верхнему пределу, зависят от соотношения вязкости конкретного раствора и проницаемости конкретной укрепляемой поверхности. Менее проницаемые поверхности требуют для своего укрепления менее концентрированные растворы, зато более концентрированные растворы обеспечивают меньшие объемы работ по нанесению предлагаемого состава на укрепляемую поверхность. В каждом случае в зависимости от конкретных условий использования состава и от типа решаемой техни= ческой задачи (пылеподавление путем агрегирования пылевых частиц, создание сплошного защитного покрытия на пологой по5

55 верхности, на откосах или др.) экспериментально выбирают оптимальные частные значения внутри общего интервала значений концентрации (1 — 20 мас,Я) сополимера метакрилата натрия и метилметакрилата в предлагаемом составе. При этом в зависимости от поставленной технической задачи получают глубину пропитки укрепляемой поверхности (т.е. мощность сплошного защитного покрытия), равную 10 — 20 мм, или достигают агрегирование пылеватой фракции ук реп ляемого материала с образованием из нее песчаной (более крупной) фракции, неподверженной пылеобразованию.

Пример 1.. Производят укрепление сектора пляжной зоны хвостохранилища, в котором в течение 53 сут. происходит частное передвижение обслуживающего персонала и легкой техники (в связи с обслуживанием в этот период данного участка хвостопровода). Площадь укрепления 1,8 га.

Для обеспечения ылеподавления (предотвращения пылеобразования от работающей техники и возникающих в районе дамбы обвалов от воздушно-ветровых вихрей) на пылящей поверхности пляжа создают сплошное несущее покрытие с «гарантированной» толщиной 10 мм, что составляет примерно 0,65 — 0,7511 (фактической глубины пропитки). Берут 9 т отхода одного из производств, содержащего 40® сухого остатка, и разбавляют 9 т воды. Раствор готовят непосредственно в цистернах двух поли вочных автомобилей. При этом получают 18 т состава для пылеподавления, содержащего, мас.Я:

Сополимер (30 мол.% метакрилата натрия и 70 мол.Я метилметакрилата) 20

Вода Остальное

Укрепляемый участок поливают этим составом с дозировкой 1 л/м, или в пересчете на сухую массу сополимера по всей площади 2 т/га. В результате получают сплошное покрытие при глубине пропитки 14 мм, Усилие продавливания (нажимнь1м динамометром) составляет 7,5 кгс/см . 3а весь период существования укрепленного участка, вплоть до намыва очередного слоя пульпы (53 сут.), не отмечено ни нарушений покрытия, ни случаев пыления. 3а этот период дважды отмечалось выпадение осадков, в том числе ливневые дожди в течение 2 сут. (с перерывами).

Пример 2. В условиях примера 1 готовят путем разбавления водой исходного отхода другого производства состав для пылеподавления, содержащий, мас.Я:

Сополимер (20 мол.Я метакрилата натрия с 80 мол.о/о метилметакрилата) 14

Вода Остальное

1190067

ВНИИПИ Заказ 6940 36 Тираж 445 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Состав наносят на откос хвостохранилища крутизной 35 . Площадь полива 0,5 га, способ полива аналогичен примеру 1. Дозировка полива 1,6 л/м . В процессе полива отмечают хорошее смачивание поверхности откоса, быстрое впитывание, стекание практически не наблюдается (было незначительным). Получают сплошное покрытие с глубиной пропитки 15 мм. Усилие продавливания 6,8 кгс/см . Покрытие сохраняется без нарушений в течение всего пылевого сезона, вплоть до выпадения снега. Контрольный осмотр весной следующего года (после снеготаяния) показал, что покрытие во многих местах нарушено сетью трещий шириной 1 — 20 мм, т.е. морозостойкостью не обладает.

Пример 3. На откосе (в условиях примера 2) размечают контрольный и опытный участки площадью по 0,2 ra. Производят посев люцерны синегибридной (вручную) 20 и вносят удобрения в соответствии с действующими в климатической зоне нормами.

Поверхность опытного участка после посева покрывают составом, содержащим, мас.Я:

Сополимер (60 мол. /< метакрилата натрия и 40 мол.о/о метилметакрилата) 10

Вода 90

Дозировка 1,2 л/м . В процессе полива отмечают активное смачивание поверхности откоса. Получают сплошное пористое (хо30 рошо фильтрующее) покрытие. Глубина пропитки 10 мм, усилие продавливания

5,1 кгс/см. Наблюдают в сравнении с контрольным участком вегетацию семян. На опьп ном участке всходы появляются на 4 сут. позже, чем на контрольном, и первые 5—

7 сут. отстают в развитии, затем опытныевсходы обгоняют контрольные. Всхожесть семян на опытном участке 92 /о, на контроле

58о/о, растения на опытном участке почти в

2 раза выше (значительный прирост биомас- 40 сы) и имеют хорошо развитую корневую систему. Приведенные эффекты объясняются хорошей мульчирующей способностью предлагаемого состава.

Пример 4. Предлагаемый состав используют при осуществлении способа укрепления откосов с помощью травяных матов от ветровой и водной эрозии. Берут состав, содержащий мас.Я:

Сополимер (80 мол.Я метакрилата натрия 50 с 20 мол. Я метилметакрилата) 5

Вода 95

40 л состава перемешивают со 100 кг отходов переработки фосфатных руд, в смесь добавляют семена пшеницы и удобрения. Приготовленную смесь укладывают слоем до

50 мм на маты из синтетического нетканого материала размером 2,2х5 м. Проращивание семян производят в условиях закрытого грунта (в помещении типа теплицы) .

После появления всходов маты сворачивают в рулоны, перевозят на откос, где их раскатывают вниз по откосу. Укладку матов производят рядом с контрольным участком, где посажена пшеница на откосе в обычных условиях. Опытный участок выдерживают в условиях естественного полива (дождями), а контрольный поливают в соответствии с действующими нормами для засушливого года. После вызревания оценивают урожай, который в расчете на 1 га составляет: на опытном участке 27 ц, на контрольном 15 ц.

Результаты доказывают возможность эффективного использования предлагаемого состава для совершенствования биологических способов защиты поверхности земляных сооружений от ветровой эрозии и способов рекультивации нарушенных земель.

Пример 5. Берут сополимер с содержанием компонентов аналогично примеру 4.

Приготавливают состав, мас. Я:

Сополимер (по пример 4) 1

Вода 99

Состав наносят на откос хвостохранилища, сложенный хвостами апатитовой флотации. Крутизна откоса 38 — 40 . Площадь полива 1 га. Дозировка 2 л/м, Для сравнения участок этого же откоса площадью в 1 ra обрабатывают 7Я-ным раствором латекса

СКС вЂ” 65 ГП с дозировкой 2 л/м . Оба участка идентифицируют по технологии полива: наносят растворы на сухую поверхность (без предварительного увлажнения) в один проход поливочной машины. В соответствии с действующей технологией откосы этого хвостохранилища обрабатывают латексом СКС вЂ” 65 ГП с дозировкой 1,5—

2 л/м в 2 — 3 прохода поливочной машины и с предварительным увлажнением водой в количестве 8 — 12 л/м (еще 5 — 6 проходов), Получают на участке, обработанном предлагаемым составом рыхло-пористое покрытие агрегативной структуры, толщиной 10 мм и несущей способностью 3 кгс/см . При ветро вой нагрузке, не превышающей 5 м/с, покрытие сохраняет устойчивость в течение всего ° ветрового сезона (июль — август) . На участке латексной обработки вследствие плохой смачиваемости наблюдают обильное стекание раствора. В нижней части откоса (у основания) образовался сплошной песчано-латексный слой толщиной 8 — 10 мм, 80Я поверхности участка обработаны неравномерно, отдельными пятнами при толщине корки до

3 мм, которая взламывается при скорости ветра 3 — 4 м/с.