Состав для физико-химического раз-рушения твердых горючих полезныхископаемых

 

Союз Советскин

Социалистическин

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i)836342

1 (бс ) Дополввтельвое в ввт. сввп-ву (22) Заявлено 04.07.79 (23 ) 2790850/22-03 (5 t ) f6. К,л. с присоединением заявки И

Е 21 В 43/28

Е 21,C 41/04

Е 21 F 5/00

Веуднретнанньй кеентвт

СССР

10 денни нзобретеннй и отнрьпнй (23) Приоритет

Опубликовано 07.06.81. Бюллетень М 21 (53) УД К622.234. .4:622.33: (088.8) Дата опубликования описания 10.06.81 ту

Чураев

orо

М инистерства угольной промышленности СССР (54) СОСТАВ ДЛЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ

TBEPgbfX ГОРЮЧИХ ПСЙЕЗНЫХ HCKGHAEMbJX

Изобретение относится к области гбрного дела и может быть использовано при добыче сланца, бурого и каменного угля различной стадии метаморфизма через скважины.

Известен состав для физико-химичес

S кого разрушения угля, содержащий водный аммиак, метанол, этанол, изопропаноп, ледяную нислоту, этиламин, метиламин, ацетон, раствор перекиси водорода, а, также метанол, этанол и изопропанол, со-то держащие 0,25 моля едкого натрия на

С)

Недостатком известного состава является высокая стоимость входящих в

15 него ингредиентово

Известен состав для физико-химического разрушония твердых горючих полезных ископаемых, содержащий едкий натрий, изопропиловый спирт и воду (2).

Известный состав применяется при добыче угля физико- химическими скважными способами. для этого пласт угля вскрывается скважиной, в которую встав

2 пяют две коаксиальные трубы, по одной (внутренней) из которых подают жидкий ипи газожидкий упомянутый состав. В результате физико-химического взаимодействия известного состава с углем последний самопроизвольно разрушается, что приводит к постоянному увеличению пс пости в устье скважины. Образовавшаяся угольная суспензия выкачивается по другой (наружной) трубе из места разрушения для отделения угля от раствора.

Процесс самопроизвольного разрушения любого тела, в том числе угля, происходит в основном благодаря пониже нию межфазной энергии в результате действия жидкой среды (состава химических веществ) и протекает тем быстрее, чем больше снижена поверхностная с.у.энергияв

Известно, что истинное самопроизвольное (энтропийное) диспергированке, обуслов ленное ростом энтропии системы при включении частиц дисперсной фазы в тепдс вое движение, возможно лишь при снижении межфазной энергии в результа.

42 4 ности угля. Находящиеся на поверхности угля продукты его окисления — гуминовые кислоты, препятствуют адсорбции поверхностно-активного вещества-спирта. Для устранения этого в состав реагенга вводят водные растворы щелочи, например, едкого натрия, который хорошо растворяет гуминовые кислоты, освобождает поверхность угля для адсорбции на ней молекул спирта, что значительно интенсифицирует процесс разрушения ° Введение способствует повышенному набуханию некоторых ингредиентов угля и неорганических включений в угле и сланце, что значительно интенсифицирует процесс самопроизвольного разрушения. Таким образом Ьбработка угля и других твердых горючих ископаемых смесью водных растворов аммиака и низкомолекупярных спиртов, снижающих поверхностную энергию угля и сланцев, с добавками едкого натрия повышает скорость разрушения.

Помимо ниэкомолекупярных спиртов, являющихся поверхностно-активными веществами для угля возможно применение высокомолекулярных ионогенных и неионогенных

ПАВ, которые не только будут взаимодействовать с некоторыми ингредиентами угля и понижать их поверхностную энергию, но также понижать поверхностное натяже ние состава, что будет способствовать более интенсивному проникновению его в массив угля. Все это весьма благопри-,. ятно скажется на интенсификации процесса разрушения угля, хотя сами по себе растворы высокомолекулярных ПАВ угля практически не разрушают. эо

35 бсновным механизмом разрушения .твердого тела и, в частности, твердого горючего ископаемого под действием жидких средств является проявление эффекта Ребиндера способность среды по- 40 нижать поверхностную энергию твердого тела в результате адсорбции поверхностноактивных веществ на поверхности угля, что и обуславливает процесс самопрои:.ь вольного диспергирования., Набухание угол ьного вещества и неорганических включений также способствует разрушечию угля и сланца. Размеры молекул веществ, снижающих поверхностную энергию угля, должны быть достаточно малыми, чтобы подойти к устью микротрещин, понизить поверхностную энергию и вызвать термофлуктуационный рост трещины. Поэтому, а также с точки зрения сродства жидкости с органическими твердыми горючими ископаемыми, для целей разрушения угля применены низкомолекулярные спирты, например, изопропиловый спирт, которые хорошо адсорбируются на свежей поверх

3 8363 те адсорбции среды. Известный состав весьма незначительно снижает поверхностную энергию угля и других твердых горючих ископаемых. Небольшое разрушение угля объясняется ослаблением связей между частицами.

Как показывают опытные данные по применению известных составов, для разрушения угля они позволяют достигнуть скорости разрушения порядка. (1-1,5 g о х10 Ъм/ч. Это значит, что производительность такого способа добычи угля соста-в вит 2 10 кг/ч. Даже при увеличении внутренней поверхности полости в устье скважины до 100 м производительность будет оставаться .весьма низкой (5 кг/час).

Целью настоящего изобретения является интенсификация процесса разрушения твердых горючих полезных ископаемых.

Поставленная цель достигается тем, что состав содержит добавки поверхностно-активного вещества, например, дитрети чного бутилфенола или сульфанола, при следующих соотношениях ингредиентов, вес.%: 25

Едкий натрий 2-30

Изопропиловый спирт 10-30

Поверхностно-активное вещество 0,01-0,5

Вода Остальное

Кроме того, указанный состав дополнительно содержит водный аммиак в количестве 10-25 вес. %. Исследованиями установлено, что добавление неионогенного ПАВ (дитретичиого бутипфенона), обработанного окисью этилена, увеличивает впитывание реагента в мапо- и среднеметаморфизованные угли (марки Д и Ж), а в высокометаморфизованные угли (марки Т и А) впитывание увеличивается при добавлении а ионогенного ПАВ (иапример супьфанопа).

Зля облегчения разрушения указанный состав подается в массив под давлением, микротрещины при этом открываются и в связи с этим большая поверхность угля или сланца подвергается действию среды. Кроме того, напряженное состояние твердого тела (угля, сланца) в соответствии с проявлением эффекта Ребиндера, способствует повышению эффективности самопроизвольного аиспергирования.

8363 остав для разрушения, вес.%

МЖ пlп

1 орючий сланец

2978 29 88

29,78

29,406 29ю8 5

29,61

3.

13,37

5,13

5,23

13,30

5,13

5,08

4,86

4,97

12,93

14,7 S 6,70

Состав выдерживают в контакте с твердым горючим ископаемым в течение времени, достаточного для его разрушения.

/ S для ранее указанной цели всех укаэанных ингредиентов в составе должно быть в следующих соотнЬшениях, вес. %: а) для горючего сланца, бурового слабо- и среднеметаморфизованныхуглей:

Водный аммиак 10-25

Изопропиловый спирт 10-30

Гидроокись натрия 2-10

Неионогенное ПАВ, например, дитретичный 0утилфенол 0,01-0,5

Вода Остальное до 100. б) для высокаметаморфиэоваиных углей:

- Водный аммиак 10-25 . .. Иэопропиловый спирт 10-30

Гидроокись натрия 2-10

Анионогенное ПАВ, например, сульфанол 0,01-0,5

Вода Остальное до 100. 2$

Водный аммиак 25, scma остальное

Безводный изопропиловый спирт-100

Водный аммиак-10

Изопропиловый спирт. -10

Гидроокись натрия-2

ПАВ 0,01

Bohga -77,9

Водный аммиак - 1S

Изопропиловый слиръ 20

Гидроокись щприя-7

ПАВ 0,2

Вода -57,8

Водный аммиак -25

Изопропиловый спирт -30

Гидроокнсь натрия -10

ПАВ -0,5

Вода -34,5

Иэопропиловый спирт -10

Гядроокнсь натрия -10

ПАВ ) -0.01

Вода 69,99

42 d ! в) состав, где вместо водного аммиака внесено увеличенное содержание едкого натрия:

Изопр жнловый спирт 10 30

Гидроокись натрия 10-30

: Соответствующее ПАВ 0,01-0,5

Иода Остальное до 100.

Дия разрушения yi ïÿ и горючего сланца были приготовлены составы, содержащие водный аммиак и отличающиеся друг от друга различными добавками иэолропилового спирта, едкого натрия, соответствующего высокомолекулярного поверхиостноактивного вещества, а также води до 100%. Куски угля разной стадии метаморфиэма и горючий сланец размером

30к30 30 .мм подвергались воздействию упомянутых составов в течение 24 ч. По окончании обработки состав caasaacs, продукты разрушения подвергались сушке при температуре +105 С до постоянного веса, .а затем проводился ситовой анализ разрушенных фракций.

Полученные . реву льтаты представлены в таблице.

Продолжение "àáëèöû

Иэопропиловый спирт .-20

Гилроокись натрия — 20

ПАВ )-02

Вола -59,8

513 7

5,67

Изопропиловый спирт -ЗО

Гилроокись натрия -30

ПАВ ) -0,5

Вода -39,5

14,67 5,85

+) йля разрушения угля марки Т согласно данным по впитыванию приме,нялся анионоактивное ПАВ - сульфанол, а для угля Д и горючего сцанца— не ионогенное ПА — дитретичный бутипфенол

10-30 ностнО-йктивнОГО и ш< .таа пспол1к3у!от дитретичный бутилф и< л.

Как видно.иэ таблицы, обработка го25 рючих ископаемых предпагаемым составом (рецепт состава 3- 5) значительно лучше разрушает все изученные угды и горючий сланец ло сравнению с ранее предложенными, Состав, в котором вместо водного аммиака внесено увепиченное содержание гидроокиси натрия (состав 6-8), также разрушает уголь и сланец значительно интенсивнее, чем известные составы (составы

1 и 2). Увеличение концентрации составпяющнх химических веществ более 30", практически не повышают разрушающую способность состава.

Более, высокая скорость разрушения горючих ископаемых предлагаемымисоставами позволит более эффективно проводить добычу твердых горючих ископаемых геотехнологическими безлюдными скважинными способами и улучшить технико-экономя- 4 ческие показатели процесса добычи в целом.

Использование предлагаемых составов позволяет использовать водные растворы веществ, что значительно снижает затраты на изготовление составов для разрушения. Применение предлагаемых составов поэвопяет вести горные работы в безопасных условиях. В спучае если разработка пласта ведется из подземной выработки и применение водного аммиака по причине б яопасиос ти нежелательно, вместо ! него можнойспольэовать едкий натрий ецепт состава 6-8 по таблиие).

Предлагаемый состав не действует на вме цшощие породы. Технические характеристики горючих ископаемых (те:плота сгорания) при обработке предлагае мым составом не ухудшается.

Ф ор мула изобретения

1. Состав для физико-химического разрушения твердых горючих полезных ископаемых, содержащий едкий натрий, изопропиловый спирт и воду, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса разрушения твердых горючих полезньи ископаемых, состав содержит добавки поверхностно-активного вещества при следующих соотношениях ингредиентов„вес. %;

Едкий натрий 2-30, Изопропиловый спирт

Поверхностно-активное вещество 0,01-0,5

Вода Остальное

2. Составпоп. 1, отличаюшийся тем, что он дополнительно содержит водный. аммиак в количеств .

10-5 вес%.

3. Состав по и. )., 2, О т л и ч аю шийся темр что и качРстве по!>ерх

9 836342 10

4. Составпопп. l иЙ,; о т л и ч а- 1. Патент США Ж 38S0477, в шийся тем, что в качестве повер an 299-S, опублик. 1974. постно-активного вещества испольэувт сульфонол. 2. Авторское свидетельство СССР

Источники информапин, по заявке l4 2754076/22-03, ирйиятые во внимание при экспертизе кл. Е 21 В 43/28, 16.04.79.

Составитель В. Петрищев

Редактор Т. Авдейчик ТехредМ. Контура Корректор С, Шекмар

Заказ 2972/22 Тираж. 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4