Przeciwwybuchowe wodoodporne pyły wapienne do zastosowania w kopalniach węgla kamiennego

Vogt, E.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Przeciwwybuchowe wodoodporne pyły wapienne do zastosowania w kopalniach węgla kamiennego

Autorzy

Vogt E.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Anti-explosive waterproof limestone dusts to be applying in coal mines

Języki publikacji

Abstrakty

Wodoodporny pył wapienny używany w kopalniach węgla kamiennego stanowi ważne ogniwo systemu zabezpieczeń przeciwwybuchowych. Jest to jeden z najstarszych środków przeciwwybuchowych i według ekspertów pozostanie nim jeszcze przez długi czas. Praca stanowi podsumowanie badań nad opracowaniem nowego sposobu otrzymywania pyłu wapiennego wodoodpornego do zastosowania jako pył przeciwwybuchowy w kopalni węgla kamiennego. Wytwarzanie hydrofobowego pyłu za pomocą alternatywnej, w stosunku do obecnie używanej metody współmielenia, jest korzystne ze względu na zmiany restrukturyzacyjne w zakładach wydobywczych kamienia wapiennego. Główne badania przeprowadzono na pyle wapiennym standardowo używanym podczas tradycyjnej metody produkcji pyłu przeciwwybuchowego to jest: mączce wapiennej surowej (80 μm) (Kopalnia Wapienia Czatkowice oraz mączce hydrofobowej z kopalni w Małogoszczy i kwasie stearynowym pełniącym rolę modyfikatora. Zastosowano ponadto modyfikatory: preparat silikonowy oraz preparat bitumiczny Bitumenovoranstrich. Proces hydrofobizacji prowadzono z użyciem różnych technik: stosując roztwory eterowe kwasu stearynowego, stearynowego, roztwory żywicy metylosilikonowej oraz preparatu bitumicznego. Proces prowadzono również z fazy parowej kwasu stearynowego. Zmodyfikowane pyły wapienne poddano serii badań mających na celu określenie ich właściwości hydrofobowych oraz przepływowych. W zależności od metody hydrofobizacji wykonano: próby „pływania po powierzchni wody” ekstrakcję kwasu stearynowego, wyznaczono kąty zwilżania wody na materiale sprasowanym. Przeprowadzono rozkłady termiczne pyłów. O znaczono przyrost wilgoci po wilgotnym składowaniu. Przebadano właściwości przepływowe proszków z użyciem aparatu Powder Characteristics Tester. Dokonano oceny przydatności poszczególnych metod hydrofobizacji dla zrealizowania zamierzonego celu pracy.

Waterproof lime dust used in coal mines is an important element in the system of protection against explosions. This is one of the oldest methods used to prevent coal dust explosions and, according to an expert’s opinion, it will remain so for a long time. The work is a summary of research on the development of a new method of producing waterproof limestone dust to use it as an anti-explosive powder in coal mines. The typical method of hydrophobic dust production (milling limestone with stearic acid) is no longer profitable due to the restructuring of the mining industry. The main research was conducted on raw materials traditionally used during the production of anti-explosion powder, namely limestone meal with a grain size diameter equal to 80 μm (Czatkowice Limestone Quarry) and stearic acid as a modifier. Silicone preparation and bituminous preparation (Bitumenovoranstrich) were used as additional modifiers. The hydrophobization process was conducted with the use of different techniques: from stearic acid ether solution, from stearic acid vapor, from methyl silicone resin or bituminous preparation solutions. A series of research on modified powders to determine hydrophobization and flow properties was conducted. Depending on method of hydrophobization, the test of “floating on water”, the extraction of stearic acid was carried out, water contact angles on compacted material were determined, the thermal decomposition of powder was made. The increase in moisture after wet storage was indicated. The flow properties of powders were measured with the use of the Powder Characteristics Tester. The evaluation of the suitability of each hydrophobization methods in achieving the intended purpose was valued.

Słowa kluczowe

wodoodporny przeciwwybuchowy pył wapienny proces hydrofobizacji

waterproof anti-explosive limestone dust

Wydawca

Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

Czasopismo

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

Rocznik

2017

Tom

nr 97

Strony

57--70

Opis fizyczny

Bibliogr. 54 poz., rys., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Vogt E.

vogt@agh.edu.pl

AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

Bibliografia

1. Bolewski, A. i Żabiński, W. 1988. Metody badań minerałów i skał. Wyd. 2. Warszawa: Wyd. Geologiczne, 730 s.
2. Buczek, B. i Vogt, E. 2013. Zastosowanie modyfikatora silikonowego do hydrofobizacji pyłu wapiennego, PL 217493 B1.
3. Carr, R. 1965. Classifying Flow Properties of Solids. Chemical Engineering 72(3), s. 68–72.
4. Chander i in. 2007 – Chander, S., Hogg, R. i Fuerstenau, D. 2007. Characterization of the Wetting and Dewetting Behavior of Powders. KONA 25, s. 56–74.
5. Cybulski, K. 2005. Zagrożenie wybuchem pyłu węglowego oraz ocena skuteczności działań profilaktycznych w polskich kopalniach węgla kamiennego. Katowice. Prace GIG 864.
6. Czarnecki i in. 1996 – Czarnecki, L., Broniewski, T. i Henning, O. 1996. Chemia w budownictwie. Warszawa: Wyd. Arkady 6, 346 s.
7. Czarnecki, L. 2010. Polymer Concretes. Cement Wapno Beton – Cement Lime Concrete R. 15(2), s. 63–85.
8. Dang – Vu, T. i Hupka, J. 2005. Characterization of Porous Materials by Capillary Rise Method. Physicochemical Problems of Mineral Processing 39, s. 47–65.
9. Domasłowski i in. 1998 – Domasłowski, W., Kęsy-Lewandowska, M. i Łukaszewicz, J.W. 1998. Badania nad konserwacją murów. Toruń, Uniw. M. Kopernika.
10. Domka i in. 1982 – Domka, L., Krysztafkiewicz, A. i Krysztafkiewicz, W. 1982. Urządzenie do powierzchniowej modyfikacji materiałów proszkowych. Opis patentowy 119358.
11. Dutkiewicz, E. 1998. Fizykochemia powierzchni. Warszawa: Wyd. WNT, 242 s.
12. Ganesan i in. 2008 – Ganesan, V., Rosentrater, K.A. i Muthukumarappan, K. 2008. Flowability and Handling Characteristics of Bulk Solids and powders – a Review with Implications for DDGS. Biosystems Engineering 101(4), s. 425–435.
13. Hausner, H. 1967. Friction Conditions in a Mass of Metal Powder. International Journal of Powder Metallurgy 3, s. 7–13.
14. Hołownia in. 2008 – Hołownia, D., Kwiatkowska, I. i Hupka, J. 2008. An Investigation on Wetting of Porous Materials. Physicochemical Problems of Mineral Processing 42, s. 251–262.
15. Index tables. Handbook of Powder Characteristics Tester. Hosokawa Micron Corporation. Reprinted from Carr R. – 1965 Chem. Eng., 18, s. 166–167, with approval of Mr. R. Carr and the copyright owner McGraw-Hill Incorporated, New York, 10036, U.S.A.
16. Jańczuk i in. 2005 – Jańczuk, B., Szymczyk, K. i Wójcik, W. 2005. Wpływ substancji powierzchniowo czynnych na zwilżalność niskoenergetycznych hydrofobowych ciał stałych. Wiadomości Chemiczne 59(5), s. 489–508.
17. Kopalnia Wapienia Czatkowice. [Online] Dostępne w: http://www.czatkowice.pl/Strony/start.aspx [Dostęp: 30.10.2016].
18. Köster. Technical guideline. [Online] Dostępne w: http://www.koester.pl/?p=102&c=pl_pl [Dostęp: 30.10.2016].
19. Kozak, A. 2010. Wpływ naturalnego i przyspieszonego starzenia na właściwości ochronne powłok zabezpieczających beton przed karbonatyzacją. Ochrona przed korozją 1, s. 14–17.
20. Krysztafkiewicz, A. i Jesionowski, T. 2003. Układy hybrydowe krzemionka-barwnik organiczny: otrzymanie i zastosowanie. Przemysł Chemiczny – Chemical Industry 82(8–9), s. 844–846.
21. Lasoń, M. i Żyła, M. 1963. Aparatura do wyznaczania izoterm sorpcji i desorpcji par metoda mikrobiuretek. Chemia Analityczna 8, s. 279–284.
22. Lazghab i in. 2005 – Lazghab, M., Saleh, K., Pezron, I., Guigon, P. i Komunjer, L. 2005. Wettability Assessment of Finely Divided Solids. Powder Technology 157, s. 79–81.
23. Lebecki, K. 1993. Neutralizacja osiadłego pyłu węglowego jako zabezpieczenie przed przenoszeniem wybuchu. Katowice. Prace GIG, 784(15).
24. Lebecki, K. i Małachowski, M. 2012. Optical Method for Continuous Monitoring of Dust Deposition in Mine’s Entry. Archives of Mining Sciences, 57(3), s. 19–24.
25. Łukowski, P. 2003. Domieszki do zapraw i betonów. Polski Cement.
26. Łukowski, P. 2005. Adhesion of Polymer-cement Concretes to the Substrate. Cement Wapno Beton – Cement Lime Concrete 10(3), s. 142–147.
27. Malicka-Soczka i in. 2010 – Malicka-Soczka, A., Domka, L. i Kozak, A. 2010. Kaolin Modified with Silane Compounds as a Filler Used in Rubber Industry. Physicochemical Problems of Mineral Processing 44, s. 151–156.
28. Małecki, A. i Prochowska-Klich, B. 1998. Interpretacja wyników pomiarów w termicznej analizie różnicowej (DTA). [W:] II Szkoła Analizy Termicznej SAT’98, Zakopane, 7–11 września. Kraków: AGH.
29. Małolepszy i in. 2000 – Małolepszy J., Deja, J., Brylicki, W. i Gawlicki, M. 2000. Technologia betonu: metody badań. AGH, Kraków, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne
30. Man, C.K. i Teacoach, K.A. 2009. How Does Limestone Rock Dust Prevent Coal Dust Explosion in Coal Mines? Mining Engineering, 61(9), s. 69–73.
31. Lysek N. 1997. Sorbenty do odsiarczania gazów. Wyd. OPOLWAP S.A. Tarnów Opolski.
32. Nita i in. 2013 – Nita, P., Wesołowski, M., Poświata, A. i Kowalska, D. 2013. Projektowe wykonawcze i utrzymaniowe problemy współczesnych nawierzchni na lotniskach. 32, s. 159–177. Prace Naukowe Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych, Warszawa, Wyd. Inst. Tech. Wojsk Lotniczych.
33. Pichniarczyk, P. 2000. Hydrofobizacja lekkich poryzowanych zaczynów z gipsu syntetycznego otrzymywanego w procesie odsiarczania spali. Praca doktorska. AGH, Kraków.
34. Pikoń, J. 1978. Aparatura chemiczna. Warszawa: Wyd. PWN, 1072 s.
35. PN-G-11020: 1994. Pył kamienny przeciwwybuchowy.
36. Podgórski, A. i Sosnowski, T. 2000. Metoda wyznaczania napięcia międzyfazowego i kąta zwilżania poprzez pomiar zanurzenia cząstki kulistej na powierzchni międzyfazowej. Prace Wydz. Inż. Chem. i Proc. Pol. Warsz. 26(1).
37. Powder and Bulk Dot Com Video Center. [Online] Dostępne w: http://www.powderandbulk.com/videos/view_video. php?viewkey=1b7d5eabf33396c2683a [Dostęp: 30.07.2014].
38. Rokiel, M. 2006. Poradnik. Hydroizolacje w budownictwie. Wybrane zagadnienia w praktyce. Warszawa: Wyd. Dom Wydawniczy Medium, 256 s.
39. Schwedes, J. 2003. Review on Testers for Measuring Flow Properties of Bulk Solids. Granular Matter 5, s. 1–43.
40. Silikony polskie. [Online] Dostępne w: http://www.silikonypolskie.pl/produkty.php [Dostęp: 30.10.2016].
41. Skalski, Z. 2005. Workowe zapory pyłowe dla podziemnych wyrobisk kopalń węgla kamiennego. Wiadomości Górnicze 12, s. 612–619.
42. Sobala, J. 2004. Ocena ryzyka prowadzenia robót strzałowych w wyrobiskach kopalń węgla kamiennego. Wiadomości Górnicze 55(10), s. 457–466.
43. Stanisławska, A. i Werner, A. 2006. Wpływ dodatku polialkoholu winylu na wybrane właściwości drukowe papierów powlekanych. Przemysł Chemiczny – Chemical Industry 85(8–9), s. 1318–1320
44. Stręk, F. 1971. Mieszanie i mieszalniki. Warszawa: Wyd. WNT, 367 s.
45. Svarovsky, L. 1987. Powder Testing Guide, Methods of Measuring the Physical Properties of Bulk Powders. England, Elselvier.
46. Szymanek, A. i Nowak, W. 2007. Mechanically Activated Limestone. Chemical and Process Engineering. 28(1), s. 127–137.
47. Tablets & Capsules, 2005 Powder Density in Solid Dosage Forms, M.A. Thomas, Quantachrome Corporation.
48. Teixeira i in. 1998 – Teixeira, P., Azeredo J., Oliveira, R. i Chibowski, E. 1998. Interfacial Interactions Between Nitrifying Bacteria and Mineral Carriers in Aqueous Media Determined by Contact Angle Measurements and thin Layer Wicking, Colloids Surface. B 12, s. 69–75.
49. Urosevic i in. 2012 – Urosevic, M., Yebra-Rodríguez, A., Sebastián-Pardo, E. i Cardell, C. 2012. Black Soiling of an Architectural Limestone During Two-year Term Exposure to Urban Air in the City of Granada. Science of The Total Environment 414, s. 564–575.
50. Vogt, E. 2011a. Hydrofobizacja pyłu wapiennego za pomocą par kwasu stearynowego, Inżynieria i Aparatura Chemiczna – Chemical Engineering and Equipment 6, s. 12–15.
51. Vogt, E. 2011b. Hydrophobized Limestone Powder as an Antiexplosive Agent. Polish Journal of Environmental Studies 20(3), s. 801–804.
52. Vogt, E. 2012. Zastosowanie przemysłowych domieszek do hydrofobizacji mączki wapiennej, Cement Wapno Beton – Cement Lime Concrete 3, s. 160–164.
53. Vogt, E. 2013. Effects of Commercial Modifiers on Flow Properties of Hydrophobized Limestone Powders. Polish Journal of Environmental Studies 22(4), s. 1213–1218.
54. Washburn, E. 1921. The Dynamics of Capillary Flow. Physical Review. 17, s. 273–283.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-74d2759a-f0db-4768-8c8f-c143b12e5575