04 марта 2016г.
При транспортировке твѐрдых полезных ископаемых в осенне-весенний и особенно зимний период времени железнодорожным и автомобильным транспортом происходит примерзание части насыпного материала к стенкам транспортного оборудования, а при более длительной перевозке – смерзание материала в своей массе. В результате этого до 50% породы остаѐтся невыгруженной, а часть, которая выгружается, представляет собой единый смерзшийся монолит[4]. Разгрузка транспортных средств в таких условиях требует проведения дополнительных мероприятий по оттаиванию или дроблению смѐрзшихся грузов. Эти операции являются весьма энерго- и трудозатратными, а сам процесс длительным по времени. Из-за этого возрастает себестоимость транспортировки и снижается производительность труда [1,4].
Наиболее эффективным и рациональным решением этих проблем является профилактика транспортного оборудования. Она заключается в обработке внутренних поверхностей вагонов и автосамосвалов, а также массы насыпного материала различными веществами – профилактическими средствами. В основном это вещества минерального и нефтехимического происхождения: керосин, соляровое масло, лѐгкий мазут и даже сырая нефть, а также различные минеральные соли в твѐрдом или растворѐнном состоянии [1,4].
Стоимость профилактического средства и затраты на его нанесение на порядок меньше чем затраты на борьбу с последствиями с помощью оттаивания в конвективных гаражах или дроблением бурорыхлительными машинами. Однако использование нефтепродуктов в чистом виде или минеральных солей позволяет эффективно бороться со смерзаемостью лишь до минус 20°С. Это делает проблематичным нанесение вещества в зимнее время на территории Сибири и в районах Крайнего Севера.
Лучшими эксплуатационными свойствами обладают профилактические средства Ниогрин и Северин с температурами застывания минус 35°С и минус 45°С соответственно [1,4]. Эти вещества были разработаны еще в 1980-х годах на основе продуктов Новоуфимского нефтеперерабатывающего завода. После проведения промышленных испытаний этих средств, они были рекомендованы к внедрению на предприятиях горной отрасли. При выгрузке из профилактированных вагонов и автосамосвалов внутри оставалось в 17 раз меньше материала, чем внутри не обработанного транспорта, а кратность использования одноразовой обработки рабочей поверхности составляла минимум 3 раза [4].
В настоящее время в России Новоуфимский и другие НПЗ не выпускают Ниогрин. Поэтому существует необходимость в разработке технологии получения профилактического средства с высокими эксплуатационными характеристиками на основе компонентов современных российских НПЗ. Настоящие исследования имеют своей целью разработать профилактическое средство с эксплуатационными свойствами аналогичными Ниогрину на основе продукции Омского НПЗ. Этот завод был выбран из-за своей близости к горнодобывающим предприятиям Сибири и Казахстана, а также из-за наличия установок глубокой переработки нефти, продукция которых может быть использована в качестве сырья для получения профилактических средств.
В результате анализа существующего опыта борьбы со смерзаемостью на отечественных предприятиях и за рубежом, были определены основные эксплуатационные свойства профилактического средства: низкая температура застывания – ниже минус 35оС – для возможности применения без дополнительных операций подогрева на большей части территории России; достаточно низкая вязкость – в пределах 1-6,2 мм2/с – для возможности нанесения средства через форсуночные устройства; хорошие вязкостно-температурные свойства – для сохранения низкой вязкости во всѐм интервале температур нанесения; высокие смазывающие и антикоррозионные свойства – для образования прочной углеводородной плѐнки на поверхностях транспортного оборудования и кусках насыпного материала; соответствие пожароопасным требованиям – для безопасного хранения, транспортировки и нанесения вещества (температура вспышки не ниже 75оС); и соответствие санитарно-гигиеническим требованиям – для минимизации пагубного воздействия вредных углеводородов на здоровье работников предприятий [4].
Описанные свойства зависят от фракционного и химического состава веществ, входящих в состав профилактического средства. Наиболее низкой температурой застывания обладают ароматические и нафтеновые углеводороды с короткими боковыми цепями. Вязкостные свойства зависят от химического состава вещества и могут сильно отличаться у нефтяных фракций, выкипающих в одинаковых пределах, но полученных из разных нефтей и с помощью различных процессов. Вязкостно-температурные свойства улучшаются при большем содержании парафиновых углеводородов нормального строения, а также нафтенов и аренов с длинными боковыми цепями. Хорошей смазывающей способностью и антикоррозионными свойствами обладают ароматические и асфальто-смолистые соединения. Для соответствия качества средства пожароопасным и санитарно-гигиеническим нормам оно не должно содержать легковоспламеняющихся углеводородов и не должно относиться к группе токсичных веществ [1-4].
Поэтому необходимо подобрать смесь нефтепродуктов таким образом, чтобы присутствовало достаточное количество желаемых компонентов и уменьшено содержание тех, которые ухудшают эксплуатационные свойства.
Анализ существующего опыта получения профилактических средств нефтехимического происхождения показал, что описанным свойствам соответствуют высокоароматизированные дистилляты процессов каталитического крекинга и замедленного коксования, а также остаточные компоненты с установок вакуумной перегонки нефти и термического крекинга, содержащие большое количество смолисто-асфальтеновых соединений [2,3].
Поэтому с Омского нефтеперерабатывающего завода были отобраны необходимые нефтепродукты: лѐгкий и тяжѐлый газойли замедленного коксования и каталитического крекинга, гудрон, а также крекинг-остаток процесса висбрекинга.
В ходе исследования этих компонентов был произведѐн их физико-химический анализ, а именно определены значения плотности, температуры застывания, температуры вспышки, вязкости; содержания воды, серы и механических примесей. Для газойлевых фракций построены кривые истинных температур кипения и определѐн групповой углеводородный состав масс-спектрометрическим методом. Для остаточных компонентов получены сведения о содержании смолистых и асфальтеновых соединений.
Полученные результаты позволяют судить о качестве отобранных нефтепродуктов и сделать предположение об оптимальном соотношении компонентов для получения профилактического средства с наилучшими эксплуатационных характеристиками.
В ходе проведения научного исследования были приготовлены и испытаны составы на основе лѐгких газойлевых фракций, которые по своим эксплуатационным свойствам не уступают профилактическому средству Северин и сделан вывод, что для получения средства с аналогичными характеристиками, можно использовать более дешѐвые компоненты – тяжѐлые дистилляты коксования и каталитического крекинга.
Список литературы
1. Кондрашева, Н.К. Исследования и разработка профилактической смазки Ниогрин для горнотранспортного оборудования / Н.К. Кондрашева, К.Е. Станкевич, С.В. Попова // Перспективы развития химической обработки горных ископаемых: материалы конференции. – СПб, 2006. – С. 49.
2. Приемистость дистиллятов коксования к депрессорным присадкам / О.И. Рогачева [и др] // Нефтепереработка и нефтехимия.– 1975. – №9.– С. 12.
3. Сдобнов, Е.И. Исследование состава и свойств смолисто-асфальтеновых веществ крекинг-остатка и окислительного экстракта нефтепереработки :автореф. дис. …к-та хим. наук :05.17.07 / Е.И. Сдобнов ;Алма-Ата. Ин-т хим. наук АН КазССР. –Алма-Ата, 1969.– 18 с.
4. Ниогрин - новый нефтепродукт против примерзания и смерзания / З.И. Сюняев [и др.]. – Уфа: Башкирское кн. изд-во, 1977. – 88 с.
