ПЕРЕРАБОТКА УГЛЯ

Оригинальная статья

УДК 622.332:622.807.7 © Б.П. Пернебек1, А.А. Рыбичев1, И.О. Федоткин1, А.А. Оразхан2, А. Мадмарова1, 2025

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь №3-2025 /1191/

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2025-3-27-32

Исследование критической концентрации мицеллообразования при смачивании пыли бурых углей

Авторы

Пернебек Б.П. аспирант НИТУ МИСИС, 119049, г. Москва, Россия, e-mail: pbektur@mail.ru

Рыбичев А.А. аспирант, ассистент НИТУ МИСИС, 119049, г. Москва, Россия, e-mail: rybichev@yandex.ru

Федоткин И.О. аспирант НИТУ МИСИС, 119049, г. Москва, Россия, e-mail: fedotkin.iliya@gmail.com

Оразхан А.А. специалист-эксперт отдела оценки соответствия и обеспечения единства измерений Евразийского экономического союза, 119121, г. Москва, Россия, e-mail: orazkhan.akniyet@mail.ru

МАДМАРОВА А. магистр НИТУ МИСИС, 119049, г. Москва, Россия, e-mail: m2400573@edu.misis.ru

Аннотации

В статье представлено исследование процесса мицеллообразования при смачивании пыли бурых углей с использованием поверхностно-активного вещества. Актуальность данного исследования обусловлена необходимостью повышения эффективности переработки бурых углей, что связано с их высоким содержанием угольной пыли. Целью данной статьи является установление диапазона критической концентрации мицеллообразования (ККМ) для смачивателя СП-01 по экспериментальным данным процесса седиментации пыли бурых углей в случаях, когда происходит резкое изменение времени осаждения частиц и их скорости седиментации. Установлено, что сила седиментации для частиц радиусом менее 71 мкм на 3-4 порядка меньше силы седиментации для частиц радиусом 250 мкм, что объясняет увеличение времени седиментации мелких частиц в 3,7 раза по сравнению со временем седиментации более крупных частиц. При концентрации смачивателя 0,1% происходит резкое снижение времени седиментации для всех фракций пыли, поэтому можно сделать вывод, что в диапазоне концентраций 0,0725-0,1025% находится ККМ для смачивателя СП-01. Полученные данные имеют важное значение для оптимизации технологических процессов в угольной отрасли и снижения экологической нагрузки.

Ключевые слова

Бурые угли, угольная пыль, поверхностно-активные вещества, смачивание, критическая концентрация мицеллообразования, седиментация, сила гравитации, подъемная сила, сила трения.

Список литературы

Ilyashenko I.S., Kovshov S.V. Investigation of the adhesion properties of organic dust suppressants. E3S Web of Conferences. 2021;266:02014. DOI: 10.1051/e3sconf/202126602014.
Ганова С.Д., Скопинцева О.В., Исаев О.Н. К вопросу исследования состава углеводородных газов угольных пластов и пыли с целью возможного прогнозирования их потенциальной опасности // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2019. Т. 330. № 6. С. 109-115. DOI: 10.18799/24131830/2019/6/2132. G anova S.D., Skopintseva O.V., Isaev O.N. On the issue of studying the composition of hydrocarbon gases of coals and dust to predict their potential hazard. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets Engineering. 2019;330(6):109-115. (In Russ.).
Скопинцева О.В., Ганова С.Д., Бузин А.А., Федотова В.П. Мероприятия по борьбе с пылью при погрузке и транспортировании твердых полезных ископаемых // Горный журнал. 2019. № 12. С. 76-79. DOI: 10.17580/gzh.2019.12.16. Skopintseva O.V., Ganova S.D., Buzin A.A., Fedotova V.P. Measures to reduce dusting during loading and transportation of solid mineral resources. Gornyj zhurnal. 2019;(12):76-79. (In Russ.).
Blokhin D.I., Dokuchaeva A.I., Zakorshmennyi I.M., Kobylkin A.S., Koporulina E.V. The influence of the mine dust mineral composition on the characteristics of thermal destruction processes. Journal of Physics: Conference Series. 2024;2697(1):012059. DOI: 10.1088/1742-6596/2697/1/012059.
Баловцев С.В. Оценка аэрологического риска аварий на выемочных участках угольных шахт, опасных по взрывам газа и пыли // Горный журнал. 2015. № 5. С. 91-93. DOI: 10.17580/gzh.2015.05.19. Balovtsev S.V. Aerological risk assessment in working areas of gas and dust explosion-hazardous coal mines. Gornyj zhurnal. 2015;(5):91-93. (In Russ.).
Архипов И.А., Филин А.Э. Анализ состояния аварийности на угольных предприятиях России // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2019. № 1. С. 208-215. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-01-0-208-215. A rhipov I.A., Filin A.E. Accident rate analysis in coal mines in Russia. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2019;(1):208-205. (In Russ.).
Беляев В.В., Агафонов В.В. Обоснование параметров технологических систем угольных шахт с учетом рисков // Уголь. 2020. № 12. С. 24-30. DOI: 10.18796/0041-5790-2020-12-24-30. Belyaev V.V., Agafonov V.V. Justification of parameters for coal mine technological systems with risk account. Ugol’. 2020;(12):24-30. (In Russ.).
Оценка прогнозной запыленности в забоях угольных шахт с учетом особенностей смачиваемости угольной пыли / А.В. Корнев, Н.В. Ледяев, Е.И. Кабанов и др. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2022. № 6?2. С. 115-134. DOI: 10.25018/0236-1493-2022-62-0-115. Kornev A.V., Ledyaev N.V., Kabanov E.I., Korneva M.V. Estimation of predictive dust content in the faces of coal mines taking into account the peculiarities of the wettability of coal dust. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022;(6-2):115-134. (In Russ.).
Исследование физико-химических свойств гидрогеля как средства пылевзрывозащиты и снижения запыленности в угольных шахтах / А.В. Корнев, А.А. Спицын, Л.А. Займенцева и др. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2023. № 9-1. С. 180-198. DOI: 10.25018/0236-1493-2023-91-0-180. Kornev A.V., Spitsyn A.A., Zaimentseva L.A., Zubko M.V. Research of the physico-chemical properties of hydrogel as a means of dust-explosion protection and dust reduction in coal mines. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2023;(9-1):180-198. (In Russ.).
Wang H., Xu L., Qin Z., Li X., Cao X., Han Yu., Li S., Ma Yu., Gao S., Du L., Yang F. Experimental study on the impact of “IDS + JFCS” complex wetting agent on the characteristics of coal bodies. Scientific Reports. 2024;14:7163. DOI: 10.1038/s41598-024-57443-x.
Оценка эффективности смачиваемости угольной пыли при разных температурах растворов / Б.П. Пернебек, Ю.В. Семенов, А.А. Рыбичев и др. // Уголь. 2024. № 1. С. 70-75. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-1-70-75. Pernebek B.P., Semenov Yu.V., Rybichev A.A., Kozlova L.O. Assessment of the effectiveness of wettibility of coal dust at different solution temperatures. Ugol’. 2024;(1):70-75. (In Russ.).
L iu R., Li S., Ling Y., Zhao Y., Liu W. Research on Mechanism of Surfactant Improving Wettability of Coking Coal Based on Molecular Dynamics. Processes. 2024;12(6):1271. DOI: 10.3390/pr12061271.
H uang R., Tao Y., Chen J., Li S., Wang S. Review on Dust Control Technologies in Coal Mines of China. Sustainability. 2024;16(10):4038. DOI: 10.3390/su16104038.
Баловцев С.В. Оценка схем вентиляции с учетом горно-геологических и горнотехнологических условий отработки угольных пластов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2019. № 6. С. 173-183. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-06-0-173-183. Balovtsev S.V. Assessment of ventilation circuits with regard to geological and geotechnical conditions of coal seam mining. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2019;(6):173-183. (In Russ.).
Федоткин И.О., Федоткин Д.В. Проблемы пожаров в угольных шахтах и обзор современных подходов к их моделированию // Уголь. 2024. № 2. С. 69-73. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-2-69-73. F edotkin I.O., Fedotkin D.V. The problems of fires in coal mines and a review of modern approaches to their modelling. Ugol’. 2024;(2):69-73. (In Russ.).
Обоснование рациональных параметров обеспыливающей обработки угольного массива в шахтах / О.В. Скопинцева, А.С. Вертинский, С.В. Иляхин и др. // Горный журнал. 2014. № 5. С. 17-20. Skopintseva O.V., Vertinskiy A.S., Ilyakhin S.V., Savelev D.I., Prokopovich A.Yu. Substantiation of efficient parameters of dust-controlling processing of coal massif in mines. Gornyj zhurnal. 2014;(5):17-20. (In Russ).
К вопросу моделирования процесса осаждения пыли для условий угольной шахты / А.Э. Филин, И.Ю. Курносов, Л.А. Колесникова и др. // Уголь. 2022. № 9. С. 67-72. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-9-67-72.
Оптимизация процессов пылеподавления при ведении подземных горных работ на основе данных натурных экспериментов и моделирования в программе ANSYS Fluent / С.Я. Жихарев, В.Д. Цыганков, В.А. Родионов и др. // Горный журнал. 2023. № 11. С. 70-75. DOI: 10.17580/gzh.2023.11.11. Zhikharev S.Ya., Tsygankov V.D., Rodionov V.A., Isaevich A.G. Optimization of dust suppression processes during underground mining based on full-scale experimentation and ANSYS Fluent simulation. Gornyj zhurnal. 2023;(11):70-75. (In Russ.).
Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы: учебник для вузов. М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. 464 с.

Для цитирования

Исследование критической концентрации мицеллообразования при смачивании пыли бурых углей / Б.П. Пернебек, А.А. Рыбичев, И.О. Федоткин и др. // Уголь. 2025;(3):27-32. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-3-27-32.

Информация о статье

Поступила в редакцию: 31.01.2025
Поступила после рецензирования: 17.02.2025
Принята к публикации: 27.02.2025