Nghiên cứu quá trình pha chế dầu thủy lực vi nhũ trong khai thác than hầm lò

MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH LỜI MỞ ĐẦU …………………………………………………………………... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Giới Thiệu Chung Về Ngành Than …………………………………………… 3 1.2 Cột Thủy Lực Trong Khai Thác Hầm Lò ……………………………………...6 1.3 Chất Lỏng Thủy Lực ………………………………………………………….. 8 1.3.1 Chức năng của dầu thủy lực ……………………………………………….... 8 1.3.2 Phân loại chất lỏng thủy lực ……………………………………………….... 9 1.3.3 Chất lỏng thủy lực cho hệ thống cột chống hầm lò ………………………...10 1.4 Nhũ ……………………………………………………………………………13 1.5 Vi Nhũ ………………………………………………………………………...14 1.6 Dầu Thủy Lực Vi Nhũ ………………………………………………………..16 1.6.1 Dầu gốc ……………………………………………………………………..17 1.6.2 Chất hoạt động bề mặt ……………………………………………………...19 1.6.3 Các phụ gia ………………………………………………………………… 23 1.7 Công Nghệ Pha Chế …………………………………………………………..26 1.8 Tình Hình Nghiên Cứu Dầu Thủy Lực Vi Nhũ Ở Việt Nam …………………26 CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM 2.1 Hệ Thống Thiết Bị Và Đơn Pha Chế Sản Suất Dầu Thủy Lực Vi Nhũ ………292.1.1 Mô hình thiết bị ……………………………………………………………..29 2.1.2 Đơn pha chế ………………………………………………………………...30 2.2 Khảo Sát Quá Trình Pha Chế …………………………………………………32 2.3 Quá Trình Pha Chế ……………………………………………………………37 2.4 Kiểm Tra, Đánh Giá Và Thử Nghiệm Thực Tế Dầu Thủy Lực Vi Nhũ Pha Chế …………………………………………………………………..39 2.4.1 Các phƣơng pháp phân tích kiểm tra các chỉ tiêu hóa lý ………………… 39 2.4.1.1 Xác định độ bền chống tách của dung dịch làm việc ……………………..40 2.4.1.2 Xác định khả năng chống ăn mòn của dung dịch làm việc ……………….40 2.4.1.3 Xác định khả năng chống ăn mòn kim loại trong nƣớc muối …………….41 2.4.1.4 Xác định tính chất bọt của dung dịch làm việc …………………………...41 2.4.1.5 Xác định khả năng bôi trơn của dung dịch làm việc ……………………...42 2.4.1.6 Thử Nghiệm ứng dụng thực tế ……………………………………………42 2.4.1.7 Xác định cỡ hạt phân bố của dầu thủy lực vi nhũ ………………………...44 2.4.2 Kiểm Tra, Đánh Giá Các Thông Số Kỹ Thuật Của Dầu Thủy Lực Vi Nhũ Pha Chế …………………………………………………………………..44 2.4.3 Thử Nghiệm Ứng Dụng Thực Tế Trên Hệ Thống Bảo Áp Thủy Lực Tại Đơn Vị Khai Thác Hầm Lò …………………………………………………..46 KẾT LUẬN ..........................................................................................................49 TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………… 50 PHỤ LỤC ……………………………………………………………………….52

MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH LỜI MỞ ĐẦU ………………………………………………………………… CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới Thiệu Chung Về Ngành Than …………………………………………… 1.2 Cột Thủy Lực Trong Khai Thác Hầm Lò …………………………………… 1.3 Chất Lỏng Thủy Lực ………………………………………………………… 1.3.1 Chức dầu thủy lực ……………………………………………… 1.3.2 Phân loại chất lỏng thủy lực ……………………………………………… 1.3.3 Chất lỏng thủy lực cho hệ thống cột chống hầm lò ……………………… 10 1.4 Nhũ ……………………………………………………………………………13 1.5 Vi Nhũ ……………………………………………………………………… 14 1.6 Dầu Thủy Lực Vi Nhũ ……………………………………………………… 16 1.6.1 Dầu gốc …………………………………………………………………… 17 1.6.2 Chất hoạt động bề mặt …………………………………………………… 19 1.6.3 Các phụ gia ………………………………………………………………… 23 1.7 Công Nghệ Pha Chế ………………………………………………………… 26 1.8 Tình Hình Nghiên Cứu Dầu Thủy Lực Vi Nhũ Ở Việt Nam …………………26 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 2.1 Hệ Thống Thiết Bị Và Đơn Pha Chế Sản Suất Dầu Thủy Lực Vi Nhũ ………29 2.1.1 Mô hình thiết bị …………………………………………………………… 29 2.1.2 Đơn pha chế ……………………………………………………………… 30 2.2 Khảo Sát Quá Trình Pha Chế …………………………………………………32 2.3 Quá Trình Pha Chế ……………………………………………………………37 2.4 Kiểm Tra, Đánh Giá Và Thử Nghiệm Thực Tế Dầu Thủy Lực Vi Nhũ Pha Chế ………………………………………………………………… 39 2.4.1 Các phƣơng pháp phân tích kiểm tra tiêu hóa lý ………………… 39 2.4.1.1 Xác định độ bền chống tách dung dịch làm việc …………………… 40 2.4.1.2 Xác định khả chống ăn mòn dung dịch làm việc ……………….40 2.4.1.3 Xác định khả chống ăn mòn kim loại nƣớc muối …………….41 2.4.1.4 Xác định tính chất bọt dung dịch làm việc ………………………… 41 2.4.1.5 Xác định khả bôi trơn dung dịch làm việc …………………… 42 2.4.1.6 Thử Nghiệm ứng dụng thực tế ……………………………………………42 2.4.1.7 Xác định cỡ hạt phân bố dầu thủy lực vi nhũ ……………………… 44 2.4.2 Kiểm Tra, Đánh Giá Các Thông Số Kỹ Thuật Của Dầu Thủy Lực Vi Nhũ Pha Chế ………………………………………………………………… 44 2.4.3 Thử Nghiệm Ứng Dụng Thực Tế Trên Hệ Thống Bảo Áp Thủy Lực Tại Đơn Vị Khai Thác Hầm Lò ………………………………………………… 46 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………… 50 PHỤ LỤC ……………………………………………………………………… 52 DANH MỤC BẢNG Bảng Nội dung 1.1 Thông số kỹ thuật cột chống thủy lực 1.2 Phân loại chất lỏng thủy lực Một số tính chất loại chất lỏng thủy lực chống cháy có 1.3 chứa nƣớc 1.4 Mối liên hệ kích thƣớc hạt trạng thái cảm quan nhũ 1.5 Giá trị HLB số chất hoạt động bề mặt thƣơng mại 1.6 Giá trị RHLB số chất 1.7 Chỉ tiêu chất lƣợng dầu thủy lực TL2A TL2 2.1 Đơn pha chế dầu thủy lực Kết khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ, thời gian tốc độ 2.2 khuấy đến sản phẩm dầu thủy lực vi nhũ Chất lƣợng nƣớc Cẩm phả, Quảng Ninh Cầu Diễn, 2.3 Hà Nội Yêu cầu chất lƣợng nƣớc dùng pha chế dung dịch làm việc từ 2.4 dầu thủy lực vi nhũ Các phƣơng pháp phân tích tiêu theo TCVN phƣơng 2.5 pháp tiêu chuẩn phổ biến 2.6 Thử nghiệm thực tế dầu thủy lực vi nhũ giá bảo áp 2.7 Các thông số chất lƣợng dầu thủy lực vi nhũ pha chế 2.8 Kết thử nghiệm cột thủy lực đơn DZ-22 2.9 Kết thử nghiệm hệ thống giá bảo áp thủy lực Trang 11 13 21 22 27 32 34 35 37 40 43 44 46 47 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 Nội dung Hình ảnh hệ thống cột chống thủy lực khai thác hầm lò Kết cấu cột chống thủy lực Mô hình tổng quát giá khung thủy lực di động Nhũ tƣơng dạng dầu nƣớc nƣớc dầu Cấu tạo hạt mixen Hệ thống thiết bị sản xuất dầu thủy lực vi nhũ Sơ quy trình pha chế dầu thủy lực vi nhũ quy mô 200 lít/mẻ Sơ đồ công nghệ trình pha chế dầu thủy lực vi nhũ quy mô 200 lít/mẻ Giá bảo áp cột thủy lực dùng để thử nghiệm thực tế dung dịch làm việc Thiết bị Zetasizer Nano Zs Malvern Phân bố kích thƣớc hạt dung dịch làm việc 5% pha từ dầu thủy lực vi nhũ pha chế Phân bố kích thƣớc hạt dung dịch làm việc 5% pha từ dầu thủy lực vi nhũ nghiên cứu trang 6 14 16 29 33 38 43 44 45 46 LỜI MỞ ĐẦU Trong công xây dựng phát triển kinh tế xã hội, phát triển công nghiệp giữ vai trò trọng yếu, đóng vai trò chủ đạo cấu kinh tế Ở Việt Nam chúng ta, Đảng Nhà nƣớc xác định chiến lƣợc xây dựng công nghiệp hóa, đại hóa khoa học kỹ thuật tiên tiến, việc phát triển ngành công nghiệp đƣợc trọng Trong ngành công nghiệp nói chung nƣớc ta, ngành công nghiệp khai thác than ngành đóng vai trò quan trọng cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp khác nhƣ: Nhiệt điện, luyện kim đen, giấy, đạm, xi măng… Chính mà ngành than đƣợc Đảng Nhà nƣớc đặc biệt quan tâm, sớm đầu tƣ để phát triển Tại Quảng Ninh, trữ lƣợng than tìm kiếm thăm dò đạt khoảng 3,5 tỷ (chiếm khoảng 67% trữ lƣợng than khai thác nƣớc) Trong có khoảng 45% sản lƣợng than khai thác sử dụng công nghệ khai thác hầm lò Một phƣơng tiện thiếu công tác khai thác hầm lò giá đỡ cột chống hầm lò đƣợc vận hành nhờ dầu thủy lực gốc nƣớc Dầu thủy lực gốc nƣớc tính thiết yếu hệ thống thủy lực nhƣ tính chịu nén, tính bôi trơn cần thêm số yêu cầu để phù hợp với điều kiện môi trƣờng làm việc nhƣ: có độ bền ổn định cao, không gây nguy cháy nổ, không bị vi sinh vật phân hủy, chống ăn mòn kim loại không tác động tới môi trƣờng Hàng năm, nƣớc ta sử dụng hàng nghìn dầu thủy lực loại vào công nghiệp khai thác than hầm lò Tuy nhiện, số lƣợng chủ yếu đƣợc nhập từ Trung Quốc số nƣớc tƣ Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật yêu cầu ngày tốt dầu thủy lực: độ bền cần đƣợc nâng cao, thời gian sử dụng dài, thay cải thiện số tính năng,…các nhà khoa học nghiên cứu ứng dụng loại dầu vi nhũ để đáp ứng tốt điều kiện Năm 2002, Trung Quốc ban hành tiêu chuẩn MT 76-2002 quy định chất lƣợng dầu vi nhũ sử dụng ngành khai khoáng, tới cuối năm 2011 bắt đầu chào bán sản phẩm dầu vi nhũ đến công ty than Quảng Ninh đạt hiệu tốt nhƣng với giá thành sản phẩm cao, gấp 2-3 lần so với dầu thủy lực truyền thống sử dụng Vì đòi hỏi yêu cầu nghiên cứu sản xuất loại dầu vi nhũ phục vụ cho ngành khai khoáng nói chung ngành khai thác than nói riêng cần thiết cấp thiết Sau thời gian dài học tập trƣờng, đƣợc dạy nhiệt tình thầy cô giáo ngành Lọc Hóa dầu trƣờng Đại học Mỏ Địa Chất, em kết thúc khóa học tích lũy đƣợc vốn kiến thức định Đƣợc đồng ý nhà trƣờng thầy cô giáo khoa, em đƣợc giao đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu trình pha chế dầu thủy lực vi nhũ khai thác than hầm lò” Bằng cố gắng thân đặc biệt giúp đỡ tận tình chu đáo thầy giáo PGS.TS Đinh Văn Kha anh chị Trung tâm nghiên cứu triển khai công nghệ hóa học, em hoàn thành đồ án thời hạn Do thời gian làm đồ án có hạn trình độ hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến thầy cô nhƣ bạn sinh viên để đồ án đƣợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Đinh Văn Kha, thầy cô giáo ngành Lọc hóa dầu trƣờng Đại học Mỏ Địa Chất toàn thể anh chị Trung tâm nghiên cứu triển khai công nghệ hóa học tạo điều kiện giúp đỡ em thời gian qua.! Hà nội, ngày 29 tháng 12 năm 2016 Sinh viên thực Lê Bá Cƣờng CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới Thiệu Chung Về Ngành Than Ngành than Việt Nam có lịch sử khai thác 176 năm, với 80 năm truyền thống vẻ vang, từ bãi công ngày 12/11/1936 vạn thợ mỏ giành thắng lợi rực rỡ Trãi qua năm tháng khó khăn thử thách gay gắt năm đầu bƣớc vào thời kỳ đổi thập niên 90 Ngày 10/10/1994, Tổng công ty Than Việt Nam đƣợc thành lập, với chiến lƣợc kinh doanh đa ngành, công ty bƣớc tháo gỡ khó khăn, trì trệ thời bao cấp, xây dựng mục tiêu chiến lƣợc đắn cho phát triển Đến ngày 26/12/2005, Thủ tƣớng phủ định thành lập Tập đoàn Công nghiệp Than-Khoáng Sản Việt Nam (tên viết tắt: TKV) Trãi qua giai đoạn phát triển, TKV có khoảng 30 mỏ điểm khai thác lộ thiên, có mỏ có công suất từ triệu đến triệu tấn/năm Có khoảng 20 mỏ khai thác hầm lò, có mỏ có công suất từ triệu tấn/năm trở lên là: Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu, Hà Lầm, Mông Dƣơng, Khe Chàm, Dƣơng Huy Theo TKV trữ lƣợng than Việt Nam lớn: riêng Quảng Ninh có khoảng 10,5 tỷ tấn, tìm kiếm thăm dò 3,5 tỷ chủ yếu than antraxit Khu vực Đồng sông Hồng dự báo khoảng 210 tỷ tấn, mỏ than tỉnh khác khoảng 400 triệu Riêng than bùn khoảng tỷ phân bố miền Công nghệ khai thác than chủ yếu có loại khai thác mỏ lộ thiên khai thác hầm lò Trong khai thác mỏ lộ thiên có độ an toàn lao động điều kiện sản xuất tốt hơn, suất lao động cao hơn, thời gian chi phí xây dựng ,tuy nhiên, việc khai thác lộ thiên lại phụ thuộc chịu ảnh hƣởng trực tiếp vào điều kiện khí hậu: mƣa, nắng, gió, bão…, dễ ảnh hƣởng xấu tới môi trƣờng nhƣ: làm thay đổi bề mặt địa hình, gây bụi, gây ồn, làm ô nhiễm nguồn nƣớc, không khí….Khai thác hầm lò đƣợc sử dụng với mỏ nằm sâu dƣới lòng đất, phần lớn khâu công nghệ khai thác thực đƣờng lò dƣới lòng đất nên mức độ phạm vi ảnh hƣởng tới môi trƣờng thấp so với khai thác lộ thiên, chủ yếu làm thay đổi mực nƣớc ngầm, giảm tài nguyên nguồn nƣớc, nhƣng mà nguy nạn lao động cao khả sập đƣờng hầm lò Ngày nay, để đảm bảo độ an toàn cao nhất, ngƣời ta sử đụng cột chống thủy lực, giá đỡ thủy lực thay loại cột chống gỗ nhƣ: giá thủy lực di động XDY1T2/Hh/Lr, cột thủy lực đơn xà hộp, cột thủy lực đơn bơm dung dịch DZ-22 xà hộp DHFBC-2600, cột thủy lực đơn kết hợp với xà sắt DHJB1200…Để vận hành đƣợc cột chống thủy lực cần loại dầu thủy lực gốc nƣớc dạng nhũ tƣơng với nồng độ 3-5% nƣớc nên kinh tế giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng Cùng với phát triển khoa học kĩ thuật, chất lƣợng chủng loại loại dầu đƣợc cải tiến nâng cao không ngừng  Tình Hình Khai Thác Và Sử Dụng Than Than đá loại nhiên liệu hóa thạch đƣợc hình thành hệ sinh thái đầm lầy nơi xác thực vật đƣợc nƣớc bùn lƣu giữ không bị oxi hóa phân hủy vi sinh vật cánh rừng bị cháy đƣợc vùi lấp Than đá sản phẩm trình biến chất, lớp đá có màu đen đen nâu đốt cháy đƣợc Thành phần than đá cacbon, có yếu tố khác, chủ yếu hidro, lƣu huỳnh, oxi, nito Than đá đƣợc sử dụng nhiều sản xuất đời sống Than đá nguồn nhiên liệu sản xuất điện lớn giới Trƣớc đây, than đá dung làm nhiên liệu cho máy nƣớc, đầu máy xe lửa Sau đó, than làm nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện, ngành luyện kim Gần than dung cho ngành hóa học tạo sản phẩm nhƣ dƣợc phẩm, chất dẻo, sợi nhân tạo Than chì dùng làm điện cực Than có tính chất hấp phụ chất độc nên ngƣời ta gọi than hoạt tính có khả giữ bề mặt chất khí, chất hơi, chất tan dung dịch Dùng nhiều việc máy lọc nƣớc, làm trắng đƣờng, mặt nạ phòng độc… Than Việt Nam chia làm loại: than antraxit, than bùn, than bitum, than lignit: Than antraxit: có trữ lƣợng tiềm lớn Việt Nam, đƣợc phân bố gần nhƣ khắp miền Bắc miền Trung nƣớc ta, chủ yếu thuộc mỏ bể than Quảng Ninh, rải rác mỏ thuộc tỉnh :Quán Triều (Thái Nguyên), Sƣờn Giữa (Quảng Nam)… Than bùn: nằm rải rác từ Bắc vào Nam, nhƣng chủ yếu tập trung đồng sông Cửu Long với mỏ than lớn U Minh Thƣợng U Minh Hạ Than bitum: chủ yếu tập trung mỏ: mỏ Làng Cẩm Phấn Mễ (Thái Nguyên), mỏ Khe Bố (Nghệ An), mỏ Đồi Hoa (Hòa Bình), mỏ Suối Bàng Mƣờng Lựm (Sơn La) … Than lignit: phân bố chủ yếu bể than Đồng sông Hồng, mỏ than Na Dƣơng (Lạng Sơn), số mỏ khác nhƣng hầu hết mỏ nhỏ , trữ lƣợng không lớn Theo báo cáo Tập đoàn công nghiệp Than – Khoáng Sản Việt Nam (TKV): năm 2012, sản lƣợng than nguyên khai sản xuất đạt 44,06 triệu tấn, than 39,6 triệu tấn, than tiêu thụ 39,38 triệu tấn; năm 2014 sản lƣợng than nguyên khai 37,5 triệu tấn, tiêu thụ đƣợc 35,5 triệu than sạch; năm 2015 sản lƣợng than nguyên khai 37,6 triệu tấn, than tiêu thụ 35,5 triệu tấn; năm 2016 sản lƣợng than nguyên khai đạt 34,8 triệu Bộ Công Thƣơng thăm dò, khảo sát trữ lƣợng tài nguyên than Việt Nam dự tính đến ngày 31/12/2015 khoảng 48,88 tỷ Cũng theo tính toán Bộ Công Thƣơng, nhu cầu sử dụng than năm 2020 đạt khoảng 86,4 triệu tấn, năm 2025 khoảng 121,5 triệu năm 2030 khoảng 156,6 triệu Trong nhu cầu lớn nhiệt điện, với sử dụng năm 2020 khoảng 64,1 triệu tấn, năm 2025 khoảng 96,5 triệu năm 2030 khoảng 131 triệu Với mục tiêu phát triển ngành than đến năm 2020, xét đến 2030 xây dựng ngành than Việt Nam thành ngành công nghiệp phát triển, có sức cạnh tranh cao, có trình độ công nghệ tiên tiến so với khu vực tất khâu thăm dò, khai thác, sang tuyến, chế biến, sử dụng than, đáp ứng đủ than cho nhu cầu nƣớc, đặc biệt than cho sản xuất điện Bộ Công Thƣơng định hƣớng quy hoạch khai thác gồm: quy hoạch mỏ có quy mô nhỏ thành mỏ có quy mô lớn; phát triển sản lƣợng khai thác theo hƣớng bền vững, hiệu quả, quy hoạch đổ thải theo hƣớng sử dụng tối đa bãi thải trong; đầu tƣ số dự án thử nghiệm bể than sông Hồng để lựa chọn công nghệ hợp lí Để thực đƣợc mục tiêu phát triển ngành than, với việc khai thác hầm lò trở thành xu hƣớng tất yếu lẽ mỏ lộ thiên không nhiều, nhu cầu dầu thủy lực sử dụng cho hệ thống cột chống thủy lực khai thác hầm lò quan trọng 1.2 Cột Thủy Lực Trong Khai Thác Hầm Lò Hình 1.1: Hình ảnh hệ thống cột chống thủy lực hầm lò Hệ thống cột chống thủy lực bắt đầu đƣợc áp dụng mỏ than Tập đoàn Vinacomin từ cuối năm 90 kỉ XX Các hệ thống thủy lực đƣợc nhập đồng (cùng với dầu thủy lực kèm theo tiêu chuẩn MT 76-83 Trung quốc) hoàn toàn từ Trung Quốc Đến năm 2008 bắt đầu nhập thử nghiệm sử dụng hệ thống giá khung thủy lực Xylanh Piston Q Q l2 l1 Hình 1.2: Kết cấu cột chống thủy lực Cột chống thủy lực có tính bật nhƣ: - Sức chống lớn Chiều dài chống thay đổi phù hợp với điều kiện đƣờng lò khác Sử dụng đơn giản Làm việc ổn định Tuổi thọ cao PEG 400 Dầu gốc N60 Span 80 Khuấy trộn t˚ = 40÷50˚C Nƣớc Khuấy trộn Khuấy trộn t˚ = 40÷50˚C NP-9 Khuấy trộn t˚ = 50÷60˚C Phụ gia CDE Dispelair CF800 Contram ST-1 Khuấy trộn t˚ = 40÷50˚C Khuấy trộn t˚ = 25÷30˚C Dầu thủy lực vi nhũ Hình 2.3: Sơ đồ công nghệ trình pha chế dầu thủy lực vi nhũ quy mô 200 lit/mẻ Quy trình công nghệ pha chế dầu thủy lực vi nhũ: 38 Bước 1: Trong thiết bị khuấy trộn 1, nạp dầu khoáng với tỷ lệ khối lƣợng thích hợp vào thiết bị Gia nhiệt đến khoảng 40-50˚C, vừa khuấy, vừa nạp chất tạo nhũ SPAN 80 với tỷ lệ khối lƣợng định vào hệ Tiếp tục khuấy trộn đến thu đƣợc hỗn hợp đồng thể màu vàng sáng, nhớt Bước 2: Trong thiết bị sản suất 2, nạp nƣớc với khối lƣợng thích hợp Vừa khuấy vừa nạp dầu PEG 400 vào thiết bị đến hệ đồng thu đƣợc dung dịch đồng Gia nhiệt tới 40-50oC, nạp tiếp chất tạo nhũ NP-9 theo tỷ lệ khối lƣợng thích hợp vào thiết bị tiếp tục khuấy trộn đến tan hoàn toàn Bước 3: Vừa khuấy, vừa nạp dần hỗn hợp thiết bị vào thiết bị số 2, nhiệt độ 50 60oC, tốc độ khuấy 150 vòng/phút đến hệ đồng (khoảng 2h) thu đƣợc chất lỏng nhớt, suốt, màu vàng đậm Bước 4: Tiếp tục khuấy trộn hệ thiết bị, lần lƣợt bổ sung phụ gia ức chế ăn mòn đồng CDE phụ gia phá bọt CF 800 nhiệt độ 40-50oC Bước 5: Giảm nhiệt độ xuống nhiệt độ môi trƣờng 25 30oC, nạp phụ gia diệt khuẩn Contram ST-1 với tỉ lệ thích hợp vào tiếp tục khuấy trộn đến tạo hỗn hợp đồng nhất, Bước 6: Bơm hỗn hợp sang thiết bị chứa bán thành phẩm 3, để ổn định theo dõi ngày Bước 7: Chuyển sản phẩm ổn định sang thiết bị chứa sản phẩm Ta thu đƣợc sản phẩm dầu thủy lực vi nhũ yêu cầu 2.4 Kiểm Tra, Đánh Giá Và Thử Nghiệm Thực Tế Dầu Thủy Lực Vi Nhũ Pha Chế 2.4.1 Các phƣơng pháp phân tích kiểm tra tiêu hóa lý 39 Các tiêu hóa lý thông dụng dầu thủy lực nghiên cứu dung dịch làm việc (DDLV) đƣợc phân tích theo phƣơng pháp tiêu chuẩn bảng 2.5 dƣới Bảng 2.5: Các phƣơng pháp phân tích tiêu hóa lý theo TCVN phƣơng pháp tiêu chuẩn phổ biến STT 10 11 12 13 14 15 Tên tiêu Tỉ trọng Độ nhớt 40°C Độ nhớt 100°C Chỏ số độ nhớt (VI) Nhiệt độ chớp cháy cốc hở Nhiệt độ đông đặc Hàm lƣợng nƣớc Tạp chất học Chỉ số axit tổng Độ bền oxy hóa Độ màu Độ tạo bọt 93,5°C Ăn mòn đồng PH Độ trƣơng nở cao su Đơn vị cSt cSt °C °C %V % khối lƣợng mg KOH/g ml/ml mức % khối lƣợng Phƣơng pháp ASTM D1298 ASTM D445 ASTM D445 ASTM D2270 ASTM D92 ASTM D97 ASTM D95 ASTM D473 ASTM D664 IP306 ASTM D1500 ASTM D892 ASTM D130 TCVN4559 TCVN2752 2.4.1.1 Xác định độ bền chống tách dung dịch làm việc Độ bền chống tách dung dịch làm việc đƣợc thực theo MT 76-2002 Phƣơng pháp thực hiện: Pha dung dịch làm việc dầu thủy lực nghiên cứu 5% nƣớc thử nghiệm Khuấy máy khuấy cho tan hoàn toàn Sau cho dung dịch chuẩn bị vào bình định mức 150ml có vạch chia độ 10ml cổ bình (đơn vị chia vạch 0,1ml-bình cổ hẹp) Đậy nắp kín lƣu giữ nhiệt độ thử nghiệm (70±2°C nhiệt độ phòng) 168h Quan sát mức độ tách lớp, tạo huyền phù tạo kết tủa Mẫu đƣợc coi đạt thay đổi (không tách lớp, không tạo huyền phù không tạo kết tủa) lƣợng bọt dầu tách không 0,1% thể tích 2.4.1.2 Xác định khả chống ăn mòn dung dịch làm việc 40 Xác định khả chống ăn mòn hệ vi nhũ đƣợc thực theo IP 125/82/1994 Dung dịch vi nhũ thử nghiệm dung dịch dầu thủy lực 5% nƣớc Để dung dịch ổn định 1h Tấm gang thử nghiệm loại mác H29-40, kích thƣớc 50x50x20mm đƣợc mài bóng vết xƣớc vết gỉ, đƣợc rửa xăng công nghiệp, sau cồn công nghiệp, để khô phút Nhỏ giọt vi nhũ thử nghiệm lên gang, không nhỏ sát thành gang Để gang exicator để tránh bay dung dịch nhũ, nhiệt độ thử nghiệm 2933°C Kết đƣợc xem đạt vết gang (quan sát sau lau khô làm cồn công nghiệp) 2.4.1.3 Xác định khả chống ăn mòn kim loại nƣớc muối Khả chống ăn mòn kim loại nƣớc muối dung dịch việc đƣợc xác định thép mác 15 đồng 99,99% theo tiêu chuẩn Trung Quốc MT76-2002 Dung dịch muối ăn 0,05N đƣợc pha theo tỷ lệ 2,925g NaCl tinh khiết 1lit dung dịch Các thép đồng đƣợc mài bóng bề mặt giấy ráp thô, sau giấy ráp tinh đến không nhìn thấy vết gia công mắt thƣờng Dùng thấm cồn rửa bề mặt kim loại nhiều lần Sau dùng giấy thấm khô bề mặt kim loại Tiến hành thử nhƣ sau: - Thử ăn mòn thép: Pha 2g dầu thủy lực vi nhũ vào 98g dung dịch NaCl 0,05N cốc thủy tinh 200ml Nhúng thép vào dung dịch vừa pha, đậy kín cốc để nhiệt độ 60±2°C 24h Kiểm tra thép không bị đạt yêu cầu - Thử ăn mòn đồng: Pha 2g dầu thủy lực vi nhũ vào 98g dung dịch NaCl 0,05N cốc thủy tinh 200ml Nhúng đồng vào dung dịch vừa pha, đậy kín cốc để nhiệt độ 60±2°C 24h Kiểm tra đồng không bị đạt yêu cầu 2.4.1.4 Xác định tính chất bọt dung dịch làm việc Tính chất bọt đƣợc xác định theo tiêu chuẩn Trung Quốc MT76-1983 Chuẩn bị dung dịch 5% dầu thủy lực vi nhũ nƣớc cất: đổ 95ml nƣớc cất vào ống đong 100ml, đổ tiếp 5ml mẫu dầu thủy lực vi nhũ vào ống đong, lắc để dầu tan hoàn toàn thành dung dịch đồng Rót dung dịch vào ống đong 250ml 41 Đậy nắp lắc mạnh dung dịch ống đong 100 lần Ngừng lắc đặt ống đong bấm giây đồng hồ Ghi kết bao gồm: - Chiều cao cột bọt sau ngừng lăc (tính từ vạch mức dung dịch đến mặt cột bọt), đo ml Chiều cao cột bọt đạt ≤ 50ml - Thời gian tắt cột bọt đo giây (cột bọt đƣợc cho tắt lớp bọt < 1ml) Thời gian tắt cột bọt đạt yêu cầu ≤ 50s 2.4.1.5 Xác định khả bôi trơn dung dịch làm việc Việc đánh giá khả bôi trơn, khả giảm ma sát, mài mòn, chịu cực áp dầu nghiên cứu đƣợc thực máy bốn bi việc xác định đƣờng kính vết mài mòn (theo ASTM D 4172 MT 76-2002) Nguyên lý hoạt động máy bốn bi: cho viên bi chuyển động quay chổ ba viên bi giữ cố định (bốn viên bi tạo thành tiếp xúc điểm) Dầu vi nhũ nồng độ thử nghiệm đƣợc rót vào cốc chứa viên bi cố định cho ngập phần tiếp xúc với viên bi chuyển động Theo MT 76-2002, thông số kiểm tra khả bôi trơn, chống mài mòn nhƣ sau: viên bi đƣợc ép với lực cố định 392N (40kg lực), đè lên ba viên bi cố định, viên bi đƣợc quay với tốc độ 1400 vòng/phút 10 phút, nhiệt độ thử 60°C Độ mài mòn đƣợc xác định thông qua đƣờng kính trung bình vết mài mòn viên bi cố định sau thử nghiệm 2.4.1.6 Thử nghiệm ứng dụng thực tế Thử nghiệm thực tế ứng dụng dầu thủy lực vi nhũ nghiên cứu đƣợc tiến hành cột thủy lực đơn hệ thống giá bảo áp cột thủy lực Cột thủy lực đạt tiêu chuẩn đƣợc lắp đặt giá bảo áp (hình 2.1), dung dịch làm việc (3-5% dầu vi nhũ cần kiểm tra nƣớc) đƣợc quy nạp theo quy trình: - Trƣớc kiểm tra cần bơm dung dịch làm việc vào cột vài lần để xả hết không khí cột - Khi nâng hạ cột cột không bị kẹt 42 Kiểm tra độ kín cột trường hợp hạ áp: Khi bơm dung dịch làm việc vào cột tới áp suất MPa không cho phép hạ áp phút không rò rỉ Kiểm tra độ kín cột trường hợp cao áp: Khi bơm dung dịch làm việc vào cột áp suất ≥ 90%Pđm (thực tế thử 40 MPa) không cho phép hạ áp phút không rò rỉ - Kiểm tra cột thủy lực bề mặt thân cột không đƣợc biến dạng: lồi, lõm, bong mạ Hình 2.4: Giá bảo áp cột thủy lực dùng để thử nghiệm thực tế dung dịch làm việc 6: thủy lực STT (90÷110)%Pđm Pđm) 43 2.4.1.7 Xác định cỡ hạt phân bố dầu thủy lực vi nhũ Cỡ hạt phân bố dung dịch làm việc đƣợc xác định thiết bị đo kích thƣớc hạt tên Zetasizer Nano ZS hãng Malvem, Anh Thiết bị đƣợc ứng dụng phân tích kích thƣớc hạt trình tổng hợp chất nano Nguyên tắc hoạt động: Zetasizer Nano ZS đƣợc thiết kế để đo kích thƣớc hạt dựa nguyên lý tán xạ ánh sáng Ánh sáng sử dụng thiết bị tia laser đỏ (bƣớc song 532nm) Với công nghệ NIBS nhà sản xuất giúp cho thiết bị đƣợc mô tả xác cao Giới hạn phân tích kích thƣớc hạt thiết bị: 0,6-6µm Hình 2.5: Thiết bị Zetasizer Nano ZS Malvern 2.4.2 Kiểm tra, đánh giá thông số kỹ thuật chế dầu thủy lực vi nhũ pha kiểm tra so sánh với tiêu phân tích dầu thủy lực nghiên cứu : STT pha chế, pha chế Dầu thủy lực vi nhũ pha chế Chất lỏng Dầu thủy lự Chất lỏng 44 10 11 12 , cSt DDLV (5% Cai) PH suốt, màu nâu đỏ suốt, màu nâu đỏ 1,1044 1,1043 8,94 8,94 < -15 < -15 189 189 1a 1a 16,8 16,8 7,8 7,8 0,12 0,13 1,32 41 1,32 42 13 14 15 16 17 Độ trƣơng nở cuppen (% kl) Thời gian phân hủy, ngày Kiểm tra cỡ hạt vi nhũ dung dịch làm việc 5% dầu thủy lực vi nhũ vừa pha chế thiết bị Zetasizer Nano ZS ta có kết 28,48, đó, kích thƣớc hạt dầu thủy lực vi nhũ nghiên cứu 28,45 Hình 2.6 2.7 Hình 2.6: Phân bố kích thƣớc hạt DDLV 5% từ DTLVN pha chế 45 Hình 2.7: Phân bố kích thƣớc hạt DDLV 5% từ DTLVN nghiên cứu Từ bảng kết cho thấy: tiêu kỹ thuật dầu thủy lực vi nhũ pha chế thay đổi so với tiêu kỹ thuật phân tích kiểm tra dầu thủy lực vi nhũ trình nghiên cứu Kích thƣớc hạt chúng gần nhƣ không khác Từ cho thấy trình pha chế tạo dầu thủy lực vi nhũ có sai sót, đạt kết tốt 2.4.3 Thử nghiệm ứng dụng thực tế hệ thống giá bảo áp thủy lực đơn vị khai thác hầm lò dầu thủy lực vi nhũ - dầu thủy lực vi nhũ 2.8 : STT -22 (MPa) 40 46 40 dung dịch làm việc 2.9 .9: STT DDLV 3% DDLV 5% 40MPa 40MPa (2 MPa) (40MPa) 2.8 dung dịch làm việc 2.9 dầu thủy lực vi nhũ ực Dầu thủy lực vi nhũ pha chế đƣợc thử nghiệm khai trƣờng khai thác hầm lò Công ty than Khánh Hòa (xã Sơn Cầm, Phù Lƣơng, Thái Nguyên) hệ thống giá khung thủy lực di động GK 1600/1.6/2.4HTD Nƣớc thử nghiệm khu vực mỏ Thái Nguyên có tiêu quan trọng đạt yêu cầu Kết cho thấy 47 dầu thủy lực vi nhũ nghiên cứu đƣợc pha 3,5% nƣớc khu vực khai thác có chất lƣợng hoàn toàn đảm bảo để sử dụng khai thác thực tế PH, đặc tính bọt, khả chống gỉ, khả tạo vi nhũ quan trọng khả trì áp lực cho hệ thống giá khung thủy lực di động ịch làm việ ầu thủy lự 48 KẾT LUẬN Qua trình thực đề tài: “ Nghiên cứu trình pha chế dầu thủy lực vi nhũ khai thác hầm lò’’, em thu đƣợc kết nhƣ sau: Đã tổng quan tình hình khai thác than nay, xu hƣớng phát triển ngành than công nghệ khai thác hầm lò lẽ mỏ lộ thiên không nhiều Từ xác định vai trò cầu sử dụng dầu thủy lực cho hệ thống cột chống thủy lực khai thác hầm lò khoáng sản nói chung khai thác than nói riêng lớn Đã khảo sát hiệu chỉnh số thông số kỹ thuật, thu đƣợc thông số tối ƣu: tốc độ khuấy 150 vòng/phút, nhiệt độ khuấy 50-60˚C, thời gian khuấy 2h, đƣa đƣợc yêu cầu chất lƣợng nƣớc sử dụng cho trình pha chế dung dịch làm việc Từ đƣa đƣợc quy trình pha chế thích hợp cho dầu thủy lực vi nhũ với quy mô 200 lít/mẻ Đã sản xuất đƣợc 200 lít dầu thủy lực vi nhũ theo đơn pha chế Sản phẩm có chất lƣợng tốt ổn định Các kết kiểm tra, đánh giá thông số kỹ thuật hầu nhƣ sai khác so với kết phân tích, thử nghiệm phòng thí nghiệm, hoàn toàn đáp ứng đƣợc yêu cầu làm chất lỏng thủy lực chống cháy cho cột chống thủy lực khai thác hầm lò 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tham khảo số website: Nhu cầu sử dụng than định hƣớng năm 2020-2030, http://vietnambiz.vn/nganh-than-duoc-dau-tu-khoang-269000-ty-dong10628.html Tổng kết sản lƣợng than khai thác năm 2014, http://tapchicongthuong.vn/nganh-than-khoang-san-tong-ket-nam-2014-vatrien-khai-nhiem-vu-2015-2015011410068920p23c301.htm Tổng kết sản lƣợng than khai thác năm 2012, http://nangluongvietnam.vn/news/vn/than-khoang-san-viet-nam/nganh-thanviet-nam-tong-ket-nam-2012-va-trien-khai-nhiem-vu-nam-2013.html Sản lƣợng khai thác than năm 2016, http://imsat.vn/Tin-tuc/Tin-tuc-su-kien/29326/tap-doan-tkv-hoi-nghi-tongket-nam-2016-va-trien-khai-nhiem-vu-nam-20175 Tổng kết sản lƣợng than khai thác năm 2015, http://www.moit.gov.vn/vn/tin-tuc/6496/tkv-tong-ket-nam-2015 trien-khainhiem-vu-nam-2016.aspx Than Quảng Ninh, http://thanquangninh.com/tin-tuc/ Tài liệu tham khảo: Đinh Văn Kha, 2011, Vật Liệu Bôi Trơn, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật , 1997, Dieter Klamann, 1984, Lubricants and Related products, synthesis, properties, Applications, International standards, verlag chemie GmnH, Veinheim 10.Jurgen Reichel, 1994, Fluid power engineering with fire resistant hydraulic fluids, Experiences with water-containing hydraulic fluids, Lubr Eng., 50(12),947 11.Reza Najjar, 2012, Microemulsion- A Briel Introduction, MicroemulsionsAn Introduction to Properties and Appliccations, Tabriz, Iran 12.The HLB System – A time-saving guide to emulsifer selection, 1980, ICI Americans Inc 50 13.Wilfried J Bartz, 2000, Synthetic Hydraulic Fluids for High PerformanceApplication, at the 55th Annual Meeting in Nashville, Tennessee, Journal of the Society of Tribologists and Lubrication Engineers 14.Vanessa Cristina Santanna, Tereze Neuma de Castro Dantas and Afonso Avelino Dantas Neto, 2012, The Use of Microemulsion Systems in Oil Industry, Microemulsion – An Introduction to Properties and Applications, Dr.Reza Najjar (Ed.), ISBN : 978-953-51-0247-2, InTech 15.California Coastal Commission, 2012, Non-Petroleum Hydraulic Fluids and Biodiesel Fuel for Construction Equipment, Water Quality Fact Sheet Series 16.Transparency Market Research, 2013, Technology trends in Lubricants (Mineral, Synthetic, and Bio-based) Market for Turbine oil, Compressor oil, Gear oil, Hydraulic oil, Bearing oil and Heat transfer fluid lubricant Applications – Global Industry Analysis, Size, Share, Growth, Trends and Forecast, 2012 – 2018, USA 51 PHỤ LỤC 52