Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH LỜI MỞ ĐẦU …………………………………………………………………... 1 CHƯƠNG 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 ………. 12 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 CHƯƠNG 2.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 phương 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 nước 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 ………………………………………………………………… CHƯƠNG 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 ……………………………………………… ……… 12 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 CHƯƠNG 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 phương 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 nước 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 nước 1.4 Mối liên hệ kích thước hạt trạng thái cảm quan nhũ 1.5 Giá trị HLB số chất hoạt động bề mặt thương mại 1.6 Giá trị RHLB số chất 1.7 Chỉ tiêu chất lượng dầu thủy lực TL2A TL2 2.1 Đơn pha chế dầu thủy lực Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ, thời gian tốc độ 2.2 khuấy đến sản phẩm dầu thủy lực vi nhũ Chất lượng nước Cẩm phả, Quảng Ninh Cầu Diễn, 2.3 Hà Nội Yêu cầu chất lượng nước dùng pha chế dung dịch làm việc từ 2.4 dầu thủy lực vi nhũ Các phương pháp phân tích tiêu theo TCVN phương 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 lượng 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 tương dạng dầu nước nước 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 thước hạt dung dịch làm việc 5% pha từ dầu thủy lực vi nhũ pha chế Phân bố kích thước 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 nước xác định chiến lược xây dựng công nghiệp hóa, đại hóa khoa học kỹ thuật tiên tiến, việc phát triển ngành công nghiệp trọng Trong ngành công nghiệp nói chung nước ta, ngành công nghiệp khai thác than ngành đóng vai trò quan trọng cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp khác như: Nhiệt điện, luyện kim đen, giấy, đạm, xi măng… Chính mà ngành than Đảng Nhà nước đặc biệt quan tâm, sớm đầu tư để phát triển Tại Quảng Ninh, trữ lượng than tìm kiếm thăm dò đạt khoảng 3,5 tỷ (chiếm khoảng 67% trữ lượng than khai thác nước) Trong có khoảng 45% sản lượng than khai thác sử dụng công nghệ khai thác hầm lò Một phương tiện thiếu công tác khai thác hầm lò giá đỡ cột chống hầm lò vận hành nhờ dầu thủy lực gốc nước Dầu thủy lực gốc nước tính thiết yếu hệ thống thủy lực tính chịu nén, tính bôi trơn cần thêm số yêu cầu để phù hợp với điều kiện môi trường làm việc như: 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 trường Hàng năm, nước ta sử dụng hàng nghìn dầu thủy lực loại vào công nghiệp khai thác than hầm lò Tuy nhiện, số lượng chủ yếu nhập từ Trung Quốc số nước tư Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật yêu cầu ngày tốt dầu thủy lực: độ bền cần 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 lượng 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 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 trường, dạy nhiệt tình thầy cô giáo ngành Lọc Hóa dầu trường Đại học Mỏ Địa Chất, em kết thúc khóa học tích lũy vốn kiến thức định Được đồng ý nhà trường thầy cô giáo khoa, em 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 đóng góp ý kiến thầy cô bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Đinh Văn Kha, thầy cô giáo ngành Lọc hóa dầu trường 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 Cường CHƯƠNG 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 bước vào thời kỳ đổi thập niên 90 Ngày 10/10/1994, Tổng công ty Than Việt Nam thành lập, với chiến lược kinh doanh đa ngành, công ty bước tháo gỡ khó khăn, trì trệ thời bao cấp, xây dựng mục tiêu chiến lược đắn cho phát triển Đến ngày 26/12/2005, Thủ tướng 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 Dương, Khe Chàm, Dương Huy Theo TKV trữ lượng 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 hưởng trực tiếp vào điều kiện khí hậu: mưa, nắng, gió, bão…, dễ ảnh hưởng xấu tới môi trường như: làm thay đổi bề mặt địa hình, gây bụi, gây ồn, làm ô nhiễm nguồn nước, không khí….Khai thác hầm lò sử dụng với mỏ nằm sâu lòng đất, phần lớn khâu công nghệ khai thác thực đường lò lòng đất nên mức độ phạm vi ảnh hưởng tới môi trường thấp so với khai thác lộ thiên, chủ yếu làm thay đổi mực nước ngầm, giảm tài nguyên nguồn nước, mà nguy nạn lao động cao khả sập đường hầm lò Ngày nay, để đảm bảo độ an toàn cao nhất, người ta sử đụng cột chống thủy lực, giá đỡ thủy lực thay loại cột chống gỗ như: 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 cột chống thủy lực cần loại dầu thủy lực gốc nước dạng nhũ tương với nồng độ 3-5% nước nên kinh tế giảm thiểu ô nhiễm môi trường Cùng với phát triển khoa học kĩ thuật, chất lượng chủng loại loại dầu cải tiến nâng cao không ngừng Tình Hình Khai Thác Và Sử Dụng Than Than đá loại nhiên liệu hóa thạch hình thành hệ sinh thái đầm lầy nơi xác thực vật nước bùn lưu giữ không bị oxi hóa phân hủy vi sinh vật cánh rừng bị cháy vùi lấp Than đá sản phẩm trình biến chất, lớp đá có màu đen đen nâu đốt cháy Thành phần than đá cacbon, có yếu tố khác, chủ yếu hidro, lưu huỳnh, oxi, nito Than đá sử dụng nhiều sản xuất đời sống Than đá nguồn nhiên liệu sản xuất điện lớn giới Trước đây, than đá dung làm nhiên liệu cho máy nước, 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 dược phẩm, chất dẻo, sợi nhân tạo Than chì dùng làm điện cực Than có tính chất hấp phụ chất độc nên người ta gọi than hoạt tính có khả giữ bề mặt chất khí, chất hơi, chất tan dung dịch Dùng nhiều việc máy lọc nước, làm trắng đường, mặt nạ phòng độc… Than Việt Nam chia làm loại: than antraxit, than bùn, than bitum, than lignit: • • • Than antraxit: có trữ lượng tiềm lớn Việt Nam, phân bố gần khắp miền Bắc miền Trung nước ta, chủ yếu thuộc mỏ bể than Quảng Ninh, rải rác mỏ thuộc tỉnh :Quán Triều (Thái Nguyên), Sườn Giữa (Quảng Nam)… Than bùn: nằm rải rác từ Bắc vào Nam, chủ yếu tập trung đồng sông Cửu Long với mỏ than lớn U Minh Thượng 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 Mường Lựm (Sơn La) … • Than lignit: phân bố chủ yếu bể than Đồng sông Hồng, mỏ than Na Dương (Lạng Sơn), số mỏ khác hầu hết mỏ nhỏ , trữ lượng không lớn Theo báo cáo Tập đoàn công nghiệp Than – Khoáng Sản Việt Nam (TKV): năm 2012, sản lượng 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 lượng than nguyên khai 37,5 triệu tấn, tiêu thụ 35,5 triệu than sạch; năm 2015 sản lượng than nguyên khai 37,6 triệu tấn, than tiêu thụ 35,5 triệu tấn; năm 2016 sản lượng than nguyên khai đạt 34,8 triệu Bộ Công Thương thăm dò, khảo sát trữ lượng tài nguyên than Việt Nam dự tính đến ngày 31/12/2015 khoảng 48,88 tỷ Cũng theo tính toán Bộ Công Thương, 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 nước, đặc biệt than cho sản xuất điện Bộ Công Thương định hướng quy hoạch khai thác gồm: quy hoạch mỏ có quy mô nhỏ thành mỏ có quy mô lớn; phát triển sản lượng khai thác theo hướng bền vững, hiệu quả, quy hoạch đổ thải theo hướng sử dụng tối đa bãi thải trong; đầu tư số dự án thử nghiệm bể than sông Hồng để lựa chọn công nghệ hợp lí Để thực mục tiêu phát triển ngành than, với việc khai thác hầm lò trở thành xu hướng 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 10 2.3 Quá Trình Pha Chế Từ trình khảo sát trên, ta thiết lập quy trình pha chế sản xuất dầu thủy lực vi nhũ theo đơn pha chế cho (quy mô 200lit/mẻ) hình 2.3 PEG 400 Dầu gốc N60 Span 80 Nước Khuấy trộn Khuấy trộn t˚ = 40÷50˚C Khuấy trộn t˚ = 40÷50˚C NP-9 Khuấy trộn t˚ = 50÷60˚C Phụ gia CDE Contram ST-1 Dispelair CF800 42 Khuấy trộn Khuấy Dầu thủy trộn lực vi nhũ t˚ t˚ = = 40÷50˚C 25÷30˚C 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: Bước 1: Trong thiết bị khuấy trộn 1, nạp dầu khoáng với tỷ lệ khối lượng 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 lượng định vào hệ Tiếp tục khuấy trộn đến thu hỗn hợp đồng thể màu vàng sáng, nhớt Bước 2: Trong thiết bị sản suất 2, nạp nước với khối lượng thích hợp Vừa khuấy vừa nạp dầu PEG 400 vào thiết bị đến hệ đồng thu dung dịch đồng Gia nhiệt tới 40-50oC, nạp tiếp chất tạo nhũ NP-9 theo tỷ lệ khối lượng 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 chất lỏng nhớt, suốt, màu vàng đậm Bước 4: Tiếp tục khuấy trộn hệ thiết bị, bổ sung phụ gia ức chế ăn mòn đồng CDE phụ gia phá bọt CF 800 nhiệt độ 40-50oC 43 Bước 5: Giảm nhiệt độ xuống nhiệt độ môi trường 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 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 phương pháp phân tích kiểm tra tiêu hóa lý Các tiêu hóa lý thông dụng dầu thủy lực nghiên cứu dung dịch làm việc (DDLV) phân tích theo phương pháp tiêu chuẩn bảng 2.5 Bảng 2.5: Các phương pháp phân tích tiêu hóa lý theo TCVN phương pháp tiêu chuẩn phổ biến ST T 10 11 12 13 14 Tên tiêu Đơn vị Phương pháp 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 lượng nước Tạp chất học Chỉ số axit tổng Độ bền oxy hóa Độ màu Độ tạo bọt 93,5°C Ăn mòn đồng PH cSt cSt °C °C %V % khối lượng mg KOH/g ml/ml mức - 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 44 15 Độ trương nở cao su % khối lượng TCVN2752 2.4.1.1 Xác định độ bền chống tách dung dịch làm việc Độ bền chống tách dung dịch làm việc thực theo MT 76-2002 Phương pháp thực hiện: Pha dung dịch làm việc dầu thủy lực nghiên cứu 5% nước 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 lưu 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 coi đạt thay đổi (không tách lớp, không tạo huyền phù không tạo kết tủa) lượng bọt dầu tách không 0,1% thể tích 2.4.1.2 Xác định khả chống ăn mòn dung dịch làm việc Xác định khả chống ăn mòn hệ vi nhũ thực theo IP 125/82/1994 Dung dịch vi nhũ thử nghiệm dung dịch dầu thủy lực 5% nước Để dung dịch ổn định 1h Tấm gang thử nghiệm loại mác H29-40, kích thước 50x50x20mm mài bóng vết xước vết gỉ, 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 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 nước muối Khả chống ăn mòn kim loại nước muối dung dịch việc xác định thép mác 15 đồng 99,99% theo tiêu chuẩn Trung Quốc MT76-2002 Dung dịch muối ăn 0,05N pha theo tỷ lệ 2,925g NaCl tinh khiết 1lit dung dịch Các thép đồng mài bóng bề mặt giấy ráp thô, sau giấy ráp tinh đến không nhìn thấy vết gia công mắt thường 45 Dùng thấm cồn rửa bề mặt kim loại nhiều lần Sau dùng giấy thấm khô bề mặt kim loại Tiến hành thử 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 xác định theo tiêu chuẩn Trung Quốc MT76-1983 Chuẩn bị dung dịch 5% dầu thủy lực vi nhũ nước cất: đổ 95ml nước 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 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 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 thực máy bốn bi việc xác định đường 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 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 sau: viên bi ép với lực cố định 392N (40kg lực), đè lên ba viên 46 bi cố định, viên bi quay với tốc độ 1400 vòng/phút 10 phút, nhiệt độ thử 60°C Độ mài mòn xác định thông qua đường 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 tiến hành cột thủy lực đơn hệ thống giá bảo áp cột thủy lực Cột thủy lực đạt tiêu chuẩn lắp đặt giá bảo áp (hình 2.1), dung dịch làm việc (3-5% dầu vi nhũ cần kiểm tra nước) quy nạp theo quy trình: • • - Trước 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 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 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 47 Bảng 2.6: Thử nghiệm thực tế dầu thủy lực vi nhũ giá bảo áp ST T Nội dung Bề cột Khi nâng, hạ cột Áp lực làm việc van an toàn Độ kín hạ áp (2 MPa) Độ kín cap áp (≥ 90% Pđm) Tiêu chuẩn Kết Không biến dạng Không bị kẹt (90÷110)%Pđm phút không hạ áp không rò rỉ phút không hạ áp không rò rỉ 2.4.1.7 Xác định cỡ hạt phân bố dầu thủy lực vi nhũ Cỡ hạt phân bố dung dịch làm việc xác định thiết bị đo kích thước hạt tên Zetasizer Nano ZS hãng Malvem, Anh Thiết bị ứng dụng phân tích kích thước hạt trình tổng hợp chất nano Nguyên tắc hoạt động: Zetasizer Nano ZS thiết kế để đo kích thước hạt dựa nguyên lý tán xạ ánh sáng Ánh sáng sử dụng thiết bị tia laser đỏ (bước song 532nm) Với công nghệ NIBS nhà sản xuất giúp cho thiết bị mô tả xác cao Giới hạn phân tích kích thước hạt thiết bị: 0,6-6µm 48 Hình 2.5: Thiết bị Zetasizer Nano ZS Malvern 2.4.2 Kiểm tra, đánh giá thông số kỹ thuật dầu thủy lực vi nhũ pha chế Tiến hành kiểm tra tiêu hóa kỹ thuật dầu thủy lực vi nhũ pha chế, so sánh với tiêu phân tích dầu thủy lực nghiên cứu Kết thể bảng 2.7 Bảng 2.7: Các thông số chất lượng dầu thủy lực vi nhũ pha chế ST T Chỉ tiêu chất lượng Ngoại quan 10 Khối lượng riêng 15 Độ nhớt 40, cSt Nhiệt độ đông đặc, Nhiệt độ chớp cháy cốc hở, Ăn mòn đồng, mức Khả chống ăn mòn Độ tạo bọt Hàm lượng nước, %kl Tạp chất học, %kl DDLV (5% kl nước Lào Cai) PH Độ bền chống tách 11 12 Dầu thủy lực vi Dầu thủy lực vi nhũ pha chế nhũ nghiên cứu Chất lỏng Chất lỏng suốt, màu nâu đỏ suốt, màu nâu đỏ 1,1044 1,1043 8,94 8,94 < -15 < -15 189 189 1a 1a Đạt Đạt Đạt Đạt 16,8 16,8 0 7,8 Đạt 7,8 Đạt 49 13 14 15 16 17 Khả chống ăn mòn kim loại nước muối Độ tạo bọt Độ mài mòn máy bốn bi, 40 kg lực, mm Độ trương nở cuppen (% kl) Thời gian phân hủy, ngày Đạt Đạt Đạt (30ml/28s) Đạt (30ml/28s) 0,12 0,13 1,32 41 1,32 42 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 thước hạt dầu thủy lực vi nhũ nghiên cứu 28,45 Hình 2.6 2.7 Hình 2.6: Phân bố kích thước hạt DDLV 5% từ DTLVN pha chế Hình 2.7: Phân bố kích thước 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 thước hạt chúng gần không khác Từ cho thấy trình pha chế tạo dầu thủy lực vi nhũ có sai sót, đạt kết tốt 50 2.4.3 Thử nghiệm ứng dụng thực tế hệ thống giá bảo áp thủy lực đơn vị khai thác hầm lò Việc thử nghiệm thực tế dầu thủy lực vi nhũ pha chế tiến hành hệ thống giá bảo áp cột thủy lực mỏ than Công ty Đông Bắc Công ty than Khánh Hòa thuộc Tập đoàn Than Khoáng sản Việt Nam - Thử cột thủy lực đơn : bơm chất tải cho cột thủy lực DZ-22 Xác định khả chịu áp dung dịch làm việc chứa 3% 5% dầu thủy lực vi nhũ nghiên cứu khoảng thời gian khác áp dụng áp lực cố định khác Kết cho bảng 2.8 Bảng 2.8: Kết thử nghiệm cột thủy lực đơn DZ-22 STT Cột Cột - Áp lực thử (MPa) Thời gian thử Kết Dung dịch 3% Dung dịch 5% phút Không giảm áp Không giảm áp Không giảm áp Không giảm áp phút Không giảm áp Không giảm áp Không giảm áp Không giảm áp 2 phút Không giảm áp Không giảm áp 40 phút Không giảm áp Không giảm áp Không giảm áp Không giảm áp Không giảm áp Không giảm áp 40 Thử nghiệm hệ thống giá bảo áp cột thủy lực Hệ thống gồm cột chống thủy lực, bơm dung dịch làm việc thử nghiệm thời gian điều kiện áp lực Dầu coi đạt tiêu chuẩn toàn cột thủy lực hệ thống không bị giảm áp 1% trình thử nghiệm Kết thử nghiệm hệ thống giá bảo áp thủy lực Công ty than Khánh Hòa thể bảng 2.9 Bảng2.9: Kết thử nghiệm hệ thống giá bảo áp thủy lực 51 ST T Nội dung DDLV 3% DDLV 5% Bề cột Không biến dạng Không biến dạng Khi nâng, hạ cột Không bị kẹt Không bị kẹt 40MPa 40MPa phút không hạ áp không rò rỉ phút không hạ áp không rò rỉ phút không hạ áp không rò rỉ phút không hạ áp không rò rỉ Áp lực làm việc van an toàn Độ kín hạ áp (2 MPa) Độ kín cao áp (40MPa) Từ bảng 2.8 2.9 thấy dầu thủy lực vi nhũ nghiên cứu sử dụng làm dung dịch làm việc hệ thống thủy lực phát huy tốt vai trò chất lỏng trung gian truyền lực đảm bảo độ kín khít, không làm ảnh hưởng đến cột thủy lực Dầu thủy lực vi nhũ pha chế thử nghiệm khai trường khai thác hầm lò Công ty than Khánh Hòa (xã Sơn Cầm, Phù Lương, Thái Nguyên) hệ thống giá khung thủy lực di động GK 1600/1.6/2.4HTD Nước thử nghiệm khu vực mỏ Thái Nguyên có tiêu quan trọng đạt yêu cầu Kết cho thấy dầu thủy lực vi nhũ nghiên cứu pha 3,5% nước khu vực khai thác có chất lượng 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 Kết thử nghiệm thực tế giá bảo áp minh chứng rõ ràng cho phù hợp dung dịch làm việc pha từ dầu thủy lực vi nhũ nghiên cứu vai trò làm chất lỏng thủy lực chống cháy cho cột chống thủy lực khai thác hầm lò Thông thường, áp lực làm việc cột chống thực tế < 20MPa, áp lực thử nghiệm cao thực 40 MPa để thử nghiệm vai trò hệ thống cột chống có xảy cố hầm lò, không gây tình trạng sập cột chống nguyên nhân chủ yếu gây sập lò nguy hiểm 52 KẾT LUẬN Qua trình thực đề tài: “ Nghiên cứu trình pha chế dầu thủy lực vi nhũ khai thác hầm lò’’, em thu kết sau: Đã tổng quan tình hình khai thác than nay, xu hướng 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 thông số tối ưu: tốc độ khuấy 150 vòng/phút, nhiệt độ khuấy 50-60˚C, thời gian khuấy 2h, đưa yêu cầu chất lượng nước sử dụng cho trình pha chế dung dịch làm việc Từ đưa quy trình pha chế thích hợp cho dầu thủy lực vi nhũ với quy mô 200 lít/mẻ 53 Đã sản xuất 200 lít dầu thủy lực vi nhũ theo đơn pha chế Sản phẩm có chất lượng tốt ổn định Các kết kiểm tra, đánh giá thông số kỹ thuật sai khác so với kết phân tích, thử nghiệm phòng thí nghiệm, hoàn toàn đáp ứng yêu cầu làm chất lỏng thủy lực chống cháy cho cột chống thủy lực khai thác hầm lò TÀI LIỆU THAM KHẢO Tham khảo số website: Nhu cầu sử dụng than định hướng năm 2020-2030, http://vietnambiz.vn/nganh-than-duoc-dau-tu-khoang-269000-ty-dong10628.html Tổng kết sản lượng 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 lượng 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 lượng khai thác than năm 2016, 54 http://imsat.vn/Tin-tuc/Tin-tuc-su-kien/29326/tap-doan-tkv-hoi-nghi-tongket-nam-2016-va-trien-khai-nhiem-vu-nam-2017Tổng kết sản lượng 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 Phan Tử Bằng, 1997, Hóa lý, Nhà xuất Giao thông Vận tải, Hà Nội 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 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 55 PHỤ LỤC 56 ... -COOH [2,1], -OH (tự do) [1,9], -O- [1,3], -( CH2CH2O )- [0,33] HLB số nhóm kỵ nước: -CH, -CH2, -CH3, =CH- [-0 ,475], (CH2CH2CH2O )- [-0 ,15] Giá trị HLB dùng để tiên đoán tính chất hoạt động bề mặt... Trong pha chế CLTLCC thường sử dụng hợp chất dẫn xuất phenol, amin thơm …Một loại phụ gia ức chế oxy hóa hiệu Ionol (2,6-di-tert butyl-4-metyl phenol) sử dụng để pha chế với hàm lượng từ 0, 3-1 %... nghệ pha chế, sản xuất dầu thủy lực vi nhũ thường không phức tạp, tương tự việc pha chế dầu bôi trơn thông thường khác Nhiệt độ pha chế thường từ 4 0-6 0°C Có số phụ gia dạng tinh chế phụ gia ức chế