專利名稱：用作防范可采掘有機物料起火和爆炸風(fēng)險的手段的浸漬液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及來自淀粉工業(yè)并且稱作“玉米漿”的濃縮浸潰液的用途，其作為防范火災(zāi)風(fēng)險和粉塵爆炸風(fēng)險的手段，所述火災(zāi)風(fēng)險由自動加熱引起，所述粉塵爆炸風(fēng)險由來自自然資源產(chǎn)業(yè)的含有可燃有機粉塵的物料中包含的顆粒和微粒以及在所述可燃有機物料的自動加熱、儲存、運輸或處置期間釋放的易爆氣體引起。
背景技術(shù)：
由可燃有機物料構(gòu)成時，來自自然資源產(chǎn)業(yè)(礦山、采石場、加工工業(yè)等)的物料是與所述物料特征相關(guān)的自動加熱所致的起火的源頭和下述爆炸的源頭，其中所述的爆炸與所述物料引起的有機粉塵和歸咎于自動加熱、在其儲存、運輸和/或處置所述有機物期間的易爆氣體釋放相關(guān)。就限制粉塵排放而言，已經(jīng)開發(fā)了與保護人類和與尊重環(huán)境相關(guān)的幾種工藝。就采用含有淀粉的產(chǎn)物限制自然資源產(chǎn)業(yè)可燃有機物料爆炸的風(fēng)險而言，可以提到文獻GB 1492238，該文獻在從煤層采掘煤操作的范圍內(nèi)公開了以下工藝在開挖以采掘煤的洞中注入所述產(chǎn)物，從而產(chǎn)生煤層的水壓裂縫，以通過基于細菌的微生物手段氧化而部分地除去甲烷，并且潤濕粉塵，因而在洗煤期間減少粉塵。該工藝使用包含所謂的化學(xué)產(chǎn)品和淀粉的高粘度含水組合物。此外，除了可注入高粘度產(chǎn)品之外，該工藝進一步包括采掘時在煤層中添加壓縮空氣、氫氯酸溶液，另一方面添加優(yōu)選地加熱至幾百度的溶液，隨后注入水蒸汽以除去冷凝物。換句話說，該工藝的目的是采掘時大量地(以微生物方式發(fā)揮作用的高粘度溶液，同時補充性注入加熱至幾百度的氫氯酸溶液，隨后是水蒸汽)移走煤中所含有的甲烷，這具有在采掘和洗滌時防止粉塵的作用。 另一份文獻W09100866最具體地公開了為抑制粉塵產(chǎn)生而設(shè)計的化學(xué)含水組合物的作用。所述文獻均未涉及這樣的具體問題，所述具體問題與自動加熱所致的起火風(fēng)險相關(guān)，并且與顆粒細度的爆炸風(fēng)險相關(guān)(大多與所述物料在其采掘后的微粒細度相關(guān)(粉塵爆炸))、與由易爆氣體(一氧化碳)釋放所引起的爆炸(氣體爆炸)的風(fēng)險有關(guān)(進一步涉及自動加熱)，或與儲存、運輸和/或處置期間的混合粉塵和氣體爆炸有關(guān)。但是另一方面，就防范所述風(fēng)險而言，實行了不同的預(yù)防和后續(xù)技術(shù)，然而迄今，它們中沒有一項考慮作為可以導(dǎo)致起火的主要原因的物料顆粒細度和凝結(jié)水氣固定，其中所述的起火因自動加熱或粉塵爆炸、氣體爆炸或混合(粉塵-氣體)爆炸所致。以下數(shù)據(jù)是理解導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)濃縮浸潰液未曾被認(rèn)識到的特征的科學(xué)及實驗途徑所必需的，它們源自INERIS(法國國家工業(yè)環(huán)境與風(fēng)險研究所)的最終報告，名為" ικΙεde securiteincendie et explosion des installations houiIleres jour etsid6rurgiques"的1996年歐洲煤鋼共同體(CECA)公約第7262/03/307/03號，和涉及釋放可燃粉塵的有機物料的同一家機構(gòu)的數(shù)據(jù)。
對可采掘有機物料自動加熱所致著火現(xiàn)象的分析煤和焦炭儲存和擴展具有可采掘來源的有機物料引起潛在的火源，結(jié)果導(dǎo)致產(chǎn)品自動加熱。這種風(fēng)險意味這種類型前提的主要危險。煤和焦炭自動加熱現(xiàn)象基本上取決于-臨界儲存尺寸，其在大多數(shù)情況下超標(biāo)；-產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)的氧化反應(yīng)；-初始溫度；-水分固定。取決于反應(yīng)性，如果說煤或焦炭的氧化速率多多少少地較低，然而所述氧化速率 對大尺寸儲存具有顯著影響，其中在大尺寸存儲中臨界尺寸大大超標(biāo)。另一方面，這種隨溫度上升而增加的氧化速率在所貯存物料的粒度下降時也增加，因為在這種情況下，可能受調(diào)整的比表面大大增加。此外，儲存中的凝結(jié)水分固定大大促進儲存溫度升高，這加速氧化現(xiàn)象并且明顯加快自動加熱。實際上，約I %水分的凝結(jié)引起溫度顯著增加約20°c。通常，對于大多數(shù)煤或焦炭而言，起火爆發(fā)要求最低可燃能量形式的補充能量超過體系活化能的能壘。為實現(xiàn)燃燒，還需要達到將會出現(xiàn)具有火焰狀外觀的反應(yīng)的最低溫度。這種溫度稱作燃燒或著火溫度。在高分子量物質(zhì)如煤或焦炭的情況下，分解應(yīng)當(dāng)在燃燒溫度達到之前充分發(fā)生。這些現(xiàn)象耗費的時間稱作誘導(dǎo)期。只有當(dāng)可以看見火焰時，這才稱作燃燒。當(dāng)溫度增加時，誘導(dǎo)期縮短。誘導(dǎo)期還取決于壓力、燃料濃度，物料類型，因此取決于其反應(yīng)性及其添加含量。樣品體積越明顯，熱積累將越容易。為防止與自動加熱相關(guān)的風(fēng)險，還建議對于給定的倉庫溫度，以低于臨界體積的量儲存煤或焦炭，或在惰性氣氛下作業(yè)。在現(xiàn)實中，這兩種可能性沒有實現(xiàn)，臨界尺寸通常小(幾米)并且對露天儲存而言，不能考慮在惰性氣氛下儲存。煤或焦炭在室溫的氧化速率極低，并且僅在大尺寸料堆(large-sized lots)的自動加熱現(xiàn)象發(fā)揮有效作用，而且這種作用也需要在極長時間之后才能發(fā)生。這是從煤或焦炭儲存溫度(室溫)至超過自動加熱發(fā)生約70° _80°C的溫度所需要的時間。另一方面，當(dāng)粒度下降時，氧化溫度增加。實際上，當(dāng)粒度分析下降時，顆粒的比表面增加并且因此可以與空氣氧反應(yīng)的表面也增加。黃鐵礦含量也是影響氧化速率的一個因素。充分分散的小顆粒(大比表面)形式的黃鐵礦的存在促進自動加熱，而大塊黃鐵礦的存在不導(dǎo)致顯著的發(fā)熱速率增加。然而，這種反應(yīng)僅可以起到開始加溫的作用，因為黃鐵礦僅在極潮濕的氣氛中快速氧化。自80°C向上，可能的是，煤迅速干燥，但是煤本身的氧化速率隨后達到已經(jīng)足以允許加溫過程直至化學(xué)氧化繼續(xù)的值。因此，除了煤和/或焦炭的反應(yīng)性之外，煤或焦炭顆粒的細度和凝結(jié)水分固定，在自加熱現(xiàn)象所致的燃燒中也很重要。對可采掘有機物料釋放的粉塵或混合物(粉塵和氣體)爆炸現(xiàn)象的分析爆炸是氣體、煤塵或二者與空氣的混合物在受限或部分受限空間中的快速燃燒，其中產(chǎn)生的熱比在該環(huán)境中丟失的熱大得多。與煤和其他類似物料相關(guān)的工業(yè)中，爆炸與處置或研磨燃料時形成的大量粉塵有關(guān)。爆炸也可以歸因于貯煤場自動加熱期間形成的熱解或不完全燃燒氣體(一氧化碳)。由燃燒源產(chǎn)生的能量啟動位于附近的顆粒燃燒。在這種熱源的作用下，煤塵的熱解出現(xiàn)，從而產(chǎn)生可點燃的揮發(fā)性復(fù)合燃料。反應(yīng)速率很高，原因是燃料比表面很大。如果燃燒云足夠稠密，則輻射和對流將附近的顆粒加溫并且爆炸因而逐步傳播。活性空氣和“冷”煤顆?；旌衔?室溫)轉(zhuǎn)化成“熱”燃燒產(chǎn)物(1200-20001)。穿越火焰的空氣顆?；旌衔镆虼司S持強烈的熱膨脹(體積增加至少5倍)。膨脹現(xiàn)象是爆炸期間在受限或部分受限空間內(nèi)觀察到的壓力效應(yīng)的原因。在開放環(huán)境下，如地面上儲料，僅觀察到伴有很弱超壓但具有明顯熱效應(yīng)的火球。這是“突然燃燒(flash)”。在封閉的外殼中，壓力的影響明顯更大(最大超壓為約5至IObar)并且可以導(dǎo)致裝置的摧毀。在這種情況下，該術(shù)語是爆炸。爆炸是執(zhí)行以下特定參數(shù)的具體的燃燒-粉塵必須處于懸浮狀態(tài)以形成與空氣接觸的巨大表面；-粉塵濃度必須是足夠的(高于最低爆炸濃度)；-環(huán)境必須受到局限，以便壓力可以增加。為了抑制任何爆炸風(fēng)險，重要的是抑制產(chǎn)生燃燒或點燃現(xiàn)象的原因之一。除了對發(fā)生有機粉塵爆炸所必需的粉塵進行燃燒和點燃表征之外，還必須滿足涉及粉塵及其細度的不同條件，以及粉塵濃度和燃燒處于一個或多或少受限的環(huán)境并且更特別地處于封閉環(huán)境中。因而煤或焦炭顆粒細度在爆炸現(xiàn)象中是重要的。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)通過含有植物蛋白的組合物實施分析，目的在于選擇同時符合以下描述的那些組合物-通過使顆粒并且特別是使煤或焦炭類型的可采掘有機產(chǎn)品的微粒牢固團聚，而增加顆粒的尺寸；-持久地防止對顆粒和微粒發(fā)揮潤濕劑作用的凝結(jié)水分固定。這些組合物還指這樣的組合物，它們?nèi)菀撰@得和實施并且具有與涉及的應(yīng)用相容的成本?；谝后w溶液中植物蛋白的被測試組合物已經(jīng)具體地選自源于淀粉工業(yè)的浸潰液，并且更具體地是根據(jù)以下工藝源自玉米的那些浸潰液，所述工藝包括在浸潰步驟中添 加二氧化硫(SO2),從而允許分離玉米的不同組分(礦物質(zhì)、氨基酸、磷酸鹽、鉀堿等)以濃縮后獲得稱作“玉米漿”的浸潰液。為研究這種組合物，主要特征、分析和測定已經(jīng)由位于Mill6naire,685 RueLouis L6pine, 34000 蒙彼利埃的蒙彼利埃 Centre d' Etudes et d' Essais of theCEBTP-SOLEN在2008年七月至九月的90日期間實施。特別易于含有粉塵和易遭遇自動加熱風(fēng)險的所選擇物料是石油焦。所選擇的組合物是“玉米漿”，一種濃縮浸潰液，參考S0LULYS 048 E，由R0QUETTE公司市售。
其物理特征是干物質(zhì)=48%, C/N = 3. 33，無機物質(zhì)=9. 4%，有機物質(zhì)=38. 6%, pH = 4. 1，密度=I. 2g/cm3?；瘜W(xué)特征是:總氮=3.55%，土壤 K2O = 3. 05%, P2O5 = 3. 63%, MgO = O. 7%, Ca=O. 03%, SO3 = O. 005%。該組合物目前用作-烴源和氮源，作為載體以通過發(fā)酵形成產(chǎn)生抗生素、維生素或氨基酸的細菌菌株和蘑菇；-在修復(fù)受污染土壤的情況下或在起火后毀林和高速公路規(guī)劃邊緣地帶的情況下，用于發(fā)展植物物種的氮源-用于生產(chǎn)(也即通過擠出)動物飼料和營養(yǎng)物質(zhì)的粘合劑； -生產(chǎn)糞肥和肥料顆粒的造粒粘合劑；-用于果樹的葉肥。隨后實施所述測定，目的在于尋找與最終粘合特征和潤濕特征相關(guān)的新的和原始的特異性，其中所述的特征相對于涉及的應(yīng)用而言是持久的。通過以下方式實現(xiàn)優(yōu)異結(jié)果用水稀釋所述的濃縮浸潰液并且與待處理物料以合適的比例混合，所述合適的比例使得以最多等于5%的篩下顆粒比例獲得不大于315 μ m的“P指數(shù)”篩下顆粒。該結(jié)果在下述情況下獲得-范圍從2至8%的水稀釋率；-相對于待處理物料，范圍從3至12%的劑量率。在具備有機源的產(chǎn)品(如煤和焦炭)上施加測試的組合物使得隨自動加熱而來的起火風(fēng)險明顯降低，這歸功于潤濕效果和顆粒牢固團聚，從而增加顆粒的尺寸，降低凝結(jié)水分固定并且防止溫度的任何大幅度增加，這有助于防止內(nèi)部氧化現(xiàn)象并且因此阻止任何自動加熱和爆炸效應(yīng)。組合物的施加還導(dǎo)致極顯著地降低環(huán)境危害，其中隨著所述環(huán)境危害的降低，可以縮減預(yù)防和控制措施、節(jié)省財源，具體地在以下方面減少-地面上儲料相對于盛行風(fēng)的取向；-將會受到抑制的煙囪效應(yīng)；-可以防止的壓實作用；-儲料管理，其可以極大地緩解；-儲料監(jiān)管，其可以減少，儲料監(jiān)管與臨時溫度控制相關(guān)。所檢驗的植物性組合物是這樣的產(chǎn)品，其含有從谷物獲得的水溶性植物蛋白或由淀粉工業(yè)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)脂肪和/或浸潰液。具有液體稠性的這種濕潤、天然、無毒并且生物可降解的組合物可以稀釋于水中，同時易于施加，可以用于不同施加技術(shù)中如借助適應(yīng)性斜道(adapted ramps)的噴灑、噴
霧、霧化。作為無機和/或有機顆粒和微粒(如煤或焦炭)的潤濕及固定劑使用時，例如，它允許所述顆粒和微粒在幾個月期間牢固團聚并且增加細顆粒的尺寸。作為給定的水稀釋率和施加中的劑量率的函數(shù)，這種組合物的施加允許在幾個月期間a)就具有可燃有機粉塵的物料如煤或焦炭的危險而言-明顯降低隨自動加熱而來的起火風(fēng)險，這歸功于通過以下方式使顆粒牢固團聚增加顆粒的尺寸、降低凝結(jié)水分固定并且允許防止溫度大幅度增加，這有助于防止內(nèi)部氧化現(xiàn)象并且有助于阻止任何自動加熱和起火效應(yīng)。-降低粉塵和/或氣體爆炸的風(fēng)險，這還歸功于顆粒和微粒牢固團聚和顆粒尺寸的增加；
-減少在預(yù)防因自動加熱所致起火的范圍內(nèi)實施的預(yù)防措施(地面上儲料的取向、煙囪效應(yīng)、壓實作用、儲料管理、儲料監(jiān)管...);-減少由ICPE(環(huán)境保護分類裝置)危險研究范圍內(nèi)測定的起火和爆炸隔絕間隙；b)就粉塵而言-減少甚至完全并且持久地抑制揚塵，從而額外地有助于改善環(huán)境空氣的質(zhì)量；-最小化對健康的影響，其中所述的影響由環(huán)境空氣中存在的PMlO并且首先由PM2. 5引起，并且特別地最小化涉及煤和焦炭源有機粉塵的一切影響；-遵守法規(guī)并且在大部分情況下防止關(guān)于污染物的強制性年度申報，其中所述申報必須因50噸/年的PMlO閾值和150噸/年的總粉塵閾值而提交；-通過減少環(huán)境不適感和對植被、農(nóng)業(yè)、景觀、棲息地和物資、紀(jì)念碑和建筑遺產(chǎn)造成的影響或沖擊，有助于環(huán)境保護；c)就盈利性而言-減少隨風(fēng)吹和處置而來的物料損失以及廢棄物；-最小化監(jiān)管成本、控制成本和預(yù)防成本；-獲得可以隨之而來的財務(wù)收益，一種買方形式的財務(wù)收益(未考慮與監(jiān)管、控制和預(yù)防相關(guān)的成本下降)。-降低，甚至抑制污染性活動一般稅(GeneralTax on Polluting Activitie,T. G. A. P.)顆粒的成本，以進一步拓寬自2009年I月I日起在法國適用并且還在歐盟適用的T. G. A.P的量?？偠灾?本發(fā)明涉及采掘后的活動，其意指儲存、運輸和/或處置；-所述組合物，即本發(fā)明的目的，不用于采掘期間并且不用作洗滌期間的潤濕劑；當(dāng)儲存或處置時，它在之后使用，并且它充當(dāng)潤濕劑，其中所述潤濕劑在幾個月期間賦予該組合物可持續(xù)的耐久性，從而允許通過造粒作用防止有機物料(煤或焦炭)自動加熱和揚塵，這歸因于潤濕性質(zhì)并且不歸因于文獻GB 1492238的增濕性質(zhì)也不歸因于甲烷氧化或部分移除。此外，所述文獻使用了包含所謂的化學(xué)產(chǎn)品和淀粉的高粘度含水組合物，而所述組合物，即本發(fā)明的目的，使用來自淀粉工業(yè)的天然和生物性產(chǎn)物。通過用作為本發(fā)明目的的組合物替換文獻GB 1492238中所用的組合物，在采掘時不能出現(xiàn)相同的作用，并且另一方面，在采掘時不會出現(xiàn)作用，這是因為本發(fā)明的組合物僅可以作用于已經(jīng)采掘的具有或多或少細粒度的物料，而不可以作用于煤層中大量存在的待采掘物料。



當(dāng)閱讀作為非限制性實例給出并且在附圖中描述的本發(fā)明優(yōu)選實施方案的至少之一時，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將更明顯。在這些圖中-圖I是取決于篩目(單位mm)的篩下顆粒率(undersizeparticles rate)在不同時間段的圖示；-圖2是不大于O.315mm的篩下顆粒隨時間(日)變化)的圖示；-圖3是在不同稀釋率(3.5和7% )時取決于溶液比例(以Ο/Dmax分?jǐn)?shù)表示)的不大于O. 315mm的篩下顆粒(在比例45. 6%下的校正值)的圖示。
具體實施例方式所述測定包括-由蒙彼利埃CEBTP/S0LEN在2008年七月-九月期間跟蹤物料試驗樣本的粒度演變(evolution)、含水量和表觀密度對法國賽德市賽德港散貨船碼頭的影響，隨后由本發(fā)明人從2008年十月至2009年七月就溫度方面進行跟蹤，旨在保證代表性外部條件(試驗標(biāo)本代表約50噸質(zhì)量)；-一項優(yōu)化研究，該研究允許通過改變所測試組合物在水稀釋的混合物中的比例，隨后相對于所處理物料的量改變該混合物的比例(稱作劑量)而確定篩下顆粒率和表觀密度的演變。演變跟蹤主要地指-含水量；-密度；-粒度；下表匯總了施加所測試組合物時涉及含水量(W)和表觀密度(P )的跟蹤數(shù)據(jù)，所述組合物是以5%稀釋純產(chǎn)品，并且在物料上以10%投放，所述物料的密度在處理前是O. 720t/m3。
權(quán)利要求
1.來自淀粉工業(yè)并且稱作“玉米漿”的濃縮浸潰液的用途，作為在可燃有機物料的自動加熱、儲存、運輸或處置期間防范起火風(fēng)險和粉塵爆炸風(fēng)險的手段，所述起火風(fēng)險由自動加熱引起，所述粉塵爆炸風(fēng)險由來自自然資源產(chǎn)業(yè)的可燃有機物料中包含的顆粒和微粒以及釋放的易爆氣體引起。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的濃縮浸潰液的用途，其物理特征是干物質(zhì)=48%,C/N =3. 33,無機物質(zhì)=9. 4%,有機物質(zhì)=38. 6%, pH = 4. I,密度=I. 2g/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的濃縮浸潰液的用途，其化學(xué)特征是總氮=3.55%，土壤K2O=3. 05%, P2O5 = 3. 63%, MgO = 0. 7%, Ca = 0. 03%, SO3 = 0. 005%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的濃縮浸潰液的用途，用水將所述濃縮浸潰液稀釋，并且將其與待處理物料以合適的比例混合，所述合適的比例使得以最多等于6%的細顆粒比例獲得不大于315 y m的“P指數(shù)”篩下顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的稀釋浸潰液的用途，水稀釋率的范圍為從2至8%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的稀釋浸潰液的用途，將所述稀釋浸潰液以不超過5%的比例添加至黑色皂。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的稀釋浸潰液的用途，相對于所述待處理的物料，所述稀釋浸潰液的劑量率的范圍為從3至12%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的稀釋浸潰液的用途，通過位于連續(xù)傳送帶區(qū)域的適應(yīng)性斜道進行噴灑、噴霧或霧化，設(shè)置所述連續(xù)傳送帶從而使得待處理的物料維持連續(xù)反轉(zhuǎn)，在添加或未添加所述“玉米漿”的情況下，所述待處理的物料的均勻性良好。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的稀釋浸潰液的用途，用于處理來自自然資源產(chǎn)業(yè)的物料，所述物料選自石油焦、煤、煤焦炭。
全文摘要
本發(fā)明涉及來自淀粉工業(yè)并且稱作“玉米漿”的濃縮浸漬液的用途，作為防范起火風(fēng)險和粉塵爆炸風(fēng)險的手段，所述起火風(fēng)險由自動加熱引起，所述粉塵爆炸風(fēng)險由所述可燃有機物料中包含的顆粒和微粒以及在所述可燃有機物料的自動加熱、儲存、運輸或處置期間釋放的易爆氣體引起。根據(jù)本發(fā)明，用水將所述濃縮浸漬液稀釋，并且將其與待處理物料以合適的比例混合，所述合適的比例使得以最多等于6％的篩下粉末比例獲得不大于315μm的“P指數(shù)”篩下顆粒。
文檔編號C09K21/14GK102639814SQ201080040636
公開日2012年8月15日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者D·特拉 申請人:Iec歐洲責(zé)任有限公司