Emulsifier development for high-concentrated reverse emulsions

Abstract

The reverse emulsions have found broad application in ore mining industry as matrixes of emulsi on explosive substances and bori ng washing waters. The defining c haracter- ristic of reverse emulsions of industrial explosive substa nces is the high stability and immunity to crystallization. Aim: The aim of this work is to assess the mechanism of emulsifiers effect like SMO and some PIBSA-derivatives, that are most abundantly used in world pr actice, and also to develop an effective domes tic emulsifier of reverse emulsions. Materials and methods: Using the semi-dynamic method with use of the reverse stalagmometer it was determined the decreasing in interfacial tension on “w ater / diesel fuel” border in the presen ce of 0.5 wt % sorbitan monooleate of various producers. Emulsions with use of the chosen emulsifiers using the dynamic mixer on the basis of mono- solution of ammonium nitrate and diesel fu el have been produced. The emulsions have the following composition, wt %: ammonium n itrate – 76.8; water ⎯ 15.6; diesel fuel ⎯ 6.0; emulsifier ⎯ 1.6. Results: By the researches results of the interfacial tension “surfactant water / solution in diesel fuel”, the stability of emulsions using monosol ution of ammonium nitrate and th e IR spectrums of SMO of vari ous produ- cers it is established that presence in product of impurity of ol eic acid, di- and trioleates leads to decreasing in interphase activity, increasing of emulsifier oil solubility and decreasing the resistance of emulsions to crystallizati on. On the basis of the spectral data a nalysis it is suggested about possibility of specific inte raction on the mechanism of “spectral res onance” between emulsifiers of the PIBSA-M EA, LZX type and crystals nucleus of NH 4 NO 3 ammonium nitrate in dispersed pha se of emulsion. Amidation of ve getable oils by monoethanol amine is implemented at the reduced temperatures (90...100 °C). It was proved the availability mainly of fatty acids amides in product using the method of IR-spectroscopy. The obtained amides possess good emulsify ing ability both in dynamic and in static devices in differ ent duties. According to spectral data, the possibility of specific adsorption of the received amides on ammonium nitrate nucleus is shown. This provides inhibition of emul sion crystallization processes.

Зворотні емульсії знайшли широке застосування в гірничорудній промисловості як матриці емульсійних вибухових речовин і бурових промивних рідин . Визначальною характеристикою зворотних емульсій промислових вибухових речовин є висока стабільність і стійкість до кристалізації . Мета : Метою роботи є оцінка механізму дії емульгаторів типу SMO і деяких PIBSA- похідних , найбільш широко застосовуваних у світовій практиці , а також розробка ефективного вітчизняного емульгатора зворотних емульсій . Матеріали і методи : Напівдинамічним методом з використанням зворотного сталагмометра було визначено зниження міжфазного натягу на межі « вода / дизельне паливо » в присутності 0,5 % мас . сорбітану моноолеата різних виробників . З використанням обраних емуль - гаторів за допомогою динамічного міксера були приготовлені емульсії на базі монорозчину аміачної селітри і дизельного палива такого складу , % мас .: аміачна селітра ⎯ 76,8; вода ⎯ 15,6; дизельне паливо ⎯ 6,0; емульгатор ⎯ 1,6. Результати : За результа - тами досліджень міжфазного натягу « вода / розчин ПАР в дизельному паливі », стійкості емульсій на монорозчині аміачної селітри і ІЧ - спектрів SMO різних виробників встановлено , що наявність в продукті домішок олеїнової кислоти , ді - і триолеатів призводить до зниження міжфазної активності , підвищення маслорозчинності емульгатора і зниження стійкості емульсій до кристалізації . На основі аналізу спектральних даних висловлено припущення щодо можливості специфічної взаємодії за механізмом « спектрального резонансу » між емульгаторами типу PIBSA- МЕА , LZX і зародками кристалів нітрату амонію NH 4 NO 3 в дисперсній фазі емульсії . Реалізовано амідування рослинних масел моноетаноламіном при знижених температурах (90...100 °C), і методом ІЧ - спектроскопії доведено наявність в продукті переважно амідів жирних кислот . Отримані аміни мають добру емульгуючу здатність як в динаміч - них , так і в статичних апаратах в різних режимах роботи . За спектральним даними показана можливість специфічної адсорбції отриманих амідів на зародках нітрату амонію , яка забезпечує гальмування процесів кристалізації емульсії