动态接触角在煤尘湿润性定性分析中的应用

针对传统方法的不足,提出了泡沫溶胶控制煤尘技术,并对泡沫溶胶湿润和黏附煤尘的特性进行了研究。基于湿润性动态接触角模型,分别对水性泡沫、泡沫溶胶和去离子水的湿润性和黏附功进行了对比分析;利用Zisman图对浸湿煤尘的湿润剂临界表面张力值进行了分析。研究得出泡沫溶胶具有较好的煤尘湿润性,起泡能力和较强的黏附功;当润湿剂的表面张力值小于28.32 m N/m,可完全浸湿煤尘,当润湿剂的表面张力值大于73.77 m N/m,不能浸湿煤尘。研究得出在捕捉动态煤尘时,泡沫溶胶的捕尘效果应明显优于水性泡沫和去离子水。     

防治煤尘的泡沫溶胶特性研究

为研究防治煤尘的泡沫溶胶特性,利用吊片法、旋转黏度计、ROSS-Miles法和自行设计附着力测试法等分别对泡沫性质进行了定量分析,得出表面活性剂复配体系临界胶束质量分数为0.9%,溶液的最小表面张力值为23 mN/m;最大发泡倍数为50倍,发泡倍数约25倍时,黏度值最大为270 mPa·s;在2 min内对泡沫液膜进行胶化反应时得到的泡沫溶胶的防尘效果最好;泡沫溶胶的附着力为1.65 MPa。     

除尘泡沫在输运管道内破裂与雾化的临界条件研究

以除尘泡沫的基本性质及气液两相流为理论基础,在实验室构建实验系统。利用实验系统对除尘泡沫在输运管道内破裂与雾化的临界条件进行实验研究,主要包括气体流量、气体压力、液体流量对发泡倍数的影响。分析实验结果得出以下结论:液体流量、风压对泡沫生成的影响基本可以忽略;当气体流量小于10 m3/h或者大于140 m3/h时泡沫都会发生破裂与雾化现象。     

露天矿潜孔钻机泡沫发生器及其流量特性的实验研究

为了解决露天矿潜孔钻机粉尘浓度严重超标的问题,改善干式捕尘器应用效果差、湿式凿岩用水量大的现状,针对潜孔钻机的产尘特点,设计出一种适用于潜孔钻机的泡沫发生器。通过理论计算及数值分析,确定了泡沫发生器的基本尺寸及发泡参数,掌握了其内部气液流场的分布特点。通过泡沫发生器的流量特性实验可知：液体流量及气体流量越大、发泡网目数越小、发泡剂浓度越高,泡沫流量越大。当液体流量为18 L/min、气体流量为30 m3/h时,使用发泡网1及浓度为1.5%的配方3,泡沫流量达到最大值515 L/min。整体来看,泡沫除尘后采场平均降尘率高达90%以上。     

泡沫溶胶液配制的正交试验研究

为了研制出起泡力强,附着力好的泡沫溶胶液的最佳配方,运用正交试验的方法,对构成泡沫溶胶液的阴离子表面活性剂A,阳离子表面活性剂B,附加剂C,与交联剂D复配体系进行了四因素三水平2项考察指标的正交试验研究。试验得出,构成泡沫溶胶液的最小表面张力值为29.94 m N/m组合为A1B3C3,最大黏度值为109 m Pa·s组合为A3B3C3D1。研究结果表明,既满足表面张力最小,又满足黏度最强的泡沫溶胶液的最佳组合为A1B3C3D1。     

液压支架用液压液泡沫性能研究

为解决乳化液箱中泡沫过多的问题,参照乳化液泵站系统和工况条件,设计了液压液泡沫性能试验装置。研究了运行时间、流量、浓度和管口位置对液压液泡沫性能的影响。分析了剧烈运动体系下泡沫消除与表面张力间的关系。实验证明:回液流量大易引发回液产生泡沫;当回液管口处于液面以下,配液质量浓度为3%~5%时,回液产生的泡沫较少。     

矿用抑尘剂对不同粒径煤尘的润湿性能影响

为优化矿用抑尘剂的使用浓度及对不同类型、不同粒径煤尘的润湿性能,对曹家滩、张家峁、凉水井、小纪汗和象山煤矿的不同粒径煤尘进行试验分析。通过表面张力试验及沉降试验,发现该抑尘剂的临界胶束浓度为0.1%,且在该浓度下表面张力为37.06 mN/m,不同煤矿及不同粒径煤尘的沉降时间可控制在4～23 s内,润湿效果较好。通过保湿性试验,发现抑尘剂中添加一定比例的无机盐氯化钙,煤尘被完全润湿后失水率下降。当氯化钙含量占溶质的0.11%时,被润湿的煤尘在室温下静置24 h后含水率为40%,在高湿环境下被润湿煤尘质量逆向减少,3 h后蒸发与吸湿达到平衡,抑尘剂表现出良好的保湿性能,试验结果为现场应用提供了有价值的数据参考。     

煤矿泡沫降尘发泡特性实验研究

阐述了泡沫的形成及聚并机制,探讨了泡沫最终稳定形成所需的条件,并通过构建完整的泡沫发生系统,设计新型的泡沫发生器,研究得出了供风量与产泡量之间呈先增大后减小的"抛物线"型关系,超过最佳风量(44⁴7m3/h)后,液气逐渐分离,消泡现象明显,泡沫因不能获得足够的气体动力,产泡量开始减小;泡沫驱动压力上、下限与水量呈"剪刀状"关系,水量小于0.703m47m3/h)后,液气逐渐分离,消泡现象明显,泡沫因不能获得足够的气体动力,产泡量开始减小;泡沫驱动压力上、下限与水量呈"剪刀状"关系,水量小于0.703m³/h或者大于1.052m3/h或者大于1.052m³/h时,驱动压力变化剧烈,最大波动幅度9.1%,当水量在0.7983/h时,驱动压力变化剧烈,最大波动幅度9.1%,当水量在0.798⁰.948m0.948m³/h时,驱动上限与驱动下限值重合,泡沫驱动压力趋于稳定,近似维持在0.0683/h时,驱动上限与驱动下限值重合,泡沫驱动压力趋于稳定,近似维持在0.068⁰.069MPa;风量对泡沫的喷射有重要影响,风量为65m0.069MPa;风量对泡沫的喷射有重要影响,风量为65m³/h时,喷射距离可达3m,但单纯依靠提升风量来进一步提升喷射距离存在局限性。     

邢台煤矿综掘工作面泡沫抑尘技术的应用

针对邢台矿采掘工作面粉尘量大严重威胁人员健康的问题,在邢台煤矿综掘工作面应用了泡沫抑尘技术,结果表明,泡沫抑尘对全尘的抑尘效率达到90%以上,对呼吸性粉尘的抑尘效率达到80%以上,粉尘浓度由800～1000 mg/m3以上降低到100 mg/m3左右,呼吸性粉尘的浓度由150 mg/m3以上降低到25 mg/m3左右,抑尘效果显著.     

煤矿泡沫降尘发泡特性实验研究

阐述了泡沫的形成及聚并机制,探讨了泡沫最终稳定形成所需的条件,并通过构建完整的泡沫发生系统,设计新型的泡沫发生器,研究得出了供风量与产泡量之间呈先增大后减小的"抛物线"型关系,超过最佳风量(44~47m3/h)后,液气逐渐分离,消泡现象明显,泡沫因不能获得足够的气体动力,产泡量开始减小;泡沫驱动压力上、下限与水量呈"剪刀状"关系,水量小于0.703m~3/h或者大于1.052m~3/h时,驱动压力变化剧烈,最大波动幅度9.1%,当水量在0.798~0.948m~3/h时,驱动上限与驱动下限值重合,泡沫驱动压力趋于稳定,近似维持在0.068~0.069MPa;风量对泡沫的喷射有重要影响,风量为65m~3/h时,喷射距离可达3m,但单纯依靠提升风量来进一步提升喷射距离存在局限性。     

降尘泡沫发泡器发泡机理及结构优化研究

为了有效抑制煤矿井下粉尘的危害,特别是对呼吸性粉尘的治理,研制了一种可以实现连续、均匀、高效发泡的泡沫发泡器。介绍了泡沫形成原理和发泡器的发泡机理,应用欧拉-欧拉双流体模型,描述发泡器发泡过程的两相流动,模拟了发泡器内不同射流干扰距离和不同扩散角下速度分布和压力分布。由模拟结果可知:射流干扰距离为35 mm,扩散角为60°时有利于形成高效均匀的泡沫,该泡沫发泡器充分利用井下压力风和压力水,结构简单,安装方便,特别适合于煤矿井下降尘系统。     

煤粉对泡沫金属抑制爆炸火焰波性能的影响规律

泡沫金属是能够同时抑制瓦斯爆炸冲击波和火焰波传播的新型阻隔爆材料,但在煤粉环境下泡沫金属阻隔瓦斯爆炸的能力却不得而知。为研究煤粉对泡沫金属阻隔瓦斯爆炸火焰波传播的影响规律,在自行设计的直径120 mm的瓦斯传爆测定装置中,对管道中添加不同参数煤粉后泡沫金属衰减火焰速度的性能进行了实验研究。结果表明:添加粒径为60~80目的 5,10,50,100 g煤粉后,爆炸火焰波衰减率分别为92.95%,97.93%,80.95%,92.05%。对于特定参数的泡沫金属,煤粉质量在一定范围内会造成阻隔性能的降低。分析发现煤粉粒径越接近泡沫金属孔径,煤粉越易滞留于阻隔材料,泡沫金属的阻隔效果也越差。100 g 40~60目的煤粉添加后导致泡沫金属的火焰波衰减率降低为68.23%。研究结果显示,管道中的煤粉质量和粒径均可对泡沫金属的阻隔性能产生重要影响。     

露天矿潜孔钻机泡沫除尘发泡剂配方的实验研究

为了解决露天矿潜孔钻机粉尘浓度严重超标的问题,改善干式捕尘器、湿式凿岩除尘效率低、应用效果差的现状,采用改进ROSS-Miles 法进行发泡剂性能评价实验,研制出一种发泡性能好且适用于露天矿潜孔钻机泡沫除尘的发泡剂配方。通过单一发泡剂实验,分别以液流停止后0和5 min时的泡沫体积表示发泡剂的发泡能力和泡沫稳定性,优选出发泡性能优良的3种发泡剂进行两两复配,同时加入稳泡剂及无机盐,以增强发泡剂的稳泡效果及发泡能力,最终确定了发泡剂的最佳配方为：C(A)=0.5%,C(B)=1.0%,C(G)=0.3%,C(NaCl)=0.5×104 mg/L。通过工业性试验发现,使用泡沫除尘后采场空间粉尘浓度大幅度降低,平均降尘率高达90%以上。     

煤矿井下磁化水与表面活性剂高效协同降尘技术

为更有效地防治井下易于飘散的小粒径粉尘,基于表面活性剂与磁化协同降尘理论,通过溶液表面张力、接触角性能测试实验,研究了磁化对溶液湿润降尘性能的影响,研发了一种能与磁化发生良好增效作用的活性添加剂,研究得出磁化与活性剂耦合作用能提高溶液湿润粉尘性能的最佳磁化参数,即磁场强度350 m T、水流速度4 m/s,并以此结合脉动切割磁化与螺旋扰流的高效磁化原理,发明了一套井下降尘用活性磁化水的高效磁化装置及系统,经现场应用表明:0.03%复配活性剂溶液经高效磁化装置在最佳磁化参数的脉动切割磁化作用下,其降尘能力提高9%以上;相对于现有水喷雾降尘技术,该新型降尘技术对井下全尘及呼尘的除去效率分别提高了31.79%,44.94%,改善了井下工作环境。     

官能团对起泡性能和泡沫稳定性影响的研究

浮选是分离微细物料的重要方法,起泡剂类型和泡沫稳定性显著影响浮选效果.本文选取醇类(MIBC)、酯类(DEP)和醚醇类(DGBE)三种起泡剂,通过实验研究官能团对起泡性能和泡沫稳定性的影响.实验用Foamscan测定起泡剂溶液的起泡性能和泡沫稳定性,用Tracker流变仪测定表面张力和气液界面黏弹模量.研究结果表明:起...     

露天矿潜孔钻泡沫抑尘剂配方及试验研究

为有效降低露天矿潜孔打钻作业产生的大量粉尘,并解决湿式抑尘用水量大的问题,基于泡沫抑尘原理,从发泡性能及湿润性能两个方面来设计复配实验。以泡沫综合指数、表面张力、接触角及反向渗透吸重为指标,优选出最佳泡沫抑尘剂配方为α-烯烃磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基二甲基甜菜碱和椰子油单乙醇酰胺,各成分质量分数分别为0.15%,0.20%,0.05%和0.50%。经现场试验,验证该配方的泡沫抑尘效果良好,在下风向5 m工作区域内全尘除尘率平均值为87.8%,呼吸性粉尘除尘率平均值为80.7%,明显优于喷雾降尘及干式除尘效果。     

矿用除尘泡沫的实验研究

泡沫独具的润湿性、覆盖性和良好的黏附性等优点,使得泡沫除尘比一般的除尘方式效率要高的多。通过研究影响发泡的因素,得出了气体流量与发泡倍数呈"抛物线"型的关系,实验发现最大发泡倍数对应的最佳气体流量大致在60～80 m3/h,超过或者小于该区间,发泡倍数都会降低;管路长度对发泡倍数影响也较为显著,一定范围内,二者近似呈线性关系。     

煤矿除尘技术的研究与展望

矿尘是煤矿安全生产中必须要考虑的因素之一,可导致尘肺病或粉尘爆炸等重特大事故的发生,给一线工人、煤矿企业和国家带来不可估量的灾难和损失。对泡沫除尘技术和风幕除尘技术进行了整理和归纳。泡沫除尘技术的提出极大地改善了喷雾除尘的效率,之后不断研制出新型发泡剂、泡沫发生器以及将泡沫除尘的具体应用等,但是该技术的研究仍存在空缺,成本太高和抑制粉尘的扩散使其无法广泛应用,在对泡沫除尘的研究过程中,应继续考虑如何使其从源头上减少粉尘的产生,同时抑制粉尘的扩散。风幕隔尘集尘系统有抽出式和压入式系统2种结构,在控制风流时,可以达到隔断、引射风流的目的,并且可以对风流增阻。目前,矿井风幕的理论体系与评价指标尚未完善,未来研究开发在完善基础理论研究的同时,将控制噪声技术、节能环保意识与自身的性能相结合。     

表面活性剂复配煤尘亲水性实验研究

添加表面活性剂是提高煤尘亲水特性的重要方法,在矿井煤层注水及工作面洒水等降尘工序中有着重要应用。通过采用煤尘亲水性实验、表面张力实验就十二烷基硫酸钠(SDS)、C9脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)及二者的复配试剂对淮南张集矿和汾西双柳矿煤尘进行了研究。实验结果表明:张集矿气煤煤尘的亲水性好于双柳矿焦煤的煤尘;SDS的最佳润湿质量浓度0.5%,且0.5%SDS复配0.1%AEO-9试液湿润能力在单体0.5%SDS溶液的基础上得到了提高。