高挥发分煤尘对瓦斯爆炸极限的影响

瓦斯爆炸是影响煤矿安全生产的重大灾害之一,煤尘的存在会影响瓦斯的爆炸极限。运用20 L爆炸特性测试系统研究了高挥发分煤尘对瓦斯爆炸极限的影响,并对实验煤样在40~260℃进行了析出气体分析。实验结果表明:在有煤尘参与的条件下,瓦斯爆炸上限变得更低,当加入100 g/m3煤尘后,瓦斯爆炸上限下降到了12.8%。在爆炸下限附近,煤尘对瓦斯爆炸有促进作用,煤尘的存在使得瓦斯爆炸下限会变得更低,加入100 g/m3煤尘后,瓦斯爆炸的下限下降到了3.1%。     

低浓度瓦斯对煤尘爆炸下限的影响研究

采用20 L钢制近球形爆炸特性测试系统,对低浓度瓦斯参与条件下、3种不同煤尘的爆炸下限变化规律进行了试验研究。研究发现:在本试验条件下,煤尘的爆炸下限浓度随瓦斯浓度的增加而逐渐下降;当瓦斯浓度在0~1.0%范围内,煤质组成成分对爆炸下限影响较大,相应的瓦斯和煤尘共存的爆炸复合体系表现为"强煤尘"性;当瓦斯浓度大于1%时,煤尘爆炸下限浓度的数值差异不大,煤质成分对煤尘爆炸下限的影响不再明显,相应的瓦斯煤尘共存的复合爆炸体系表现为"强瓦斯"性。     

低浓度瓦斯对煤尘爆炸下限的影响研究北大核心

采用20 L钢制近球形爆炸特性测试系统,对低浓度瓦斯参与条件下、3种不同煤尘的爆炸下限变化规律进行了试验研究。研究发现:在本试验条件下,煤尘的爆炸下限浓度随瓦斯浓度的增加而逐渐下降;当瓦斯浓度在0~1.0%范围内,煤质组成成分对爆炸下限影响较大,相应的瓦斯和煤尘共存的爆炸复合体系表现为"强煤尘"性;当瓦斯浓度大于1%时,煤尘爆炸下限浓度的数值差异不大,煤质成分对煤尘爆炸下限的影响不再明显,相应的瓦斯煤尘共存的复合爆炸体系表现为"强瓦斯"性。     

煤尘组分对瓦斯/煤尘复合爆炸下限的影响研究

瓦斯和煤尘复合爆炸是煤矿井下爆炸灾害的主要形式之一,研究瓦斯/煤尘复合爆炸下限变化规律,是有效防治煤矿爆炸灾害的必备条件。为研究煤尘组分对瓦斯/煤尘复合爆炸下限的影响,特选用2种组分不同的煤尘(烟煤和无烟煤)。依据EN 14034标准,使用10 kJ化学点火头在标准20L球形爆炸容器中,分别对2种煤尘的最小爆炸浓度、相同试验条件下的瓦斯爆炸下限以及煤尘与瓦斯的复合爆炸下限进行了测量。试验测得烟煤和无烟煤的最小爆炸浓度分别为50 g/m^3和70 g/m^3,瓦斯爆炸下限为4%。当煤尘中分别通入1%、2%、3%、4%的瓦斯后,烟煤最小爆炸浓度分别降低至40、20、5、0 g/m^3,无烟煤最小爆炸浓度分别降低至50、20、5、0 g/m^3。基于上述测量结果,对比分析了煤尘组分对瓦斯/煤尘复合爆炸下限变化规律的影响,并探讨了Le Chatelier、Bartknecht、Jiang等气粉复合爆炸下限预测模型对瓦斯/煤尘复合体系的适用性。结果表明:2种煤尘的最小爆炸浓度均随瓦斯浓度的增大而降低,但挥发分含量低的煤尘降幅更大,即瓦斯对低挥发分煤尘最小爆炸浓度的影响更为显著。Jiang模型预测值远远偏离实际测量值;Le Chatelier模型预测值高于实际测量值,且误差随瓦斯浓度的增大而增大;Bartknecht模型适用性相对较好,且更适用于低挥发分瓦斯/煤尘复合体系。     

甲烷-煤尘复合爆炸威力实验

建立了由压力变送器、数据采集卡、计算机和电极点火装置组成的密闭空间甲烷-煤尘复合爆炸实验系统,动态响应时间小于1 ms,测试精度为0.5级.对甲烷－煤尘复合爆炸威力进行了系统的实验研究.结果表明:密闭空间内甲烷－煤尘复合爆炸的最危险爆炸条件为甲烷浓度5%,煤尘浓度500 g/m³,煤尘粒径26 μm,点火延迟时间40 ms;最大爆炸压力与甲烷浓度、煤尘浓度和点火延迟时间呈二次函数关系;最大爆炸压力随着煤尘粒径的增大而减小.甲烷的存在使得纯煤尘在空气中的爆炸下限降低,而爆炸压力增大;同样,煤尘的存在使得甲烷的爆炸下限降低,而爆炸压力升高.     

基于20 L球形爆炸装置的煤尘爆炸特性研究

采用标准的20 L爆炸球实验装置,研究了3种不同煤质的煤尘及瓦斯煤尘混合物的爆炸特性,获得了不同实验条件下煤尘的爆炸特征参数,并给出了定量评价。研究结果显示：不同煤质特性煤尘的爆炸特性存在显著差异,在实验选定的粉尘浓度范围内,煤尘的爆炸超压及超压的上升速率随粉尘浓度基本呈先增加后降低的变化趋势;随着爆炸环境初始压力的增加,显著延长了煤尘析出的可燃性挥发分气体的火焰发展期,使得煤尘的爆炸参数随初始压力均呈现升高的变化规律;煤尘的爆炸特性随混合物中瓦斯气体的含量呈先增加后降低的趋势,初始少量瓦斯气体的加入显著改善与提高了瓦斯煤尘混合物的爆炸特性,降低了瓦斯煤尘混合物的爆炸下限。采用图像处理的方法对煤尘爆炸产物颗粒表面的结构特性进行了半定量分析,获得了产物颗粒表面的孔隙形状因子及其分布。     

极高温条件下瓦斯爆炸极限变化规律研究

在煤矿生产过程中,煤炭自燃、二次爆炸等都极易导致高温环境,为研究极高温条件下瓦斯爆炸极限的变化规律,利用1 L极高温气体爆炸特性测试系统对瓦斯在25、100、200、300、400℃初始温度条件下的爆炸极限进行了实验研究。结果表明:在25~400℃范围内,瓦斯爆炸极限与初始温度大致呈线性关系,且初始温度由25℃升高到400℃时,瓦斯爆炸上限升高了7.7个百分点,爆炸下限下降了1.53个百分点;随初始温度升高,瓦斯爆炸范围增大,爆炸危险性增大。研究得出的结论为预防煤矿极高温条件下瓦斯爆炸事故提供了理论基础。     

煤矿煤尘爆炸特性的实验研究

为了研究新安煤矿的煤尘爆炸特性,采用20升爆炸测试系统,测试了煤尘的爆炸下限、最大爆炸压力以及压升速率,为煤矿科学防止煤尘爆炸提供实验支持。实验结果表明:新安煤矿煤尘最低爆炸浓度为100g/m3,最大爆炸压力0.814MPa,最大压力上升速率为35.782MPa/ms,煤尘爆炸下限低,爆炸猛度大,要对煤矿的煤尘爆炸重点预防。     

煤尘对低浓度瓦斯爆炸的影响研究

通过实验室试验研究揭示了瓦斯煤尘爆炸下限浓度的相互影响关系。实验表明,瓦斯参与情况下煤尘的爆炸下限浓度明显降低,同样煤尘参与情况下甚至1%的瓦斯也会发生爆炸。     

不同变质程度煤尘爆炸特性对比分析

采用20L球形爆炸装置研究了煤尘浓度、点火能量、煤尘粒径对不同变质程度煤尘爆炸特性的影响,分析了不同变质程度煤尘在相同条件下的爆炸特性差异性。结果表明:浓度为100g/m3时不同变质程度煤尘最大爆炸压力相差较大,700g/m3时差异不大,最佳煤尘浓度下爆炸最大压力与变质程度呈负相关。低变质程度煤尘爆炸最大压力随点火能量增大而增大,高变质程度煤尘爆炸最大压力受低点火能量影响显著,当点火能量增大至8kJ后影响作用减弱。高变质程度煤尘的燃烧持续时间受点火能量影响作用明显,低变质程度煤尘的燃烧持续时间受粒径影响作用明显。     

微波强化铝改性膨润土对水中氨氮的吸附性能

采用Al₂(SO^₄)³溶液和微波炉制备了微波强化铝改性膨润土吸附剂,并研究了吸附剂对水中氨氮的吸附性能。试验验结果表明：制备微波强化铝改性膨润土吸附剂的适宜条件为Al₂(SO₄)₃浓度4%,微波辐照功率480 W,辐照时间10 min。在此条件下,微波强化铝改性膨润土的比表面积可达到180.69 m²/g。在溶液pH值为10,吸附剂用量为0.4 g/L,吸附时间为20 min条件下,用所制备的微波强化铝改性膨润土吸附剂处理浓度为100 mg/L的模拟氨氮废水,氨氮去除率可达96.8%。     

Study on explosion process of methane-coal dust mixture

The experimental system of 10 m³ large-scale multiphase combustion explosion tank was used for research into the explosion development process under the ignition conditions of methane-coal dust-air mixture, and the overpressure development processes of the mixture at different distances were obtained. For the methane-coal dust-air mixture with an equivalence ratio of 1, the explosion pressure and pressure rise rate reached their maximum under a methane concentration of 8% and a coal dust concentration of 25 g/m³, while the maximum explosion pressure and pressure rise rate both occurred 0.5 m away from the ignition point under a methane concentration of between 4.5% and 8%, and a coal dust concentration of between 25 g/m³ and 100 g/m³. Moreover, the greater the explosion intensity of mixture, the closer the occurrence location of maximum overpressure was to the ignition source.     

Flotation characteristics of Shenfu coal macerals

The flotation characteristics of Shenfu coal macerals was researched. Taking flotation recovery and enrichment of macerals as the evaluation objects, the influence of the agent dosage, pulp concentration, impeller speed and aeration rate on the separating effect was investigated. And the optimum process conditions of flotation were confirmed. The results show that the agent dosage, pulp concentration, impeller speed and aeration rate have a significant impact on flotation recovery and enrichment of macerals. The float recovery was 73.28% and enrichment ratio of vitrinite was 83.89% when CTAB dosage of 1.0 kg/t, pulp concentration of 100 g/L, impeller speed of 1 700 r/min and aeration rate of 0.25 m³/(m²·min) were used. The tailings yield was 60.30% and enrichment ratio of inertinite was 61.44% when CTAB dosage of 0.5 kg/t, pulp concentration of 100 g/L, impeller speed of 1 700 r/min and aeration rate of 0.20 m³/(m²·min) were used.     

Removal of sulphate from mine water with barium sulphide

The Barium Sulphide Process removes sulphates from mine water by precipitating BaSO₄ with BaS. Barium sulphide is regenerated thermally by reducing the BaSO₄ with coal at 1000–1100°C for about 15 minutes. The process produces elemental sulphur and CaCO₃ as by-products. Laboratory studies achieve typical sulphate reductions of about 95%. Metals such as Fe, Ni, Co and Mn are also removed and pH can be increased from 1,4 to 8,3. The process has a water recovery of about 70%. For a 25 Ml/d plant (2g/l SO₄ ^2?), the capital cost is estimated at US$ 0,48m/Ml/d, while the detailed running costs amount to a net value of 27 c/m³. This compares well with that of other processes for desalination and is less than the fresh water price for new mines in South Africa, viz. 30c/m³.     

高密度泥浆法处理某硫铁矿酸性废水工艺优化研究

采用高密度泥浆法处理某硫铁矿酸性废水,进行了工艺参数优化研究与经济性分析。实验得到最优工艺条件为：系统水力停留时间30 min,气水比5:1,pH 9.0-9.2,石灰投加量0.83 kg/m₃^,PAM投加量15 g/m₃^,回调pH的硫酸(浓度98%)用量为0.0167L/m₃^{。结果表明},最优工艺条件下出水水质可以稳定达到《铜、镍、钴工业污染物排放标准》(GB25467—2010)表2、《铁矿采选行业废水污染物排放标准》(GB28661-2012)表2和《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准中规定的污染物限值要求。HDS工艺的运行成本约为1.57元/m₃^废水,具有较好的经济性,实验结果可作为废水处理站提升改造工程的设计依据。     

Barium Carbonate Process for Sulphate and Metal Removal from Mine Water

Abstract.  The removal of sulphate and metals from mine water was assessed using the integrated barium carbonate process and the co-precipitation of barium sulphate with calcium carbonate. The rate of sulphate removal was influenced by the BaCO₃ concentration and the cation associated with sulphate, and increased with increasing BaCO₃-concentration. BaCO₃ can only be used for removal of sulphate that is associated with calcium, as calcium is needed to remove the added carbonate associated with the barium cation. Sulphate removal was only marginally influenced by alkalinity. Sulphide can be stripped with CO₂ from a BaS-solution. The (CO₂ dosed/sulphide removed) molar ratio was close to unity for the first 50% of sulphide in solution. The stripped H₂S-gas can be absorbed into zinc acetate. BaSO₄ and CaCO₃ can be converted simultaneously to BaS and CaO, respectively at an optimum temperature of 1050°C. The CaCO₃/BaSO₄ molar ratio has little influence on the yield of BaS. The running cost of the barium carbonate process for the removal of 2 g/L of sulphate totalled ZAR1.28/m³ (US$1.00 = ZAR7.0, Feb 2007), the capital redemption cost was R1.08/m³, and the value of the products (water and sulphur) totalled R2.76/m³.     

从废催化剂中回收钒和钼的实验研究

针对一种含钒、钼的废催化剂,进行了碱式焙烧-水浸的实验研究。研究结果表明,碱式焙烧-水浸的最优条件为：焙烧温度700°C、碳酸钠添加量40%、焙烧时间120 min、浸出温度90°C、固液比0.20 g.mL_-1、浸出时间90 min和搅拌速度400 r.min_-1。进行三种不同方法的对比实验研究：碱式焙烧-水浸工艺;氧化焙烧-碱浸工艺;常压碱浸工艺。处理含钒、钼的废催化剂,最佳的工艺为碱式焙烧-水浸工艺,此时,钒和钼的浸出率分别可以达到97.61%和97.33%。     

功能性离子液体[A336][Cyanex272] 萃取分离宏量钨钼实验研究

为考察功能性离子液体三辛基甲基氯化铵二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸盐[A336][Cyanex272]对高钼钨溶液中钨钼的萃取分离效果,以某工业料液(含16.27g/LWO3、9.10 g/L Mo)的模拟溶液为研究对象,详细研究了初始pH值、萃取剂浓度、O/A比等因素对钨钼分离的影响.实验结果表明,在水相初始pH值为6.0、[A336][Cyanex272]浓度为0.10 mol/L、O/A 比为2.5∶1 的条件下,分离系数高达43.34.利用0.025 mol/LNaHCO3溶液对负载有机相进行洗涤,钨可得到进一步富集,WO3/Mo质量比从15.76增加到33.26;后续利用0.4 mol/L NaHCO3溶液进行反萃,钼的反萃率接近100％,而钨的反萃率也高达80％以上.说明[A336][Cyanex272]可以有效地处理实际高钼钨溶液,其分离效果良好,并且反萃性能优异,是一种有工业应用潜力的萃取剂.     

提高某超级铁精矿制备过程中的反浮选回收率

以安徽某粉末冶金公司超级铁精矿生产线所用普通铁精矿为原料,将其再磨、弱磁再选后进行生产超级铁精矿的反浮选试验,通过添加调整剂Na₂CO₃、水玻璃、淀粉来解决现场单纯使用十二胺引起的反浮选回收率偏低问题,并探讨通过提高矿浆浓度来提高反浮选的生产效率。试验结果表明：将2 000 g/t Na₂CO₃、200 g/t水玻璃、100 g/t淀粉与130 g/t十二胺配合使用,在24%矿浆浓度下,反浮选所获超级铁精矿的作业回收率可由单纯使用十二胺时的44.61%（对原料为43.44%）提高到89.58%（对原料为89.27%）;将矿浆浓度提高到28%,可使反浮选处理能力提高16.68%,而作业铁回收率仍达87.69%（对原料为87.38%）。     

新型干式永磁筒式磁选机风力因素分析

为了探究风力因素对分选腔流场特性、磁选机分选性能的影响,将借助计算流体力学软件ANSYS fluent对新型干式永磁筒式磁选机分选腔进行流场特性研究,并通过整机试验研究风力因素对分选性能的影响。研究结果表明,随着风速的增加,精矿铁品位由17.78%提升到19.63%,尾矿磁性铁品位由1.09%降低到0.77%,精矿产能从2 719.41kg/h提升到2 869.42kg/h,铁矿处理量由原来的28 525.66kg/h提升到30 793.93kg/h。因此,风力因素能够改善流场特性,提升磁选机的分选性能。