紫外线对煤表面亲疏水性的影响

以麻家梁煤和马兰煤为研究对象,通过分析紫外线照射后接触角的变化,探讨紫外线对煤表面亲疏水性的影响。结果显示:2种煤样在紫外线照射下,平衡接触角均产生了变化,麻家梁煤接触角变化尤为明显。     

煤表面润湿性的影响因素

为了深入研究煤表面润湿性的影响机理,选用16种不同变质程度的煤样,利用JC2000C1接触角测量仪表征润湿性大小。通过煤尘的镜质组反射率测定、工业分析、元素分析、红外光谱实验、激光粒度仪测定,研究了煤的变质程度(煤阶),化学组成,含氧官能团,粒度分形维数,比表面积等性质,并用最小二乘法与接触角建立线性拟合。研究表明:煤表面润湿性主要取决于氧含量、水分、灰分和含量官能团;亲水性含氧官能团主要为910~940 cm-1羟基变形振动和3 400~3 450 cm-1芳香羟基伸缩,在所测煤样中羰基和羧基表现不明显;同时随着煤阶,碳含量,固定碳的增大,其接触角逐渐增大,润湿性变差;利用分形维数表征粒度分布,随着煤粒径D10,D50,D90变小,分形维数增大,接触角变大,润湿性变差。     

浮选尾煤煤泥水特性及沉降药剂的选择性研究

对某厂浮选尾煤的粒度组成、尾煤煤泥水成分进行了分析，从离子平衡的角度出发，详细地分析了该煤泥水的特性，有针对性地选择了合适的凝聚剂和絮凝剂，进行煤泥水沉降试验，取得了良好的沉降效果，为该厂尾煤煤泥水处理提供了一些指导性意见和建议。     

不同变质程度煤的润湿性研究

为了研究不同变质程度煤的润湿性,采集大佛寺4#煤层、胡家河4#煤层、寺河3#煤层和上高寨11#煤层样品,通过工业分析和煤岩分析研究不同变质程度煤的物质组成,通过煤水界面接触角测定法和粉末浸透速度法研究不同变质程度煤的润湿性。     

低煤阶煤的表面自由能与可浮选性

将煤的表面用非极性溶液不同程度地覆盖，以测定低煤阶煤的Ｚ电位。用Ｚ电位来确定液体的膜压，使其可以用来计算煤表面自由能的非极性列夫赛特－范德华力γｓ＾Ｗ。通过测量水和甘油与煤的接触角可确定表面自由能中的电子供体γｓ＾－和电子受体γｓ＾－和γｓ＾＋与非色散力γｓ＾ｎ进行比较。从表面自由能各组分的数值证实，随煤化程度增加，煤的憎水性增加。通过在哈利蒙德单气泡管中对不同类型煤的自然可浮选性试验进一步证实了     

基于主成分分析法的松软煤体煤尘润湿特性研究

矿井煤层产尘与煤体坚硬程度密切相关,而深部含瓦斯煤体往往呈现松软煤层的特征,为了研究松软煤层煤体润湿性的影响因素,以对粉化松软煤体产尘进行治理,以衡量煤样润湿性强弱和评价粉尘灾害的重要指标接触角为主线,从淮北煤田7个突出矿井选取了7种松软程度不同的煤样进行煤-水接触角测定,通过工业分析、煤与瓦斯基础参数测定、孔隙结构测定和红外光谱定量分析试验,采用主成分分析法系统探讨了松软煤体煤尘的润湿特性和主要控制因素。研究结果表明:松软煤体的润湿性主要取决于煤的灰分、水分、孔容、比表面积、坚固性系数、羟基含量,且影响程度依次减弱;其中灰分、水分、孔容、比表面积、羟基含量与接触角成负相关,是煤的亲水因素,而坚固性系数与接触角呈正相关,是煤的疏水因素;煤体强度越低,煤体越松软,煤-水接触角越小,煤的表面润湿性越好;通过主成分多元回归分析方法的结果得出灰分与煤-水接触角的相关程度最高,是煤表面润湿性的主控因素;瓦斯在煤层赋存过程中影响煤体的强度,瓦斯的吸附、放散作用促进原生裂纹的开裂和新生裂纹的产生,导致煤体物理化学性质的改变,间接影响了煤的润湿性。     

难浮煤表面性质及亲水性研究

低阶煤、氧化煤等煤泥浮选提质困难,很大程度上影响了选煤厂生产效率的提高。为探明低阶煤、氧化煤的难浮特性,从煤的宏观物质组成到微观的表面形貌和化学基团,系统分析了难浮煤表面性质;结合接触角和诱导时间测试,阐明难浮煤的亲水特性。结果表明,难浮煤表面粗糙,含有大量孔隙和裂隙,高灰微细矿物易吸附在煤粒表面,恶化浮选过程;难浮煤表面含有大量的亲水性官能团,不利于煤颗粒上浮;接触角测量和表面自由能计算结果表明,难浮煤表面极性成分多,煤-水相互作用较强;诱导时间测试结果进一步说明了难浮煤颗粒-气泡诱导时间长,其表面具有很强的亲水性,浮选提质难。     

煤的液相光催化氧化研究

在浆态流化床光反应器中，研究了时间、气氛和紫外光照射对光氧化煤样腐植酸产率和组成分布的影响。利用元素分析、UV-vis吸收光谱、FTIR和GC-MS分析了光氧化煤在液相氧化前后得到的腐植酸结构的变化。结果表明：在有氧和紫外光照射条件下，光-热氧化煤的腐植酸提取率最大，达96%。有氧和紫外光条件下有利于羟基自由基的生成；水可溶氧化产物数量减少，尤其是饱和烃类化合物。液相光催化氧化提高了液相氧化产物的选择性，这一结果与气相光催化氧化相一致。     

酸化作用对煤润湿性影响试验研究

为了研究酸化作用对煤润湿性的影响机制,选用氢氟酸对试验煤样进行酸化处理,借助 X 射线衍射(XRD)试验和红外光谱(FTIR)试验分析其矿物质组成及化学结构的演化规律,通过接触角测定和表面张力计算表征试验煤样润湿性.研究结果表明:酸化作用可有效溶蚀煤中矿物质,其中碳酸盐矿物被完全溶蚀,硅酸盐矿物含量降低了２４．４个百分点;酸化作用能改变煤表面官能团结构,酸化处理后煤样的含氧官能团和羟基结构含量分别增加５５．８％和１０．４％,芳香结构含量减少了３１．４％,脂肪类结构含量变化很小;经接触角试验发现,酸化处理后试验煤样的煤 水接触角减小,表面张力增大,亲水性增强,印证了前述试验结果分析的正确性.试验煤样亲水性增加能促进瓦斯解吸,为煤层气高效开采提供了理论依据.     

用油团聚法制备超低灰煤试验研究

针对变质程度较低的纳林河烟煤,通过改变煤的粒径,搅拌速度,搅拌能量,中性油的选择和用量,醇类的用量及分散剂等几个条件,进行制备纳林河超低灰煤试验,经过一系列的油团聚脱灰研究,其灰分降低到2.51%,灰分去除率可达81.02%,经过对油团聚实验的初步探索,发现醇和分散剂对油团聚有着重要的影响。经过原煤和醇作用后与水润湿性的变化,表明醇类作用后增强了煤水的接触角,从而增强煤的疏水性、通过对分散剂、醇类与煤作用后的红外光谱的变化对比原煤图谱分析其表面官能团发生的作用,研究了油团聚脱灰的主要作用机理。     

碱性溶液降低煤体冲击倾向性的实验研究

利用RMT-150B岩石力学实验系统对千秋矿原始煤样、清水浸泡煤样与碱溶液浸泡煤样开展实验研究,分析煤样弹性能量指数、冲击能量指数、动态破坏时间和单轴抗压强度指标的变化趋势。综合判断表明,原始煤样和清水浸泡煤样分别为强冲击性和弱冲击性,而碱溶液浸泡后其力学强度急剧下降,由脆性向塑性变化趋势最明显,变为完全无冲击性。通过煤样的工业应用指标、接触角、浸泡时间/力学强度、碱溶液的浓度和用量等测试,初步分析了碱溶液在煤矿的应用前景,对中低阶煤层来说,在煤层注水时加入少许碱性药品实现物理-化学联合作用防治冲击地压,同时还兼具降尘效应。     

烷基糖苷活性剂对煤体结构改性及甲烷解吸特性的影响

煤层注水是减缓瓦斯解吸速率、降低煤体采动后瓦斯快速解吸涌出的有效方法之一,添加表面活性剂可改变煤体化学结构并增强瓦斯解吸抑制效应.选用典型高瓦斯矿井煤样,配制了不同质量分数烷基糖苷(APG0810)表面活性剂,利用红外光谱仪(FTIR)、顺磁共振波谱仪(EPR)及微电泳仪等,研究了烷基糖苷活性剂对煤体改性前后官能团、自...     

SDS溶液改变无烟煤润湿性与冲击产尘粒径分布的实验研究

为了提高无烟煤层注水效果,采用不同浓度的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液对无烟煤样进行了浸泡改性,并对浸泡改性前后煤样的表面基团、煤/水动态接触角、自然吸水率以及冲击产尘粒径分布规律进行了测试和分析。结果表明:SDS溶液浸泡改性使无烟煤样润湿性增强,煤/水动态接触角随SDS溶液浓度的增加呈指数规律降低;改性煤样的自然吸水率随着SDS溶液浓度的增加呈指数规律增加。自然煤样和改性煤样在饱水状态下的冲击破碎产尘粒径-质量分布具有分形特征,煤样的自然饱水率越高,受冲击产尘粒径-质量分布的分形维数越小;随着SDS溶液浓度的增大,其改性煤样的冲击产尘粒径-质量分布分形维数减小,即产生的微细粉尘总量减少。     

瓦斯氛围下煤水固液接触特征

为了探明瓦斯氛围下煤水固液接触机制,搭建了瓦斯氛围下煤水润湿角测试系统,测试了CZ(山西成庄矿无烟煤)及DW(陕西大湾矿烟煤)2种煤样在不同甲烷及氦气压力条件下的润湿角变化,结合煤表面形貌测试、低压CO2吸附试验及XRD试验分析了瓦斯氛围下煤水接触角的变化规律.结果 表明,随着气体压力的增加,煤润湿角逐渐增加,但在吸附...     

煤临界表面张力测定及分析

临界表面张力是反映固体表面润湿性能的一个重要常数。利用自制的成型模具压制煤样试片,配制不同浓度(不同表面张力)的JFC溶液,利用FTA200表面张力仪及接触角仪测定了煤水接触角,获得了4组煤样的临界表面张力。结果表明:煤的临界表面张力为20.94～28.59mN.m-1,属于低能固体表面;在实际煤层注水过程中,普通矿井水表面张力大于煤的临界表面张力,煤体润湿效果差;在注入水中添加表面活性剂,将水的表面张力降低至煤的临界表面张力以下,煤体能够被充分润湿,取得良好的降尘效果。     

基于红外光谱的煤尘润湿性

为了研究煤尘的微观润湿特征,取具有代表性的6种煤样进行煤质特征分析和液-固界面动态接触角滴液系统测定,同时采用NICOLET-380傅里叶变换红外光谱仪,对煤尘表面官能团进行分析。通过将煤尘润湿接触角与煤尘表面官能团吸收强度建立定量关系,得到煤尘表面无机矿物质官能团(以灰分和无机硅酸盐为代表)、含氧官能团(以芳香羟基为代表)以及有机大分子结构(以芳环C—H键为代表)对煤尘润湿性有较大影响,并且和煤尘润湿性接触角存在对应函数趋势,在3 050 cm-1处的红外透过率与煤尘接触角角度关系符合线性关系,相关系数R2=0.917 51;在1 020~1 100 cm-1处煤尘接触角随其透过率增加而增加,当透过率高于30%时,润湿角度稳定居高,此时相关系数R2=0.914 88。当煤尘含C量达到82%以上时,煤尘润湿性表现较差,趋势图相关系数R2=0.925 60。     

动态接触角测定法研究润湿剂对煤尘的润湿性能

利用瑞士Krss公司设计生产的DSA100型光学法液滴形态分析系统测定了水和3种不同浓度的润湿剂与煤的动态接触角,根据液体润湿煤尘的机制,建立了液体润湿煤尘的动力学模型,研究了不同浓度的JFC、SDS和快渗T在煤尘上的润湿动力学行为,研究结果表明:3种润湿剂对煤尘均有较好的润湿效果,对煤尘的润湿能力由强到弱的顺序为JFC、快渗T、SDS,0.20%JFC溶液在2 s时完全润湿,0.3%快渗T溶液在6 s时完全润湿,各溶液在煤尘上润湿的动力学数据与所建立模型拟合的相关系数绝大多数在0.98以上,取得了较好的效果。动态接触角法研究液体润湿煤尘的动力学特性具有快速、准确、操作简单的特点,为研究固体(煤尘)运动过程中的润湿作用,如浮选、喷雾降尘系统等提供理论基础。     

煤体对纯水吸收速度的影响因素分析

通过实验研究, 得出了煤体对纯水吸收速度的第一影响因素是煤体的平均毛细管力; 第二影响因素是煤体过渡孔与半大孔的孔隙体积之和． 而煤与纯水间的平衡接触角不直接控制煤体的吸水性． 具体实施煤层注水时可根据煤体孔隙特性选择合适的注水速度, 以取得更好的降尘效果．