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。     

煤尘表面含氧官能团对煤尘润湿性能的影响

采用光学接触角测量仪,测量了不同煤质的微细煤尘对去离子水以及添加氯化钙、水玻璃、丁二酸纳、十二烷基磺酸钠、十二磺基硫酸钠等表面活性剂水溶液的润湿接触角。通过红外光谱技术,对煤尘表面的化学结构特别是含氧官能团进行了测量,并分析了其对颗粒表面的表面活性剂溶液润湿性能的影响,同时对不同煤质微细煤尘进行了工业分析,建立了煤尘润湿性与煤尘煤质参数及其表面含氧官能团含量之间的耦合关系,研究发现煤尘的固定碳含量、表面含氧官能团中的羰基基团、游离OH基团对煤尘的润湿性能具有显著的影响。     

煤尘润湿性影响因素的研究

试验以望峰岗原煤和祁东原煤为研究对象,选择表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、减水剂NF和吐温-80,通过接触角实验、红外光谱实验以及表面张力实验,研究了煤尘润湿性的影响因素。研究表明,表面活性剂水溶液对煤尘润湿性的影响与溶液的种类、浓度和表面张力以及煤样表面结构等因素密切相关。     

不同变质程度煤尘的润湿性影响因素研究

为深入研究变质程度对煤表面润湿性的影响机理,选取了2种变质程度不同的煤样:褐煤和无烟煤。煤的润湿性与其结构有着密不可分的关系。利用FEI INSPECT F50场发射扫描电子显微镜对煤尘的表面形貌进行了观察;利用Bruker TENSOR27红外光谱仪分析可以在不破坏煤的原有结构的情况下更真实地反映其结构。通过煤尘的元素分析、红外光谱实验分析、SEM分析,研究不同变质程度煤的亲疏水性能。研究成果可为配制抑制煤尘配方提供依据。     

表面活性剂对煤润湿性的改性实验

表面活性剂对煤表面润湿性的改性处理广泛应用于煤矿防尘、防瓦斯以及煤层气的开采中。利用JC2000C1接触角测量仪测定不同种类、不同浓度及不同复配下煤的接触角和表面张力,研究了表面活性剂对煤润湿性的改性能力。     

粒径对褐煤粉尘润湿性的影响研究

喷雾降尘技术的降尘效率与煤尘的润湿性密切相关,而煤尘的润湿性受诸多因素影响.为了研究粒径对煤尘润湿性的影响,以内蒙古雁南煤矿4种不同粒径煤粉为研究对象,从接触角、沉降效率、红外光谱、润湿热4个方面探讨粒径对煤尘润湿性的影响规律.研究表明:当煤尘粒径逐渐增大时,接触角则逐渐减小,亲水沉降效果显著;粒径变化没有造成煤尘官能...     

基于表面力测量的煤尘润湿剂与煤相互作用研究

采用压电陶瓷双晶悬臂梁力学测量装置,测量表面活性剂溶液液滴与煤之间的相互作用力,表征液滴润湿煤块的难易程度,研究了表面活性剂溶液浓度和表面活性剂类型对相互作用力的影响。结果表明：在量浓度为5×10^-5、8×10^-5、1.5×10^-4mol/L的表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(9)(AEO9)溶液中,量浓度为1.5×10^-4mol/L的溶液液滴所受的最大斥力最小,到达最大斥力所用的时间最短,润湿能力最强;在量浓度均为1.5×10^-4mol/L的3种同源的脂肪醇聚氧乙烯醚试剂AEO7、AEO9、AEO12溶液中,AEO9溶液所受的最大斥力最小,且到达最大斥力所用时间最短,说明其润湿能力最强。     

基于多元逐步回归的煤尘润湿性研究

煤尘的润湿性是影响煤矿湿式除尘的关键因素,受到多种物理化学因素的影响,且各影响因素间存在多重共线性。鉴于多元逐步回归在克服多变量多重共线性的优良有效性,利用SPSS软件,采用多元逐步回归的方法研究了煤尘的工业分析、元素分析、表面含氧官能团含量等因素对煤尘润湿性的影响。研究结果表明,影响煤尘润湿性的主要因素是煤尘表面的酚羟基含量和煤尘中固定碳含量,最优回归方程为θ=35.042-10.780[酚羟基]+0.859Wad(FC),最优回归方程的复相关系数为0.943,拟合优度较高,回归效果较好。     

煤岩润湿性影响因素研究

煤岩润湿性是影响煤岩各种特性的重要因素之一。了解煤岩润湿性影响因素对改善煤层物理化学性质,提出合理的煤层气生产方案,有针对性地选择处理煤层的表面活性剂类型,预测入井液进入煤层后煤层损害程度及保护煤储层等具有重要的指导意义。文章从煤阶、含氧官能团、表面电性、分子结构、组分与润湿历史等方面对煤岩润湿性进行了深入研究,并从机理上分析了煤岩润湿性的各种影响因素,以期为今后煤炭开采和煤层气开发等生产环节中的煤岩处理提供理论依据。     

无机盐溶液对煤尘润湿性的协同增效性能研究

煤矿井下生产过程中产生的大量煤尘造成了恶劣的工作环境,不仅增加了安全事故发生率,还对煤矿工人的身体健康造成了伤害。本文基于多种实验方法,选取了四种不同种类的无机盐溶液,对其进行了不同浓度的制备,并分别加入优选出的复合表面活性剂溶液中,分析其对溶液的协同增效作用及润湿规律。实验结果显示,0.9 mol/L的Na2SO4与SDBS和Triton X-100的复合溶液组成的无机盐复配溶液在比例为4:1时的协同效果最佳,并基于上述结果定量评价了不同浓度下Na2SO4复合溶液对煤体润湿性能的影响。分析可知,无机盐阴离子的加入恢复了高岭土的吸收能力,增加了煤表面的亲水位点,增加了阴-非离子复合表面活性剂在煤表面吸附的密集程度。     

煤尘抑尘剂的润湿性能研究

选取3种煤粉作为研究对象,分别对7种不同抑尘剂的润湿性能进行了测试。基于煤粉成分、粒径分析结果,结合抑尘剂电动电位、表面张力性能,通过抑尘剂在煤粉表面的接触角和正向渗透实验研究了抑尘剂对煤粉润湿性的影响。结果表明,抑尘剂在煤粉表面的接触角与煤粉的灰分成反比;抑尘剂溶液的表面张力、液—固之间的界面张力共同影响抑尘剂在煤粉表面的润湿能力;抑尘剂对不同粒径煤粉的渗透性能提升有较大差异,电动电位较小的抑尘剂能够有效改善较小粒径煤尘的表面润湿性。     

Study on coal dust wettability measurement using cold briquetting technique

Quantitatively-measuring of coal dust wettability is essential for the R/D of chemical coal dust suppressants in the field of dust control with wetting-agent-added water. Analysed the causes which in present lab testing of coal dust wettability cause out-comes’ low repeat rate and poor consistency with coal dust suppression practices in fields, and investigated the influence of different briquetting pressure (from 0 to 6.5×10⁸ Pa) on the wet behavior of coal dust as a new way to evaluate quantitatively coal dust wettability. The study shows that there is a fairly high coincidence between the coal dust wettability data measured by briquetting technique and the results gained from the lab dust suppression tests using an apparatus MCYZ. Supported by the National Natural Science Foundation of China (90210014)     

表面活性剂复配对低阶煤煤尘润湿性的影响

为解决煤尘不易被水润湿的问题,选取表面活性剂加入水中制成复配溶液。通过测定自来水、5种不同类型表面活性剂单体溶液及5种复配溶液的表面张力、煤尘接触角及煤尘沉降时间,研究表面活性剂复配对煤尘润湿性的影响规律。结果表明:阴离子与非离子、阴离子与阴离子、非离子与非离子表面活性剂复配都可以起到协同增效作用,显著提高煤尘的润湿性。其中质量分数为0.06%的快速渗透剂T和质量分数为0.20%的烷基糖苷APG复配溶液润湿煤尘效果最佳,100 mg煤尘沉降时间为0.22 min。研究结果可为表面活性剂的选取提供参考。     

瓦斯煤粉耦合体系着火实验研究

为研究煤矿井下瓦斯、煤粉、空气3成分体系的着火特性,在改进的粉尘云最低着火温度测试装置(G-G furnace)内,选取4种煤样进行瓦斯与煤粉耦合条件下的引燃实验研究。 实验结果表明：当有煤粉存在时,瓦斯-煤粉-空气3成分耦合体系的最低着火温度（MIT）均低于瓦斯、煤粉的最低着火温度,且煤粉粒径越小、煤粉挥发分越大,耦合体系的最低着火温度下降的越多。D50≈25 μm的1号煤样使得耦合体系的着火温度比瓦斯低340 ℃,比煤粉低110 ℃。说明煤矿井下电气设备按纯的甲烷气体进行防爆温度设计和选型,若不考虑煤粉的影响,具有引燃瓦斯-煤粉-空气3成分耦合体系的风险,需加以完善和改进。     

泡沫溶胶抑制静态煤尘特性及其应用技术的试验研究

为抑制静态煤尘起尘,分析了水性泡沫及泡沫溶胶液的表面张力及黏度;测定出水性泡沫液与煤尘对应的接触角,利用Zisman 图分析出煤尘浸湿性临界表面张力值;研制出以压缩气体作为惟一动力源的泡沫溶胶生成系统以及构建了泡沫溶胶抑尘试验系统。研究得出,当交联剂和表面活性剂添加质量分数分别为1%和5%时,构成的泡沫溶胶液具有较好的煤尘湿润性,较强的起泡能力和附着力;当压力为0.5 MPa、气体流量为60 m3/h时,吸入泡沫溶胶液的流量为9.81 m3/h,产泡体积为62.01 m3/h,气体利用率为87%,发泡倍数为6.3倍;风速在10.4 m/s以下时,泡沫溶胶能有效抑制煤堆不起尘。     

不同变质程度煤尘润湿性差异的13C-NMR特征解析

为探究不同变质程度煤尘微观分子结构参数对其润湿性的影响,利用13C-NMR试验获取了6种不同变质程度煤尘的碳骨架结构参数,采用光学法液滴形态分析系统对不同煤种煤尘的润湿接触角进行了测定。根据试验结果,得到了芳碳和脂碳结构参数随变质程度的变化规律,并利用SPSS软件分析得到了煤尘润湿性的主要影响因子为f〖KG-*6〗′〖KG-*2〗a,f〖KG-*6〗Ha,f〖KG-*6〗Ba,f〖KG-*6〗Pa,f〖KG-*6〗Hal,f〖KG-*6〗Oal。针对芳碳,随着f〖KG-*6〗′〖KG-*2〗a,f〖KG-*6〗Ba,f〖KG-*6〗Ha含量的增加,f〖KG-*6〗Pa含量的减小,煤尘的疏水性增强;针对脂碳,随着f〖KG-*6〗Hal与f〖KG-*6〗Oal含量的减少,煤尘的亲水性减弱。最终,通过煤尘润湿性影响因子变化率的分析,得到了不同变质程度煤尘润湿性差异的微观机理,实现了对传统煤尘润湿理论的改进与拓展。     

瓦斯煤尘爆炸传播特性的实验研究

在断面为7.2 m²、长为658 m的实验巷道内,用cs2092H多通道动态数据采集分析仪,模拟煤矿掘进巷道,对瓦斯、煤尘爆炸过程中的爆炸冲击波能量、传播速度、衰减规律以及爆炸灾害的波及范围进行了实验研究.结果表明,瓦斯、煤尘爆炸压力波衰减慢,爆炸传播距离远,且传播距离随瓦斯数量以及瓦斯、煤尘分布的变化而变化.与瓦斯爆炸相比,煤尘爆炸的剧烈程度强,坑道中煤尘的焦化明显,且可燃物灼烧情况可作为瓦斯煤尘爆炸的爆源点确认判据.     

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。