基于Dmol3模块的不同表面活性剂对煤尘润湿性的影响

煤尘防治一直是煤矿井下亟需解决的现实难题，以喷雾技术为基础，通过添加抑尘剂实现对煤尘的有效沉降具有较好的应用前景。但制备抑尘剂的过程中，原材料表面活性剂的遴选往往以实验方式进行，存在效率较低、成本较高以及实验条件苛刻等技术难题。随着分子模拟技术已相当成熟并广泛应用于物理、化学、生物等多个领域，成为物质结构分析、过渡态搜索等重要手段，因此利用分子模拟技术，借助量子化学分析中前线轨道能量差作为表面活性剂润湿性的主要判据，以表面活性剂分子的静电势极值大小和氢键数量为辅助手段，对快速渗透剂T、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)的煤尘润湿性进行讨论。通过表面张力、表面活性剂毛细反渗透实验和接触角实验对上述表面活性剂的润湿性进行宏观论证；并在分子层面通过建立煤/水/表面活性剂动力学模型进行分子动力学分析，观察不同表面活性剂体系下各分子间的相互运动趋势，并对模拟结果进行相对浓度、均方位移和径向函数分布分析，在分子层面对不同的表面活性剂的润湿性能进行验证。结果表明：快速渗透剂T的前线轨道能量差与水分子形成的氢键数目为5.077 eV、1 098个，SDBS为4.387 eV、1...     

交联网状结构新型煤尘抑制剂的制备及性能研究

为解决露天煤矿产生的煤尘污染问题,制备了具有交联网络结构的聚乙烯醇/海藻酸钠/偏磷酸钠抑尘剂,并对抑尘剂的用量、配比以及抑尘效果进行了研究。利用扫描电镜研究了煤尘固结体的微观结构,采用分子动力学模拟研究了抑尘剂与煤粉之间的微观相互作用机理。结果表明:在温度为55℃下,当聚乙烯醇为5.5 g,海藻酸钠为0.45 g,甘油为4.5 g,交联剂为0.12 g时,抑尘剂的黏度为74 m Pa·s,煤尘固结体的抗压强度达到26.1 kPa,抑尘剂在煤尘表面的连续性和润湿性较好。     

基于密度泛函理论的水对黄铁矿和煤表面润湿性机理研究

浮选建立在矿物表面润湿性差异之上,为了研究水对黄铁矿和煤表面的润湿机理,构建了黄铁矿和理想化的煤表面模型,并采用密度泛函理论（DFT）分析了水分子和氧分子在黄铁矿和理想化的煤表面上的吸附。结果表明:黄铁矿表面的电子性质活跃,表面Fe与S原子均有未成键的悬挂键,使得黄铁矿表面对水具有较强的吸附活性;水分子在黄铁矿表面各吸附位的吸附能均为负值,底部对硫穴位为水分子吸附的最稳定构型（吸附能为?87.42 kJ/mol）;氧分子在黄铁矿表面吸附时会发生解离,但其对已吸附的水分子影响较小。理想化的煤表面原子的配位数与体相相同,且表面对电子的束缚较强,使得理想化的煤表面吸附活性较弱;水分子在各吸附位的吸附能均为正值,说明水分子难以吸附在理想化的煤表面上;氧分子在理想化的煤表面上吸附时未发生解离,且将已吸附的水分子排离表面。因此,黄铁矿表面具有较强的亲水性,而理想化的煤表面具有较强的疏水性。      

表面活性剂水解离子协同特殊基团润湿煤尘机理研究

为提高煤尘防治效率,通过表面张力、Walker沉降、扫描电镜、红外光谱等方法测试了十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵(ALES)、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(SLES)和十二烷基硫酸钠(SDS)3种表面活性剂溶液对煤尘的润湿性能及其在煤尘表面的吸附能力。构建了ALES、SLES、SDS分子模型和LRC模型,采用分子动力学模拟软件对分子结构进行几何优化和退火优化后,计算了不同表面活性剂在煤表面的静电势(EP)、氢键、密度分布,探究了水解离子、特殊基团对润湿煤尘的影响。结果表明：ALES溶液比SDS、SLES溶液具有更强的润湿和吸附煤尘的能力,这主要得益于ALES的水解阴、阳离子可渗入至低阶煤表面27?、35?处,渗透能力较强;SDS的水解阴、阳离子具有较大的EP值,分别为-0.177 59 a.u.、0.326 26 a.u.,使其周围水分子受到约束而难以在煤尘表面扩散;NH■和EO基团使氢键缔合的数量增加,增强了ALES的吸附能力,改善了其对煤尘的润湿效果。研究结果可为煤尘灾害的防治提供依据。     

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。     

井下煤尘泡沫抑尘剂制备和性能研究

通过研究高分子表面活性剂复配制成泡沫型降尘剂来降低井下煤尘浓度,减少煤矿粉尘伤害。试验以玉米淀粉为原料和十八醇接枝共聚生成表面活性剂,以正交实验确定最佳条件为氧化淀粉∶十八醇=1∶1.5、温度70℃、时间8h、溶剂用量55m L,其与十二烷基硫酸钠和十四烷基三甲基溴化铵表面活性剂相比较,润湿性和润湿速率都较佳。以此表面活性剂为主剂,复配以起泡剂和絮凝剂,检测不同配方对煤尘润湿性、凝聚性和保水性的影响,确定出泡沫抑尘剂的最佳复配比例为表面活性剂∶聚丙烯酰胺∶仲辛醇=7∶1∶2。该泡沫抑尘剂制备工艺流程简单,原料价格低廉,且能够很好的润湿煤尘,提高降尘效率。     

复合表面活性剂对疏水煤体协同润湿效应研究

为提高煤层注水减尘效率，选取了2种非离子与2种阴离子表面活性剂，研究了不同质量分数下单体与复合表面活性剂溶液表面张力及其对疏水煤尘润湿特性的变化规律（接触角与自然沉降速率），对比分析了复合表面活性剂溶液对疏水煤体的协同润湿效应，探讨了协同润湿机理，并对其开展了煤层注水现场验证试验。实验结果表明：4种表面活性剂在超过临界胶束浓度后对煤尘的润湿性仍不断增强，非离子表面活性剂TX-100与阴离子表面活性剂DSS之间具有显著协同润湿效应，且该效应随溶液浓度增加呈增强趋势，复合表面活性剂在1%质量浓度时较TX-100、DSS单体表面活性剂协同润湿率分别达60.06%、132.03%，即高浓度复合表面活性剂溶液对疏水煤体具有显著协同润湿效应。利用界面化学理论对该协同润湿机理分析得到：在高浓度复合表面活性剂溶液中，表面活性剂胶束解离速率的大幅提升是其对疏水煤尘具有协同润湿效应的关键原因。为验证该协同润湿效应，在杨柳煤矿1076综掘工作面进行煤层注水现场试验，试验结果发现：利用添加1%质量分数的TX-100:DSS复合表面活性剂溶液进行注水后，综掘巷减尘率达71.04%，较仅添加0.05%TX-100...     

造纸废料制备润湿型抑尘剂及其性能研究北大核心

基于当前市面常用润湿剂结构特点,制备兼具润湿和屏蔽金属离子的新型高效抑尘剂。该研究迎合近年来废物利用的研究热点,利用造纸废料提取木质素进行磺化处理,利用接枝共聚方法进一步改性接枝聚丙烯酰胺支链,加入少量表面活性剂进一步增强润湿效果,最终制备出一种用于喷雾降尘的高分子润湿型抑尘剂。介绍了产物的制备流程并通过傅里叶红外光谱分析了反应进程,设计实验测试了产物的润湿性和耐盐性并对其作用机理进行了分析。研究制备的新型抑尘剂突出的功能特点在于可自发屏蔽金属离子,受井下硬水影响极小,可达到更强的润湿煤尘效果。     

煤尘抑尘剂的研究应用现状及发展趋势

近年来,由煤尘引发的职业健康、环境污染以及生命安全和财产损失等问题备受关注,喷洒抑尘剂被认为是解决煤尘问题的有效方法之一。简要介绍了煤尘抑尘剂的3种作用机理,即润湿、黏结和凝聚,从传统煤尘抑尘剂和新型煤尘抑尘剂2大方向对近年来煤尘抑尘剂的研究进展展开综述,重点讲述了复合型煤尘抑尘剂和环保型煤尘抑尘剂的研究现状。     

造纸废料制备润湿型抑尘剂及其性能研究

基于当前市面常用润湿剂结构特点,制备兼具润湿和屏蔽金属离子的新型高效抑尘剂。该研究迎合近年来废物利用的研究热点,利用造纸废料提取木质素进行磺化处理,利用接枝共聚方法进一步改性接枝聚丙烯酰胺支链,加入少量表面活性剂进一步增强润湿效果,最终制备出一种用于喷雾降尘的高分子润湿型抑尘剂。介绍了产物的制备流程并通过傅里叶红外光谱分析了反应进程,设计实验测试了产物的润湿性和耐盐性并对其作用机理进行了分析。研究制备的新型抑尘剂突出的功能特点在于可自发屏蔽金属离子,受井下硬水影响极小,可达到更强的润湿煤尘效果。     

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。     

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...     

煤尘润湿动力学模型的研究

在分析液体润湿煤尘机制的基础上建立了液体润湿煤尘的动力学模型,提出了用于表征液体在煤尘表面润湿能力的润湿因子K,并利用几种不同的表面活性剂对煤尘接触角的动力学数据进行验证.结果表明：拟合的相关系数均大于0.978,该润湿模型用来描述润湿剂在煤尘上的润湿动力学过程具有较好的效果.     

综采工作面活性磁化水防尘技术研究

煤矿生产是环境较为封闭的井下作业,具有一定的特殊性,作业空间湿度高、生产环境复杂,其中粉尘是危害最大的因素之一,会对机器和人体造成不同程度的损害。粉尘的危害主要由两方面决定:煤尘能够燃烧,在浓度较高时还会爆炸;粉尘会危害人的身体健康。以平煤股份十矿-320 m水平己四采区东翼下段的己_15-16-24130工作面为研究对象,研究磁化水除尘的方法及原理,通过对比分析优选出活性磁化水添加剂,在该工作面试验后具有良好的除尘效果,大大增加了可见度、降低了空气中悬浮的煤尘。研究对该矿井其他工作面除尘工作具有指导意义。     

煤尘表面特性及润湿机理的研究

通过煤尘的红外光谱实验、电泳实验和正向渗透实验系统,研究了煤尘的表面化学结构、表面电性和表面润湿性,对煤尘表面润湿机理进行了研究,阐明了非离子表面活性剂溶液对煤尘的润湿效果好于阴离子表面活性剂溶液的机理.研究表明,溶液对煤尘的润湿性能不仅取决于溶液的气-液表面张力,而且取决于溶液与煤尘的固-液界面张力,溶液与煤尘的固-液界面张力的大小,又与煤尘的疏水性、电性、溶液添加剂（如表面活性剂）的结构、性质等密切相关.     

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。     

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。     

综掘工作面粉尘防治理论与技术研究进展

近年来,井下煤矿开采更加趋向于智能化与自动化,但井下掘进工作面仍然存在严重的粉尘污染。通过分析煤矿掘进工作面的粉尘防治理论的研究现状,总结了近些年掘进工作面粉尘防治技术的进展成果,为加强煤矿安全、一线工人职业卫生健康、升级煤矿井下清洁化生产方式提供理论指导。掘进工作面粉尘防治理论包括粉尘的产生与粉尘特性、粉尘在掘进巷道风流中的扩散及分布规律、润湿性和爆炸性以及粉尘沉降规律。同时,针对通风排降尘、喷雾降尘、泡沫降尘等在掘进工作面应用的局限性,提出在综掘工作面常用长压短抽通风的基础上,研究一种可以实现抽风和风机自身降尘2个作用的除尘风机的可能性,减少采煤机司机处的呼吸性粉尘浓度,从而改善采煤作业环境。     

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。