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。     

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。     

掘进巷道中泡沫除尘技术试验研究

为降低掘进工作面粉尘浓度,分析了泡沫除尘机理和除尘剂的配方要求,通过相似模型试验研制了泡沫发生器的结构,并分析了其性能。在发泡条件一定的条件下,通过试验找出了发泡量、发泡风压以及供液量之间的最佳关系。试验表明,在供液量一定下,发泡量随着发泡风压的加大而加大,最优风压为0.4～0.5 MPa;在发泡风压一定下,发泡量随着供液量的增加而增加,当达到一定值时发泡量将不在增加,此时再加大供液量,发泡器中的残液将增多。现场应用表明：该技术除尘效果好,对全尘的除尘率在90%以上,可以有效降低巷道中的粉尘浓度。     

掘进工作面泡沫发泡器性能研究及应用

针对目前煤矿作业面降尘困难的问题,提出了泡沫降尘技术,探讨了泡沫形成的机理,并基于该机理设计了泡沫发泡器。通过对该发泡器的性能测试,得到发泡器的启动风压约为0.1 MPa;当风压增加时,最大供液量不断增加,但发泡量以0.5 MPa左右为分界点,先增加,后减少,同时经线性拟合推导出该发泡器最大发泡倍数的风压值。现场实践表明,对比水雾降尘,采用该泡沫降尘技术后,全尘和呼吸性粉尘浓度分别降低了52%和60%,降尘效果显著。     

掘进工作面泡沫发泡器性能研究及应用北大核心

针对目前煤矿作业面降尘困难的问题,提出了泡沫降尘技术,探讨了泡沫形成的机理,并基于该机理设计了泡沫发泡器。通过对该发泡器的性能测试,得到发泡器的启动风压约为0.1 MPa;当风压增加时,最大供液量不断增加,但发泡量以0.5 MPa左右为分界点,先增加,后减少,同时经线性拟合推导出该发泡器最大发泡倍数的风压值。现场实践表明,对比水雾降尘,采用该泡沫降尘技术后,全尘和呼吸性粉尘浓度分别降低了52%和60%,降尘效果显著。     

用于制备泡沫浆体材料的发泡器实验研究

针对设计的一种孔隙式发泡器,运用理论研究与实验相结合的方法,系统地研究了该发泡器的理论与工艺。实验结果表明:不同压缩空气流量下,产生的水基泡沫流量随发泡剂稀释液流量的增加而增加;产生的水基泡沫发泡倍数和稳定时间(半衰期)随发泡剂稀释液流量的增加呈现先增大后减小的关系;最佳发泡剂稀释液流量为0.3~0.5 m3/h,为制备泡沫浆体材料提供了依据。     

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。     

酚醛树脂泡沫充填材料反应温度和膨胀倍数影响因素研究

酚醛树脂泡沫快速的发泡性能和高膨胀倍数,能够使其在极短的时间将煤矿冒落区的大空穴充满,并具有一定的支撑能力,而发泡剂和助剂是影响酚醛树脂泡沫的主要因素,对物理发泡剂和化学发泡剂进行了比较,测试了膨胀倍数、最高反应温度、抗压强度、固化时间和泡孔结构等指标。研究结果表明,相同量的化学发泡剂要优于物理发泡剂,而将两者混合使用后可以取得更好的发泡效果;随着发泡剂添加酚醛树脂泡沫膨胀倍数逐渐增加,当膨胀倍数超过40倍后其抗压强度将低于标准指标要求,因此膨胀倍数在25～40倍时为最佳;添加高热容助剂可以有效降低最高反应温度,但添加量过大时会延长酚醛树脂泡沫的固化时间导致成型慢,进而影响施工效果,因此助剂添加量在10%～15%时,可以有效降低最高反应温度,并对固化时间影响较小。     

温度对泡沫性能影响的实验研究

泡沫作为一种特殊的钻井流体,其在环空中的泡沫质量、密度、稳定性以及流动状态等都将受到井内温度变化的影响.针对这一问题,通过实验,研究了温度对发泡液起泡能力及泡沫稳定性的影响.实验发现:基液的发泡能力受基液配方和发泡温度影响很大,在一定范围内温度升高可以提高泡沫的稳定性,但温度过高又会对泡沫的稳定性起反作用.     

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。     

瓦斯及矿井火灾治理的强稳定泡沫试验研究

针对现有煤矿使用泡沫在防治瓦斯突然大量涌出、瓦斯爆炸和煤层突发性火灾等方面稳泡时间较短的缺陷,根据不同表面活性剂的性能,复配出几种发泡液并优选出稳泡时间较长的1号强稳定发泡液。同时研究了此发泡液在不同发泡倍数和不同环境条件下的稳泡性能。     

矿用有机固化泡沫配方研究

为了研制出发泡倍数高、粘度强的有机固化泡沫最佳配方,首先通过分析设计出树脂液、发泡剂组合和树脂液与发泡剂质量比属于3因素3水平、2项考查指标的正交试验表L9(34),分析试验数据得出最佳发泡倍数的组合为A2B3C3或者A3B3C3;最佳粘度的组合为A3B3C3,试验结果表明既要求发泡倍数高又满足粘度强的有机固化泡沫的最佳组合为A3B3C3。     

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。     

泡沫凝胶制备系统设计及应用

构建了泡沫凝胶制备系统,其关键设备包括发泡成胶装置、双液注浆泵和稳流器。确定了泡沫凝胶的制备工艺,利用双液注浆泵将发泡剂加入水中形成混合液后,利用发泡成胶装置发泡,形成的泡沫与加入的胶凝剂混合发生胶凝反应,形成泡沫凝胶,其中双液注浆泵的工作压力为0.4 MPa,流量为100 L/min。泡沫凝胶防灭火试验表明泡沫凝胶能够快速灭火,且能够防止火灾复燃。     

超生雾化降尘研究及应用

为解决某矿破碎筛分车间粉尘污染问题,采用喷嘴雾化理论设计喷嘴雾化降尘实验,并根据实验结果在该矿破碎筛分车间应用了超声雾化降尘技术。实验及应用结果表明：超声雾化发生器的液体雾化装置,气体辅助雾化装置和雾束形成器的几何结构影响喷雾的雾化参数与流量特性,液体雾化器与气体辅助雾化装置影响液体初次破碎与雾化,雾束形成器影响雾滴的二次破碎与约束液束形态;超声雾化发生器的气液比与气液压力比存在幂函数关系,幂指数为-1.09;雾滴粒径越小,雾滴的降尘效率越高,当雾滴D50为23 μm时,雾滴的降尘效率在94%以上;在破碎筛分车间振动筛给料皮带和筛上皮带受料点布置超声雾化发生器,超声雾化发生器开启后,车间内粉尘浓度降低至586～10.54 mg/m3,降尘效率在71.38%以上。     

增韧剂改性矿用有机固化泡沫性能的研究

为提高矿用有机固化泡沫的堵漏风效果,添加不同含量的乙二醇增韧剂对有机固化泡沫进行改性试验,测定泡沫的固化时间、发泡倍数、抗压强度、尺寸稳定性、最高反应温度和氧指数性能参数。试验结果表明:随乙二醇添加量的增加,泡沫的固化时间变长,抗压强度增大,但其最高反应温度、发泡倍数、尺寸稳定性和氧指数下降。当乙二醇的添加量为6%时,有机固化泡沫的综合性能最优。     

掘进工作面高倍数泡沫降尘器研制与应用

为了提高掘进时的降尘效果,提出了兼具水喷雾和化学抑尘优点的高倍数泡沫降尘器。通过对该降尘器的性能分析,得到降尘器的最佳发泡风压为0.55 MPa;最佳泡沫试剂浓度为2.5%。通过现场实践表明,该泡沫降尘技术对全尘的降尘率是传统水雾降尘技术的2.3倍,对呼吸性粉尘的降尘率是传统水雾降尘技术的2.8倍,降尘效果十分显著。     

氮气阻化细水雾雾化特性研究

汽雾阻化是使阻化液雾化后进入采空区阻止煤氧化、防止采空区煤炭自然发火的技术。针对现有雾化技术喷嘴易堵塞、动力不足及雾化量有限的缺点和不足,构建新型雾化实验系统,通过理论和实验分析,对雾化参数进行研究。结果表明:(1)气体流量和气体压力,水流量和水压基本为线性关系,且不同初始设定压力下变化趋势相似;(2)不同初始压力下,细水雾的粒径随气体流量的增大而减小,细水雾的粒径随气体压力、水流量和水压的增大而增大;(3)在初始压力P一定条件下,雾化装置存在雾化的临界气压和水压,当水流量水压很小时,水压不足以克服喉管处气体压力进入雾化装置雾化,细水雾产雾量为0的压力值并非其临界压力,氮气阻化细水雾临界水压要高于正常产雾情况下的最低水压。本文研究成果将丰富细水雾防灭火方面的理论和实验研究,推动氮气阻化细水雾在煤矿防灭火领域的应用。     

粉煤灰三相泡沫组成成分及形成机理研究

通过对柴里煤矿粉煤灰特性的分析，提出了发泡剂的研制要求，设计出了相应的三相泡沫发泡器，并对粉煤灰三相泡沫的形成原因和稳定性进行了分析；同时，对粉煤灰三相泡沫的发泡倍数和稳定时间等参数进行了实验研究.结合在柴里煤矿的应用实例，表明当连续在采空区注3~5 d粉煤灰湘泡沫后，就能从根本上消除煤炭的自燃.     

表面活性剂泡沫性能对煤中瓦斯缓释影响试验研究

煤炭资源开采过程中，与煤伴生的瓦斯异常涌出可能会导致严重的瓦斯超限，引发煤矿瓦斯灾害或温室效应等问题。已有诸多研究表明煤层注表面活性剂溶液是有效且重要的治理瓦斯手段之一。表面活性剂与气体混合易产生稳定泡沫，关于泡沫性能对瓦斯解吸影响相关研究较少，本文研究表面活性剂泡沫性能对甲烷气体缓释规律的影响。选取十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和烷基糖苷（APG0810）2种表面活性剂进行试验，测定溶液表面张力、黏度、发泡性、稳定性及泡沫形态。利用自行研制的试验装置开展表面活性剂泡沫性能对甲烷气体缓释效应影响的试验研究。试验结果表明：随着表面活性剂质量分数增加，液体表面张力起初降低幅度较大，发泡率有明显升高现象，稳泡性也逐渐增强。接近临界胶束浓度时降低幅度减缓，发泡性和稳泡性升高趋势变得平缓。表面活性剂质量分数为0.15%时，在注入空气后SDBS和APG0810发泡高度分别为44 mm和40 mm，且SDBS泡沫半衰期最大为786.5 s。溶液泡沫发泡率和半衰期与其对甲烷缓释效应相关度较大，相同质量分数下SDBS对甲烷的缓释效果普遍优于APG0810，表面活性剂溶液质量分数0.15%时，10 min内...