煤矿湿润剂抑尘影响因素分析

通过室内实验选取了非离子型湿润剂和阴离子湿润剂进行复配,针对不同的变质程度煤样与除尘效率,湿润剂水溶液浓度与湿润时间的关系进行研究。实验表明非离子型湿润剂、阴离子湿润剂水溶液浓度为20%～40%最佳;同一种湿润剂随着煤的变质程度增加,非离子型湿润剂和阴离子湿润剂除尘效果越来越差。     

提高煤矿降尘效率的湿润剂实验研究

为了研制高效煤矿降尘湿润剂,采用煤尘沉降法研究煤尘润湿性能并设计了湿润剂复配优选方案。利用自行搭建的喷雾降尘实验平台测定优选出的复配湿润剂对3种疏水性煤尘的降尘效率。研究表明湿润剂溶液对不同煤样的润湿性不会发生根本性改变;阴离子和非离子型湿润剂的润湿性能优于阳离子和两性离子型湿润剂;合适的湿润剂以一定比例复配可以达到最佳润湿效果。     

湿润剂除尘技术在金属矿的应用

由赣州有色冶金研究所研制的CHJ-1型湿润剂是一种高效除尘剂,以二万分之一的浓度添加在水中能使水的表面张力从72dyn/cm~2降至31dyn/cm~2左右。在下垅钨矿和梅山铁矿进行的凿岩除尘试验表明,用添加湿润剂的水溶液凿岩比清水凿岩,粉尘浓度平均可降低40～60％。在相同条件下的对比试验表明,该湿润剂的各项指标均优于美国Dus tallay湿润剂(表1)。     

泡沫除尘机理与泡沫药剂配方的要求

本文分析了泡沫的产生、泡沫除尘机理和表面活性的结构和性质，认为泡沫药剂配方中一般有起泡剂、湿润剂、稳定剂、增溶剂等助剂（表面活性剂），才能有效地降低粉尘，并通过实验确定了泡沫高度、表面张力和表面活性剂溶液浓度之间的变化关系，为研制泡沫药剂配方提供一定的理论和实验依据。     

低渗煤层高压脉冲湿润剂注水防尘技术研究

为提高低孔隙率难注水煤层注水效果,以新元矿井31002工作面为研究对象,开展综采工作面高压脉冲注水和湿润剂防尘注水共同作用效果研究。通过实验对比不同类型及质量浓度湿润剂的表面张力和湿润角,选取最佳湿润剂类型及配比,在此基础上进行综采工作面煤层注水,分析脉冲注水前后采煤机割煤上、下部煤处粉尘质量浓度及煤层含水率的变化。结果表明：添加湿润剂进行脉冲注水后综采工作面降尘率在62%～70%之间,相较于传统注水方式降尘率提高35%以上;煤体平均水分的质量分数为3.12%,平均水分质量分数增量为1.87%。     

静电旋风除尘器除尘性能的研究

本文通过制作具体的实验模型对静电旋风除尘器的除尘特性进行了实验研究,重点对影响除尘性能的参数如入口风速、施加电压、粉尘浓度、粉尘比电阻等进行了较系统的实验与分析,掌握了本模型的除尘特性及最佳运行工况,并从理论上进行了分析与探讨。     

综放工作面湿润剂喷雾降尘机理及高效降尘湿润剂的试验

为有效降低煤尘浓度,解决综放工作面煤尘浓度高的问题,基于对添加湿润剂后提高喷雾射流雾化降尘机理的分析,设计了湿润剂溶液的复配实验方案.通过对表面张力、接触角、反向渗透以及煤尘沉降等多方面的系列复配实验,优选出了除尘效果较好的3种湿润剂复配配方.最后,通过现场工业试验,测定了3种润湿煤体性能较好的湿润剂配方的降尘效果,其平均降尘率分别达到了75%,83%和91%,其中配方Ⅲ的降尘效果最为显著.     

湿润剂的除尘机理与合理浓度的确定

本文分析了喷雾洒水和煤层注水中添加湿润剂的作用机理,根据各自不同的作用机理,分析确定了喷雾洒水和煤层注水中添加湿润剂合理浓度的原则。     

涡流控尘系统与湿式旋流除尘系统复合除尘效果影响因素试验

介绍了将涡流控尘系统与湿式旋流除尘系统相结合的复合防尘方法。采用监测司机位置处和距工作面24 m处的粉尘浓度的方法,针对除尘系统与控尘系统的不同配合方式进行试验研究,获得了控尘装置和除尘装置距工作面的距离、涡流风筒出风口缝隙宽度、压抽比等影响除尘效率的最佳参数值。实验结果对现场使用复合控、除尘系统的设计和配置具有一定参考价值。     

模拟通道除尘风机云雾除尘实验研究

设计了4组实验,研究除尘风机、云雾风筒装置、云雾除尘装置各自除尘(特指呼吸性粉尘)性能及其综合除尘性能。通过在除尘实验模拟通道内布置的粉尘浓度采样器所采集的粉尘样品,经称重并计算分析的数据表明,3#实验的整体除尘效率表现稳定,除尘效率达88.0%;2#实验中距离粉尘源14～24 m内的除尘效率最高,除尘效率达87.0%。实验中获得的关键定量数据可为云雾技术的使用提供技术支持。     

诱导气流对转载点雾化特性影响规律的数值模拟与试验

为了解决疏水性煤尘难润湿、微米级粉尘降尘率较低等难题,选取1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim][Cl])、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim][BF₄])、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Emim][BF₄])3种咪唑类离子液体,开展不同变质程度的煤尘表面润湿特性试验研究,分析不同阳、阴离子数的复配活性水溶液对煤尘润湿性能的影响规律。结果表明,阳离子[Emim]⁺和[Bmim]⁺能有效屏蔽阴离子[BF₄]^-、Cl^-之间的静电相互作用,促进阴离子在气—液界面之间的吸附和聚集,致使表面张力、接触角均随活性水溶液的离子液体质量分数的增大而逐渐降低;咪唑阳离子侧链上的H原子与煤中的—OH、—COOH等基团形成氢键,破坏了煤中原有氢键,提高了离子液体对煤的溶解能力,长焰煤的润湿效果最好,褐煤次之,焦煤最差;复配后的活性水溶液通过破坏煤中官能团增强了对煤结构的溶解能力,降低了水的表面张力并提高溶液的润湿能力,复配溶液实现了协同增润作用,可为开发新型润湿剂提供新的思路和方向。

     

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.     

煤矿井下巷道快速洒水冲尘装置的研制与应用

针对煤矿井下主要采用人工冲洗巷道沉积煤尘且巷道内浮游粉尘定点治理存在局限性的现状,研制了纯机械结构的快速洒水冲尘装置,并基于使用地点的粉尘特性研制了洒水冲尘专用湿润剂。通过现场应用,该快速洒水冲尘装置治理巷道沉积粉尘效果显著,并可充分润湿巷道底板,避免二次扬尘,大大提高了井下洒水冲尘效率。未添加湿润剂时巷道内浮尘的平均降尘效率达到73.1%,添加湿润剂后平均降尘效率达到82.6%。     

复配润湿剂对改善煤尘润湿效果的研究

针对煤矿喷雾降尘技术降尘效率低、粉尘不易被润湿的问题,选取表面活性剂复配成润湿剂加入水中,以改善煤尘润湿效果,从而提高降尘效率。通过煤尘沉降实验,对7种不同类型的表面活性剂进行优选,从中选择润湿煤尘效果较好的2种非离子表面活性剂和2种阴离子表面活性剂进行两两复配,得到6种复配润湿剂。将复配润湿剂加入水中再次进行煤尘沉降实验,发现复配润湿剂比润湿剂单体更能有效改善煤尘润湿效果。     

煤尘微细观润湿特性及抑尘剂研发初探——以平顶山矿区为例

煤矿开采逐渐向深部延伸,深部开采条件下煤尘灾害频发,防控难度高,除尘机理与技术仍然是深部开采科学高效除尘基础研究的难点与重点之一。以平顶山矿区丁、戊、己、庚4组煤层采集的原煤为研究对象,联合多种煤尘物理化学性质测试(工业分析,XRD,BET,SEM,FT-IR)、分子动力学模拟等手段,系统采用基础物性特征分析、润湿特性多因素影响探讨、分子层面润湿机理探索、抑尘剂改性讨论的研究思路,开展了基于煤尘微细观结构特征的除尘机理探索及新型抑尘剂研发初探。研究表明:平顶山矿区丁戊己庚4组煤层典型煤尘的润湿性大小顺序为戊>丁>庚>己,煤中有机质质量分数、水分质量分数、灰分质量分数、无机矿物成分质量分数、比表面积、含氧官能团等指标的显著差异将对煤尘润湿性能产生显著影响,比表面积、石英质量分数、羟基和醚键数量越多,润湿性越好,固定碳质量分数越高,润湿性越差。联合煤的红外光谱分析和分子动力学模拟,根据平顶山矿区煤尘亲水官能团特征,研究了水分子在不同数量羟基和醚键修饰的煤表面吸附过程,进一步揭示了煤尘润湿性能的强关联因素,表面羟基数量正相关于吸附水分子能力,而煤尘醚键数量对于吸附水分子能力存在极大值。基于煤尘微细观特征对其润湿性的影响机制,考察了3种非离子表面活性剂对4组煤尘的润湿除尘特性,基于表面活性剂分子结构对煤尘润湿的作用机理,针对平煤矿区煤尘提出了引入芳香环结构实现新型抑尘剂改性的解决思路。     

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。     

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。     

煤尘润湿性能测试技术分析

为了研发煤尘润湿剂以有效降低作业场所的煤尘浓度,通过试验对沉降法、毛细管下向渗透法、毛细管上向渗透法和滴液法等煤尘润湿性能测定方法进行比较,探讨了传统煤尘润湿性能测定方法再现性低、可靠性差的原因;设计制作了LM-3型煤尘加压成型器,通过对煤饼滴液来测定煤尘的润湿性。结果表明:利用煤饼滴液法可以提高煤尘润湿性测定结果的再现性和可靠性,便于煤尘润湿剂复配方案的设计,在此基础上开发出了性能优良的Anlong系列润湿剂,使试验的煤尘降尘率达到90%。     

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。