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.     

难润湿疏水性煤尘润湿性研究

通过表面张力实验、接触角实验和煤尘润湿性沉降试验研究煤尘润湿性能并优选润湿剂。研究表明:合适的表面活性剂可以大大提高润湿性能,矿井水具有更好的润湿性能;初选的9种表面活性剂对比试验得出阴离子和非离子表面活性剂的润湿性能优于阳离子和两性离子表面活性剂;表面活性剂的润湿性能不一定和表面活性剂的浓度成正比,30℃时表面活性剂润湿性能更好;通过接触角和煤尘润湿性沉降试验,得出浓度0.35%的快渗T是最优润湿剂。     

沉积煤尘层表面渗透润湿模型的试验研究

采用光学法液滴形态分析(DSA)系统,研究了不同表面活性剂液体对沉积煤尘层的润湿过程。在分析润湿机理的基础上,建立了沉积煤尘层表面的渗透润湿模型,并用接触角试验数据进行验证。结果表明,液体在沉积煤尘上发生明显渗透作用,表现为接触角迅速减小,直到减小到零。模型拟合的相关系数均大于0.92646,说明用该模型描述润湿剂在沉积煤尘层表面的渗透润湿过程具有较好的效果。     

紫金矿业6号煤层注水可注性实验研究

为提高紫金矿业井下的防尘效果,有效降低该矿6号煤层开采过程中的煤尘含量,采用实地取样和实验测定的方法,根据规范要求测定了紫金煤业6号煤层煤样的原有水分、孔隙率、吸水率和坚固性系数等指标,由此来判别煤层的可注性。为加强注水效果,选用了净洗剂6501、渗透剂JFC、烷基酚聚氧乙烯醚3种常见的润湿剂进行添加浓度试验,与不加润湿剂的清水润湿效果进行对比分析,确定烷基酚聚氧乙烯醚系列作为润湿剂,添加浓度0.05%,可以将煤层与溶液的接触角降低为接近0,有效降低开采过程中的粉尘浓度重要结论。     

复配润湿剂提高煤层注水效果的实验研究

煤层注水是一项最积极有效的减少煤尘产生的措施。为了提高煤层注水的效果,根据润湿剂的复配原理,选取了5种不同类型的表面活性剂与一种中性无机盐进行复配,得到5种不同组分的润湿剂。采用毛细上法分别测量不同浓度下润湿剂的表面张力,测得5种润湿剂的最低表面张力与临界胶束浓度,经过对比,润湿剂A的综合性能优异。并选取了2个不同地区的煤样,采用HARKE-SPCA接触角测定仪测量纯水和润湿剂A溶液在煤样表面的接触角。实践证明,润湿剂A溶液在煤样表面的接触角比纯水要小得多,能够有效降低纯水的表面张力,提高纯水对煤体的润湿效果。     

基于表面活性剂的煤尘润湿性研究

通过对4种不同浓度的表面活性剂单体溶液进行张力值的测定,并结合表面活性剂单体溶液对煤尘润湿接触角实验,对煤尘润湿性进行定量表征研究。研究表明,表面活性剂单体溶液对煤尘的润湿性不仅表现在溶液的表面张力的大小,而且体现在溶液与煤尘的接触角大小;通过煤尘接触角实验结果拟合分析,阐明了非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂在润湿效果上明显好于阳离子和两性离子表面活性剂的机理。     

强黏结性易泥化焦煤粉尘润湿性研究

焦煤粉尘具有强黏结性、易泥化等特点。采用接触角法和正向渗透法测定焦煤的润湿性能并优选润湿剂。研究结果表明:不同煤层部位焦煤粉尘润湿性差异较大,中部煤层易于润湿;通过矿井水与蒸馏水的对比试验得出矿井水的润湿效果较好,10种润湿剂的对比试验得出非离子表面活性剂优于阴离子与两性表面活性剂,正向渗透法得出高温时润湿剂有较好的润湿效果,同时随浓度的增加在一定范围内润湿效果与之成正比;利用润湿角和润湿速度法,最终确定浓度为0.3%的JFC-6为最优润湿剂。     

动态接触角在煤尘湿润性定性分析中的应用

针对传统方法的不足,提出了泡沫溶胶控制煤尘技术,并对泡沫溶胶湿润和黏附煤尘的特性进行了研究。基于湿润性动态接触角模型,分别对水性泡沫、泡沫溶胶和去离子水的湿润性和黏附功进行了对比分析;利用Zisman图对浸湿煤尘的湿润剂临界表面张力值进行了分析。研究得出泡沫溶胶具有较好的煤尘湿润性,起泡能力和较强的黏附功;当润湿剂的表面张力值小于28.32 m N/m,可完全浸湿煤尘,当润湿剂的表面张力值大于73.77 m N/m,不能浸湿煤尘。研究得出在捕捉动态煤尘时,泡沫溶胶的捕尘效果应明显优于水性泡沫和去离子水。     

复配型表面活性剂对煤尘润湿效果的优选研究

为研究复配型表面活性剂对不同粒径煤尘的润湿效能,对红庆河煤矿3-1煤层3个不同粒径的煤尘样品进行沉降试验研究.通过单体沉降试验优选表面活性剂发现,阴离子表面活性剂对煤尘的润湿能力优于非离子和两性离子表面活性剂.再对优选出的4种表面活性剂进行复配沉降试验,发现添加阴离子表面活性剂的0.04％快渗T溶液对煤尘的润湿效果是添...     

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%。     

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。     

矿井煤尘的分形特征及对其表面润湿性能的影响

基于光学接触角测量仪研究了不同煤质、不同粒度煤尘对去离子水以及添加羧甲基纤维素钠（CMC）、十二烷基硫酸钠（SDS）等表面活性剂时的润湿接触角,同时基于非线性的分形理论对煤尘粒度、表面孔隙结构等分形特征进行了研究,分析了粒度及表面结构分形维数对颗粒表润湿特性的影响。结果显示,细化煤尘表现为较强的疏水性,0.2%的表面活性剂可显著改善颗粒表面的润湿性能,其中以阴离子表面活性剂（SDS）为佳;煤尘的粒度分布、颗粒表面的孔隙结构均表现出典型的分形特征;随着粒度分形维数的增加,颗粒中位粒径降低,其表面的润湿接触角增加,特别是对于粒径小于10 μm的煤尘较为显著;随着表面孔隙分形维数的增加特别是对于分形维数大于2.5时,表面润湿接触角逐步减小并趋于稳定。     

表面活性剂复配煤尘亲水性实验研究

添加表面活性剂是提高煤尘亲水特性的重要方法,在矿井煤层注水及工作面洒水等降尘工序中有着重要应用。通过采用煤尘亲水性实验、表面张力实验就十二烷基硫酸钠(SDS)、C9脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)及二者的复配试剂对淮南张集矿和汾西双柳矿煤尘进行了研究。实验结果表明:张集矿气煤煤尘的亲水性好于双柳矿焦煤的煤尘;SDS的最佳润湿质量浓度0.5%,且0.5%SDS复配0.1%AEO-9试液湿润能力在单体0.5%SDS溶液的基础上得到了提高。     

4种阴离子表面活性剂在煤沥青表面的润湿规律

为了探讨分散剂溶液对煤沥青表面的润湿性能,通过表面张力与接触角的测定研究了SDS,SDBS,NA和SN四种结构互异的阴离子表面活性剂溶液在煤沥青表面的润湿规律,并探讨了表面活性剂溶液在煤沥青表面的临界表面张力、铺展系数、黏附功和吸附机理。结果表明,SDS和SDBS溶液的表面张力和接触角均低于NA和SN,且计算得出的铺展系数高于NA和SN,而黏附功则低于NA和SN,说明SDS和SDBS溶液在煤沥青表面的润湿性强于NA和SN,而黏附性则低于NA和SN。4种表面活性剂的γlg-cosθ曲线均符合Zisman理论。SDS和SDBS的黏附张力(γ1gcosθ)与表面张力(γ1g)的曲线呈线性关系,可推测这两种表面活性剂分子在煤沥青表面的范德华吸附是润湿过程的主导因素。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。