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。     

表面活性剂复配对煤尘润湿性能影响

为研究阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配对煤的润湿性影响,以褐煤和焦煤为研究对象,选取十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和月桂基葡萄糖苷(C12APG)为复配活性剂,通过测量不同浓度溶液表面张力、接触角以及反渗透实验,分析得出2种表面活性剂复配最佳配比和煤尘润湿性能影响因素.结果表明:十二烷基苯磺酸钠的最佳质量分数为0.005%,月桂基葡萄糖苷的最佳质量分数为0.050%;通过3种实验得出最佳配比为SDBS︰C12APG为3︰2;表面活性剂复配后的润湿效果优于单体的表面活性剂;通过接触角实验发现,褐煤的接触角小于焦煤,褐煤的润湿性优于焦煤.     

不同煤种接触角及润湿性规律探究

为了确定粗糙度、表面活性剂以及变质程度对煤表面疏水性和润湿性的影响,选用5种不同变质程度的煤,测定了不同表面粗糙度煤样的表面接触角。并采用OWRK法理论模型计算不同变质程度、不同粗糙度煤的表面能。结果表明,粗糙度会影响煤表面的疏水性和润湿性,试验表明所选用的砂纸目数越小,煤样表面所测得接触角值越小,疏水性越差,煤表面能越大。不同表面活性剂对不同变质程度煤表面的润湿能力不同,对于褐煤和气煤,SDBS的润湿性最好,随着变质程度的增加,OP-10的润湿性较好;同一表面活性剂的不同浓度溶液,表面张力越小,润湿性越强;表面活性剂浓度在接近临界胶束浓度(CMC)时润湿效果较好。     

不同煤种润湿性影响因素分析

实验选用8种典型煤种的煤样,6种常用表面活性剂,通过接触角实验、煤质分析,研究了不同类型表面活性剂以及煤种的元素组成对煤润湿性影响.结果表明,表面活性剂对煤润湿性影响受煤尘的液-固表面张力、溶液的气-液表面张力2方面影响,煤质对煤润湿性影响是多方面的,通过对工业分析、元素分析得到表征煤尘的润湿性公式.     

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。     

不同类型表面活性剂对煤体的润湿性研究

为了提高现场煤层注水效果,针对润湿性较差煤体,提出采用添加表面活性剂的方法以提高煤体润湿性。以贵州百色集团六龙煤矿煤样为例,根据表面活性剂种类选出4种有代表性且廉价易得的表面活性剂,通过测定纯水和添加表面活性剂的溶液的表面张力及其与煤体的接触角,优选出磺化玻拍酸二辛酷钠盐(快速渗透剂T)作为最佳表面活性剂,最佳浓度为0.4%。     

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。     

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。     

二氧化氯作为煤矿除尘湿润剂可行性实验研究

为有效降低煤矿粉尘浓度,增加湿法除尘的有效性,研究了国际公认的绿色消毒剂二氧化氯作为煤矿除降尘湿润剂的可行性。选用二氧化氯溶液和不同煤阶煤样进行了表面张力、接触角等方面的研究,实验结果表明:浓度为400×10~(-6)时,二氧化氯溶液表面张力为49.63×10~(-3)N/m;二氧化氯作用后千秋矿长焰煤、沙曲矿焦煤和中马矿无烟煤接触角降低幅度分别为33.08%、45.59%和86.14%,表明二氧化氯对煤尘具有较强的湿润性。该研究为二氧化氯在矿井除降尘方面的推广应用提供实验支撑。     

基于改性表面活性剂的煤储层表面物理改性增产机理分析

以五里堠煤矿煤样为研究对象,采用表面活性剂压裂液(1.5%KCl+0.05%AN),通过表面张力和接触角测试实验,揭示了煤储层表面物理改性增产机理。研究结果表明:表面活性剂压裂液中的表面活性剂成分能够在煤储层表面进行物理吸附,使得煤储层表面的润湿性、接触角等物理性质发生改变;表面活性剂压裂液能够降低煤层气产出的临界孔径,促进煤层气解吸,实现增解增产;能够降低煤储层孔喉毛细管压力,促进压裂液的排出,有效减少水锁对煤储层渗透率的伤害,实现防水锁增透增产;能够增强煤粉的水润湿性,促进煤粉沉降,有效减少速敏对煤储层渗透率的伤害,实现防速敏增透增产。     

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。     

不同变质程度煤表面动态行为与临界表面张力的研究

为研究不同变质程度煤表面动态行为和临界表面张力,利用悬滴法恒温27℃测试不同浓度下的烷基糖苷(APG)溶液表面张力,以及利用躺滴法动态连续跟踪测量模式研究不同浓度下的APG溶液在煤表面接触角随时间的变化情况。研究结果表明:水在煤表面形成接触角较大,且接触角变化不明显;随着APG溶液浓度的增大,溶液在煤表面形成的接触角变小,同时接触角的变化幅度也在增大,当APG溶液浓度超过临界胶束浓度时,接触角进一步减小,但变化幅度减小;接触角余弦值与临界表面张力的相关性显著,且呈负相关关系;随着煤样变质程度的提高,临界表面张力先减小后增大。     

煤体表面粗糙度对非阳离子表面活性剂润湿性影响的实验研究

在水中加入非阳离子表面活性剂可有效增强水对煤体表面的润湿性,煤体表面的润湿性受溶液种类和煤体表面物理化学性质影响。为研究煤体粗糙度对表面润湿性的影响,采用5种不同表面粗糙度的型煤和5种非阳离子表面活性剂,使用SJ-210表面粗糙度测量仪、JC2000D型动态接触角测量仪等设备进行实验,分别计算了各溶液润湿型煤的表面能。结果表明:型煤表面粗糙度介于0.5~5μm之间,非阳离子表面活性剂溶液在型煤表面形成的接触角与型煤表面粗糙度呈负相关,型煤表面能与表面粗糙度呈正相关;非阳离子表面活性剂质量分数0.01%时,型煤表面粗糙度对脂肪醇聚氧乙烯醚润湿性的影响程度最大,质量分数0.05%时,对癸基葡萄糖苷影响最大,质量分数0.10%时,对十二烷基硫酸钠影响最大,质量分数0.20%时,对脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠影响最大,质量分数0.40%时,对癸基葡萄糖苷影响最大;质量分数越低的表面活性剂润湿性受型煤表面粗糙度影响越大,在实验室使用低质量分数表面活性剂溶液对型煤进行润湿实验时,控制型煤的表面粗糙度具有重要意义。     

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...     

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。     

基于粗糙度的煤体表面接触角数值模拟研究

煤尘是煤矿的七大灾害之一，它不仅影响作业人员的身心健康，还能致使发生煤尘爆炸。煤的润湿效果对除尘有很大的影响，已有研究表明煤的润湿效果与煤的润湿性、表面粗糙度和表面活性剂等有关。为了有效地解决井下煤尘问题，选取了亲水性的哈密褐煤、疏水性的安阳焦煤和弱亲水性的赵固二矿无烟煤作为研究对象，使用光学接触角形貌联用仪测量3种煤样的均方粗糙度，测定3种煤样的本征接触角，利用COMSOL数值软件构建二维物理模型，设置模拟条件，调整模拟参数，分析对比试验值和模拟值，验证COMSOL数值模拟的可行性，研究了煤体表面粗糙度对煤体表面接触角的影响。结果表明：数值模拟的液滴铺展过程、液滴铺展速度及液滴铺展形态和试验情况类似，但模拟接触角值比试验接触角值大；随着煤体表面粗糙度的增加，褐煤接触角从60.7°降低到50.9°，变化范围在10°左右，焦煤接触角从96.5°增加到112.7°，变化范围在16°左右，无烟煤接触角从89.7°降低到78.3°，变化范围在11°左右；同种表面活性剂对3种煤样接触角的模拟值和试验值具有相同的变化趋势，但模拟值比试验值大。采用数值模拟的方法，研究煤体表面粗糙度对煤体表面接触角的...     

贵州六盘水煤样润湿性影响因素研究

为了研究煤的润湿性对煤炭开采过程中降尘方面的影响,以贵州六盘水原煤为实验对象,选用表面活性剂ASA-1和ASA-2,采用JC2000DM接触角测量仪,分别研究了溶液pH值、含盐量和温度对煤样接触角的影响规律。实验结果表明:随着溶液pH值的升高,煤样表面接触角呈现先增大后减小的现象;KCl对煤样的亲水性有增强作用;对于在ASA-1和ASA-2溶液中浸泡过的煤样,随着溶液温度的升高,接触角有逐渐增大的趋势。     

活化过硫酸铵溶液对煤样氧化增透的实验研究

为提高过硫酸铵(APS)水溶液氧化增透煤样的效果,采用自制的非均相钴基活化剂(Co-NCP)活化过硫酸铵对长焰煤、焦煤、无烟煤3种不同变质程度的煤样进行氧化改性,系统研究了Co-NCP/APS体系改性对煤样表面接触角θ(润湿性)、孔隙结构、气体吸附常数、瓦斯放散初速度及渗透率的影响规律。实验结果表明:经过Co-NCP/APS体系处理可显著降低煤表面接触角θ与吸附甲烷能力,改性后长焰煤、焦煤、无烟煤的吸附常数a值降幅分别为16.15%,10.21%,6.03%,b值降幅分别为44.97%,41.10%,28.32%,瓦斯放散初速度降幅分别为49.19%,33.33%,12.55%。同时,经Co-NCP/APS体系处理能改变煤样的孔隙结构,改性后煤样的孔隙度增大,其中大、中孔的孔容占比增加,小、微孔孔容占比减少,对于长焰煤、焦煤、无烟煤的孔隙度增幅分别为43.50%,35.50%,12.54%,孔容增幅分别为56.02%,45.54%,20.08%。活化的过硫酸铵体系可原位生成大量具有强氧化能力的硫酸根自由基(SO_4~(·-)),能对不同变质程度的煤样表面实现氧化溶蚀,使煤孔隙中有机小分子相被部分氧化溶出,疏通了被小分子物质占据或封堵的孔道,使煤样孔隙连通性变好;同时,产生大量新的裂隙与孔洞,表明煤样经Co-NCP/APS体系处理能起到"增孔"、"扩孔"、"疏孔"的作用,且对变质程度越低的煤样氧化增透效果越明显,处理后长焰煤、焦煤、无烟煤的渗透率平均增幅分别为620.15%,541.02%,334.42%。可见,非均相钴基活化剂活化过硫酸铵溶液能氧化改性不同变质程度的煤样,显著降低煤样的亲甲烷能力,改善煤体内孔隙连通性与瓦斯在煤体中的流动性,使得煤体赋存瓦斯能力显著降低,为过硫酸铵水溶液对煤层增透方面的应用提供理论依据和实验支撑。     

煤层注水中添加表面活性剂的研究

煤层注水是降低矿井粉尘浓度的有效措施之一。通过试验,分别测定了开滦集团荆各庄矿9煤层、唐山矿9煤层煤样与纯水的接触角,再根据所选表面活性剂不同浓度的溶液和接触角的关系,得到使接触角为0°的最低浓度。在此基础上通过对比2个煤层煤样在所选的最佳表面活性剂溶液和纯水中的吸湿增长率,得到了适合2个煤层的最佳表面活性剂及其浓度,从而为这2个矿的煤层注水提供了科学依据。     

表面活性剂溶液对煤体瓦斯扩散特性影响研究

为探析表面活性剂溶液对煤体瓦斯扩散特性的影响,采用不同浓度的快速渗透剂T溶液进行研究。结果表明:随着快速渗透剂T溶液浓度的增加,表面张力和接触角逐渐减小,表面张力、接触角均与快速渗透剂T溶液浓度满足幂函数的函数关系。随着快速渗透剂T溶液浓度的增加,煤的瓦斯解吸量逐渐减小,快速渗透剂T溶液浓度越大,其越容易浸湿煤体,为现场煤层注表面活性剂溶液治理瓦斯奠定理论基础。