煤尘粒径对表面活性剂复配溶液润湿性的影响研究

为明确煤尘粒径对表面活性剂复配溶液润湿能力的影响,以径长范围为小于74、74～104、104～147μm的3种红柳煤样为研究对象,开展沉降试验。选取十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐(FMES)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、异辛醇聚氧乙烯醚(JFC)和辛癸基葡糖苷(APG)5种表面活性剂,将其以质量比1∶1两两复配成10种复配组合,分别对单体和复配溶液作沉降试验,探究不同粒径煤尘在复配溶液和组成它们的表面活性剂单体溶液中的沉降速度变化特征。结果表明：煤尘粒径不会影响表面活性剂之间的协同润湿作用,但会影响表面活性剂之间的协同润湿程度;不同复配组合之间的润湿能力强弱不因煤尘粒径改变而变化;相较小粒径煤尘,复配溶液质量分数提高对大粒径煤尘润湿能力的提升更为明显;SDS与JFC复配组合对不同粒径煤尘均有很好的润湿效果,通过表面活性剂处理前后煤样的红外光谱分析推测,SDS与JFC能够协同提高煤尘的润湿性。     

Na2SO4改善阴离子表面活性剂湿润煤尘性能的研究

本从实验和理论两方面研究了硫酸钠（Na2SO4)改善阴离子表面活性剂溶液湿润煤尘的过程。结果表明,试验用的3种阴离子表面活性剂溶液添加Na2SO4后,对难湿润煤尘的湿润能力均有很大改善。对浓度较低的表面活性剂溶液,Na2SO4起的湿润作用更大。添加Na2SO4改善阴离子表面活性剂溶液湿润能力的主要原因有：（1）表面活性剂或添加Na2O4的表面活性剂复合物降低了水的表面张力;（2）煤尘表面的疏水晶格吸附表面活性剂产生亲水作用;（3）SO4^2-吸附在煤尘表面的亲水晶格上使其保持亲水性;（4）在煤尘疏水晶格上的表面活性剂分子密实填充作用改善其亲水性;（5）在已吸附有表面活性剂的煤尘表面上继续吸附表面活性剂形成半胶束,恢复其亲水性。当表面活性剂使溶液的表面张力降低到临界值以下时,溶液的表面张力对湿润能力不再起重要作用,此时起主导作用的因素是（2）和（3）,其次是（4）和（5）。由于用Na2SO4和低浓度的表面活性剂几乎可以达到单一高浓度表面活性剂的效果,而且Na2SO4的价格比各种表面活性剂的价格要低得多,用添加部分Na2SO4的方法减少表面活性剂的用量,可以大大节约湿润剂的成本。     

复配型表面活性剂协同无机盐润湿煤尘性能研究*

为有效提高雾化降尘效率,以长焰煤为例,从接触角、表面张力静态试验和粒径测定、喷雾降尘动态试验角度切入,探究不同类型表面活性剂与无机盐的协同关系,进而优选出降尘效果最佳的配比方案。研究结果表明:阴与阴、阴与非、非与非离子复配型表面活性剂与无机盐之间均存在显著协同效应,且通过正交试验可确定协同效果最优的3组配方及其最佳浓度;对比清水,3组配方的平均粒径均有所减小,降尘效率均有大幅提升。综合优选出的最佳配比为质量分数0.08%的仲烷基磺酸钠、0.04%的曲拉通X-100和0.04%的氯化钙复合配制的溶液,该方案的全尘降尘效率为92.55%,比清水提升79.95%;呼尘降尘效率为91.27%,比清水提升82.36%。     

生物型表面活性剂在煤表面润湿吸附规律研究

为了探讨生物型表面活性剂溶液在煤表面的润湿吸附规律,选定茶皂素、蔗糖酯、无患子和脂肽这4种结构性能不同的生物型表面活性剂作为研究对象,通过对4种溶液在煤表面接触角和表面张力进行测定,研究这4种生物型表面活性剂在煤表面的铺展系数、黏附功、黏附张力等润湿吸附参数。研究结果表明:脂肽的表面张力、接触角和黏附功均低于其他3种溶液,而其铺展系数高于其他3种溶液,说明脂肽在煤表面的润湿吸附性要强于茶皂素、蔗糖酯和无患子,但是黏附性则低于茶皂素、蔗糖酯和无患子。脂肽对煤体的润湿吸附性能优于另外3种生物型表面活性剂。     

表面活性剂润湿煤层效果的研究

通过对煤层、表面活性剂性质的分析研究，确定了适应煤层注水使用的表面活性剂类型；通过煤样吸液速度与表面活性剂分子结构关系的研究，提出了螺层吸水速度不仅与表面活性剂的表面张力和接触角有关，而且还与其分子结构和煤层的基本结构单元及组份有关的观点。     

煤尘润湿接触角的BP神经网络估算方法研究

通过采集和测定35个矿区煤样品的化学组成、结构参数和润湿接触角,构建了以13个影响因子为输入参数和以接触角为输出目标的3层BP人工神经网络,并利用该模型估算煤尘润湿接触角。结果表明,隐含层节点数为19时,接触角估算值与实测值的决定系数R2=0.957,平均相对误差为4.59%,表明基于BP神经网络建立的煤尘润湿接触角估算模型具有很高的精度。     

磁化与活性剂协同改善水湿润性能的作用机制

为进一步提高磁化与表面活性剂协同改善水湿润性能的能力,基于红外光谱、表面张力、接触角、粉尘沉降时间及降尘效率等试验,研究磁化与活性剂协同改善水湿润性能的作用机制,并经西铭矿48712综采面现场应用验证两者间协同降尘性能。结果表明：磁化对水湿润性能的改变主要通过破坏水分子间氢键结构,使得大分子团簇结构变为小分子集团来增加溶液降尘性能;活性剂通过所具有的亲水基及亲油基在溶液表面形成隔离层降低水溶液表面张力,同时,磁化还能通过改变活性剂在溶液表面的吸附方式,进一步增强活性剂溶液湿润性能及降低活性剂使用量,在磁化作用下,阴-非离子复配活性剂C临界胶束浓度比原有未磁化溶液降低25%。经现场应用,磁化与表面活性剂协同增效明显优于单一活性剂溶液。     

煤层注水润湿效果的研究

本文通过对表面活性剂类型、浓度与表面张力的关系分析研究,确定了能够有效提高固体表面润湿效果的表面活性剂类型和浓度,并提出了表面张力与表面活性剂浓度对数值之间的函数关系,可以为煤矿防尘、瓦斯防突出等实际应用中表面活性剂的使用提供借鉴和帮助,具有现实意义。     

基于量子化学分析表面活性剂对不同煤种润湿机理的影响*

为研究不同类型表面活性剂对煤润湿性的调控机理,首先将所选煤样的润湿性与煤样成分进行关联分析,然后采用透过高度法实验及量子化学计算相结合的方法研究表面活性剂对煤样润湿性的影响效果及机理。结果表明:煤的润湿性与煤中固有水分、灰分呈正相关关系,与煤中固定碳呈负相关关系;所选取的4种表面活性剂的加入会降低褐煤的亲水性,而对长焰煤、焦煤和无烟煤亲水性有提升作用,并且十二烷基硫酸钠对于这3种煤样亲水性的提升作用最为明显;表面活性剂分子、水分子及煤分子的表面静电势分布共同决定了表面活性剂对煤浸润性的影响。     

阴/非离子化学剂与糖脂类生物剂复配对煤尘润湿效果影响

为解决糖脂类生物表面活性剂润湿性能差的问题,选取4种化学表面活性剂和3种生物表面活性剂,通过对化学表面活性剂与生物表面活性剂的溶液的表面张力、沉降速度和红外光谱分析,研究化学表面活性剂与生物表面活性剂复配对煤尘润湿效果的影响。研究结果表明：化学表面活性剂与生物表面活性剂复配对煤尘的润湿性存在增强作用,且化学表面活性剂润湿性能越强,复配后对煤尘润湿性的增强作用越好,当二者为阴/非组合时这种增效作用更强,当质量分数达到一定值时,影响减弱。单体与复配的表面张力的线性回归模型表明,在对复配表面张力的影响中化学表面活性剂占主要影响因素。其中化学表面活性剂SDS与生物表面活性剂槐糖脂复配时增效作用最好,表面张力最低为23.04 mN/m,煤尘沉降速度最快为7.70 mg/s。     

两性—阴离子复配湿润剂对硫化矿尘润湿性的实验研究

为了探讨两性-阴离子湿润剂复配剂对硫化矿尘的润湿性能,通过毛细管正向渗透实验法,研究椰油酰胺基丙基甜菜碱（CAB）、十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）、十二烷基苯磺酸钠（LAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）单体湿润剂的润湿性能;利用静滴法,测量各单体与矿石的接触角。单体实验结果表明两性离子湿润剂中BS-12、阴离子湿润剂中LAS的润湿性能相对较好。选用这两种试剂进行复配实验,结果表明:浸润深度大于20 mm,复配剂比单质湿润剂润湿性能好;最佳复     

呼吸性煤尘与尘肺的剂量-反应关系分析

分析6个煤矿3082名煤尘接尘工人,其中包括51名尘肺患者接尘资料,首先通过比例换算法,按总煤尘EIC/TWA为1.5、总煤尘TWA/呼吸性煤尘TWA为3.82,将总煤尘EIC转换为呼吸性煤尘TWA;再用寿命表法分析累计接尘量与尘肺发病的剂量-反应关系,得到回归方程logit=5.714lgd-18.902(r=0.939),采用区间估计法,得接尘30年尘肺累计发病率为1%时,呼吸性煤尘TWA为6.52mg/m3,对估算结果取1.2的安全系数,呼吸性煤尘接触浓度管理限值为5mg/m3。     

湿润剂溶液在硫化矿矿尘中的反向湿润行为研究

采用毛细管反向渗透湿润实验方法,研究了两种阴离子型湿润剂对两种硫化矿矿尘的反渗长度与反渗时间的关系.在实验中,环境和溶液的温度不高(20℃左右),所选的两种湿润剂对硫化矿矿尘都具有一定的改善湿润效果作用,试剂A比试剂B稍好.在反渗长度1 cm内,其反渗长度与反渗时间接近线性关系;反渗长度增大,其反渗长度与反渗时间近乎成抛物线的关系.研究结果显示,用毛细管反渗湿润法研究湿润剂对硫化矿矿尘的湿润行为时,反渗时间与反渗长度的关系基本可用Washburn方程描述;但除了方程中所含的参数外,还存在着诸多的影响因素,如几何条件、矿尘的物理化学性质、湿润剂的种类和浓度梯度等.     

甲烷-煤尘复合体系中煤尘爆炸下限的实验研究

在3.2 L的燃烧管道中,采用小能量的高压点火装置,通过改变甲烷体积分数、煤尘种类与粒径,研究了甲烷-煤尘复合体系中煤尘爆炸下限的变化规律.研究结果表明,在本文实验条件下,甲烷-煤尘混合物中甲烷体积分数的增加能明显降低煤尘的爆炸下限.对于煤尘粒径小于42 μm煤样A,当甲烷体积分数从1.8%增加到2.2%时,煤尘的爆炸下限相应从30 g/m3下降到6.25 g/m3.煤尘的爆炸下限也随着煤尘中挥发分含量的增加而降低.煤尘粒径对其爆炸下限的影响较弱.实验结果与文献中高能量化学药头点火的测试结果进行比较表明,甲烷对煤尘爆炸下限的影响趋势并不随着点火源能量的改变而改变.     

煤巷掘进工作面煤层注水防尘的试验研究

在公司某煤矿一综掘工作面进行现场实验,设计了若干深10m直径42mm注水钻孔,注水压力26-32MPa,时间为15h;而后取芯进行湿润效果检验,注水后降尘效果检验和沿程粉尘浓度、综合降尘效果分析,结果表明:掘进进尺24 m处各个测尘点粉尘浓度都是最低;全尘的降尘率比呼吸性粉尘总体高些;注水后全尘浓度比注水前下降快     

煤油共生矿区含油煤尘云最低着火温度试验研究

为研究煤油共生矿区含油煤尘最低着火温度的变化规律,选取3种含油浓度不同的煤样,采用粉尘云最低着火温度测定系统,研究含油煤尘云最低着火温度随含油浓度、喷尘压力及煤尘质量的变化规律。研究结果表明:含油煤尘的最低着火温度较不含油煤尘显著降低,且随着煤尘含油浓度的增加,煤尘中挥发分含量增多,煤尘云最低着火温度降低,爆炸危险性增强;低含油浓度煤尘,煤尘受原油挥发分影响较大,在含油浓度为5.7%,4.3%且质量浓度为1364~4550 g/m3时煤尘云最低着火温度随喷尘压力的增大呈先增大后减小的变化趋势,在5.7%,4.3%含油浓度且喷尘压力为0.05 MPa时煤尘MIT随煤尘质量浓度增加先降低后缓慢升高。高含油浓度煤尘,受煤尘团聚现象影响较大,煤尘云最低着火温度随喷尘压力的增加而升高,随煤尘质量的增加呈先减小后增大再缓慢减小的变化规律。     

煤炭企业粉尘控制现状调查研究

采用典型抽样的方法选择具有粉尘危害的5个煤炭企业作为研究现场;调查对象包括企业负责人、接尘人员、职业病防制人员、工程技术人员及粉尘监测人员。调查内容包括企业的基本情况,粉尘防治的制度和措施,接尘工人对粉尘防治知识的知信行等。调查方式为问卷调查,定性访谈和查阅档案等方式。用Epidata 3.0建立数据库,以SAS 8.0进行统计学分析。结果发现,随着诊断年代的推移,新发尘肺病例Ⅰ期所占比例呈逐渐增大趋势。各类人员对粉尘危害及其可预防性有一定程度的认识;对基本防尘措施认识程度高;对国家相关法规认识程度低。在所调查的478名接尘人员中,只有59.4%的人知道发过宣传材料。接尘人员个人防护用品使用率为72.6%,而且每次都使用者不到总人数的1/2,防护用品的舒适性差是其不使用的主要原因。企业中仍有18.8%的职工没做过岗前体检。所调查的五个煤矿防尘设施较为完备,运转情况基本良好,但防尘效果一般。粉尘浓度监测工作开展不规范,企业粉尘管理工作不完善,存在粉尘危害及预防知识的宣传力度不够、职业健康体检体系不健全、防尘措施不到位、粉尘浓度监测可能存在漏洞等问题,在粉尘管理方面仍需采取相应措施。     

不同煤质煤尘层最低着火温度特性及其影响因素研究

为研究不同煤质的煤尘层最低着火温度特性及其影响因素,选取褐煤、长焰煤、不粘煤、气煤、焦煤、瘦煤、贫煤和无烟煤8种不同变质程度的煤尘样品,测试分析8种煤尘层的最低着火温度及最低着火温度工况下煤尘层着火类型、着火时间,并研究了粒径和煤尘层厚度对煤尘层最低着火温度的影响。结果表明,随变质程度由褐煤逐渐增大,最低着火温度T_L由290℃不断增大。褐煤、长焰煤、不粘煤和气煤为a类着火,其着火时间较为接近,均值为19. 5 min,而焦煤、瘦煤和贫煤为c类着火,着火时间均值为11 min,表明随变质程度增大,虽然TL增大,但着火时间明显缩短。通过分析最低着火温度工况下不同煤质的温度T-时间t变化情况,认为褐煤、长焰煤、不粘煤和气煤煤尘层温度曲线中出现明显上下波动现象,是因为煤尘层厚度有限,无法长时间积聚能量。通过构建TL与粒径r、煤尘层厚度d的三维空间拟合模型,发现粒径小、厚度大的煤尘层具有更大的着火敏感性和爆炸潜伏性,更应加强防范。