三相泡沫灭火剂油面热稳定性试验

针对复配的三相泡沫灭火剂的黏度和粉体颗粒之间黏着力比较低的问题,构建了较为系统的三相泡沫油面热稳定性试验台架和三相泡沫发生器,着重研究含膨润土作为稳泡剂的三相泡沫灭火剂的热稳定性。膨润土自身对三相泡沫热稳定性的提升效果有限,且形成的粉体壳层并不致密均匀,容易被破坏,但膨润土具有较强的黏结补强作用,添加有膨润土的三相泡沫常温稳定性大大增强,可将其作为稳泡剂进行添加。同时,试验选取7种常见的稳泡剂,讨论了不同稳泡剂对空心玻璃微珠、石墨粉复配三相泡沫体系的发泡性能和油面热稳定性的影响。稳泡剂的加入并非均对泡沫稳定性产生积极影响,加入不合理的稳泡剂反而会影响泡沫的发泡性能和稳定性。     

煤矿采空区充填用煤矸石泡沫混凝土发泡剂的研究

为防止地表沉陷,煤矿采空区需要充填,目前采用的充填方法为胶结充填、高水速凝充填等.泡沫混凝土具有质轻、流动性好的特点,可作煤矿采空区的充填材料.制备低水泥用量、含粗颗粒煤矸石的泡沫混凝土对发泡剂的泡沫稳定性要求较高,目前市售的发泡剂难以满足要求.在探讨发泡剂发泡、稳泡原理的基础上,研究了稳泡剂(D)的加入量对发泡液黏度、发泡倍率和泡沫稳定性的影响,以D与十二烷基硫酸钠(SDS)复配,研制出了高泡沫稳定性的发泡剂KD-1,该发泡剂的发泡倍率为21.3,开始泌水时间为7 min,90 min后沉降距为38 mm,并且考察了KD-1与混凝土早强剂的相容性.用此发泡剂制备出了最大粒径为5 mm、煤矸石掺量为63％(质量分数)、体积密度分别为800 kg/m3、900 kg/m3和1000 kg/m3的煤矸石泡沫混凝土,其90d单轴抗压强度分别为0.4 MPa、0.63 MPa和1.75 MPa.     

纳米氢氧化铝三相泡沫制备研究*

为更好地解决煤矿采空区煤炭自燃问题,以十二烷基硫酸钠为主体进行发泡剂复配,通过泡沫性能测试实验,研制出高性能发泡剂。以纳米氢氧化铝作为固相颗粒,制备出发泡倍数高、稳定性强的纳米氢氧化铝三相泡沫,使用锥形量热仪研究其高温阻燃能力和消烟性能。实验结果表明:当纳米氢氧化铝的质量分数从0提高到1%时,泡沫体积从500 mL增长至830 mL;当质量分数从3%提高到4%时,泡沫析液半衰期由15 min提升至42 min,且能在完全析液后保留三维网状结构。在高温阻燃和消烟能力方面,纳米氢氧化铝三相泡沫的加入将点燃时间从24 s延长至87 s,持续燃烧时间从835 s缩短至325 s,热释放速率高峰值从97.2 kW/m2降低至49.8 kW/m2,烟气生成速率峰值从0.064 m2/s降低至0.012 m2/s,对CO,CO2释放速率也有一定抑制作用。     

氯化镁微胶囊泡沫作用机理及阻化效果研究

针对现有硫化矿石自燃防治技术在应用中存在的不足,提出了采用氯化镁微胶囊泡沫防治硫化矿石自燃火灾的新思路。首先阐述了氯化镁微胶囊泡沫的特性与作用机理,然后通过实验,制备了微胶囊与微胶囊泡沫并以正交试验确定了制备微胶囊泡沫的最佳配方:微胶囊与水质量比为1∶5、ABS浓度为6 g/L、稳泡剂X浓度为6 g/L;最后采用对照实验,以温度与阻化率为优选依据,对氯化镁微胶囊泡沫、氯化镁溶液与水三者的阻化效果进行比较。结果表明在氯化镁微胶囊泡沫的作用下,硫化矿石堆的温度上升最慢,阻化率最高,达到81.6%,阻化效果优于其他两种阻化剂。     

微米级空心玻璃微珠三相泡沫稳定性研究

基于水成膜泡沫灭火剂(AFFF),用微米级空心微珠颗粒作为泡沫稳定剂,制成三相泡沫,并研究了泡沫组成因素对发泡能力和泡沫稳定性的影响。采用控制变量法,研究了颗粒浓度、颗粒粒径、AFFF原液浓度对发泡倍数和析液时间的影响。颗粒加入对发泡能力有抑制作用;因为颗粒存在影响,三相泡沫的发泡能力随AFFF原液浓度增大而减小;40μm粒径颗粒的抑制作用相对20μm和60μm颗粒最小。颗粒浓度和AFFF原液浓度增加,能够提升三相泡沫稳定性,且泡沫析液时间随颗粒浓度增加呈指数规律变化。当AFFF原液浓度为3.0%、颗粒浓度为9%左右时,三相泡沫稳定时间约为两相泡沫的3倍,该配方三相泡沫有较好的稳定性。     

防控高温煤岩裂隙的膏体泡沫研制及应用北大核心CSCD

煤岩裂隙漏风导致的煤自燃火灾严重危害矿井安全生产,在现有防治煤炭自燃材料的基础上,以聚丙烯酰胺(A)、复合表面活性剂(B)、混合粉体(C)为原材料研制了一种防控高温煤岩裂隙的膏体泡沫。采用正交试验法以保水率、发泡倍数、阻化率为指标优选出了最佳的膏体泡沫配方为A4B4C4:A为70 g/L,B为19.5 g/L,C为270 g/L。对膏体泡沫进行了微观形态表征,并从泡孔尺寸大小及分布、液膜颗粒分布、液膜载体吸水等方面对膏体泡沫的保水、吸热和受热稳定机制进行了分析。最后以南方某煤矿复采工作面煤自燃发火为例,分析和判定了302工作面火区分布,采用钻孔压注膏体对火区高温煤岩裂隙进行控制,3d后工作面1-5#钻孔、三石门密闭处CO浓度从520 ppm,465ppm,523 ppm,305 ppm,289 ppm,750 ppm下降到22 ppm,18 ppm,23 ppm,14 ppm,14 ppm,36 ppm。     

防控高温煤岩裂隙的膏体泡沫研制及应用

煤岩裂隙漏风导致的煤自燃火灾严重危害矿井安全生产,在现有防治煤炭自燃材料的基础上,以聚丙烯酰胺（A）、复合表面活性剂（B）、混合粉体（C）为原材料研制了一种防控高温煤岩裂隙的膏体泡沫。采用正交试验法以保水率、发泡倍数、阻化率为指标优选出了最佳的膏体泡沫配方为A4B4C4:A为70 g/L,B为19.5 g/L,C为270 g/L。对膏体泡沫进行了微观形态表征,并从泡孔尺寸大小及分布、液膜颗粒分布、液膜载体吸水等方面对膏体泡沫的保水、吸热和受热稳定机制进行了分析。最后以南方某煤矿复采工作面煤自燃发火为例,分析和判定了302工作面火区分布,采用钻孔压注膏体对火区高温煤岩裂隙进行控制,3d后工作面1-5#钻孔、三石门密闭处CO浓度从520 ppm,465 ppm,523 ppm,305 ppm,289 ppm,750 ppm下降到22 ppm,18 ppm,23 ppm,14 ppm,14 ppm,36 ppm。     

复配超细粉体三相泡沫的制备与稳定性研究

为改善泡沫灭火剂的高温稳定性和抗复燃性能,将石墨粉、膨润土和空心玻璃微珠按一定比例复配加入泡沫灭火剂中制备防灭火三相泡沫,利用自主设计的实验台架,研究其发泡、稳泡及油面热稳定性等主要性能,分析复配超细粉体对泡沫灭火剂稳定性的影响机理。实验证明,复配粉体的加入可使泡沫灭火剂在高温下的稳定时间延长10倍以上,粉体颗粒会在泡沫表面形成一层致密壳层,增强泡沫的隔热阻燃性能,石墨粉的存在使壳层更加致密且增强了泡沫的流动性,但会对泡沫的发泡性能产生较大的影响,当空心玻璃微珠和石墨粉的添加质量比为5∶2时,整体效果较好。     

二元表面活性剂复配对水成膜灭火剂性能影响

由于含氟表面活性剂具有较长的氟碳链,难以降解,实验采用两种不含氟的碳氢表面活性剂复配,同时也添加3种辅助添加剂,配置出3%型水成膜泡沫灭火剂,并对其性能进行测试,结果表明:新配制出的水成膜泡沫灭火剂表面张力降低到了20.85 mN/m、发泡倍数达到了6.4倍,25%析液时间为4.1 min、在丙酮上的稳泡时间为5.8 min、灭火时间为0.18 min,各项性能指标均能达到国家标准,是一种环境友好型的水成膜泡沫灭火剂。     

空心玻璃微珠对泡沫灭火剂发泡能力和热稳定性影响研究

本文研究了空心玻璃微珠添加量及泡沫液浓度对泡沫灭火剂发泡能力和稳定性的影响,对比了热辐射条件下空心玻璃微珠添加前后泡沫的热稳定性.结果表明,添加量低于40%时,空心玻璃微珠对泡沫灭火剂发泡能力影响不大,而泡沫的稳定性显著降低,添加量为50%时,虽泡沫发泡能力降低,但泡沫的稳定性却增强.泡沫的发泡能力随蛋白泡沫浓度升高而增强.蛋白浓度为10%,空心微珠添加量为50%时,由于泡沫内部形成了稳定的三相泡沫骨架结构,泡沫热稳定性较未添加微珠之前显著增强.     

水泥基泡沫形成机理及抑制煤堆自燃试验研究

煤炭开采面临煤自然发火等灾害的严重威胁,在分析现有防灭火技术特征的基础上,制备了1种水泥基泡沫材料。探讨了水泥基泡沫形成机理,包括水基泡沫与浆液扰流混合发泡,表面活性剂增加颗粒疏水性及颗粒稳定泡沫液膜,液膜中水泥、粉煤灰颗粒水化反应及促凝剂加速凝结固化。搭建了小型抑制煤堆自燃试验平台,开展了煤堆自燃温升变化及黄泥浆、无机凝胶、阻化泡沫、水泥基泡沫等防灭火介质降温效果试验,结果表明:水泥基泡沫具有向上堆积的能力,能对高温煤颗粒进行覆盖、包裹,并具有较好的热稳定性,总体降温性能最佳;压注后,监测时间0~900 s内,径向距离为0.1,0.2,0.3,0.4,0.5 m处温度分别从376.98,376.00,374.38,372.14,369.27 ℃下降到21,26,29,35,42 ℃。     

矿用网式发泡器结构参数影响发泡性能规律实验研究

设计加工了一种新型矿用网式发泡器,针对网式发泡器在煤矿井下较大风压和水压条件下发泡倍数低的缺点,采用参数优化的方式对网式发泡器的发泡网层数、发泡网直径、发泡网间距、发泡网厚度以及泡沫除尘剂溶液出口距发泡网距离5个参数进行了优化实验。研究表明,随着发泡网层数和泡沫除尘剂溶液出口距发泡网距离的增大,发泡量呈现出先增大后减小的趋势;随着发泡网直径和发泡网厚度的减小,发泡倍数逐渐增大;随着发泡网间距增大,发泡量和发泡倍数逐渐增大后趋于稳定,优化后发泡器的发泡倍数可达53.57倍。     

一种凝胶泡沫及其对硫化矿石自燃的阻化性能研究

针对目前常用的防治高硫矿石自燃的阻化剂存在的不足,开发一种以水玻璃为基料的凝胶泡沫阻化剂来预防硫化矿石自燃的新方法。采用四因素三水平正交试验、凝胶时间试验和氧化增重对比阻化试验,研究凝胶泡沫阻化剂的配方、配比及其对硫化矿石自燃的阻化效果。结果表明,凝胶泡沫阻化剂的最佳配方为:发泡剂为月桂酸钠和十二烷基硫酸钠(SDS)按2∶3比例复配,质量分数为0.6%;稳泡剂为羧甲基纤维素钠(CMC-Na),质量分数为0.1%;凝胶剂水玻璃质量分数为10%;交联剂碳酸氢钠质量分数为2%;该配方形成的阻化剂对硫化矿石自燃的平均阻化率为86%。     

防治煤矿火灾的凝胶泡沫材料制备及其性能研究*

为解决纯水玻璃（WG）凝胶泡沫强度低、泡沫稳定性差易破碎,凝胶固水性差等问题。将保水剂和成膜剂引入WG凝胶泡沫中,对水玻璃凝胶泡沫进行优化设计,最终制备出保水性高、泡沫稳定性高、成膜性好的WG凝胶泡沫。研究结果表明:WG凝胶泡沫材料的最佳复配体系是发泡剂为十二烷基醇醚硫酸酯钠（AES）和十二烷基硫酸钠(SDS)按1∶2比例复配,浓度为0.8%,胶凝剂WG浓度为8%,交联剂NaHCO3浓度为2%,聚丙烯酰胺浓度为0.4%,成膜剂A浓度为1%,保水剂B浓度为0.3%;改性后WG凝胶泡沫具有更加紧密的网状结构,稳定性好,并且具有较好的成膜性,常温下半衰期达40 d;阻化实验表明,100 ℃此凝胶泡沫阻化率高达78.35%,能有效减缓煤的氧化放热速率抑制自燃;煤堆燃烧实验表明,改性后WG凝胶泡沫能有效抑制煤的燃烧,防止煤复燃。     

煤矿泡沫降尘起泡剂选择的研究

根据煤矿的实际,提出了泡沫降尘起泡剂的技术要求,确定了适合于煤矿的起泡剂.采用改进的Ross-Miles方法,对选取的起泡剂的发泡量和泡沫半衰期进行了测量.所得结论对泡沫降尘有重要的指导意义.     

水基溶液起泡性能评价方法比较研究

泡沫液的发泡比和半衰期是表征起泡剂特性的基本物理量.选用十二烷基硫酸钠为典型的表面活性剂,测量了不同质量分数溶液的表面张力,得到试验条件下的临界胶束浓度(CMC)为0.25％,采用改进的Ross-Mile法、搅拌法和测压力法,在相同的环境下对同一溶液进行发泡试验,其中测压力法可以得到表征重力排液和扩散排液过程等泡沫破灭过程的定量数据.结果表明,发泡比因起泡方法的不同而有较大差异,在相同质量分数下,测压力法的起泡量最大而搅拌法的起泡量最小,3种方法所产生的发泡体积随质量分数的变化趋势一致,当表面活性剂质量分数≥0.25％ (CMC)时,搅拌法、Ross-Mile法和测压力法的发泡体积比为1:1.25:1.36.3种方法所产生泡沫的半衰期随表面活性剂质量分数增加而增大,达到最大值后缓慢减小,有相似的变化趋势,测压力法、Ross-Mile法和搅拌法的半衰期之比约为1:3:6,分析了3种方法所产生泡沫的发泡比和半衰期差异的原因.     

我国主导两项泡沫灭火产品国际标准正式实施

最近,由我国提出并主导起草的两项消防产品标准作为国际标准ISO7076-1∶2012《泡沫灭火系统第1部分:泡沫比例混合设备》和ISO7076-2∶2012《泡沫灭火系统第2部分:低倍数泡沫设备》正式实施。泡沫比例混合设备是泡沫灭火系统中的一种重要产品,主要作用是按照不同的比例把泡沫液和水进行混合,以提供可发泡的灭火介质。混合比例不同,灭火作用也不同。按照泡沫发泡倍数,泡沫灭火系统可分为低倍数泡沫灭火系统、中倍数泡沫灭火系统     

含纳米二氧化硅颗粒三相泡沫性能与作用机理研究

为提升水成膜泡沫(AFFF)的灭火性能,基于AFFF泡沫液和纳米硅颗粒,制得新型三相灭火泡沫。实验研究了三相泡沫发泡性和稳定性的变化规律,分析了泡沫组成和工况参数对泡沫性能的影响规律。通过分子动力学(MD)模拟,研究了泡沫溶液中表面活性剂分子吸附对颗粒表面润湿性的影响,揭示了泡沫中颗粒与表面活性剂间相互作用对泡沫稳定性的影响机理。研究发现:随着颗粒浓度增加,泡沫稳定时间和抗烧时间显著增长,而发泡性变化不大。泡沫中颗粒表面润湿性影响颗粒与表面活性剂间的相互作用,进而影响泡沫稳定性。在亲水颗粒泡沫中,表面活性剂浓度增加能够强化二者间的协同作用,利于泡沫稳定;在疏水颗粒泡沫中,随着表面活性剂浓度增加,二者间由协同作用转变成抵抗作用。研究成果对优化三相灭火泡沫配方和提升泡沫灭火效率有指导意义。     

防灭火三相泡沫发泡稳定及流动性能研究

为研究油品火灾三相泡沫的发泡稳定与流动性能的关系,利用Waring-Blender方法对6种固相粉体制备三相泡沫,并分别以发泡高度、25%析液时间及表观粘度为参数,对其发泡稳定及流变性能进行表征,并通过Herschel-Bulkley方程对三相泡沫流变曲线进行拟合。实验结果表明,亲水及"两亲"粉体制备的三相泡沫具有较高的发泡高度及稳定性,疏水粉体制备的三相泡沫的发泡及稳定性能不足;流变测试结果显示三相泡沫属于屈服-假塑性流体且流变本构方程与Herschel-Bulkley方程拟合较好,其中亲水及"两亲"粉体制备的三相泡沫屈服-假塑性流体性质较疏水粉体制备的明显,表观粘度较大,流动性不足。     

掘进工作面可调控双锥形一体化泡沫降尘装置的实验研究

为解决掘进时粉尘浓度高、能见度低的问题,达到改善作业环境并减少对工作人员危害的目的。运用流体力学的涡流和射流原理,研发出可调控双锥形一体化泡沫降尘装置,通过多次模拟实验确定其最佳的技术原理、设计结构及操作方法。凭借系统调节部件设计气-液二相控制面板,实现对气液比的调节与监控。实验表明:通过对阀门的调节,泡沫降尘过程中可以实现气液比的调控,能够产生连续、均匀的泡沫,发泡剂最佳浓度为2.5%,泡沫回收装置能有效的回收积液。全尘、呼尘降尘效率分别达到93.4%和90.2%,起到全面立体控尘的效果。该装置能够对矿井综掘面高效降尘,成泡量与粒径准确控制,实现不同矿井不同粒度尘源的控制。