煤矿防火粉煤灰阻化浆体的流变性试验研究

为改善浆体的泵送性差、易沉降,及利用有机增稠剂出现触变性不良等问题,研制一种以粉煤灰和硅藻土为骨料并添加硅铝酸盐类无机增稠剂的阻化浆体。采用NXS-11B型旋转黏度计测试浆体的黏度,考察浆体骨料的组分比例、浆体浓度、水灰比和温度对黏度的影响,对比黏度与剪切应力的变化关系,分析浆体的流动特性。结果表明:硅藻土能够改善粉煤灰浆体的悬浮性能,粉煤灰与硅藻土最佳比例为10∶3;增大浓度可以提高浆体黏度,提高水灰比和温度可以降低黏度;水性膨润土增稠流变剂具有良好的触变性能,其浓度为3%~4%,水灰比3∶1时,浆体流动性较好,有利于泵送。阻化浆体是具有剪切稀化特性的非牛顿流体。     

钙钛锆石和榍石基人造岩石固化铀的研究

以天然锆英石(ZrSiO4)、CaCO3、TiO2和UO2(NO3)2·6H2O为原料,通过高温固相反应,制备了包容铀(质量分数4.5 %)的钙钛锆石和榍石基人造岩石固化体.借助X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了其矿相组成和微观结构.采用MMC-1静态浸泡法和γ射线辐照方法测定了其抗浸出性能和抗辐照性能.结果表明,制备钙钛锆石和榍石基固化体的最佳合成及烧结温度为1 290 ℃.所得固化体结构致密,有较好的抗浸出性和辐照稳定性.     

粉煤灰-煤矸石基胶结充填材料制备与性能研究

为了解决我国煤矿采空区地表沉陷以及"三下"压煤资源浪费的问题,提出以粉煤灰-水泥熟料-脱硫石膏复合胶凝材料为胶结材,原状粉煤灰为细骨料,破碎后的煤矸石为粗骨料制备新型煤矿开采胶结充填材料。依据正交试验结果和各因素影响规律趋势图,确定充填材料的优化配合比。研究结果表明,适当增大水泥熟料掺量可缩短材料初凝时间,减小水胶比能使材料强度显著提高,而材料坍落度可通过选取适宜的浆体中的固体质量分数和灰矸比来有效调节,当胶凝材料中水泥含量为15%,脱硫石膏含量为8%,水胶比为2,灰矸比为2∶3,浆体中的固体质量分数为70%时,充填材料性能可达到最佳。通过试验优选材料各项参数,工业废弃物可以用来制备高质量的胶结充填材料。     

制浆废液中有机物资源利用研究

将马尾松KP法制浆过程中产生的废液的浓缩液与甲醛羟甲基化反应的产物,用三聚氰胺树脂进行接枝,制备出一种用于纸浆内添加的新型纸张增强剂.研究了羟甲基化和接枝反应的条件对纸张增强剂的性能及其对纸张物理性能的影响,并优化出反应条件.同时应用红外光谱、扫描电镜考察了纸张增强剂合成机理,证实了改性制浆废液中已经引入了羟甲基,羟甲基化制浆废液与三聚氰胺树脂之间已发生了缩合反应.结果表明,最佳羟甲基化反应条件为:制浆废液质量分数为50%,制浆废液与甲醛的质量比1∶0.2,温度70℃,时间2.5 h,pH值为11.最佳接枝工艺条件为:改性制浆废液质量分数为40%,三聚氰胺用量为改性制浆废液质量的20%,引发剂用量为三聚氰胺质量的5%,接枝反应温度70℃,接枝聚合的pH值为11.在以上条件下,增强剂用量为绝干纸浆的5%时,可使干纸断裂长提高28%,湿纸断裂长达干纸的24%.同时,制浆废液纸张增强剂颜色较深,更适用于对白度要求不高的本色浆产品.     

铅锌尾砂胶结充填材料优化配比正交试验

为优化铅锌尾砂胶结充填工艺参数,提高充填体的强度指标,采用正交试验方法分析料浆质量分数、灰砂比、粉煤灰掺量对充填体坍落度、泌水率和单轴抗压强度的影响,并确定充填材料的最优配合比。试验结果显示:料浆质量分数是影响充填体坍落度和泌水率的主要因素,料浆质量分数为74%时,坍落度为18.2~21.0 cm,料浆质量分数为74%时泌水率最低(≈1%);充填体7天和28天单轴抗压强度与料浆质量分数及灰砂比呈正相关关系,与粉煤灰掺量呈负相关关系。综合考虑坍落度、泌水率和单轴抗压强度后得出试验结果,铅锌尾砂胶结充填最优配合比为料浆质量分数74%、灰砂比1:6、粉煤灰掺量15%。     

聚/表型复合压裂液性能及其对煤样甲烷吸附解吸特性影响实验研究

为弥补常规压裂液破胶困难、残留多或黏度低、用量大等缺点,将疏水改性羟丙基瓜尔胶与双子表面活性剂进行交联复配,制得1种疏水聚合物/表面活性剂复合压裂液,从黏度、破胶性能以及对煤样甲烷吸附解吸能力影响等方面与常规压裂液进行对比分析。研究结果表明：在同等表面活性剂质量分数下,加入疏水改性羟丙基瓜尔胶的复合压裂液黏度是单组份表面活性剂压裂液的3倍,其破胶时间与表面活性剂压裂液几乎无差别,且仅为HPG压裂液的1/2;复合压裂液对煤样甲烷吸附解吸能力影响明显低于HPG压裂液,其吸附损伤因子虽高于表面活性剂压裂液,但比HPG压裂液低24%。研究结果可为矿用复合压裂液研制提供参考。     

全尾砂胶结充填体强度影响因素响应面法研究

为研究充填体各影响因素对不同养护龄期充填体抗压强度的综合作用,提高矿山充填质量,在对尾砂、胶凝C料等充填材料物化性能分析的基础上,设计、开展正交试验,建立不同养护龄期响应面模型,深入分析各影响因素间的交互作用。结果表明:在所建立的响应面模型检验中,F值大于33.34,P值小于0.000 1,模型是有效的;料浆固相质量分数及灰砂比的提高能有效增加充填体抗压强度;速凝剂掺量存在一个临界值;料浆固相质量分数与灰砂比之间有协同关系,料浆固相质量分数和灰砂比与速凝剂掺量之间有微弱的拮抗关系。     

超细粒级浸出渣充填配比试验研究

为了探究超细粒级浸出渣与分级尾砂混合作为充填骨料的充填体强度能否达到凡口铅锌矿井下充填的要求,开展了浸出渣与分级尾砂的充填配比试验。通过充填配比试验,分析不同配比和质量分数的充填料浆的流动性和充填体强度特性。结果表明:质量分数对充填体强度的影响较大;灰砂比、质量分数越大,充填体的强度越高;在一定范围内,增加浸出渣的用量可提高充填体的强度;扩散度可以很好地反映充填料浆的流动性,充填料浆的流动性随质量分数增加而减小,当质量分数较高时增加水泥用量可提高充填料浆的流动性,增加浸出渣含量会导致充填料浆的流动性降低。根据凡口铅锌矿充填技术要求及室内充填配比试验结果,得出不同部位的最佳充填配比:矿房采场的最佳灰砂比、浸出渣与分级尾砂之比、质量分数分别为1∶6、1∶5、71%,间柱采场为1∶6、1∶6、69%,首层和浇面为1∶3、1∶6、71%。     

新型吸收剂的制备及其对甲苯废气的吸收性能研究

针对工业排放的大量有机废气,制备了一种新型吸收剂.首次以水和生物柴油为原料,经乳化形成稳定的乳液,可提高生物柴油的吸收性能.考察了油水比、乳化剂HLB值、乳化剂添加量、乳化时间和乳化温度对乳液稳定性的影响.将乳液作为甲苯废气的吸收剂,通过实验室模拟废气,考察了其对甲苯废气的去除率.结果表明,在油水比(质量比)为7:3,乳化剂HLB(亲水亲油平衡值)值为10,乳化剂质量分数为5%,乳化时间为0.5 h,乳化温度为室温时,乳液的稳定性最好,且对甲苯废气的去除率可达到90.3%.     

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.