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%。     

新型高聚物阻化剂的阻化效果研究

煤炭自燃会造成资源的浪费和环境污染,是重大灾害之一.采用阻化剂防止煤炭自燃是目前应用最多的技术,但普遍存在阻化效果不稳定、寿命短等不足之处.结合选择阻化剂的基本理论,选择合适的高聚物分子作为阻化剂,并以水玻璃、表面活性剂等为添加剂.通过程序升温氧化实验、阻化性实验和堵漏风性能实验等多方面验证:在煤体表面喷洒这种新型的阻化剂能使煤粒相互粘结,最后能在煤层表面形成一定厚度和一定强度的固化层,覆盖在煤表面,阻缓氧气进入煤体,提高了对煤炭的阻化效果,并且在高温条件下性能稳定,不会发生氧化.     

几种无机盐类脱氧型阻化剂耗氧速率试验研究

为解决目前阻化剂只有单一阻化作用的问题,加入一种具有耗氧功能的材料,形成一种具有耗氧和阻化双重作用的脱氧型阻化剂。通过试验的方法,将不同配比的脱氧型阻化剂放置在恒温仪器里测其耗氧时间,得到不同配比的脱氧型阻化剂的耗氧速率与氧体积分数的关系以及耗氧速率的变化规律。改变试验温度,得到脱氧型阻化剂的耗氧速率与氧体积分数的关系以及耗氧速率的变化规律。试验结果表明,氧体积分数越大,耗氧速率越高;随温度的升高,脱氧型阻化剂的耗氧速率在加快;硅藻土的量为0.6 g时,脱氧型阻化剂的耗氧速率最快;无机盐使用量相同时,耗氧速率为v(MgCl_2)v(NaCl)v(KCl)v(CaCl_2),耗氧速率随无机盐使用量的增加而降低,使用0.15 g MgCl_2的脱氧型阻化剂耗氧速率最快。     

聚乙酸乙烯酯乳液复合阻化剂阻燃煤的试验研究

为探究高分子材料复合阻化剂的阻化性能,制备聚乙酸乙烯酯乳液,分别与氯化镁(Mg Cl2)、抗坏血酸、镁铝层状双氢氧化物(Mg/Al-LDHs)复配,制成3种乳液复合阻化剂,并以清水和MgCl2水溶液作为对比阻化剂,分别处理煤样;采用程序升温氧化试验装置对煤样完成程序升温氧化试验,对比分析乳液复合阻化剂与对比阻化剂的阻化效果。结果表明:MgCl2乳液复合阻化剂的阻化效果优于Mg Cl2水溶液阻化剂;乳液复合阻化剂处理后的煤样,阻化率和活化能都有所提高;Mg/Al-LDHs乳液阻化效果最优。     

吸湿性新型煤堆抑尘阻化剂的实验研究

煤堆自燃和煤堆扬尘会带来很大的灾害,目前主要采用喷洒药剂防止煤堆自燃和扬尘.现有的抑尘阻化剂普遍存在抑尘阻化效果不稳定、寿命短等不足.通过阻化性实验、成膜性实验、抗风吹能力测定实验研制出一种抑尘阻化剂.该抑尘阻化剂具有很好的阻化效果,阻化率能达到90%以上,通过抗风吹能力测定实验可知,喷洒该抑尘阻化剂后,煤粒能抵御20 m/s的风吹,抑尘效果好.该抑尘阻化剂无毒、无害,成本低,材料来源广,具有良好的应用前景.     

新型高聚物煤自燃阻化剂的试验研究

煤堆自然发火是一个严重的经济和安全问题,是重大灾害之一.目前有许多采用阻化剂防止煤炭自燃的技术,但普遍存在阻化效果不稳定、寿命短等不足.本文选用合适的高聚物分子作为阻化剂,并以水玻璃、CaO、表面活性剂等为添加剂.进行双氧水氧化升温试验、程序升温氧化试验和阻化性试验,结果表明,这种新型阻化剂阻化效果良好,阻化率达90%以上.高聚物分子通过物理吸附、机械结合、化学吸附等作用使煤粒相互粘结,最后能在煤堆表面形成一定厚度和一定强度的固化层,覆盖在煤表面,阻缓氧气进入煤体,提高了对煤炭的阻化效果.这种阻化剂无毒无害、使用方便,具有良好的应用前景.     

添加协效剂的灵石煤自燃阻化剂的研究

为了防止煤的自燃,采用双氧水氧化升温实验,对灵石肥煤在不同阻化剂下的阻化效果进行了研究。利用阻化时间变化率判定阻化效果。结果表明,添加氧化铝厂赤泥作为协效物质的协效阻化剂有效抑制了煤样的氧化升温,提高了阻化效果,阻化时间变化率达50.78%,为灵石肥煤最佳新型协效阻化剂。新型阻化剂原料廉价易得、反应条件温和、制备过程简单、环境友好,且实现了尾矿废渣的综合利用。     

以耗氧时间为指标的脱氧型阻化剂优选试验研究

为进一步改善无机盐阻化剂抑制煤自燃的效果,在无机盐阻化剂中添加耗氧剂等成分,配制出具有耗氧与隔氧双重作用的脱氧型阻化剂。通过正交试验,得出不同配比脱氧型阻化剂的耗氧时间,并根据耗氧时间分析其在不同采空区中的适用性。研究表明,NaCl,CaCl2和MgCl2等3种无机盐对耗氧时长影响的显著性为R(CaCl2)R(NaCl)R(MgCl2),因此,只含有MgCl2的脱氧型阻化剂耗氧速度最快,其组成为1.5 g还原性Fe粉、0.6 g硅藻土以及0.15 g MgCl2;当温度为20~99℃时,该配比脱氧型阻化剂的比耗氧时间随温度的升高而缩短。     

水玻璃/聚电解质复合凝胶阻化材料及其性能

以水玻璃和有机聚电解质杂化复合,制备水玻璃/聚电解质复合凝胶材料,并将该凝胶材料与原煤复合,研究其阻化性能。结果表明:相同时间内,随着水玻璃与聚电解质质量比的降低,凝胶粘度从913 mPa.s提高到3 780mPa.s;当水玻璃与聚电解质质量比为9∶1,反应时间为20~35 min时,制备的复合凝胶具有良好的保水性;SEM表明复合凝胶与原煤复合良好;TG-DTA热分析表明复合凝胶的添加提高了煤的分解燃烧温度;原煤与凝胶复合后,能有效地抑制煤受热时的CO释放量,并且随温度的升高,阻化效果增强;当阻燃剂与制备的复合凝胶复合后,所制备的阻化剂在150℃时阻化率为73.4%。     

碳酸氢钠粉体粒径对铝粉火焰传播特性的影响

为探索碳酸氢钠粒径的变化对铝粉火焰结构变化和火焰传播特性的影响,采用竖直粉尘燃烧管道实验平台,研究惰化剂质量分数为30%的惰化条件下的火焰传播过程,并记录火焰温度。实验结果表明:碳酸氢钠粉体能显著降低火焰强度,钝化火焰前端;且粉体对铝粉火焰温度的抑制作用与其粒径成反比关系;碳酸氢钠粒径对铝粉火焰传播速度的惰化抑制作用在微米级与其粒径成反比关系,其粒径越小,对铝粉火焰最大传播速度的抑制效果越好。     

超细粉体三相泡沫灭火剂热稳定性研究

为探讨超细粉体的加入对水基泡沫灭火剂油面热稳定性的影响,用自行设计的小尺寸可视化油池,完成不同粉体类型、不同添加量的泡沫油面热稳定性试验。观察高温条件下三相泡沫的形态变化过程,并用热电偶测定试验过程中的油品温度,优选2种适合制备防灭火三相泡沫的超细粉体。结果表明:向泡沫灭火剂中加入超细粉体,可使其在高温下的稳定时间延长10倍以上;对于空心玻璃微珠和炭粉,泡沫灭火剂的油面热稳定性随粉体添加量的增加而增强,发泡倍数随粉体添加量增加而减小,炭粉对发泡性能的影响更为显著,空心玻璃微珠和炭粉的最优添加量(质量分数)分别为11.2%和13.2%;高温条件下,粉体在泡沫表层形成致密外壳,阻碍油品与环境的传热传质过程,防止油品复燃。     

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。     

绿色环保矿用充填泡沫制备及影响因素研究

采用单因素试验研究了醛酚配比(mA/mB)、脲素和三聚氰胺对矿用充填树脂中残余单体质量分数的影响,分析了固化剂对泡沫中残余单体的影响。结果表明,随mA/mB增大,发泡树脂的黏度和固体质量分数增加,羟甲基指数先减小后趋于稳定;残余醛质量分数增大,残余酚质量分数减小。添加脲素后,树脂的黏度降低,固体质量分数和羟甲基指数增加,残余醛质量分数逐渐减小,残余酚质量分数略有增大;当添加三聚氰胺时,树脂的黏度、固体质量分数和羟甲基指数增加,残余醛和酚质量分数均有所减小。红外光谱分析结果表明,脲素与残余醛生成了新化合物,而羟甲基化三聚氰胺与酚形成亚甲基桥结构。经固化剂发泡后,泡沫中的残余单体质量分数明显减小。其中,有机-无机复合固化剂制备的泡沫的甲醛和苯酚质量分数最小。     

溶菌酶和硫酸铝联用优化污泥脱水性能的研究

以污泥沉降体积、污泥比阻和污泥泥饼含水率为指标,考察了溶菌酶和硫酸铝联用时加药方式和加药剂量对活性污泥沉降性能及脱水性能的影响。结果表明,先投加溶菌酶后投加硫酸铝时污泥的脱水性能更佳,硫酸铝和溶菌酶的最佳投加量均为0.10 g/g TS(总固体),此时,污泥泥饼含水率和污泥比阻分别可达71.84%和0.68×1012m/kg,相比于硫酸铝单独调理分别降低了约5%和0.23×1012m/kg。污泥胞外聚合物(EPS)含量分析表明,溶菌酶和硫酸铝联用时显著降低了污泥中LB-EPS(松散附着性EPS)含量,在最佳投量下可将原污泥的LB-EPS中的蛋白质和多糖依次从(13.44±2.11)mg/L和(23.97±3.44)mg/L降至(1.72±0.32)mg/L和(8.69±0.15)mg/L,表明联合处理使得EPS中的水分得到释放,提高了脱水性能。     

含CaCO_3油田污泥复配红磷阻燃EVA的研究

以乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、油田污泥(OS)、红磷(RP)为原料,采用熔融共混的方法制备了EVA/OS/RP复合材料(EOS),并通过锥形量热仪测试(CCT)、极限氧指数(LOI)和烟密度测试(SDT)等手段研究其阻燃、抑烟性能。CCT结果表明,EOS3(OS质量分数为47%、RP质量分数为3%)的热释放速率、生烟速率与其他样品相比均显著下降,其热释放速率峰值仅为286.2 k W/m~2。LOI结果表明,适量的RP可以提高材料的LOI值,最高可达26.8%。SDT结果表明,在未点火条件下,EOS6(OS质量分数、RP质量分数分别为41%,9%)的光通量高达53.2%;在点火条件下,EOS5(OS质量分数、RP质量分数分别为43%,7%)的光通量为24.1%。     

聚丙烯酸酯褐煤阻化剂的热分析

为防止褐煤自燃,提升其存储和运输过程中的安全性,首次采用聚丙烯酸酯(PA)作为褐煤阻化剂,借助热分析(TA)技术研究其阻化作用。热重(TG)分析结果显示,PA具有良好的热稳定性,其在180℃以下未发生热分解;当温度高于600℃时,PA可以完全分解,在燃烧过程中不产生新的灰分;PA添加到褐煤中,对褐煤的起燃点温度、燃烧终了温度和最大质量损失温度均无明显影响,不影响褐煤原有的燃烧特性。阻化作用分析表明,添加PA能显著减小褐煤的CO释放量,有效抑制褐煤氧化。     

黄原胶对无氟泡沫灭火剂性能影响研究

为解决传统水成膜泡沫灭火剂（AFFF）对生态环境的不利影响,以天然表面活性剂无患子皂苷、碳氢表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱（CAB）和十二烷基磺酸钠（SDS）作为发泡剂,探究黄原胶（XG）对3种表面活性剂复配体系泡沫性能的影响。采用多种方法研究泡沫溶液的表面张力、粘度、发泡性、泡沫稳定性、泡沫灭油火的有效性等性能。结果表明：XG的加入对泡沫溶液的表面张力影响很小,随着XG质量分数的增加,泡沫溶液的发泡性能略有下降,而粘度快速提高。XG质量分数对泡沫稳定性有显著影响。根据《泡沫灭火剂》（GB 15308—2006）0.25 m2油盘火试验,当XG质量分数为0.30%时,极大地提高了泡沫的灭火性能,灭火时间为88 s,相比无XG添加时减少20 s;100%抗烧时间比无XG添加时增加504 s。实验结果为XG在无氟泡沫灭火剂中的潜在应用提供了依据。     

正交实验法确定阻垢分散剂药剂成分

拟采用正交实验的方法复配一种有机阻垢分散剂,通过实验方法制备出药剂,在同等温度、pH等条件下,测得对Ca^2+的去除性能。实验表明,在制备条件下,水杨酸钠、单宁、木质素磺酸钠的质量比分别为45%、30%和35%时,去除效果较好。     

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%。     

磁性Fe-Ti复合氧化物的制备及其对水中As(Ⅴ)的吸附研究

采用正/反向共沉淀法分别制备了不同铁钛配比的新型纳米复合材料——Fe3O4/TiO2。对以两种方法制备的材料的外观、磁性及对水中As(Ⅴ)的吸附性能进行了比较。结果表明,相同铁钛配比的材料具有类似的外观和磁性,随铁含量降低材料由黑灰色向乳白色转变,磁性随之减弱,当铁物质的量分数≤50%时,材料基本丧失磁性。正向共沉淀法制备的材料吸附性能优于反向共沉淀法,正向n(Fe)∶n(Ti)=9∶1材料的磁性最强,对砷的吸附性能也较好,对起始As(Ⅴ)质量浓度为0.5 mg/L的模拟含砷水,经3 h吸附,As(Ⅴ)的去除率达到90%以上。该材料为介孔结构,比表面积为279.1 m2/g,BJH平均孔径为7.14 nm。模拟吸附剂的自由沉淀与外加磁场的沉淀过程,在20 min内,二者的浊度去除率分别为19.4%和74.4%。