新型煤尘润湿剂的实验研究

本文以实验为基础,探讨影响煤润湿性的主要因素并复配出安全高效多组分的润湿剂。首先对7种煤化程度不同的煤进行工业分析、元素分析、孔隙结构分析、扫面电镜及红外光谱分析和接触角的测定,分析煤尘的物理化学性质与其润湿性的关系,并用SPSS统计软件建立煤尘润湿性的最佳回归方程。其次,选出润湿效果好、安全性高、经济性效益好的表面活性剂单体和盐溶液作为复配原料并得出其相应的最佳添加量。关于煤尘物理化学性质与其润湿性的研究,结论如下：煤尘表面的脂肪烃和芳香烃是导致煤尘表面具有较强疏水性的根本原因,而煤尘表面含有的羧基、羟基、羰基等亲水性含氧官能团,使煤尘具有一定的亲水性；煤尘水分、灰分、挥发分、氧元素、氢元素含量越高,接触角越小,润湿性越好；固定碳和碳元素含量越高,接触角越大,润湿性越差；氮和硫元素的含量对煤尘的润湿性影响不大；粒度和比表面积越大,煤尘润湿性越好；孔径越大,润湿性越差。最后,通过多元逐步线性回归分析,得出煤尘润湿性的最佳回归方程：θ=72.881-1.774[氧元素]+1.052[孔径],即煤尘的氧含量和孔径是影响煤尘润湿性的主要因素。煤尘的氧含量越高,平均孔径越小,煤尘润湿性越好。关于新型润湿剂研究,结论如下：水中添加表面活性剂可以改善其对煤尘的润湿能力,但不是浓度越大越好,而是存在一个最佳浓度；非离子与阴离子表面活性剂复配的润湿效果比单一表面活性剂好,其中以快渗T和JFC复配后的润湿效果最好,阴离子和非离子表面活性剂复配要好于阴离子与阴离子表面活性剂复配；加盐能够改善溶液的润湿性,对阴离子型表面活性剂作用较强,对非离子型表面活性剂作用较弱。最终通过正交实验确定了2种润湿剂配方,并对新型润湿剂保水性、生理毒性及腐蚀性进行了检测,结果表明新型润湿剂保水效果较好,其毒性和腐蚀性均很小；经计算,使用新型湿润剂进行工作面喷雾降尘的成本仅占产值的不到0.3%,吨煤成本仅提高1.5元左右,新型润湿剂的经济效益高。