综放工作面表面活性剂的降尘技术研究

本文通过理论研究、数值模拟、实验分析、现场测定相结合的方法,对表面活性剂降尘工艺及其应用技术进行了全面、系统的研究。有针对性的对兖矿集团兴隆庄煤矿在采掘过程中产生的煤尘的各种微观特性进行了研究。利用WINNER99显微颗粒图像仪和WINNER3001干粉粒度测试仪对采用滤膜法和人工法取样的综放工作面喷雾前后各生产工序产尘的粒度、粒径分布、矿尘形状以及所带电荷进行了测定,对3煤有了全方位的了解,并得到了喷雾降尘对各工序产尘的平均粒径及其分散度影响的定性变化规律;根据防尘用水的标准,对防尘用水的微观性质进行了综合的研究。 对喷雾射流雾化降尘机理和喷雾降尘机理进行了系统的阐述,对添加表面活性剂后提高喷雾降尘效果的机理进行了分析,指出由于表面活性剂能够减少水的表面张力,从而减小了从喷嘴喷出的液滴的尺度,也就增加了喷出液滴的颗粒数量和粘附尘粒的比表面积,这些优点使抑尘效率得到提高;对表面活性剂的种类和性能进行了简要介绍,并对防尘用水中添加表面活性剂后能提高降尘效果的机理进行了分析,指出了在矿井防尘用水中添加表面活性剂的必要性;在表面活性剂溶液中加入无机物(NaCl等)或者有机物(Alcohol等),然后对煤粉试片进行了溶液表面张力和接触角的测定,得出了在溶液中加入小分子化合物是能够提高表面活性剂溶液润湿能力的;就不同粒度煤粉试片进行了接触角的测量,发现粒度不同的煤粉试片的接触角有很大的差别,说明煤尘的形状可以影响表面活性剂的润湿能力;并且对煤样的空隙率进行了测定和分析,完善和拓展了表面活性剂的降尘理论。 通过表面活性剂单体溶液表面张力和接触角的实测结果以及根据选用表面活性剂的原则,从数十种表面活性剂中确定了降尘效果较好的10种单体表面活性剂;实践证明,复合表面活性剂溶液的降尘效果更为出色,因此对优选出的10种单体表面活性剂进行复配,经过一系列严格控制外部环境的试验,研制出了降尘效果最好的复合溶液C,同时也对复配原理进行了验证。