煤礦企業(yè)管理論文煤礦企業(yè)論文基于新型煤礦降塵劑配方的研究

1、煤礦企業(yè)管理論文煤礦企業(yè)論文：基于新型煤礦降塵劑配方的研究摘 要 針對煤礦井下開采過程中的粉塵危害，在綜合考慮了降塵劑的無毒害、無腐蝕性及原料成本等因素的基礎(chǔ)上，采用多種表面活性劑與助劑復(fù)配的方法,開發(fā)研制了一種新型煤礦用降塵劑。以浸潤性為實驗指標(biāo)，運用正交分析方法對降塵劑配方進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，得到降塵劑最優(yōu)配比為AESOPAEO防腐劑助劑1助劑2=1105115，最優(yōu)總濃度為0.4%。小試實驗表明該降塵劑除塵效率較水提高20%左右。關(guān)鍵詞 煤礦；降塵劑；配方隨著煤礦機(jī)械化程度的提高，井下粉塵危害已經(jīng)成為日益突出的老大難問題。煤礦的安全生產(chǎn)逐步深入人心。研究和實踐都表明，清水的降塵效果比較差，原因

2、是水的表面張力較大，阻止了水對粉塵微粒的濕潤1。在水中加入一定比例的降塵劑2，能夠增強(qiáng)水溶液對煤體及粉塵的濕潤能力，從而大大提高降塵效果。使用降塵劑防塵做為新的手段之一3，近幾年已經(jīng)被愈來愈多的煤礦所應(yīng)用，但目前所使用的降塵劑成本較高，且降塵效果不明顯。針對以上特點，筆者研制開發(fā)了一種價廉高效的煤礦用降塵劑。從小試實驗結(jié)果看，此降塵劑不僅可以減少煤礦開采用水量，降低煤礦開采成本，同時可以有效提高降塵效果。改善煤礦工人作業(yè)環(huán)境。1實驗1.1試劑、儀器試劑：60目煤灰，AES(化學(xué)純)，OP(化學(xué)純)，AEO(化學(xué)純)，CMC(化學(xué)純)，尿素(化學(xué)純，上海中秦化學(xué)試劑有限公司)，煤機(jī)用熱軋異型鋼，

3、自來水。儀器：JZHY-180型表面張力儀；YP202N型電子天平；TG328B型電光分析天平；85-2型恒溫磁力攪拌器；自制浸潤性實驗裝置(圖1)。1.2實驗實驗方法.1浸潤性實驗4將一定濃度降塵劑試液倒入水槽5中，高度1520 mm，將一張直徑4050 mm快速定性濾紙放在金屬環(huán)上，使玻璃漏斗口正對濾紙中心，然后從干燥器中取出試驗煤粉，稱量1 g倒入玻璃漏斗中，使其自然落在濾紙上堆成圓錐體。移開定位環(huán)6，轉(zhuǎn)動懸臂7，實驗粉塵堆下落，當(dāng)濾紙與降塵劑液面接觸時開始用計時器計時，金屬環(huán)與濾紙迅速沉入降塵劑試液中，實驗粉塵也隨之被浸潤而沉降至試液中。試驗粉塵全部沉降完所需時間即為浸潤時間。取三次沉

4、降時間平均值作為測定結(jié)果，每次測定值與平均值之間的偏差應(yīng)小于或等于7%，否則需重新測定。.2腐蝕性實驗5選用規(guī)格為50 mm×25 mm×2 mm(長×寬×高)的煤機(jī)用熱軋異型鋼6為腐蝕試樣。將用分析天平精確稱量的試樣全部浸入配制好的降塵劑溶液中，盡量放置在溶液中間位置，不與容器壁接觸。到達(dá)預(yù)定時間后取出試樣，先用水沖洗，然后用毛刷和橡皮擦去腐蝕產(chǎn)物，用吹風(fēng)機(jī)吹干。吹干后用分析天平稱量，精確到萬分之一千克。每組實驗至少取三個平行試樣。計算腐蝕率。腐蝕率R的計算公式：式中：M0-試驗前的試樣質(zhì)量，g；M-試驗后的試樣質(zhì)量，g。配方實驗.1表面活性劑7-8的

5、選擇OP9具有較強(qiáng)的發(fā)泡性、去污性和滲透性，具有優(yōu)良的抗硬水性和鈣皂分散性，對皮膚的刺激性也很小?？膳c陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑等復(fù)配使用。常溫，常壓下，測得的表面張力曲線如圖2。AEO是一種非離子表面活性劑，有良好的潤濕性和乳化性，通常用潤濕劑，可作油包水乳化劑。可與陰離子表面活性劑復(fù)配使用。常溫，常壓下，測得的表面張力曲線如圖3。AES10是一種性能優(yōu)良的合成陰離子表面活性劑，比肥皂更易溶于水，黃色油狀液體。有很好的脫脂能力并有很好的降低水的表面張力和潤濕、滲透和乳化的性能。化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定在酸性或堿性介質(zhì)中以及加熱條件下都不會分解。原料來源充足，成本低，制造工藝成熟，產(chǎn)品純度高。AE

6、S特別容易與其他物質(zhì)產(chǎn)生協(xié)同作用，因此本文選它與非離子表面活性劑復(fù)配使用。從表面活性劑與其濃度的關(guān)系來看，表面活性劑OP，AEO，AES在一定的濃度內(nèi)較小，當(dāng)濃度范圍在0.1%0.4%時，測定的表面張力值范圍為：3545 mN/m。.2金屬防腐劑11-12及其它助劑的選擇煤礦井下由于環(huán)境特殊，溫度高，濕度大，設(shè)備腐蝕十分嚴(yán)重，降塵過程中的金屬防腐劑十分必要。所以在本降塵劑中加入一定量金屬緩蝕劑。此外，添加了微量的助劑1和助劑1，助劑1為粘結(jié)劑，可以提高水溶液對粉塵的粘附性。助劑2為發(fā)泡劑，利用泡沫龐大的總體積和總面積，增加泡沫液和塵粒的接觸面和附著力，增加粉塵與捕塵泡沫接觸的機(jī)會。通過參考相關(guān)

7、文獻(xiàn)資料并根據(jù)大量實驗結(jié)果，確定的配方組成范圍如下：AES：0.1%0.4%，OP：0.1%0.4%，AEO：0.1%0.4%，金屬緩蝕劑：0.01%0.1%，助劑1：0.01%0.1%，助劑2：0.01%0.1%，總的質(zhì)量濃度范圍：0.1%0.4%。.3正交實驗優(yōu)化配方以降塵劑對粉塵的浸潤速度為實驗指標(biāo)，選擇7個因素，每個因素確定3個水平，并考慮表面活性劑間的交互作用，選擇L27(313)正交表進(jìn)行配方優(yōu)化實驗。對正交試驗因素水平設(shè)計表中的二十七種配比，分別對其表面張力和浸潤性進(jìn)行測量。2結(jié)果與討論2.1極差分析正交試驗13-15結(jié)果見表1、表2。當(dāng)正交實驗以表面張力為實驗指標(biāo)時，根據(jù)直觀分

8、析結(jié)果表可知影響表面張力值的各因素的主次順序為B>G>E>C>D>A>B*C>F>A*C>A*B。優(yōu)組合為：B1G1E1C1D1A1F1。當(dāng)以浸潤性為實驗指標(biāo)時，本試驗指標(biāo)越小越好，由浸潤性實驗的直觀分析結(jié)果表可看出影響降塵劑浸潤性的各因素的主次順序為：B>E>C>A>A*B>G>A*C>F>B*C>D。確定優(yōu)組合為：B3E1C2A1G3F2D1或者B3E1C2A1G3F2D3。2.2優(yōu)配方的最優(yōu)化幾種優(yōu)配方的比較對三種優(yōu)配比的表面張力和浸潤性實驗進(jìn)行比較，結(jié)果如表3?？梢姡櫺Ч容^

9、好的兩組合的表面張力值也比較低，在30 mN/m左右，而表面張力低的浸潤效果并不好。所以綜上，筆者通過正交試驗的極差分析法初步分析了各實驗指標(biāo)所對應(yīng)的水平的影響大小和最優(yōu)水平取值，綜合考慮各指標(biāo)的影響因素的主次，各指標(biāo)隨影響因素的波動情況，從成本和性能兩個方面綜合考慮后得到最優(yōu)化配方為：在總質(zhì)量濃度為0.4%的情況下。配方的配比為AESOPAEO金屬緩蝕劑助劑1助劑2=1105115。金屬腐蝕性測定用選出的最優(yōu)配方與水進(jìn)行腐蝕性對比實驗。結(jié)果見圖5。從圖5中不同時間的腐蝕率曲線可以看出，雖然開始時降塵劑的腐蝕率較自來水的略高，但隨著時間的增長，降塵劑溶液的腐蝕率明顯減小，達(dá)到某一值時基本保持不

10、變。3結(jié)論(1)正交實驗得到了新型高效降塵劑的最優(yōu)配方配比為：AESOPAEO金屬緩蝕劑助劑1助劑2=1105115。(2)由于該降塵劑是用多種原料復(fù)配而成，且選用較常用的化工產(chǎn)品為原料，故價格低廉。(3)對人體無任何傷害，對設(shè)備基本無腐蝕，對環(huán)境無污染。(4)初步的實驗室降塵實驗表明，除塵效率較水提高20%左右，由于煤礦開采環(huán)境很難在實驗室模擬，且不同礦井的煤質(zhì)的理化性能差異較大，還需針對具體使用礦井，根據(jù)分析結(jié)果試驗降塵劑最佳配比。參考文獻(xiàn)1李益海降塵劑的使用淺探J2004，1：22-262涂代惠，王振秀降塵劑兼具金屬緩蝕作用的可行性研究J中國礦業(yè)，1996，3：70-723趙玉岐，李改云

11、煤礦應(yīng)用化學(xué)降塵劑J勞動保護(hù)科學(xué)技術(shù)，1995，15(6)：59-604MT 764-1997，礦用泡沫除塵劑性能的測定方法S5JB/T 7901-1999金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸實驗方法S6GB-T 3414-94，煤機(jī)用熱軋異型鋼S7化學(xué)工業(yè)出版社組織編寫中國化工產(chǎn)品大全M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994：901-9098劉程，張萬福表面活性劑大全M北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，2003：25-379天津化工研究設(shè)計院一種潤濕型抑塵劑及其制備方法和用途P中華人民共和國：CN101003721a2007年7月25日10北京科技大學(xué)，一種礦用泡沫除塵劑P中華人民共和國：CN101385955A2009年3月18日11谷寧，李春梅表面活性劑與緩蝕劑協(xié)同效應(yīng)的研究J河北省科學(xué)院學(xué)報，2001，(4)：231-23312郭茹輝，馬淑芳，劉振法，等多功能環(huán)保型化學(xué)清洗緩蝕劑的研究