摘要
煤尘是煤矿生产环节中最严重的灾害之一，严重威胁着矿井作业人员的职业安全健康，制约企业安全生产。抑尘剂除尘是一种高效的煤矿除尘方法，然而目前对兼顾环保和抑尘效果的抑尘剂研究相对较少。为了提高矿井降尘效率、对煤尘进行综合治理，以减少其对环境和人体健康的影响，本研究通过改性和复配的方法制备了一种环保型复合抑尘剂。通过多种定性定量手段测试了该复合抑尘剂的抑尘性能和环境适应性，旨在为矿井粉尘防治提出一种新的解决途径，取得的研究成果包括以下内容: 首先，选取天然高分子材料黄原胶为改性原料，采用水溶液聚合法合成了粘度更适用于喷雾降尘的XG-g-PAM聚合物，作为复合抑尘剂的粘结剂。通过单因素实验筛选出各影响因素较优范围，结合响应面分析法确定了最佳合成条件为:丙烯酰胺添加量1.27 g,过硫酸钾添加量0.24 g,反应温度68.44℃;对改性前后的黄原胶进行红外测试，结果表明黄原胶成功与丙烯酰胺接枝。 其次，采用复配的手段确定了增润剂配方及最终复合抑尘剂的配比。通过表面张力实验筛选出4种绿色经济的表面活性剂，分别为脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-7)、异辛醇聚氧乙烯醚(JFC-E)、仲烷基磺酸钠(SAS-60)和椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-97);开展复配实验，结合接触角和沉降实验数据得出具有协同作用的组合为:SAS-60+JFC-E、AEO-7+JFC-E 和 CAB-97+SAS-60，其中，0.1％AEO-7+0.1％JFC-E润湿效果最好，表面张力为27.56 mN·m-1、接触角为42.9°、沉降时间为15 s，润湿性优于该复配体系下的两种单体;采用分子动力学模拟手段，从微观层面探究了 AEO-7+JFC-E复配体系及单一体系的相对浓度分布及水分子均方位移，验证了复配实验的准确性;结合粘度实验确定了复合抑尘剂的最优配比为0.12％XG-g-PAM+0.1％AEO-7+0.1％JFC-E。 最后，对环保型复合抑尘剂的应用性能进行了测试。制备的复合抑尘剂表现出良好的润湿性能，在短时间内接触煤尘时对大粒径煤尘具有更明显的润湿效果;抑尘剂作用于煤尘表面后，可以促使煤尘颗粒相互凝并，具有良好的成膜性，可在煤尘表面形成固化层;在7级风力作用下，喷洒抑尘剂后的煤粉仍表现出良好的抗风蚀性能，表明抑尘剂可有效防止煤尘的二次扬起;煤质影响实验证实喷洒抑尘剂后不会对煤质造成影响;环境友好性实验表明抑尘剂的PH呈中性，不会对人体和自然环境造成危害，不会对植物的发芽与生长产生负面影响，并且具备良好的降解性;通过喷嘴雾化特性实验，确定了压力扇形喷嘴具有最佳的雾化效果;喷雾降尘实验表明抑尘剂具有良好的降尘性能，全尘和呼尘的降尘效率分别为83.83％和78.64％,可有效改善矿井作业环境的空气质量。
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