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煤炭学报 2021年第2期46卷 602-613页

作者：夏文成毛玉强中国矿业大学化工学院江苏徐州221116

孔隙润湿是影响多孔矿物(焦渣、褐煤、冶金渣等)可浮性的重要因素之一,然而准确、定量表征孔隙润湿的方法鲜有研究,润湿液体性质与孔隙润湿规律之间的内在联系还未被充分地揭示。采用原样和疏水活性炭开展基于液体物理性质的孔隙润湿规... 详细信息

孔隙润湿是影响多孔矿物(焦渣、褐煤、冶金渣等)可浮性的重要因素之一,然而准确、定量表征孔隙润湿的方法鲜有研究,润湿液体性质与孔隙润湿规律之间的内在联系还未被充分地揭示。采用原样和疏水活性炭开展基于液体物理性质的孔隙润湿规律研究,建立低场核磁共振(^(1)H LF-NMR)测得^(1)H LF-NMR孔隙率与称重法计算得到的称重孔隙率之间的定量关系,探讨^(1)H LF-NMR检测样品在4种液体中润湿不同时间后的孔隙润湿率的可行性;研究4种液体对样品中不同尺寸孔隙的润湿规律;通过计算收缩数,揭示液体物理性质在样品孔隙润湿过程中的影响机理。结果表明:原样和疏水样品在4种液体中润湿后,^(1)H LF-NMR孔隙率与称重孔隙率具有一次函数关系,故该设备可定量表征出4种液体对原样和疏水样品中孔隙的润湿率。4种液体润湿原样和疏水性样品时不同尺寸孔隙均符合“快增—稳定”的规律,润湿速率由快到慢的转折点在5 min处,总孔的润湿率与润湿时间均符合一级动力学方程,纯水对原样具有最大的总孔润湿速率但对疏水样品的总孔润湿速率却最小。对于原样,纯水具有最大微孔和过渡孔润湿率,正丙醇和正十六烷具有最大中孔润湿率且对疏水样品中孔润湿率相似,而硅油对所有孔隙润湿率都最小;60 min孔隙润湿率(除中孔)随收缩数增加而线性降低,表明液体黏度主导孔隙润湿过程。按照疏水样品微孔和过渡孔润湿率递减排序依次为正丙醇、正十六烷、纯水、硅油;60 min孔隙润湿率随收缩数增加先升高后降低,反映出表面张力和黏度对孔隙润湿过程的协同作用。

关键词：多孔矿物孔隙润湿低场核磁共振润湿液体收缩数

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基于LNMR的表面活性剂对高阶煤孔隙润湿效果研究

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煤炭科学技术 2023年第S2期51卷 111-120页

作者：杨明张涛张学博徐靖韩龙祥马骥河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003 煤炭−安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003 煤矿灾害防治教育部重点实验室河南焦作454003 瓦斯地质与瓦斯治理省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454003

高阶煤微小孔发育但具有弱吸水性的特征。从微小孔隙角度出发研究不同类型表面活性剂对高阶煤润湿性的改善效果,对高阶煤防尘降尘具有重要意义。以山西赵庄矿、贵州糯东矿高阶煤为研究对象,利用低场核磁共振测定系统(LNMR),开展煤样沉... 详细信息

高阶煤微小孔发育但具有弱吸水性的特征。从微小孔隙角度出发研究不同类型表面活性剂对高阶煤润湿性的改善效果,对高阶煤防尘降尘具有重要意义。以山西赵庄矿、贵州糯东矿高阶煤为研究对象,利用低场核磁共振测定系统(LNMR),开展煤样沉降试验、煤样-溶液渗吸孔隙水分布测定试验,分析表面活性剂溶液在不同复配比例条件下对高阶煤样的微小孔隙润湿性改善规律。结果表明:8种表面活性剂单体溶液沉降中,煤样在表面活性剂溶液中的沉降速率随着质量分数的增加逐步增加,在质量分数0.5%时各溶液的煤样沉降速率趋于平衡,其中曲拉通X-100(X-100)、脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC-U)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的沉降效果较其他表面活性剂溶液要快。基于低场核磁共振试验T^(2)谱煤样润湿双定量评价方法,研究发现3种优选的表面活性剂溶液在质量分数均为0.5%的条件下,采取体积比为1∶1、1∶2、2∶1的复配方式时,复配溶液对高阶煤微小孔隙润湿性均起到了协同增效作用,且复配表面活性剂溶液的润湿改善效果均高于表面活性剂单体溶液;非离子表面活性剂JFC-U溶液与阴离子表面活性剂SDBS溶液进行体积比为2∶1复配时对于改善高阶煤润湿的效果较为明显;非离子型与非离子型表面活性剂的复配溶液中,复配表面活性剂溶液对煤样的润湿改善效果与JFC-U的含量呈正相关。研究结果可为煤矿湿式防尘时表面活性剂类型的选取以及煤样润湿性的研究方法提供参考。

关键词：高阶煤孔隙润湿核磁共振表面活性剂微小孔

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不同复配表面活性剂对高阶煤孔隙润湿效果的影响研究

不同复配表面活性剂对高阶煤孔隙润湿效果的影响研究

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作者：张涛河南理工大学

学位级别：硕士

煤层注水是一种广泛应用的源头湿式降尘措施,可有效降低矿井采掘过程中的粉尘浓度,但由于高阶煤变质程度深、表面亲水性差的特征以及具有较为发育的微小孔,导致煤层注水润湿效果较差,难以在煤层开采前均匀润湿煤体孔隙,而表面活性剂是... 详细信息

煤层注水是一种广泛应用的源头湿式降尘措施,可有效降低矿井采掘过程中的粉尘浓度,但由于高阶煤变质程度深、表面亲水性差的特征以及具有较为发育的微小孔,导致煤层注水润湿效果较差,难以在煤层开采前均匀润湿煤体孔隙,而表面活性剂是一种双亲化合物,表面活性剂复配对煤样润湿性改善效果可以起到协同增效作用,有效降低溶液的分子间作用力,使煤样更容易被溶液润湿。复配表面活性剂溶液对高阶煤样润湿性的研究多集中在煤样表面润湿性方面,煤样孔隙润湿性研究内容存在不足,并且在实验研究方法上存在误差大、准确度低等问题。为了研究复配表面活性剂对高阶煤孔隙的润湿效果,本文采用实验研究与数据分析相结合的方法,从孔隙润湿性的角度出发,以山西赵庄矿（ZZ）和贵州糯东矿（ND）的高阶煤为研究对象,选用4种不同的阴离子型和4种不同非离子型表面活性剂单体,对其进行煤样沉降实验以优选出3种单体试剂,将优选试剂按照1:1、1:2、2:1的比例进行复配,利用低场核磁共振技术（LNMR）,进行低场核磁共振-溶液浸润煤样渗吸实验和低场核磁共振-加压注液实验,对复配表面活性剂溶液作用于煤样后孔隙润湿性的改善程度进行定量评价。研究结果表明:在8种表面活性剂单体溶液煤样沉降实验中,ZZ、ND煤样在曲拉通X-100（X-100）、脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC-U）和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）溶液中的沉降速率较其他表面活性剂单体溶液效果显著,且在质量浓度为0.5%时各溶液中的煤样沉降速率开始有趋于缓和的变化,故将质量浓度为0.5%的X-100、JFC-U、SDBS单体溶液作为复配方案中的优选单体试剂。在9种表面活性剂溶液复配方案中,非离子表面活性剂JFC-U溶液与阴离子表面活性剂SDBS溶液按2:1复配溶液对于ZZ、ND高阶煤煤样孔隙的微小孔润湿率δ_t、孔隙水流动速率T2gm均有较好的表现,润湿性的改善效果最为显著。通过加压注液低场核磁共振测定实验,对JFC-U:SDBS=2:1的复配表面活性剂溶液以及蒸馏水在加压状态下的孔隙润湿效果进行定量评价,发现ZZ、ND煤样在复配溶液中较蒸馏水关于微小孔水分吸附平衡时间、润湿率以及整体孔隙水流动速率均得到明显提高。该论文有图48幅,表13个,参考文献75篇。

关键词：高阶煤孔隙润湿低场核磁共振表面活性剂加压注液

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