关于对利用井下采煤水配制乳化液的几点思考

关于对利用井下采煤水配制乳化液的几点思考摘要：众所周知，随着我国井下采煤所需要的液压系统的标准变得越来越高，为了安全起见，我们所使用的液压支架大多采用水包油型的乳化液。本文首先对于乳化液的基本概念进行了简要的介绍，然后给出了几点有关于井下采煤水配制乳化液的思考，有利于乳化液的配制。

关键词：井下水乳化液配制

随着我们国家采煤自动化所具有的程度的不断提高以及液压支架的使用次数的不断提升，井下采煤所需要的液压系统具有越来越高的标准。以前我们采用的液压系统所具有的工作压力一般都低于每平方厘米70千克，然而，目前绝大多数的液压系统的工作压力都在每平方厘米200至300之间。在如此高的工作压力之下，液压油从破裂的油管所喷设出来的状态主要为雾状，如果其遇到300-400℃之间的热表面就容易引起火灾，因此，为了安全起见，我们现在所使用的液压支架大多利用水包油型的乳化液。

1 乳化液的基本概念

所谓的乳化液主要是指由两种彼此互不相溶的液体构成，例如水与油，如果其中有一个液体变成小液滴形态，并且较为均匀地扩散到剩下的另一个液体里面，进而呈现出乳状的外观，我们则称其为乳化液。所谓的水包油型的乳化液则是指将油分散于水里面，油作为内相，水则作为外相，其表示形式为O/W。一般情况下，水包油型的乳化液具有如下特点：经济性、安全性、防锈性以及润滑性等，因此，人们大多将其放在井下的液压支架中进行使用。

一开始我们在配制乳化液的过程中所需要用到的水属于中低硬水，就是说该水的硬度需要低于28DH°，然而，随着我国人口的不断增加以及生活生产用水的不断提高，在乳化液配制过程中用到的软水面临着匮乏的现象，因此，为了解决用水问题，我们需要研究怎样利用井下特高硬度的水来配制乳化液。

2 利用井下采煤水配制乳化液

2.1 乳化油的主要组成

我们知道，油与水属于无法相溶的两种液体，并且这两种液体的密度具有很大的差别，所以利用机械方法无法形成比较稳定的乳化液，如果需要将其组成较为稳定的水包油型的乳化液，我们需要利用表面活性剂，即乳化剂，与此同时，我们还需要具备润滑、防锈、消泡以及防霉特性的添加剂。所以说，在乳化油的配方中具有乳化剂、基础油以及其它类型的添加剂。经过科学分析，在使用乳化液的过程中，出现析油以及析皂的原因是因为在配液水里面具有许多钙离子以及镁离子，在乳化液的使用过程中，其与阴离子的表面活性剂进行复合，使得自身比较易于溶入水表面的活性剂，进而变成没法溶于水的钙盐与镁盐，降低了自身的乳化效果。通常情况下，乳化油中含有的乳化剂具有阴离子型的表面活性剂，例如环烷酸皂、松香皂、油酸皂以及磺酸盐等。而其含有的非离子型的表面活性剂则具有聚乙二醇型的非离子型表面活性剂，例如OP系列以及OS系列。对于多元醇型的非离子型表面活性剂来说，主要有司盘、吐温以及三乙醇胺等。我们在实际的试验中，重点比较观察阴离子和非离子型的表面活性剂在其配方过程中对于乳化液的稳定性具有怎样的影响，即析油与析皂的问题。下表就是我们的实验结果：

2.2 配液水

一般情况下，水质具有软与硬的分别，这种区别主要体现在溶解于水里面的钙盐与镁盐的含量。如果水中具有的钙与镁的含量比较多，则水所具有的硬度就比较大，反之，如果钙与镁的含量较少，则其硬度就比较小。依据实际经验，井下水所具有的平均硬度大约在40DH°至80DH°之间，将最终的试验分为两组，其中，序号为1的是将70DH°的人工硬水作为配液水，其配比的比例是95∶5，也就是将95%配液水与5%乳化油进行配制。序号为2的是井下配液水，即将井下水通过简单的混凝、沉淀以及过滤以后所获得的水，其硬度是

62DH°，配比的比例是95∶5，也就是将95%配液水与5%乳化油进行混合配制。

2.3 试验的结果

试验的最终结果如下所示：

通过上表我们可以看出，无论在哪一种实验条件之下，乳化油所具有的各个指标均能够符合基本标准，然而，在实际的使用情况下，通过一段时期的工作我们可以看出，利用配方1、配方2以及配方3进行配制所获得的乳化液发生了析油与析皂的现象，而采用配方4以及配方5进行配制则没有油和皂的析出现象。与此同时，上述5种配方所具有的最主要的区别是：由配方1一直到配方5，其非离子型的表面活性剂所具有的含量变得越来越大，这就表示阴离子的表面活性剂处于高压、高温以及长时间的使用情况时，能够与水里面的钙离子与镁离子发生一定程度的复分解反应，进而破坏掉乳化液所具有的稳定性，产生具有不溶性的钙皂与镁皂，其基本反应式如下所示：

由于非离子型的表面活性剂中具有在水里面不解离的_OH以及醚键-O-，并且稳定性能较好，因此，其抗硬水的能力也较强，不会受到pH数值的影响。所以，配方4 与配方5在实际的使用过程中具有比较好的稳定性，基本不会出现析油与析皂的现象。同时，分子结构里面的亲水基团还能够依据自身的需要进行适当地调节与改变，例如对于聚乙二醇型的非离子型表面活性剂来说，当环氧乙烷加成量变得越来越多的情况下，其亲水性能则越来越好。因此，对于具有较高硬度的配液水来说，其需要以非离子型的表面活性剂为主，以其他的表面活性剂为辅，将上述的乳化剂通过合理的调配与组合，才可以科学而又有效地对抗水里面所具有的钙离子与镁离子对于乳化剂产生的影响，进而满足利用硬水进行乳化液配制的基本要求。

3 结语

通过上面的叙述我们了解到，随着国家饮用水资源变得越来越匮乏，我们必须采用现如

今所具有的一切科学技术，通过科学地改进有关配方，提高乳化油所具有的抗硬水的能力，进而将采煤过程中所获取的井下水通过简单的过滤以及沉淀措施，配制有关乳化液，最终实现节约用水、保护环境的目的。

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