专题二(化学抑尘)13.

化学抑尘
2 粉尘湿润剂基础研究
2.1 湿润剂喷雾系统的抑尘机理研究 2.2 煤尘在湿润剂溶液中的湿润行为及其
影响因素研究
2.3 添加硫酸盐对表面活性剂湿润粉尘性
能的影响研究
2.4硅尘湿润剂溶液的抑尘性能研究
化学抑尘
2.1 湿润剂喷雾系统的抑尘机理研究
喷雾抑尘系统示意图
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2.1.1喷雾抑尘系统故障树
——化学抑尘剂的研究和应用
化学抑尘
早期研究应用
时间
1924’s
研究者
英国学 者 美国矿 业局 原苏联 学者
抑尘剂名
磺化碳氢化合物 衍生的化合物 Nonol W-433湿 润剂 有机酸和洗涤剂
应
用
防止巷道底板积尘飞扬, 抑制钻孔、爆破、装载作 业产尘 防治矿井煤尘
1930’s 1940’s
湿润煤尘
采矿是使用化学抑尘剂的先行者 1940’s以后化学抑尘剂不断发展 1970’s我国化学抑尘剂起步
5、必须建立相关的测试技术标准，粉尘粒径 相对效率应该作为重点测定内容。 6、喷雾液滴的最佳尺度和速度及湿润剂类型 和浓度对液滴尺度的影响是很有意义的研究 课题。
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2.2 煤尘在湿润剂溶液中的湿润行为 及其影响因素研究
研究目的
（1） 查清表面活性剂溶液与煤尘作用的特征； （2）发展表面活性剂选择的实验室测定原则； （3）验证实验室测定结果预测现场抑尘效果
2 、逻辑树理论证明喷雾系统的抑尘 效率可用数模表示，其具体形式根据 试验结果和现场条件确定。
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3、不能用沉降试验直接表示喷雾系统抑尘效 率，原因是喷雾系统粉尘与液体的作用时间 远比沉降试验的短。沉降试验能够反映粉尘 的特性、湿润剂的作用行为等，可用模型计 算喷雾系统效率。
4、分析尘粒与液滴的有效作用时间、含尘液 滴的膨胀现象、煤挥发成分的作用。
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Aerosol MA-80添加到蒸馏水和矿井水后的粉尘的毛细管上升试验结果
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不同煤尘样的毛细管上升增重和沉降时间的相关性
在0.1%的Aerosol OT-75溶液中
在0.1%的Igepal CO-610溶液中
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表 5-7 两种湿润剂复合后毛细管上升和沉降时间试验结果比较 Table 5-7 Capillary rise and sink test results for mixtures of two wetting agents 表面活性剂 Aerosol MA-80 Coal Dyne 100 Aerosol OT-75 Aerosol MA-80-Coal Dyne 100 Aerosol MA-80-Aerosol OT-75 上升试验 粗尘 >6 <5 20 30 31 细尘 16 <5 12 17 14 粗尘 >4 4 20 4 5 沉降试验 细尘 84 21 315 24 77
抑尘剂数量
1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
年
化学抑尘
粉尘湿润剂应用领域的统计(1985-1999)
50 45 40 35
粉尘湿润剂
43.4 41.3
百分数 /%
30 25 20 15 10 5 0 煤尘 未说明 水泥尘 KCl尘 爆破粉尘 石灰尘 铅尘 6.5 2.2 2.2 2.2 2.2
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化学抑尘剂的分类
按抑尘机理分
用于提高水对粉尘的湿 利用覆盖、粘结、硅化、 由强吸水剂组成，能使 化学抑尘剂 润能力和抑尘效果，适 聚合等原理防止粉尘飞 粉尘保持较高的含湿量 合于疏水性粉尘。 扬。 而防止飞扬。
粉尘湿润剂
粉尘粘结剂
粉尘凝聚剂
化学抑尘
化学抑尘剂成果检索
互联网和手工检索
美国《化学文摘》、《工程索引》、《科学 引文索引》、《世界专利》等数据库； 期刊杂志、政府研究报告等；
2、50%以上的抑尘剂配方为专利，论文也很 少给出抑尘剂的组成； 3、近年开发许多专用抑尘剂，如尾矿库抑尘 剂、路面抑尘剂、细颗粒物料和粉煤场抑尘 剂、爆破抑尘剂、硅尘抑尘剂、水泥抑尘剂、 煤仓抑尘剂、房屋拆除抑尘剂、石灰厂抑尘 剂、喷射混凝土抑尘剂等。
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4、近年抑尘剂构成更加复杂，其生 产工艺也更复杂，通用性和效率及成本 更高； 5、近年抑尘剂中有许多由高分子聚 合物组成，随着高分子化学材料的发展， 未来高分子材料将有望变得廉价； 6、为减少成本，一些抑尘剂由应用 现场附近工厂的废液、废渣组成。
应用领域
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粉尘湿润剂组成的统计(1985-1999)
45 40 35 39.1
粉尘湿润剂组成
30
百分数 /%
25 20 15 10 5 0
23.9 19.6
6.5
6.5 4.4
一元 活性剂
多元 活性剂
活性剂 与无 机盐
工厂 费液
无机物 试剂
未知
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化学抑尘剂性能测定方法
湿润型抑尘剂的测定
化学抑尘剂的基础 研究及其应用实践
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内容提要
1 概论 2 粉尘湿润剂基础研究 3 粉尘凝聚剂基础研究 4 粉尘粘结剂基础研究 5 抑尘剂应用实践
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1 概论
— 化学抑尘剂研究现状综述 前言
粉尘污染无处不在 粉尘控制困难和耗资 粉尘防治研究持续数百年至今
20世纪粉尘防治重要新进展之一：
湿润剂喷雾抑制煤尘效率的故障树
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分支树1
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分 支 树 2 3 4
化学抑尘
分 支 树 5 6
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2.1.2故障树的应用
对底事件进行分类 根据底事件的性质和特征，可分为5类（A、B、 C、D、E），详见P126表5-1 建立抑尘效率的数学模型
顶上事件 的概率： P() = P(Xi ) = P(A, B, C) 如除尘器的特征和现场条件已知： P() = P(A, B, C) = B1C1P(A) 如A、C已知： P() = P(A, B, C) = A1C1P(B)
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表 5-3 毛细管反向渗透试验测定结果 Table 5-3 Results for the capillary rise test 试验次数 1 3 2 3 2 2 4 6 3 3 1 1 溶液吸收量，g 0.27 0.28 0.29 0.30 0.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.39 粉尘增重百分比，wt% 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 19.5
注：单种表面活性剂的浓度 0.1wt%，两种复合为 0.2wt%。
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2.1.4 小结 1、粉尘沉降时间和毛细管上升行为没有普遍 相关性，两者之一测定结果不完全反映湿润 剂的湿润粉尘的特征。
2、当现场作用机理和条件与室内实验相匹配 时，室内试验结果才可为实际所用。沉降试 验结果可用于煤尘穿过水中的情况。 3、沉降试验有极限性。毛细管上升试验，煤 尘吸湿量比溶液的上升高度更能反映湿润效 果。
粘附
膨胀
比面增大
（3）湿润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。
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煤挥发性成分对湿润剂影响的分析
化学抑尘
2.1.4 小结
1 、建立用湿润剂喷雾抑尘的故障树， 反映系统相关因素和它们的因果逻辑 关系。底事件发生概率已知，可计算 底事件重要度顺序和顶上事件发生概 率。
湿润角测定、表面张力测定、电位测定、沉降试
验、毛细管上升试验、下向渗透试验、动力试验等 粘结型抑尘剂的测定
表面张力、渗透行为、粘结强度、作用性能等（用
流体力学、土力学和岩石力学测定方法和现场试验） 凝聚型抑尘剂的测定 吸水倍率、周期吸湿、放湿行为、现场验证等
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结论 1、现有的抑尘剂主要用于防治煤尘；
湿润剂喷雾 抑尘系统的 效率可用数 模表示
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2.1.3 喷雾系统中颗粒凝并的机理分析
液滴捕获煤尘过程示意图
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在水中添加湿润剂的优点
（1）湿润剂能够降低液滴的表面张力，让 尘粒能够容易地被液滴吞没，从而达到较高的 碰撞效率。
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（2）尘粒被液滴吞没的现象使液滴体积 增大，进而增大了液滴粘附尘粘的有效面积。
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4、时间、表面活性剂浓度、煤尘 粒度、水的成分等都能影响湿润性 能。 5、现场应该避免盲目应用表面活 性剂，表面活性剂的作用应该在现 场中验证。 6、复合表面活性剂代替单一活性 剂达到相同的要求。
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2.3 添加硫酸盐对表面活性剂湿润粉 尘性能的影响研究
问题提出
1、美国人发现：二（2-乙基己基）磺基琥珀酸钠 溶液添加多价负离子可提高对煤尘的湿润效果。
有效性；
（4）比较不同的湿润特征测定方法的相关性。
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应用的测定方法和测定结果
毛细管反向渗透试验
反 向 玻璃管长120 mm，内径8 mm， 渗 下端装有一10 mm直径过滤纤维膜。 透 试 煤尘为-42目，试样煤尘用量约2g， 验 粉尘柱高约60 mm。 装 置
沉降试验
将煤尘倒到液面上，记录下粉 煤沉降到液面以下经过的时间。使 用50~100 ml溶液和0.3~0.5 g煤尘
3类抑尘剂数量
湿润剂数量
粘结剂数量
凝聚剂数量
12
11 11 10 9 9 8 7 7 7 6 5 5 4 3 4 3 2 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 3 5 4 3 2 22 2 1 0 0 0 0 22 2 2 1 5 4 5 4 4 3 7 6 55 6 8
10 8 6 4 2 0
1965~1999年，上述数据库摘录的抑尘剂专 利和文献近300条； 近15年，100多条（内容详见书中表1-1）。
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根据作用机理对抑尘剂的分类及所占比重 （1985-1999）
6%
粉尘 凝聚剂
50%
粉尘粘结剂 粉尘湿润剂
44%
化学抑尘
根据化学机理对粉尘粘结剂的分类及所占比重 （1985-1999）
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吸收增重/%
浓度/%
在毛细管上升10 min期间湿润剂溶液浓度与煤尘湿润增重的关系
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48小时期间3种表面活性剂和煤尘作用的毛细管上升试验结果
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7种表面活性剂溶液在初始2 min 内的毛细管上升测定结果
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表 5-6 粗细煤尘毛细管上升湿润试验结果
Table 5-46Capillary rise test results for different size distribution dust samples 粗 溶液 Aerosol MA-80 Surfynol 465 Aerosol AY-65 Aerosol OT-75 Monowet MO-70E Dustally Pluronic L-72 Gemtex SC-40 Product 55 Tryfac 610-K Aquadyne Local Coal Dyne Compound MR D-Dust 上升高度 mm 25 13 25 19 15 10 13 11 15 5 9 5 10 7 9 尘 增重 wt% 32.5 21.8 20.1 17.0 15.9 15.1 14.9 14.2 12.3 11.8 11.8 10.1 9.9 8.8 6.1 细 上升高度 mm 25 6 25 9 8 10 7 11 15 3 3 5 10 5 4 尘 增重 wt% 18.0 10.3 10.3 10.1 9.4 6.9 6.4 8.8 6.4 6 5.1 6.4 9.0 6.8 6.4 增重比 （粗/细） 1.81 2.12 1.95 1.68 1.69 2.19 2.33 1.61 1.92 1.97 2.31 1.58 1.10 1.29 0.95
注：煤尘重2 g；表面活性剂为Surfynol 465, 浓度1 wt%；增重百分比为增重除以样品重。
化学抑尘
6种表面活性剂在0.1%浓度下对一种可湿润煤尘的毛细管上升试验结果
化学抑尘
6种表面活性剂在1.0%浓度下对一种可湿润煤尘的毛细管上升试验结果
化学抑尘
浓度增加 可湿润性 减弱
用Compound MR湿润石英粉尘的毛细管上升试验结果
20 29
覆盖和聚合
无机物 化学硅化
有机物化学 粘结和固化
51
化学抑尘
化学抑尘剂以专利和论文形式发表的比例统计 (1985-1999)
80 70 60 67 57 56
44 55
论文
专利
百分数/%
50 43
40
45
33 30 20 10 0 凝聚剂 湿润剂 粘结剂 3类抑尘剂
抑尘剂类型
化学抑尘
1985~1999期间开wk.baidu.com的抑尘剂数量统计