Basic characteristics of mine dust suppression foam and the quantitative evaluation method of its performance
WANG Hetang;ZHANG Qi;WANG Deming;LI Xingcheng;XU Chaohang
中国矿业大学 矿山瓦斯粉尘灾害技术基础研究国家级专业中心实验室中国矿业大学 安全工程学院北京大学 工学院武汉理工大学 安全科学与应急管理学院
源头抑制粉尘产生和飞扬是矿山粉尘防控的优先方向;泡沫作为一种含有发泡剂的气液两相介质,具有接尘面积大、黏附粉尘能力强、润湿粉尘速度快的独特优势,是一种高效的抑尘手段,尤其是对呼吸性粉尘有很强的抑制能力。但过去对抑尘泡沫本身形态及性能研究较为缺乏,导致在抑尘泡沫制备与利用中有一定盲目性,制约该技术在矿山的低成本应用。为此,采用理论推导、实验研究、定量分析等相结合的方法,研究了抑尘泡沫排液过程及规律、抑尘泡沫微观形态、性能影响机制及定量评估方法。结果表明:排液因子w 与发泡过程的泡沫柱高度、泡沫含液量相关,即抑尘泡沫高度越高、含液量越大,排液因子w 越小,利用排液模型计算得到的排液因子w、理论排液曲线预测值与实验值有较好的一致性;泡沫尺寸分布、平均直径随发泡剂的添加浓度(质量分数) 变化而变化,当发泡剂质量分数小于0.1% 时泡沫均匀性较差、数量较少,提高其质量分数至一定范围(0.3%~0.6%) 后,泡沫均匀性和数量都有改善,泡沫可获得较大半衰期,其形态难以被破坏,但发泡剂质量分数大于1% 时,泡沫的数量下降、大粒径气泡增多;在发泡剂中加入聚合物羟乙基纤维素的质量分数小于0.3% 时对溶液在煤尘接触角无明显影响,但质量分数增大后接触角比未添加前有所提升,在发泡性能和稳泡性能方面,加入0.1% 聚合物可达到较好地提升抑尘泡沫的产生效率和稳定性。基于从抑尘泡沫产生、输运到其作用于截割尘源全过程剖析,提出了抑尘泡沫性能的评价指标体系,并给出了抑尘泡沫性能定量评估准则及4 个评价等级的判定依据。
mine dust;dust suppression foam;foam morphology;foam performances;evaluation methodology
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