杉木锯屑基高吸水抑尘材料制备及效果分析

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 51; no. 2; pp. 232 - 242
• Main Authors: 周刚, 李帅龙, 徐乙鑫, 李琳, 孟群智, 王琪
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 山东科技大学 矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东 青岛 266590 01.02.2023; 山东科技大学 安全与环境工程学院,山东 青岛 266590; 阿尔伯塔大学 土木与环境工程系,加拿大 埃德蒙顿 T6G2R3; 山东科技大学 矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东 青岛 266590%山东科技大学 安全与环境工程学院,山东 青岛 266590
• Subjects: 杉木锯屑; 煤层润湿; 高吸水凝胶; 煤矿粉尘; 抑尘机理
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-1102

TD714; 煤矿生产及运输过程中存在大量煤炭残渣和粉尘,对作业环境和当地居民造成极大影响,为提高抑尘剂的抑尘效率,改善作业空间及周边环境,笔者遵循废物利用原则,实现了废物再利用.提出了以杉木锯屑为原材料,经过NaOH、Na2SO3等溶液处理后获得脱木素木粉(DWF),通过微波辅助-原位合成的手段,制备了一种新型绿色高吸水抑尘剂(AA-DWF-PAM/GD).试验结果表明:借助SEM、FTIR、TG-DTG及溶胀动力学试验手段,对AA-SW-PAM/GD的微观形貌、反应机理、热稳定性及吸水性能进行研究,发现该抑尘剂呈现网状空间结构且稳定性较高,DWF与丙烯酸(AA)和聚丙烯酰胺(PAM)反应良好,在73 ℃之前不会发生任何活性破坏,且最高吸水倍率为325倍,在NaCl、MgCl2、CaCl2三种盐溶液溶度为1％时,最高吸盐水倍率为100左右.在AA-DWF-PAM/GD与煤尘性能测试中发现,当风速14 m/s时抑尘率在90％左右;抑尘材料与煤混合后的燃烧后,热释放速率提高了4.53 kW/m2,燃烧时间延长了15 s左右,在喷洒使用后不会对煤的热值产生负面影响.分子动力学模拟(MS)结果表明抑尘剂主要作用于煤?水界面处,煤?水界面吸附层的厚度增大至28×10?6 mm (13×10?6～41×10?6 mm),促进了水分子在煤表面的扩散,吸引水分子向煤层方向迁移,添加AA-DWF-PAM/GD后水分子的自扩散系数(D)增加了4.3×10?9 m2/s,提高了煤层表面的润湿性.总的来说,该抑尘剂具有成本低、绿色环保、抑尘性能强的优势,有望使其在煤矿现场大规模应用推广.