煤礦進(jìn)入深部開采后,煤體的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變,致使煤層的可注性降低,且煤層注水效果隨著時(shí)間的推移逐漸變差。選用螯合劑增加煤層注水效果,通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn):所注低滲透煤層中含有一定量的礦物質(zhì),螯合劑亞氨基二琥珀酸四鈉（IDS）可以使礦物質(zhì)解絡(luò)成離子,使原本處于封閉狀態(tài)的孔隙被疏通,水在煤層中的流動(dòng)性增強(qiáng);煤層中礦物質(zhì)離子的浸出量隨螯合劑IDS質(zhì)量濃度增加逐漸增大, IDS用量在質(zhì)量濃度為2 000 mg/L時(shí)性價(jià)比最高;IDS作用后煤樣的沖擊傾向性下降;含硫礦物質(zhì)（例如黃鐵礦）中金屬離子被螯合后硫被釋放,從源頭上減少了硫的含量,同時(shí)IDS又是可降解環(huán)保型螯合劑,其使用對(duì)環(huán)境無(wú)毒性影響。煤層注水添加螯合劑為復(fù)合動(dòng)力災(zāi)害防治提供參考。 

【文章來(lái)源】：重慶大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,43(04)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

煤樣X(jué)RD圖

選用螯合劑亞氨基二琥珀酸四鈉鹽(IDS)作為注水添加劑。IDS的分子結(jié)構(gòu)見圖2。由于IDS具有綠色環(huán)保、價(jià)格低廉、可降解性良好、螯合能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)IDS的陰離子可以和煤樣中的易沉淀離子形成穩(wěn)定常數(shù)高、具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的配合物,在較寬的pH范圍內(nèi)具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性能,可以將IDS作為螯合劑代表應(yīng)用到煤層注水中。根據(jù)Cokesa 等[17]的研究表明,一些金屬離子與 IDS 絡(luò)合后的絡(luò)合物如Ca(II)-IDS和 Fe(II)-IDS 等可以滿足生物降解性標(biāo)準(zhǔn),因此其使用對(duì)環(huán)境無(wú)毒性影響。測(cè)定IDS作用后煤樣的含水率與孔隙率,結(jié)果見表2。

將煤樣粉碎后過(guò)1 mm篩,用電子分析天平稱取10 g煤樣以固液比1∶ 10將煤樣浸泡一段時(shí)間,取上清液離心過(guò)濾后采用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP)測(cè)定注水添加劑IDS作用后煤中的離子遷移情況,結(jié)果如圖3所示。從圖3中可以看出,IDS作用后Si,Al,Fe,Ca,K,Mg,Cu,Pb,Cr,Cd幾種離子被螯合解絡(luò);Al離子浸出比水浸泡后高2.8倍,Si離子高2.7倍,Ca離子高4.2倍,Mg離子高5.3倍,Fe離子高42.8倍,K離子高3.9倍;Cu,Pb,Cr,Cd幾種元素因?yàn)楹枯^低圖中顯示不明顯,在此不予以考慮;因?yàn)镮DS本身帶有Na離子,所以在此不測(cè)Na離子含量變化情況。Fe離子主要賦存在黃鐵礦中,Fe離子被螯合后,黃鐵礦中的硫與溶液中鈉離子結(jié)合形成可溶性物質(zhì),從源頭降低了硫的含量,降低了煤燃燒后產(chǎn)生污染物的含量,為環(huán)境保護(hù)提供助力。從各種金屬離子浸出情況來(lái)看,螯合劑IDS可以將金屬離子從礦物質(zhì)上解絡(luò)下來(lái),原本處于封閉狀態(tài)的孔隙被疏通,經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)直接改變了原始狀態(tài)下煤層的孔隙結(jié)構(gòu)類型,進(jìn)而使得煤體的孔隙度發(fā)生相應(yīng)變化,從而增加注水效果。


本文編號(hào)：3140229