本文關(guān)鍵詞：礦用新型膠體防滅火材料的制備及其性能實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：火的存在促進(jìn)了人類文明的進(jìn)步,帶動了社會的發(fā)展。在人類的控制范圍內(nèi)的物質(zhì)燃燒能給人類帶來益處,但超過了人類的控制范圍的燃燒將給人們帶來災(zāi)難。煤炭自燃對井下工作人員的生命造成威脅,同時(shí)使國家經(jīng)濟(jì)蒙受不可估量的損失。目前,煤炭火災(zāi)依然存在,給人類帶來災(zāi)難。煤炭火災(zāi)可升高井下溫度,成為很多煤礦井下災(zāi)害的導(dǎo)火索。煤炭發(fā)生自燃時(shí),不但會產(chǎn)生CO等有毒有害氣體,還會使瓦斯在高溫條件下發(fā)生爆炸。煤炭火災(zāi)危害性極大,成為煤炭科技進(jìn)步的絆腳石。目前用于防治煤自燃的凝膠防滅火材料在進(jìn)行煤炭防滅火時(shí)雖然能取得一定的效果,但是會產(chǎn)生刺激性氣味,惡化井下環(huán)境,不利于井下工作的進(jìn)行。為了有效地防止煤炭自燃,彌補(bǔ)當(dāng)前大多數(shù)凝膠防滅火材料的不足,研制出新的凝膠防滅火材料,它是由聚合物羧甲基纖維素鈉、交聯(lián)劑聚氯化鋁和促凝劑葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯配備而成的。該材料無毒、無污染、易降解并且價(jià)格低廉,對于減少災(zāi)害損失,保護(hù)井下環(huán)境具有重要作用。首先通過正交實(shí)驗(yàn)對比分析,選擇出合適的凝膠材料配比比例:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%的聚合物與交聯(lián)劑及促凝劑的合適配比比例為100:8:2,按照這種比例配制出的聚合物凝膠性能良好。然后根據(jù)煤礦防滅火材料應(yīng)具備的特性,對凝膠的成膠時(shí)間、滲透性、熱穩(wěn)定性、強(qiáng)度、阻化性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。凝膠的成膠時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:促凝劑對膠體成膠時(shí)間的影響較大;在一定范圍內(nèi),凝膠成膠時(shí)間隨溫度的升高而降低;在聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%—2.0%范圍內(nèi)時(shí),聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)對凝膠時(shí)間影響較大,隨著聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,其對成膠時(shí)間還有一定的影響,但是逐漸減弱,整體來說,凝膠時(shí)間隨聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而降低;在能形成穩(wěn)定膠體的范圍內(nèi),隨著交聯(lián)劑與聚合物比例的升高,成膠時(shí)間逐漸降低。凝膠的滲透實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:滲透率隨著促凝劑用量的升高而下降,羧甲基纖維素鈉的含量對滲透率的影響較為復(fù)雜,不成明顯比例關(guān)系。熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明凝膠的熱穩(wěn)定性較好:聚合物凝膠和水的失水率都隨著溫度的升高而增大;在不同的溫度下,聚合物凝膠的失水率都比自來水的失水率要低,溫度越高,聚合物凝膠的失水率比自來水的失水率低的越多。凝膠強(qiáng)度測定實(shí)驗(yàn)表明:羧甲基纖維素鈉的含量對凝膠強(qiáng)度的影響較大。采用程序升溫的實(shí)驗(yàn)方法,借助色譜分析儀分析煤氧化過程中指標(biāo)氣體濃度變化規(guī)律,得出聚合物凝膠對煤樣的阻化特性:凝膠對不同煤樣的阻化效果不盡相同,這可能與煤的變質(zhì)程度有關(guān),總體來說凝膠對煤體氧化具有很好的阻化作用。最后在實(shí)驗(yàn)室模擬礦井火災(zāi),對燃著的煤體進(jìn)行凝膠灌注,記錄煤體溫度并對煤體內(nèi)部氣體采集分析,通過一定時(shí)間,溫度和指標(biāo)氣體濃度均降低到煤體著火前水平,煤體火災(zāi)得到抑制,表明聚合物凝膠性能可靠,具有良好的防滅火特性。本文所研究的聚合物凝膠為防治煤炭自燃提供了一種新的技術(shù)手段,具有廣闊的發(fā)展前景。
【關(guān)鍵詞】：煤礦火災(zāi) 成膠時(shí)間 熱穩(wěn)定性 阻化 滅火實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD752.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 前言11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究綜述12-19
• 1.2.1 膠體防滅火技術(shù)的構(gòu)成14-17
• 1.2.2 膠體材料的成膠機(jī)理17-18
• 1.2.3 膠體材料的防滅火機(jī)理18-19
• 1.2.4 膠體材料的特性及應(yīng)用研究19
• 1.3 存在的問題19-20
• 1.4 本文研究的內(nèi)容和目標(biāo)20
• 1.5 研究技術(shù)路線和實(shí)驗(yàn)手段20-23
• 第二章 新型膠體滅火材料成分含量選擇實(shí)驗(yàn)研究23-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器23-24
• 2.2 新型膠體滅火材料中聚合物含量選擇24-28
• 2.2.1 質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為A、B、C、D的聚合物溶液的配備25-26
• 2.2.2 A、B、C、D四種濃度聚合物溶液粘度實(shí)驗(yàn)研究26-28
• 2.2.3 聚合物含量的確定28
• 2.3 新型膠體滅火材料中交聯(lián)劑的選擇28-30
• 2.3.1 E、F、G三種質(zhì)量分?jǐn)?shù)的交聯(lián)劑與聚合物C混合的實(shí)驗(yàn)研究29-30
• 2.3.2 新型膠體滅火材料中交聯(lián)劑含量的確定30
• 2.4 新型膠體滅火材料中促凝劑含量的選擇30-33
• 2.4.1 H、I、J三種含量促凝劑與C聚合物和F交聯(lián)劑混合實(shí)驗(yàn)研究31
• 2.4.2 新型膠體滅火材料中促凝劑含量的確定31-33
• 第三章 新型膠體防滅火材料性能研究33-55
• 3.1 新型膠體成膠時(shí)間33-38
• 3.1.1 成膠時(shí)間的測量34
• 3.1.2 初始pH值對成膠時(shí)間的影響34-35
• 3.1.3 溫度對成膠時(shí)間的影響35-37
• 3.1.4 聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)對成膠時(shí)間的影響37
• 3.1.5 交聯(lián)劑與聚合物比例對成膠時(shí)間的影響37-38
• 3.2 新型膠體在多孔介質(zhì)中的滲透性38-41
• 3.2.1 滲透率的測量方法38-40
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論40-41
• 3.3 新型膠體的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)研究41-43
• 3.3.1 受熱失水性測試方法42-43
• 3.3.2 受熱失水性結(jié)果及分析43
• 3.4 聚合物凝膠的強(qiáng)度測試43-46
• 3.4.1 膠體強(qiáng)度測試方法44
• 3.4.2 膠體強(qiáng)度測試結(jié)果及分析44-46
• 3.5 新型膠體阻化性能實(shí)驗(yàn)研究46-52
• 3.5.1 煤樣的工業(yè)分析46-47
• 3.5.2 實(shí)驗(yàn)方法及流程47-49
• 3.5.3 原煤樣及阻化煤樣的制備49
• 3.5.4 阻化率定義49-50
• 3.5.5 CO隨溫度變化實(shí)驗(yàn)結(jié)果50-52
• 3.5.6 結(jié)果分析與討論52
• 3.6 本章小結(jié)52-55
• 第四章 實(shí)驗(yàn)室滅火模擬實(shí)驗(yàn)55-65
• 4.1 聚合物凝膠滅火工藝56-60
• 4.1.1 聚合物凝膠成分配比選擇56-57
• 4.1.2 注膠設(shè)備介紹57-59
• 4.1.3 注膠流程59-60
• 4.2 單孔最小灌漿量的計(jì)算60-61
• 4.3 鉆孔布置及注膠量確定61
• 4.4 具體實(shí)驗(yàn)步驟61-62
• 4.5 注膠效果分析62-64
• 4.6 本章小結(jié)64-65
• 第五章 結(jié)論65-67
• 5.1 主要結(jié)論65-66
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)66
• 5.3 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71-73
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文73

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  本文關(guān)鍵詞：礦用新型膠體防滅火材料的制備及其性能實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：451558