杉木锯屑基高吸水抑尘材料制备及效果分析
周刚1
李帅龙2
徐乙鑫1
李琳1
孟群智1
王琪1
1.山东科技大学 安全与环境工程学院,山东 青岛 266590;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 2665902.山东科技大学 安全与环境工程学院,山东 青岛 266590;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;阿尔伯塔大学 土木与环境工程系,加拿大 埃德蒙顿 T6G2R3
摘要：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.
关键词：煤矿粉尘高吸水凝胶煤层润湿抑尘机理杉木锯屑
分类号：TD714(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52274215)山东省高等学校青创科技计划资助项目(2019KJH005)教育部国家留学基金(202108370223)
论文发表日期：2023-02-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 232-242 )
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