关于对利用井下采煤水配制乳化液的研究.pdf

科技信息．工程技术 关于对利用并下采煤水配制乳化液的酮奔 大同云雁石化有限公司郭海平 0 前言 随着采煤自动化程度的提高，现在液压支架的使用也越 来越普遍，起来越广泛，在5 0 年代，液压系统的工作压力很少 超过7 0 K g ／c m 2 。现在普遍达到2 0 0 3 0 0K g ／c m 2 。在这样高的压力 下，从破裂油管喷出的液压油往往呈雾状，只要遇上 3 0 0 ．4 0 0 “ C 热表面就会着火。川从安全角度出发，现在液压支架 普遍使用水包油型乳化液。乳化液通常是指两种瓦不棚溶的 液体 如水和油 ，当其中一种液体成为小液滴，并均匀地分散 到另一种液体中，由于其外观呈乳状，故称为乳化液。水包油 型乳化液即是油分散到水中，油为内相，水为外相，以O ／W 表 示。这种水包油型乳化液具有安全性，经济性，防锈性和润滑 性等特点，所以已被广泛应用于井下液压支架中。最初，配制 乳化液所需的水为中低硬水，即硬度在2 8 D H o 以下 1 0 毫克当 量以下 ，但随着人口的增加，生产、生活用水的量越来越大， 所以配制乳化液的软水也面临着日渐缺乏的问题。并且随着 我国煤炭产业的进一步发展，缺水问题将越来越突出。针对这 种情况，我们主要研究如何用井下特高硬度水配制乳化液。 1 研究 1 ．1 乳化油的组成 油和水是两种互不相溶的液体，而且其密度差别很大，采 用机械方法很难形成稳定的乳化液，要组成稳定的水包油型 乳化液需用表面活性剂。也就是乳化剂，另外还需具有防锈，润 滑，消泡，防霉等性能的添加剂。因此，乳化油配方构成中有基 础油，乳化剂及其它添加剂。经过分析认为，乳化液在使用过 程中析油、析皂是由于在配液水中含有过多的C 矿，M 矿离子， 在使用过程中与阴离子表面活性剂复合，使易溶于水的表面 活性剂变成不溶于水的钙盐，镁盐，从而降低了乳化效果。 乳化油中的乳化剂有阴离子表面活性剂。如松香皂，环烷 酸皂，油酸皂，磺酸盐等；非离子表面活性剂主要有聚乙二醇 型非离子表面活性剂，如0 S 系列，O P 系列，多元醇型非离子 表面活性剂，如司盘。吐温，三乙醇胺等。 在试验过程中，我们莺点考察比较阴离子与非离子表面 活性剂在配方中对乳化液稳定性的影响，也就是析油、析皂问 题。下面是我们的配方及实验结果 表一配方组成 组成配方1配方2配方3配方4配方5 7 号机油 2 02 02 01 5 1 5 环烷酸6 0 6 5 6 5 6 06 0 磺酸钠 6 1 0 1 51 51 5 平平加681 01 5 2 0 三乙醇胺 8 1 0 1 51 82 2 三氮唑0 ．10 ．1o ．2o ．1O ．1 水 4 0 3 54 34 04 3 其它非离子活性剂 81 21 52 02 0 1 ．2 配液水 人们常说的水质有软、硬之分，主要指溶解在水中的钙、镁 盐量的多少。水中含钙、镁的量越多则水的硬度越大，反之则硬 度越少。根据同煤集团井下水的平均硬度一般在4 0 D H “ 一8 0 9 1 - 1 0 之间．我们将最终试验列为两组。序号l 为以7 0 D H o 即2 5 毫 克当量，升 人工硬水为配液水，配比比例为9 5 5 ，即9 5 ％的 配液水，5 ％的乳化油。对上述配方进行稳定性试验。 序号2 则为井下配液水，是将井下水经过简单混凝、沉 淀、过滤后得到的水，硬度为6 2 D H o 。配比比例为9 5 5 ，即 9 5 ％的配液水，5 ％的乳化油。对上述配方进行稳定性试验。 1 ．3 试验结果 表二试验室试验结果及井下实际使用效果 序号试验结果 配方l配方2配方3配方4 配方5 无油、 无油、无油、无油、无油、 1 试验室结果 皂析出皂析出皂析出皂析出皂析出 井下试验析出析出析出无油、无油、 2 结果油、皂油、皂油、皂皂析出皂析出 通过实验结果对比，可以发现在实验条件下，乳化油的各 项指标都能满足M T 7 6 2 0 0 2 标准要求，但在实际使用条件下， 经过一段时间的工作。用配方1 ．2 和3 配制的乳化液中出现了 析油、析皂现象，而且是析出的量越来越少，配方4 和5 则无 油、皂析出。而这5 个典型配方最主要区别是从配方1 到配方 5 ，非离子表面活性剂的含量越来越大。这说明阴离子表面活 性剂在高压，高温和长时间使用过程中，会与水中的C a 2 ，M 矿 发生复分解反应，从而破坏乳化液的稳定性，形成不溶性的钙 皂，镁皂，1 2 1 反应式如下； 2 c - l H h 】C 0 0 - C a 2 ．- C J { 猢c o o 2 c a 2 c l H h l c o o 一 M 矿一 C m M C O O 2 M g 而非离子表面活性剂含有在水中不解离的- o H 和醚键 ．o 一，稳定性好，故抗硬水能力强，也不受P H 值的影响。故配 方4 和5 在实际使用过程中稳定性较好，几乎不析油、析皂。 而且分子结构中的亲水基团也可以根据需要加以调节改变。 如聚乙二醇型非离子表面活性剂，环氧乙烷加成量越多，亲水 性越好。因此对付硬度高的配液水，必须以非离子表面活性剂 为主，其它表面活性剂为辅，对这些乳化剂经过合理的组合、 调配，才能有效地抵抗水中钙、镁离子对乳化剂的影响，满足 用硬水配制乳化液的要求。 2 结束语 随着饮用水资源的越来越缺乏，我们完全可以利用现有 技术，通过改进配方，增强乳化油的抗硬水能力，将采煤过程 中伴生的井下水，经过简单的沉淀、过滤，直接配制乳化液，从 而达到节约饮用水的目的，更好的保护环境。 参考文献 1 1 l 煤炭科学院北京开采所乳化油组编著．液压支架用乳化 油．煤炭工业出版社．1 - 1 【2 】煤炭科学院北京开采所乳化油组编著．液压支架用乳化 油．煤炭工业出版社。4 5 - 4 6 2 8 9 万方数据