[01561393]高分子煤尘抑尘阻燃剂的研究及应用

项目解决了煤矿降尘的关键技术和防治煤尘爆炸事故的难题，并取得了技术突破。该项目采用学科交叉、理论研究和实验、现代仪器分析和检测等方法和手段深入系统地研究了煤尘物理化学特性，提出了定量表征煤尘粒度分布结构特征的指标－煤尘粒度分形维数；确定了煤尘表面存在脂肪烃、芳香烃和含氧官能团三大基团。研究了煤尘的的成分、物理和化学特性等与煤尘润湿性之间的关系。煤尘表面大量的脂肪烃、芳香烃等疏水性基团，使煤尘表面具有较强疏水性；而煤尘表面含有的羧基、羟基、羰基等含氧官能团具有一定的亲水性。影响煤尘润湿性的主要因素为煤尘表面的总酸性基官能团的含量和固定碳的含量，总酸性基官能团的含量越高，煤尘的润湿性越好；煤尘中的固定碳的含量越高，煤尘的润湿性越差。从微观上揭示了煤尘的润湿机理，呼吸性煤尘的表面具有较强不饱和性和势能不均匀性，对空气中粒子的吸附性强，易在其表面形成一层牢固的气膜，导致呼吸性粉尘疏水性增强。根据基础研究和煤尘燃烧与爆炸机理及阻燃模式的研究，研制出了把降尘、抑尘及防爆结合一体的高分子煤尘抑尘阻燃剂。主要技术性能指标为：1)矿用降尘水的表面张力降低了59.3﹪；2)煤尘的润湿率提高了50﹪；3)煤尘的爆炸性降低了85.7﹪～98.6﹪。项目的发现及创新点：1)发现了目前煤矿降尘采用的的降尘剂(表面活性剂)具有可燃性，降尘的同时增强了煤尘的爆炸威力；2)揭示了煤尘的润湿机理；3)研制出了高分子煤尘抑尘阻燃剂，把煤尘的降尘、抑尘及防爆结合为一体，使煤尘爆炸的防治由被动的限制变为主动的预防。研究成果在山东济宁矿业集团有限公司、山东华宁矿业集团有限公司、山东里能里彦矿业有限公司等进行实际应用，有效的改善了劳动环境，提高了劳动效率，取得显著经济效益。两年共节电2040万度，节支1224万元；节水1960万吨，节支2156万元；节支总额3380万元。两年新增产值66580万元。新增利税47999.8万元。研究成果的应用，防止了煤尘爆炸事故的发生，使煤尘爆炸事故由被动的限制，改为主动预防；把煤尘的降尘、抑尘和防爆结合为一体。提高了矿井的抗灾能力，保证了煤矿的安全生产和矿工的身体健康，社会效益重大。中国有80﹪左右的煤矿属于开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井，研究成果有广阔的推广应用前景。中央电视台、科技日报、中国教育报、新华网、搜狐网等媒体对项目的研究成果进行了报道。