螯合剂对煤体性质的影响

发布时间：2021-04-15 22:47

　　煤矿进入深部开采后,煤体的力学性质发生改变,致使煤层的可注性降低,且煤层注水效果随着时间的推移逐渐变差。选用螯合剂增加煤层注水效果,通过实验分析发现:所注低渗透煤层中含有一定量的矿物质,螯合剂亚氨基二琥珀酸四钠（IDS）可以使矿物质解络成离子,使原本处于封闭状态的孔隙被疏通,水在煤层中的流动性增强;煤层中矿物质离子的浸出量随螯合剂IDS质量浓度增加逐渐增大, IDS用量在质量浓度为2 000 mg/L时性价比最高;IDS作用后煤样的冲击倾向性下降;含硫矿物质（例如黄铁矿）中金属离子被螯合后硫被释放,从源头上减少了硫的含量,同时IDS又是可降解环保型螯合剂,其使用对环境无毒性影响。煤层注水添加螯合剂为复合动力灾害防治提供参考。 

【文章来源】：重庆大学学报. 2020,43(04)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

煤样XRD图

选用螯合剂亚氨基二琥珀酸四钠盐(IDS)作为注水添加剂。IDS的分子结构见图2。由于IDS具有绿色环保、价格低廉、可降解性良好、螯合能力强等优点,同时IDS的阴离子可以和煤样中的易沉淀离子形成稳定常数高、具有环状结构的配合物,在较宽的pH范围内具有很强的稳定性能,可以将IDS作为螯合剂代表应用到煤层注水中。根据Cokesa 等[17]的研究表明,一些金属离子与 IDS 络合后的络合物如Ca(II)-IDS和 Fe(II)-IDS 等可以满足生物降解性标准,因此其使用对环境无毒性影响。测定IDS作用后煤样的含水率与孔隙率,结果见表2。

将煤样粉碎后过1 mm筛,用电子分析天平称取10 g煤样以固液比1∶ 10将煤样浸泡一段时间,取上清液离心过滤后采用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP)测定注水添加剂IDS作用后煤中的离子迁移情况,结果如图3所示。从图3中可以看出,IDS作用后Si,Al,Fe,Ca,K,Mg,Cu,Pb,Cr,Cd几种离子被螯合解络;Al离子浸出比水浸泡后高2.8倍,Si离子高2.7倍,Ca离子高4.2倍,Mg离子高5.3倍,Fe离子高42.8倍,K离子高3.9倍;Cu,Pb,Cr,Cd几种元素因为含量较低图中显示不明显,在此不予以考虑;因为IDS本身带有Na离子,所以在此不测Na离子含量变化情况。Fe离子主要赋存在黄铁矿中,Fe离子被螯合后,黄铁矿中的硫与溶液中钠离子结合形成可溶性物质,从源头降低了硫的含量,降低了煤燃烧后产生污染物的含量,为环境保护提供助力。从各种金属离子浸出情况来看,螯合剂IDS可以将金属离子从矿物质上解络下来,原本处于封闭状态的孔隙被疏通,经过化学反应直接改变了原始状态下煤层的孔隙结构类型,进而使得煤体的孔隙度发生相应变化,从而增加注水效果。


本文编号：3140229