新型无氨凝胶的制备及其性能研究
发布时间：2023-02-26 20:14
由于水玻璃溶液能与酸和盐类等物质反应，生成难溶的硅酸凝胶或硅酸盐化合物，而凝胶具有挂壁性、渗透性和良好的弹性等优点，可以在煤体裂隙中边渗透，边增稠，所以凝胶在矿井防灭火中已得到了广泛的应用。现在较为常见的凝胶促凝剂主要存在有氨气释放、强腐蚀性或价格高昂等的缺点，所以研究一种环保且价格低廉的无氨凝胶材料，对提高煤矿防灭火水平，减少灾害损失，保护井下作业人员的身体健康具有重要的现实意义。 本文首先根据胶体化学和Lewis酸碱电子理论研制出一种环保的FA促凝剂，通过改变促凝剂、水玻璃比例及调节温度等方法控制其成胶时间，使用交叉分析法研究3个因素与凝胶成胶时间的关系，建立数学物理模型；对凝胶的渗透性、强度和热稳定性进行定量分析，找出不同比例材料对凝胶各种特性的关系；使用STA449C型热分析仪研究凝胶的固水性及热特性，采用着火活化能对比法分析了新型凝胶对淮北气肥煤、义马长焰煤和平顶山烟煤阻化性能的影响；然后通过添加不同的改性材料，研究其对凝胶强度和热稳定性的影响，并使用正交分析法，找出FA促凝剂、水玻璃和膨润土对成胶特性影响的强弱和主次，优化凝胶材料配比，并对膨润土改性凝胶的成胶机理进行分析；...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究综述
1.2.1 胶体防灭火材料的分类
1.2.2 胶体材料的成胶机理
1.2.3 胶体材料的防灭火机理
1.2.4 胶体材料的特性及应用研究
1.3 存在的问题
1.4 本文研究的内容和目标
1.5 研究技术路线
1.6 本章小结
2 无氨凝胶材料的研制
2.1 试验材料和仪器
2.2 凝胶制备的试验方法
2.2.1 水玻璃的选择
2.2.2 无氨促凝剂的选择
2.3 无氨凝胶成胶时间的研究
2.3.1 无氨凝胶成胶时间测量方法
2.3.2 原材料浓度对成胶时间的影响
2.3.3 温度对成胶时间的影响
2.4 本章小结
3 无氨凝胶材料特性研究
3.1 无氨凝胶在多孔介质中的渗透性
3.1.1 渗透率的测量方法
3.1.2 试验结果及讨论
3.2 无氨凝胶的热稳定性研究
3.2.1 热稳定性试验方法
3.2.2 FA 促凝剂用量对热稳定性的影响
3.2.3 水玻璃用量对凝胶热稳定性的影响
3.2.4 温度对凝胶热稳定性的影响
3.3 无氨凝胶的强度测试
3.3.1 强度测试方法
3.3.2 强度测试结果及分析
3.4 无氨凝胶固水性研究
3.4.1 热分析方法的分类
3.4.2 试验仪器
3.4.3 试验材料和方法
3.4.4 固水性特征温度点的定义
3.4.5 试验结果与讨论
3.5 无氨凝胶阻化性能研究
3.5.1 各煤样的工业分析
3.5.2 试验方法及流程
3.5.3 原煤样及阻化煤样的制备
3.5.4 热天平的参数设置
3.5.5 阻化试验特征温度点定义
3.5.6 热重试验结果
3.5.7 活化能的计算
3.5.8 结果分析与讨论
3.6 本章小结
4 无氨凝胶的改性
4.1 凝胶改性剂的选择
4.1.1 粉煤灰材料介绍
4.1.2 膨润土材料介绍
4.2 改性凝胶与原凝胶强度对比试验
4.2.1 改性凝胶与原凝胶脱水量分析
4.2.2 改性材料浓度对凝胶强度的影响
4.3 原凝胶与改性凝胶热稳定性对比
4.4 膨润土改性凝胶配比优化
4.4.1 试验设计方法介绍
4.4.2 正交试验具体步骤
4.4.3 正交表极差计算方法
4.4.4 成胶时间指标分析
4.4.5 强度指标分析
4.4.6 失水率指标分析
4.5 膨润土改性凝胶成胶机理
4.6 膨润土改性凝胶的特点及技术指标
4.7 本章小结
5 井下工业性试验
5.1 试验地点
5.1.1 矿井概况
5.1.2 25110工作面状况
5.2 无氨凝胶灭火工艺
5.2.1 凝胶材料选择及配比
5.2.2 注胶设备介绍
5.2.3 注胶流程
5.2.4 单孔最小灌浆量的计算
5.2.5 钻孔布置及注胶量确定
5.2.6 具体施工步骤
5.3 现场注胶情况
5.4 注胶效果分析
5.5 本章小结
6 结论
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
本文编号：3750821
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究综述
1.2.1 胶体防灭火材料的分类
1.2.2 胶体材料的成胶机理
1.2.3 胶体材料的防灭火机理
1.2.4 胶体材料的特性及应用研究
1.3 存在的问题
1.4 本文研究的内容和目标
1.5 研究技术路线
1.6 本章小结
2 无氨凝胶材料的研制
2.1 试验材料和仪器
2.2 凝胶制备的试验方法
2.2.1 水玻璃的选择
2.2.2 无氨促凝剂的选择
2.3 无氨凝胶成胶时间的研究
2.3.1 无氨凝胶成胶时间测量方法
2.3.2 原材料浓度对成胶时间的影响
2.3.3 温度对成胶时间的影响
2.4 本章小结
3 无氨凝胶材料特性研究
3.1 无氨凝胶在多孔介质中的渗透性
3.1.1 渗透率的测量方法
3.1.2 试验结果及讨论
3.2 无氨凝胶的热稳定性研究
3.2.1 热稳定性试验方法
3.2.2 FA 促凝剂用量对热稳定性的影响
3.2.3 水玻璃用量对凝胶热稳定性的影响
3.2.4 温度对凝胶热稳定性的影响
3.3 无氨凝胶的强度测试
3.3.1 强度测试方法
3.3.2 强度测试结果及分析
3.4 无氨凝胶固水性研究
3.4.1 热分析方法的分类
3.4.2 试验仪器
3.4.3 试验材料和方法
3.4.4 固水性特征温度点的定义
3.4.5 试验结果与讨论
3.5 无氨凝胶阻化性能研究
3.5.1 各煤样的工业分析
3.5.2 试验方法及流程
3.5.3 原煤样及阻化煤样的制备
3.5.4 热天平的参数设置
3.5.5 阻化试验特征温度点定义
3.5.6 热重试验结果
3.5.7 活化能的计算
3.5.8 结果分析与讨论
3.6 本章小结
4 无氨凝胶的改性
4.1 凝胶改性剂的选择
4.1.1 粉煤灰材料介绍
4.1.2 膨润土材料介绍
4.2 改性凝胶与原凝胶强度对比试验
4.2.1 改性凝胶与原凝胶脱水量分析
4.2.2 改性材料浓度对凝胶强度的影响
4.3 原凝胶与改性凝胶热稳定性对比
4.4 膨润土改性凝胶配比优化
4.4.1 试验设计方法介绍
4.4.2 正交试验具体步骤
4.4.3 正交表极差计算方法
4.4.4 成胶时间指标分析
4.4.5 强度指标分析
4.4.6 失水率指标分析
4.5 膨润土改性凝胶成胶机理
4.6 膨润土改性凝胶的特点及技术指标
4.7 本章小结
5 井下工业性试验
5.1 试验地点
5.1.1 矿井概况
5.1.2 25110工作面状况
5.2 无氨凝胶灭火工艺
5.2.1 凝胶材料选择及配比
5.2.2 注胶设备介绍
5.2.3 注胶流程
5.2.4 单孔最小灌浆量的计算
5.2.5 钻孔布置及注胶量确定
5.2.6 具体施工步骤
5.3 现场注胶情况
5.4 注胶效果分析
5.5 本章小结
6 结论
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
本文编号：3750821
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