一种提高煤层注水减尘效果的磁化基增渗润湿剂

摘要

本发明公开了一种提高煤层注水减尘效果的磁化基增渗润湿剂，其特征在于，包括以下重量份组分：无机电解质(氯化钠)30‑50份；磁化基渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚(碳链长7‑9)9‑14份；磁化基渗透剂顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠7‑12份；磁化基润湿剂烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐10‑15份；磁化基润湿剂磺基琥珀酸二异辛脂钠盐7‑12份；聚乙二醇10‑20份；余量为水；该种增渗润湿剂注入煤层后，可增强水的渗透能力，使水在煤层中的铺展范围扩大，极大的提高注水效果；且制作方法简单易行，兼具减尘效果好、操作方便、成本低廉等特点，适用于井下煤层注水工作的大范围应用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤尘抑制剂，属于煤矿防尘技术领域，特别涉及一种提高煤层注水减尘效果的磁化基增渗润湿剂。

背景技术

中国煤炭开采量长期居于世界第一，煤层注水作为防尘的重要手段，已有120多年的历史，在上世纪五六十年代被大规模应用，因其行之有效而又立竿见影的防尘效果而被沿用至今。煤层注水技术通过钻孔，将压力水和水溶液注入煤体，增加水分，以改变煤的物理力学性质，而达到减少煤尘产生的目的。但煤体通常具有疏水性，难以被水润湿，所以需要采取一些技术手段来减小水的表面张力，从而增加水在细小孔隙的毛细作用力，提升煤体中水分的含量。

改变水湿润、渗透性能的手段主要包括物理方法和化学方法，物理方法如磁化作用通过改变水分子缔合一定程度上能提高水对煤层的湿润能力，但作用十分有限；化学方法主要是使用添加剂来改善水对煤体的润湿能力，大部分添加剂为表面活性剂，虽然其性能较好但也存在用量大，成本高的缺点。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种提高煤层注水减尘效果的磁化基增渗润湿剂，具有增渗效果，磁场对润湿剂溶液的磁化改变了润湿剂的分子结构，进一步降低了溶液的表面张力，同时增加了溶液的渗透能力，促使该磁化基润湿剂比较容易地由煤层表面渗入煤体极微小的孔隙内部，扩大在煤层中的渗透范围，对煤层进行较高效润湿；有效解决煤层不易被湿润、不易被渗透的难题，通过改变煤体的物理力学性质，使煤体塑性增加，脆性减弱，提高了煤层注水的效率，降低了煤尘的产生量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

本发明提供一种提高煤层注水减尘效果的磁化基增渗润湿剂，其特征在于，包括以下重量份组分：

进一步的，包括以下重量份组分：氯化钠30份，脂肪醇聚氧乙烯醚9份，润湿剂烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐12份，磺基琥珀酸二异辛脂钠9份，顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠10份，聚乙二醇15份。

本发明还提供一种上述磁化基增渗润湿剂的制备方法，包括以下步骤：

a.向混合器皿一中添加渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚、润湿剂磺基琥珀酸二异辛脂钠盐以及水，并以权利要求1所述的重量分数均匀混合；

b.向混合器皿二中添加渗透剂顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、润湿剂烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐、无机电解质氯化钠以及水，并以权利要求1所述的重量分数均匀混合；

c.令a步骤得到的溶液流入磁化器的专用磁化桶中，在300-800mT的磁场中进行相对垂直切割磁感线的磁化处理10分钟；

d.令b步骤得到的溶液流入磁化器的专用磁化桶中，在300-800mT的磁场中进行相对垂直切割磁感线的磁化处理15分钟；

e.向混合器皿三中添加步骤c、步骤d中得到的磁化基渗透剂与润湿剂混合溶液，与聚乙二醇、无机电解质氯化钠以及水配制成质量分数为0.001％-0.01％的磁化基增渗润湿剂溶液。

进一步的，步骤c中令a步骤得到的溶液以2m/s的流速流入永磁体钕铁硼磁铁形成的400mT的磁场，与磁场做相对垂直切割磁感线的运动，在制备温度为25℃时，与磁场形成良好的协同作用。

进一步的，步骤d中令b步骤得到的溶液以2m/s的流速流入永磁体钕铁硼磁铁形成的500mT的磁场，与磁场做相对垂直切割磁感线的运动，在制备温度为25℃时，与磁场形成良好的协同作用。

本发明的有益效果：

本发明所提供的是一种提高煤层注水减尘效果的磁化基增渗润湿剂，润湿剂磺基琥珀酸二异辛脂钠盐向物体表面迁移速度快，与渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚、与水混合后，可以大幅度降低物质表面张力，增加溶液在煤层中的渗透范围，改进渗透力。

渗透剂顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠与润湿剂烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐、水混合后，能够显著降低溶液的表面张力，渗透快速均匀，润湿性良好。

在与磁场形成良好的耦合协同作用后，得到一种具有增渗效果的磁化基润湿剂。磁场对润湿剂溶液的磁化改变了润湿剂的分子结构，进一步降低了溶液的表面张力，同时增加了溶液的渗透能力，促使该磁化基润湿剂比较容易地由煤层表面渗入煤体极微小的孔隙内部，扩大在煤层中的渗透范围，对煤层进行较高效润湿；有效解决煤层不易被湿润、不易被渗透的难题，通过改变煤体的物理力学性质，使煤体塑性增加，脆性减弱，提高了煤层注水的效率，降低了煤尘的产生量。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

磁化基增渗润湿剂的组成成分是氯化钠、渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚、渗透剂顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、润湿剂烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐、磺基琥珀酸二异辛脂钠盐；各组分成分在增渗润湿剂中的质量份数为：氯化钠30-50份、渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚9-14份、渗透剂顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠7-12份、润湿剂烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐10-15份、磺基琥珀酸二异辛脂钠盐7-12份、聚乙二醇10-20份。

向混合器皿一中添加9-14份渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚、7-12份润湿剂磺基琥珀酸二异辛脂钠盐以及水，均匀混合后通入磁化器的专用磁化桶中，在300-800mT的磁场中进行相对垂直切割磁感线的磁化处理10分钟；向混合器皿二中添加7-12份渗透剂顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、10-15份润湿剂烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐、30-50份无机电解质氯化钠以及水，均匀混合后通入磁化器的专用磁化桶中，在300-800mT的磁场中进行相对垂直切割磁感线的磁化处理15分钟。

实施例1：称取氯化钠30份，脂肪醇聚氧乙烯醚9份，烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐12份，聚乙二醇15份，配制成质量分数为1％的添加剂溶液，溶液以2m/s的流速流入专用磁化桶中，在400mT磁场中磁化10分钟后，得到磁化基增渗润湿剂，配制成质量分数为0.005％的添加剂溶液，测其表面张力、接触角。

实施例2：称取氯化钠30份，磺基琥珀酸二异辛脂钠9份，顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠10份，聚乙二醇15份，配制成质量分数为1％的添加剂溶液，溶液以2m/s的流速流入磁化器的专用磁化桶中，在500mT磁场中磁化15分钟后，得到磁化基增渗润湿剂，配制成质量分数为0.005％的添加剂溶液，测其表面张力、接触角。

实施例3：称取脂肪醇聚氧乙烯醚9份，磺基琥珀酸二异辛脂钠9份，氯化钠30份，聚乙二醇15份与水均匀混合配制成质量分数为1％的添加剂溶液，以2m/s的流速流入磁化器的专用磁化桶中，在400mT磁场中磁化10分钟；称取烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐12份，顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠10份，氯化钠30份，聚乙二醇15份与水均匀混合配制成质量分数为1％的添加剂溶液，以2m/s的流速流入磁化器的专用磁化桶中，在500mT磁场中磁化15分钟；均匀混合所得的两种磁化基增渗润湿剂，与水配制成质量分数为0.005％的添加剂溶液，测其表面张力、接触角。

案例序号磁化前(mN/m)磁化后(mN/m)差值(mN/m)接触角(°)133.1128.734.3819.58231.9427.374.5718.47327.3125.781.5316.65

以上方案所配制的增渗润湿剂溶液在磁场作用条件下，所形成的磁化基增渗润湿剂具有的表面张力都在29mN/m下，接触角都在20°以下，其改善水表面张力的能力相比磁化前有了巨大改善，渗透能力更优。并且在磁化环境下，新型添加剂使用量为质量分数为0.005％时就可达到传统煤层注水添加剂0.04％的除尘效果。其使用量少，使用成本低，大规模应用于井下煤层注水时将带来巨大的减尘效果和经济效益。