晋能控股集团矿井水质对乳化油稳定性的影响研究_程鹏.pdf

1912023 年第 5 期程 鹏：晋能控股集团矿井水质对乳化油稳定性的影响研究程 鹏：晋能控股集团矿井水质对乳化油稳定性的影响研究收稿日期 2022-11-03作者简介 程鹏（1989），男，山西高平人，2012 年毕业于中北大学信息商务学院机械设计制造及自动化专业，本科，工程师，现从事矿用设备及材料的检测检验工作。程 鹏：晋能控股集团矿井水质对乳化油稳定性的影响研究程 鹏：晋能控股集团矿井水质对乳化油稳定性的影响研究晋能控股集团矿井水质对乳化油稳定性的影响研究程 鹏1，2（1.中国计量大学，浙江 杭州 310018；2.晋城乾泰安全技术有限责任公司，山西 晋城 048006）摘 要 为解决乳化液在使用过程中因稳定性被破坏而造成的堵塞问题，研究矿井水质对乳化液的影响，选取晋能控股集团晋城地区的十座矿井，通过水质检测分析晋城地区矿井的水质特征，并采用对比实验法研究水质特征对配制好的乳化液室温稳定性、热稳定性及振荡稳定性的影响，得出水质未经处理直接使用，会因水质硬度过高而使乳化油稳定性被破坏的结论。关键词 乳化油；矿井水；稳定性中图分类号 TD355+.4 文献标识码 A doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.05.061Research on the Influence of Mine Water Quality on the Stability of Emulsified Oil in Jinneng Holding GroupCheng Peng1,2(1.China University of Metrology,Zhejiang Hangzhou 310018;2.Jincheng Qiantai Safety Technology Co.,Ltd.,Shanxi Jincheng 048006)Abstract:In order to solve the problem of blockage caused by the stability of emulsions during use,and to study the influence of mine water quality on emulsions,ten mines in Jincheng area of Jinneng Holding Group are selected to analyze the water quality characteristics of mines in Jincheng area through water quality testing.Comparative experimental methods are used to study the influence of water quality characteristics on the room temperature stability,thermal stability,and oscillation stability of prepared emulsions,the conclusion is drawn that using untreated water directly can damage the stability of emulsified oil due to high water quality hardness.Key words:emulsified oil;mine water;stability晋能控股集团晋城地区下属矿井，在乳化液的使用过程中，经常出现液压支架无法正常工作的情况，经过研究发现是由乳化液变质发臭，伴随析出物变多堵塞管道引起。乳化液变质发臭与各个煤矿的矿井水中溶解性总固体、总硬度、硫酸盐、氯化物等的含量有很大的关系。1 晋能控股集团各矿井水质分析在晋能控股集团晋城地区选取十个煤矿进行矿井水的现场取样，根据液压支架用乳化油、浓缩油及其高含水液压液（MT 76-2011）中对水质的要求，分别采用 工业循环冷却水及锅炉水中氟、氯、磷酸根、亚硝酸根、硝酸根和硫酸根的测定 离子色谱法（GB/T 14642-2009）、水质 钙和镁总量的测定 EDTA 滴定法（GB 7477-1987）和煤矿水中 pH 值的测定方法（MT/T 256-2000）对晋城地区 30 个矿井水的水质指标进行检测，其中矿井水编号 1 至 5 为净化水，其他为原水，检测结果见表 1。2 乳化油稳定性的影响因素2.1 矿井水影响因素晋能控股集团晋城地区矿井目前所用的乳化油型号均为 HFAE10-4、HFAE10-5，根据 MT 76-2011 适用水质硬度等级为 10 级，要求水质 pH 值为69，总硬度不高于 500 mg/L，氯离子含量不大于1922023 年第 5 期表 1 水质分析结果水样编号pH 值总硬度/（mg/L）氯离子含量/（mg/L）硫酸根离子含量/（mg/L）水样编号pH 值总硬度/（mg/L）氯离子含量/（mg/L）硫酸根离子含量/（mg/L）17.4190.0315.9184.4167.2372.15265.1167.528.0134.77210.573.61178.1635.11237.4143.938.2100.06134.3113.8187.8546.34133.6375.847.7154.2274.2150.83197.9441.75265.8267.658.2214.17125.984.95208.0374.88174.0178.467.7390.25208.1303.3217.7548.92314.2226.477.8459.46244.2194.8227.5297.54266.4428.388.3238.92167.4120.7238.3296.74231.2312.697.4686.13272.3348.4248.2613.89185.9136.1107.7698.38252.6458.1257.7573.81303,6276.5118.4206.18199.9161.5267.9442.65229.0146.4128.3230.06334.7305.8278.1505.31283.6337.7138.3542.47193.6176.6287.7619.32317.4186.1147.5375.15148.5437.5297.5508.75126.3194.3157.6417.52237.3129.5308.1330.49266.5174.33 总硬度对稳定性影响试验1-63.1 试验设计根据各矿水质分析结果,分别选用三种不同品牌且型号相同的乳化油进行稳定性检测。样品编号分别为号、号、号，要求分别与总硬度为100 mg/L、240 mg/L、380 mg/L、520 mg/L、660 mg/L 的五种水样进行试验，按照 4%的比例分别与号、号、号样品进行混合。试验共计30个样品，同一天开始进行试验，试验周期为一个月，每周对样品进行一次检查，记录样品的试验结果。3.2 试验方法按照 MT 76-2011 的试验方法，先清洗带刻度的细颈容量瓶，再用铬酸洗液浸泡 2 h，然后用清水清洗干净，最后用蒸馏水清洗三遍后干燥备用。按照 4%的比例与不同硬度的人工硬水配成试液，注入处理过的细颈容量瓶中至 100 mL 刻度处，塞200 mg/L，硫酸根离子含量不大于 480 mg/L。由水质分析结果可以看出：pH 值为 7.48.4，均在要求的范围之内；氯离子含量为 15.9334.7 mg/L，有近一半的水样超过标准要求，需要对乳化油稳定性的影响进行分析；硫酸根离子含量均不大于480 mg/L，这里不做分析；水质总硬度却存在较大的差距，对乳化油稳定性的影响进行分析。2.2 乳化油稳定性的标准要求由 MT 76-2011 可知，乳化油稳定性主要包括室温稳定性、热稳定性及振荡稳定性。室温稳定性和热稳定性是将按比例配置好的乳化液分别置于室温 1035 和(702)环境中 168 h 后，检查是否有产生絮状、沉淀、分层、析水等现象。振荡稳定性则是在室温条件下将乳化液注入具塞量筒内，进行振幅 200300 mm、频率为 100120 次/min 的 1 min 上下振荡，结束后检查试样是否有析出物。2.3 乳化机理乳化油的稳定性被破坏，产生析出物与沉淀，主要是在乳化液配制过程中，由于水中的 Ca2+与Mg2+会与乳化油中含有的大量表面活性剂的阴离子发生反应，降低了阴离子含量，进而使乳化液的稳定性遭到了破坏，最终生成了不溶解的皂类物质，使乳化液发生了分层、破乳、浑浊、油皂析出等现象，其化学反应方程式：2CnH2n+1COO-+Ca2+（CnH2n+1COO）2Ca、2CnH2n+1COO-+Mg2+（CnH2n+1COO）2Mg。1932023 年第 5 期程 鹏：晋能控股集团矿井水质对乳化油稳定性的影响研究程 鹏：晋能控股集团矿井水质对乳化油稳定性的影响研究紧瓶塞。室温稳定性的检测是放置在室温 1035 环境中，热稳定性是放置（702）环境中，检查析出物是否小于 0.1%，是否有絮状物、沉淀物、分层及析水。3.3 试验结果分析总硬度对稳定性影响试验结果见表 2。由表 2可知：当水质硬度为 660 mg/L 时，号和号样品在第三周就出现沉淀物，号样品在第四周就出现沉淀物；当水质硬度为 520 mg/L 时，号样品在第四周就出现沉淀物；当水质硬度低于 520 mg/L 时，一个月的检测周期内没有出现沉淀物。由此可以得出结论，随着时间的推移，水质硬度越高，乳化油室温稳定性越容易产生沉淀物。热稳定性会将室温条件下的沉淀现象提前，同时也会使四周内未发生沉淀物的硬度发生沉淀。振荡稳定性无论在何种硬度条件下均未出现不合格的现象。表 2 不同硬度对乳化液稳定性的影响结果样品编号水样硬度/（mg/L）室温稳定性热稳定性震荡稳定性第一周第二周第三周第四周第一周第二周第三周第四周号100正常正常正常正常正常正常正常正常正常240正常正常正常正常正常正常正常正常正常380正常正常正常正常正常正常正常有沉淀正常520正常正常正常正常正常正常有沉淀有沉淀正常660正常正常有沉淀有沉淀正常有沉淀有沉淀有沉淀正常号100正常正常正常正常正常正常正常正常正常240正常正常正常正常正常正常正常正常正常380正常正常正常正常正常正常正常正常正常520正常正常正常有沉淀正常正常有沉淀有沉淀正常660正常正常有沉淀有沉淀正常有沉淀有沉淀有沉淀正常号100正常正常正常正常正常正常正常正常正常240正常正常正常正常正常正常正常正常正常380正常正常正常正常正常正常正常有沉淀正常520正常正常正常正常正常正常正常有沉淀正常660正常正常正常有沉淀正常正常有沉淀有沉淀正常4 氯离子对稳定性的影响试验根据各矿水质氯离子分析结果，选用与硬度试验相同的三种不同品牌。样品编号分别为号、号、号，要求分别进行五种不同氯离子水样的检测，分别是50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L，按照比例分别与号、号、号样品进行混合，对混合试样进行室温稳定性、热稳定性以及振荡稳定性的试验，检查是否存在大于 0.1%析出物、絮状物、沉淀物、分层及析水等现象。不同氯离子对乳化液稳定性的影响结果见表 3。5 结论1）晋能控股集团晋城地区矿井使用的乳化油，需要适用水质硬度等级为 10 级，对比矿井水可知，pH 值及硫酸根离子符合要求，而未经处理的矿井水硬度和氯离子有可能超标，需要在配制乳化液前进行检测。2）随着水质硬度的增加，乳化液出现沉淀和失效的情况可能性越大，且时间越长，这种影响因素越有可能发生。乳化液工作环境温度越高，越容易产生不稳定的现象。（下转第 199 页）1992023 年第 5 期代 杰等：矿井制浆站智能化升级研究与应用代 杰等：矿井制浆站智能化升级研究与应用剂添加系统、浆池自动排水系统、浆池清渣系统集中控制。控制