陳舉師,蔣仲安,王洪勝
(金屬礦山高效開采與安全教育部重點實驗室(北京科技大學),100083北京)
?
露天礦潛孔鉆機泡沫發(fā)生器的性能實驗
陳舉師,蔣仲安,王洪勝
(金屬礦山高效開采與安全教育部重點實驗室(北京科技大學),100083北京)
為解決露天礦潛孔鉆機作業(yè)粉塵污染嚴重的問題,從傳統(tǒng)除塵技術(shù)應(yīng)用效果差、耗風量大、取水困難等事實出發(fā),根據(jù)泡沫除塵機理及兩相泡沫發(fā)泡原理,設(shè)計了一種適用于露天礦潛孔鉆機的泡沫發(fā)生器,并對其發(fā)泡性能進行研究.通過開展泡沫發(fā)生器的泡沫流量、發(fā)泡倍數(shù)及半衰期等性能實驗,確定出影響泡沫發(fā)生器發(fā)泡性能的主要因素,得出泡沫發(fā)生器的最佳工況點.實驗結(jié)果表明:氣體流量、液體流量(氣液比)、發(fā)泡網(wǎng)及發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)是影響泡沫發(fā)生器發(fā)泡性能的4個主要因素,在工況為發(fā)泡網(wǎng)1、質(zhì)量分數(shù)1.5%的配方2、氣體壓力0.7 MPa、液體流量18 L/min及氣體流量30 m3/h條件下,泡沫發(fā)生器發(fā)泡性能達到最佳,其流量為515 L/min,發(fā)泡倍數(shù)為22,半衰期為65 min.經(jīng)現(xiàn)場試驗,泡沫除塵后采場平均降塵率高達90%以上,應(yīng)用效果良好.
潛孔鉆機;泡沫發(fā)生器;泡沫流量;發(fā)泡倍數(shù);半衰期
隨著近年來中深孔爆破技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,潛孔鉆機在鑿巖過程中產(chǎn)生的礦塵危害愈發(fā)突出,不僅嚴重威脅作業(yè)人員的身體健康,同時對礦區(qū)周邊環(huán)境產(chǎn)生惡劣影響,已成為露天礦山引發(fā)周邊群眾強烈不滿的原因之一[1-4].目前潛孔鉆機配套的除塵設(shè)施為干式捕塵器或濕式鑿巖.因干式捕塵器使用的壓風馬達風機耗費大量壓風,影響鑿巖效率,同時除塵能力小,很難達到除塵效果.而濕式鑿巖耗水量大,且很多露天礦山由于作業(yè)施工點水平高,取水困難,同時,施工后清除孔內(nèi)積水(碴)困難[5-15].因此,通過開展泡沫發(fā)生器的泡沫流量、發(fā)泡倍數(shù)及半衰期等性能實驗,確定出影響泡沫發(fā)生器發(fā)泡性能的主要參數(shù),得出泡沫發(fā)生器的最佳工況點,對于改善露天礦山的作業(yè)環(huán)境,保障潛孔鉆機作業(yè)人員的身體健康具有極其重要的現(xiàn)實意義.
本次發(fā)泡實驗所使用的泡沫發(fā)生器,主要是利用氣、液兩相高速混合并接觸,將氣體粉碎成氣泡,其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要由基座、混合腔、發(fā)泡網(wǎng)及匯流器組成.其發(fā)泡機理為:發(fā)泡劑溶液由液體入口以射流的方式進入,高壓氣體由氣體入口高速噴入混合腔,高速射流卷吸空氣形成渦流,具有較高動能的氣液在低壓區(qū)對混合體做功,為了減少射流與卷吸空氣間沖擊損失,空氣和射流在混合腔內(nèi)相互摻混,使得發(fā)泡劑分子在進入液體中的氣體和液體接觸的界面上吸附,并且沿切線方向垂直站立,疏水基朝向氣相,親水基朝向液相且緊密排列,形成大量具有兩相介質(zhì)的泡沫群體,又經(jīng)發(fā)泡網(wǎng)再次充分發(fā)泡,最后泡沫從匯流器的出口噴出.液體入口采用直管結(jié)構(gòu)的原因是入口至混合腔段,孔口突然增大,且正好與高速氣體相遇,受到強烈的擠壓作用,強化氣體與發(fā)泡劑溶液的混合,更有利于氣液兩相的分散.
圖1 泡沫發(fā)生器裝配示意
為了考察泡沫發(fā)生器的發(fā)泡性能,在實驗室搭建了一套泡沫發(fā)生裝置,該系統(tǒng)將空氣壓縮機作為氣源,也是唯一動力源,不僅為泡沫發(fā)生器提供高壓氣體,也通過壓氣將氣水包中的發(fā)泡劑溶液壓出,并通過泡沫發(fā)生器中氣液混合產(chǎn)泡,實驗裝置系統(tǒng)如圖2所示,實物如圖3所示.本實驗中使用的發(fā)泡劑配方為課題組自主研發(fā),實驗前在儲水池中以相應(yīng)的質(zhì)量分數(shù)及比例配好并保證充分溶解.通過調(diào)壓閥及浮子流量計可以自由調(diào)節(jié)氣液的流量,并通過壓力表讀出氣壓和水壓.待泡沫產(chǎn)生穩(wěn)定后,通過記錄充滿容積為5 L塑料量杯的時間來計算泡沫流量,記錄泡沫體積衰減1/2時間作為半衰期,待泡沫完全破滅后,記錄量杯內(nèi)所析出發(fā)泡液的體積來計算發(fā)泡倍數(shù).為盡量消除誤差,在相同條件下每次實驗測量3次并取平均值.
圖2 泡沫發(fā)生實驗裝置系統(tǒng)示意
圖3 泡沫發(fā)生實驗裝置
3.1 泡沫流量特性實驗
3.1.1 氣體流量對泡沫流量的影響
使用質(zhì)量分數(shù)為1.5 %的發(fā)泡劑配方2,在0.7 MPa氣壓條件下,分別調(diào)節(jié)氣體流量為10、14、18、22、26、30 m3/h,氣液比為30、40、50,得出氣體流量對泡沫流量的影響如圖4所示.由圖4可知:1)隨著氣體流量的增加,參與發(fā)泡的空氣分子隨之增加,導(dǎo)致泡沫流量逐步增大.當氣體流量達到泡沫發(fā)生器的工作極限時,泡沫流量不再繼續(xù)增加,基本保持不變,甚至開始呈現(xiàn)下降的趨勢.2)氣體流量過大或過小均會影響泡沫質(zhì)量,流量過大,氣液在混合腔內(nèi)相互摻混劇烈,形成的泡沫顆粒直徑過小,宏觀上以霧狀形態(tài)噴出;流量過小,氣液摻混不夠充分,發(fā)泡劑分子在氣液接觸界面上未能充分吸附,導(dǎo)致泡沫呈水射流狀噴出.3)氣液比為30時泡沫流量整體最大,當氣體流量為26 m3/h時,泡沫流量達到最大值325 L/min.
3.1.2 液體流量對泡沫流量的影響
使用質(zhì)量分數(shù)為1.5%的發(fā)泡劑配方2,在0.7 MPa氣壓條件下,分別調(diào)節(jié)氣體流量為10、20、30 m3/h,液體流量為3、6、9、12、15、18、20、22、24 L/min,得出泡沫流量隨液體流量的關(guān)系曲線如圖5所示.由圖5可知:1)隨著液體流量的增加,氣液接觸界面上吸附的發(fā)泡劑分子增多,形成的兩相泡沫群體總量增大,泡沫流量隨之增加.2)當氣體流量為10 m3/h,液體流量超過20 L/min時,泡沫自發(fā)生器呈水射流狀態(tài)噴出.本實驗中,最佳發(fā)泡效果為:當液體流量為18 L/min,氣體流量為30 m3/h時,泡沫流量為515 L/min.
圖4 氣體流量與泡沫流量關(guān)系
圖5 液體流量與泡沫流量關(guān)系
3.1.3 發(fā)泡網(wǎng)對泡沫流量的影響
使用質(zhì)量分數(shù)為1.5%的發(fā)泡劑配方2,在氣體流量為18 m3/h,液體流量為7.5 L/min(氣液比為40)的條件下,測定不同發(fā)泡網(wǎng)在不同氣壓條件下的泡沫流量如圖6所示.其中,發(fā)泡網(wǎng)1為2 mm×2 mm鐵絲網(wǎng)(約10目),發(fā)泡網(wǎng)2為45目鐵絲網(wǎng),發(fā)泡網(wǎng)3為70目鐵絲網(wǎng).由圖6可知:1)氣壓相同時,發(fā)泡網(wǎng)目數(shù)越大,網(wǎng)孔間距越小,混合腔內(nèi)初次形成的泡沫被發(fā)泡網(wǎng)再次混合的程度越高,發(fā)泡劑分子在氣液接觸界面上排列更為緊密,導(dǎo)致產(chǎn)生的泡沫直徑越小,泡沫流量降低.整體來說,發(fā)泡網(wǎng)1發(fā)泡流量最大.2)對于發(fā)泡網(wǎng)1,當0.6 MPa氣壓時,泡沫流量達到最大值142.6 L/min;對于發(fā)泡網(wǎng)2,當0.3 MPa氣壓時,泡沫流量達到最大值136.0 L/min;對于發(fā)泡網(wǎng)3,0.7 MPa氣壓時,泡沫流量達到最大值128.0 L/min.
3.1.4 發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)對泡沫流量的影響
為研究發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)與泡沫流量的關(guān)系,分別配備質(zhì)量分數(shù)為0.2%、0.5%、0.8%、1.0%、2.0%、3.0%、5.0%及8.0%的發(fā)泡劑配方1、2和3灌入氣水包內(nèi),在氣壓為0.75 MPa、氣液比為30的條件下進行發(fā)泡,得出泡沫流量與發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)的關(guān)系如圖7所示.由圖7可知:1)隨著發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)的增加,單位體積內(nèi)發(fā)泡劑質(zhì)量增大,氣液接觸界面上排列的發(fā)泡劑分子數(shù)量增多,導(dǎo)致形成的泡沫群體總量增大,泡沫流量逐漸增加.當增大到一定值后,由于混合腔體積有限,泡沫流量基本不再增加.2)不同發(fā)泡劑配方條件下泡沫流量基本相同,說明配方對泡沫流量的影響較小,基本可以忽略不計.從工業(yè)應(yīng)用成本的角度考慮,發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)不宜過高.
圖6 發(fā)泡網(wǎng)與泡沫流量關(guān)系
圖7 發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)與泡沫流量關(guān)系
3.2 發(fā)泡倍數(shù)特性實驗
3.2.1 氣體流量對發(fā)泡倍數(shù)的影響
使用質(zhì)量分數(shù)為1.5%的發(fā)泡劑配方2,在0.7 MPa氣壓條件下,分別調(diào)節(jié)氣體流量為6、8、10、14、18、22、26、30 m3/h進行實驗,得出氣液比在30、40、50條件下,氣體流量對發(fā)泡倍數(shù)的影響如圖8所示.由圖8可知:1)發(fā)泡倍數(shù)隨氣體流量的增大呈先增大后減小的趨勢.氣體流量增加,氣液間相互摻混比較充分,發(fā)泡倍數(shù)隨之增大.氣體流量過大時,氣液間相互摻混劇烈,發(fā)泡劑分子在界面上排列緊密,形成的泡沫直徑較小,導(dǎo)致發(fā)泡倍數(shù)逐漸減小.2)當氣液比為50時,發(fā)泡倍數(shù)在氣體流量為26~30 m3/h范圍內(nèi)取得最大值19;當氣液比為40時,發(fā)泡倍數(shù)在氣體流量為26~30 m3/h范圍內(nèi)達到最大值21;當氣液比為30,氣體流量為10 m3/h時,發(fā)泡倍數(shù)最大為19.
要提升學生的聽說能力,就需改良“聽力為主,兼顧口語”的傳統(tǒng)聽說課堂教學。影響聽力理解的三種因素是:詞匯的理解、句法的分析、記憶過程和認知(加入出處)。Richards提出聽力理解的過程有兩種模式:自上而下(top-down)、自下而上(bottom-up);聽力的目的分為:信息交換功能和人際交往功能?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”的多模態(tài)條件下,聽說資源隨手可得,教學中需整合這些資源,否則會加重學生的認知負荷。
3.2.2 氣液比對發(fā)泡倍數(shù)的影響
使用質(zhì)量分數(shù)為1.5%的發(fā)泡劑配方2,在0.7 MPa氣壓條件下,分別調(diào)節(jié)氣體流量為10、20、30 m3/h,液體流量為20.0、18.0、14.5、12.0、9.0、6.0、4.5、3.0 L/min,得出某氣體流量條件下,氣液比對發(fā)泡倍數(shù)的影響關(guān)系,如圖9所示.從圖9中可知:1)隨著氣液比逐漸增大,液體流量逐漸減小,發(fā)泡倍數(shù)先增大后減小.2)當氣體流量為30 m3/h時,最佳氣液比范圍為:25~45,此時發(fā)泡倍數(shù)可達24.5;當氣體流量為20 m3/h時,最佳氣液比范圍為:20~40,此時發(fā)泡倍數(shù)可達到25左右;當氣體流量為10 m3/h時,最大發(fā)泡倍數(shù)為14,最佳氣液比超過50,具體范圍由于實驗條件限制尚未得出.
圖8 氣體流量與發(fā)泡倍數(shù)關(guān)系
圖9 氣液比與發(fā)泡倍數(shù)關(guān)系
3.2.3 發(fā)泡網(wǎng)對發(fā)泡倍數(shù)的影響
使用質(zhì)量分數(shù)為1.5%的發(fā)泡劑配方2,在氣壓為0.75 MPa,氣體流量為18 m3/h,液體流量為7.5 L/min的條件下,測定不同發(fā)泡網(wǎng)在不同氣壓條件下的發(fā)泡倍數(shù)如圖10所示.從圖10中可知:1)發(fā)泡網(wǎng)目數(shù)越大,產(chǎn)生的泡沫直徑越小,發(fā)泡倍數(shù)越低.在上述實驗條件下,發(fā)泡網(wǎng)1發(fā)泡效果最佳,最大發(fā)泡倍數(shù)達18.2)對于同一個發(fā)泡網(wǎng)而言,氣體壓力對發(fā)泡倍數(shù)影響并不明顯,總體上來說,氣壓在0.6~0.7 MPa范圍內(nèi)時,發(fā)泡倍數(shù)較大.
3.2.4 發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)對發(fā)泡倍數(shù)的影響
為研究發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)對發(fā)泡倍數(shù)的影響關(guān)系,分別配備質(zhì)量分數(shù)為0.2%、0.5%、0.8%、1.0%、1.5%、2.0%、3.0%、5.0%和8.0%的發(fā)泡劑配方1、2和3,在氣壓為0.75 MPa、氣液比為30的條件下進行發(fā)泡實驗,得出發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)對發(fā)泡倍數(shù)的影響如圖11所示.從圖11中可知:1)隨著發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)的增加,發(fā)泡倍數(shù)先增加至一個最大值,后逐步緩慢降低,達到某一數(shù)值后趨于穩(wěn)定.2)不同配方條件下發(fā)泡倍數(shù)差別較大,配方1在質(zhì)量分數(shù)為0.8%~1.0%時取得最大發(fā)泡倍數(shù)25,配方2在質(zhì)量分數(shù)為1.5%~2.0%時取得最大發(fā)泡倍數(shù)22,配方3在質(zhì)量分數(shù)為2.0%時取得最大發(fā)泡倍數(shù)20.
圖10 發(fā)泡網(wǎng)與發(fā)泡倍數(shù)關(guān)系
圖11 發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)與發(fā)泡倍數(shù)關(guān)系
3.3 半衰期特性實驗
使用質(zhì)量分數(shù)為1.5%的發(fā)泡劑配方2,在0.7 MPa氣壓條件下,分別調(diào)節(jié)氣體流量為10、14、18、22、26、30 m3/h進行實驗,得出氣液比為40、50條件下,氣體流量與半衰期的關(guān)系,如圖12所示.從圖12中可以看出:1)半衰期呈現(xiàn)出隨氣體流量增加而逐漸縮短的趨勢.氣體流量增大,氣液間相互摻混比較充分,產(chǎn)生的泡沫體積較大,泡沫比較容易破裂,半衰期逐漸縮短.2)本實驗條件下,氣液比為40時半衰期整體大于氣液比為50時的半衰期.
圖12 氣體流量與半衰期關(guān)系
3.3.2 氣液比對半衰期的影響
使用質(zhì)量分數(shù)為1.5 %的發(fā)泡劑配方2,在0.7 MPa氣壓條件下,分別調(diào)節(jié)氣體流量為10、20 m3/h,液體流量為3、6、9、12、15、18 L/min,可以得出相應(yīng)氣體流量條件下,氣液比對半衰期的影響如圖13所示.從圖13中可知:1)半衰期隨著氣液比的增加整體呈現(xiàn)出先增長后縮短的趨勢.氣液比越大,液體流量越小,參與發(fā)泡的發(fā)泡劑越少,形成的泡沫體積越小,泡沫越不容易破裂,半衰期越長.當液體流量減小到一定值時,形成的泡沫直徑越大,泡沫越容易破裂,半衰期越短.2)不同的氣體流量條件下,泡沫穩(wěn)定性最佳的氣液比范圍也不同.當氣體流量為10 m3/h時,最佳氣液比范圍為13~25;當氣體流量為20 m3/h時,最佳氣液比范圍為37~60.
圖13 氣液比與半衰期關(guān)系
3.3.3 發(fā)泡網(wǎng)對半衰期的影響
使用質(zhì)量分數(shù)為1.5%的發(fā)泡劑配方2,在氣壓為0.75 MPa,氣體流量為18 m3/h,液體流量為7.5 L/min的條件下,測定不同發(fā)泡網(wǎng)條件下泡沫的半衰期如圖14所示.從圖14中可知:1)發(fā)泡網(wǎng)目數(shù)越大,泡沫直徑越小,泡沫穩(wěn)定性越好,半衰期也越長.本實驗中使用發(fā)泡網(wǎng)3發(fā)出的泡沫半衰期最長.2)氣體壓力對半衰期影響較小,氣壓在0.7 MPa時,半衰期較長.
圖14 發(fā)泡網(wǎng)與半衰期關(guān)系
3.3.4 發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)對半衰期的影響
為研究發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)對半衰期的影響,分別配備質(zhì)量分數(shù)為0.2%、0.5%、0.8%、1.0%、1.5%、2.0%、3.0%、5.0%和8.0%的發(fā)泡劑配方1、2和3,在氣壓為0.75 MPa、氣液比為30的條件下進行發(fā)泡實驗,得出發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)對半衰期的影響如圖15所示.從圖15中可知:隨著發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)的增加,半衰期先逐步縮短至一個最小值,后逐步緩慢延長,達到某一數(shù)值后趨于穩(wěn)定;當配方1、2、3分別在質(zhì)量分數(shù)為0.8%~1.0%、1.5%、2.0%時,半衰期分別達到其最小值59、65、94 min.
圖15 發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)與半衰期關(guān)系
為檢驗泡沫發(fā)生器的現(xiàn)場應(yīng)用效果,本課題組在某大型露天鐵礦潛孔鉆機作業(yè)現(xiàn)場開展了工業(yè)性試驗.根據(jù)GBZ/T 192.1—2007《工作場所空氣中粉塵測定第1部分:總粉塵濃度》以及類似文獻中的測點布置方法,在該露天礦S03#采場內(nèi)布置測點,取鉆機中心斷面與呼吸帶高度平面的交線作為測點線,將粉塵質(zhì)量濃度測點分別布置在距鉆孔中心-5、-2、-1、0、1、2、5、8、11、15、20、30、50、70、100 m處,共計布置15個粉塵濃度測點.采用濾膜采樣器對粉塵質(zhì)量濃度進行測量,每個測點均進行不少于3次的數(shù)據(jù)測定,并取平均值.分別對潛孔鉆機未采取除塵措施及泡沫除塵條件下粉塵質(zhì)量濃度沿程分布進行現(xiàn)場測定,整理后如圖16所示.
圖16 采用不同除塵措施條件下粉塵質(zhì)量濃度對比
從圖16中可以看出:1)在采場空間內(nèi),無除塵措施時粉塵質(zhì)量濃度沿程先急劇升高,在鉆孔后方約8 m處達到最大值,之后粉塵質(zhì)量濃度快速降低,在鉆孔后方約20 m處降低至一較小值,隨后逐步緩慢降低.
2)采取泡沫除塵措施后,粉塵質(zhì)量濃度沿程分布規(guī)律基本保持不變,大致呈現(xiàn)出沿程先急劇上升至一個最大值,后逐步緩慢降低的趨勢.但其最大值出現(xiàn)的位置卻有所變化,在距鉆孔中心2 m處達到最大值.
3)泡沫除塵后粉塵質(zhì)量濃度在數(shù)值上有較大幅度的降低,在距鉆孔中心10 m外區(qū)域,粉塵質(zhì)量濃度基本保持在10 mg/m3以內(nèi).整體來看,潛孔鉆機泡沫除塵措施的平均除塵率高達90%以上.
1)氣體流量、液體流量(氣液比)、發(fā)泡網(wǎng)及發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)是影響泡沫發(fā)生器發(fā)泡性能的4個主要因素.各因素均存在一個有效發(fā)泡的參數(shù)范圍,超出范圍均不能正常發(fā)泡,泡沫易霧化或呈水射流噴出.
2)隨著氣體流量、液體流量及發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)的增加,泡沫流量隨之增加,且達到一定值后趨于穩(wěn)定;發(fā)泡倍數(shù)隨之先增大后減小;半衰期隨之先縮短后延長.發(fā)泡網(wǎng)目數(shù)越大,泡沫流量越小,發(fā)泡倍數(shù)越低,泡沫穩(wěn)定性越好,半衰期越長.
3)泡沫發(fā)生器最佳工況為:發(fā)泡網(wǎng)1,質(zhì)量分數(shù)1.5%的配方2,氣體壓力0.7 MPa,液體流量18 L/min,氣體流量30 m3/h.該工況條件下泡沫流量為515 L/min,發(fā)泡倍數(shù)為22,半衰期為65 min.泡沫除塵后采場空間粉塵質(zhì)量濃度大幅度降低,在距鉆孔中心10 m外區(qū)域,粉塵質(zhì)量濃度基本保持在10 mg/m3以內(nèi).
[1] 謝振華,李曉超. 露天礦山運輸路面復(fù)合抑塵劑的研究[J]. 北京科技大學學報,2012,34(11):1240-1244.
[2] KUMAR R S,MANI A,KUMARASWAMY S.Analysis of a jet-pump-assisted vacuum desalination system using power plant waste heat[J].Desalination,2005,179(1/2/3):345-354.
[3] TAKASHIMA Y.Studies on liquid jet gas pumps[J].Journal Scientific Research Institute,1952, 46:230-246.
[4] CUNNINGHAM R G,DOPKIN R J.Jet breakup and mixing tube lengths for the liquid-jet gas pump[J]. Journal of Fluids Engineering,1974,96(3):216-226.
[5] 陳貴,王德明,王和堂,等. 大斷面全巖巷綜掘工作面泡沫降塵技術(shù)[J]. 煤炭學報,2012,37(11):1859-1864.
[6] KUMAR R S, KUMARASWAMY S, MANI A.Experimental investigations on a two-phase jet pump used in desalination systems[J].Desalination,2007, 204(1/2/3):437-447.
[7] 陳騰飛,何啟林,王廣軍,等. 掘進巷道中泡沫除塵技術(shù)試驗研究[J]. 煤炭科學技術(shù),2011,39(9):60-62.
[8]CUI J, WANG S.Application of CFD in evaluation and energy-efficient design of air curtains for horizontal refrigerated display cases[J].International Journal of Thermal Sciences,2004, 43(10):993-1002.
[9] 盧義玉,王潔,蔣林艷,等. 煤層鉆孔孔口除塵裝置的設(shè)計與實驗研究[J]. 煤炭學報,2011,36(10):1725-1730.
[10]ZIMON A D.Adhesion of dust and powder[M].2nd ed.New York:Consultants Bureau,1982:196-219.
[11]KOVSCEK A R,PATZEK T W,RADKE C J.A mechanistic population balance model for transient and steady-state foam flow in Boise sandstone [J]. Chemical Engineering Science,1995,50(23):3783-3799.
[12]曹中一,李強,吳萬榮,等.基于MATLAB潛孔鉆機旋風除塵器的尺寸優(yōu)化設(shè)計[J].礦山機械,2007,35(11):41-43.
[13]萬里平,孟英峰,趙曉東.泡沫流體穩(wěn)定性機理研究[J].新疆石油學院學報,2003,15(1):70-73.
[14]蔣仲安,李懷宇,杜翠風.泡沫除塵機理與泡沫藥劑配方的要求[J].中國礦業(yè),1995,4(6):61-64.
[15]劉曉蕊,李寶玉.新型泡沫除塵系統(tǒng)在井下突出軟煤層鉆孔中的應(yīng)用[J].煤礦機械,2010,31(5):198-200.
(編輯 張 紅)
Experiments on properties of foaming generator during down-the-hole drilling in open-pit mine
CHEN Jushi, JIANG Zhongan, WANG Hongsheng
(Key Laboratory of High-Efficienty Mining and Safety of Metal Mines (University of Science and Technology Beijing), Ministry of Education, 100083 Beijing, China)
In order to solve the serious problem of dust pollution during down-the-hole drilling in open-pit mine, based on the mechanism of foam dust removal and two phase foaming principle, a foaming generator was designed and the experimental study was made on it. The facts of poor application effect of traditional dedusting technology and large gas consumption and difficult water intaking were considered. Through the experiments of the foam flow, foaming times and half-life of the foaming generator, the major factors affecting foaming properties and the optimum operating point of the foam generator can be determined. The experimental results show that: gas flow, liquid flow (gas-liquid ratio), foam net and concentration of foaming agent are main factors affecting the foaming properties of the foam generator. When the working conditions for the foam generator were foam net 1, the concentration 1.5% of formula 2, gas pressure 0.7 MPa, liquid flow rate 18 L/min, gas flow of 30 m3/h, the foam generator reached the optimum state with the foam flow euqal to 515 L/min, the foaming times equal to 22, and the half-life equal to 65 min. Through the test, the average dust removal rate was higher than 90% using foam dedusting in the stope.
down-the-hole drilling; foaming generator; foam flow; foam times; half-life
10.11918/j.issn.0367-6234.2016.04.028
2014-10-20.
國家自然科學基金(51274024);中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金(FRF-TP-15-038A2);中國博士后科學基金(2014M560891).
陳舉師(1987—),男,博士,講師;
蔣仲安(1963—),男,教授,博士生導(dǎo)師.
蔣仲安,jza1963@263.net.
TD714.2
A
0367-6234(2016)04-0166-06