集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液、降尘系统及降尘方法技术方案

本发明专利技术公开了一种集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液，用于煤矿井下降尘，该降尘液为明矾、亚硫酸盐和高锰酸钾溶于水形成的复合溶液，明矾的质量浓度为0.02%‑0.2%，亚硫酸盐质量浓度为0.01%‑1%，高锰酸钾的质量浓度为0.01%‑1%。本发明专利技术还公开了使用上述集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液的降尘系统和降尘方法。本发明专利技术能够在降尘液中产生正电，增加氢氧化铝胶体的正电性，进而增强液滴及氢氧化铝胶体捕集、吸附煤尘颗粒的能力，并通过原位提升煤尘浸润性以增强凝并现象，进一步提高重力沉降的效果，从而实现高效、快速除尘。

【技术实现步骤摘要】
集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液、降尘系统及降尘方法
本专利技术涉及一种煤矿作业
，尤其涉及煤矿井下煤尘防治技术。
技术介绍
煤矿采掘工作面的粉尘问题日趋严峻，尤其是随着矿井机械化、自动化水平的日益提高，煤层瓦斯抽采强度也愈发提高，以致煤体失水更加干燥，综掘、综采、移架等尘源产生的浮煤量更大，其中采掘工作面所产生的粉尘占全部矿井粉尘的85%以上；综采工作面在没有采取任何治尘措施的情况下，粉尘浓度高达1500mg/m3-2500mg/m3，是地面空气污染严重时的5000倍以上，即便采取相关措施也较难改变矿井环境的恶劣状况。煤矿粉尘会导致煤尘爆炸和尘肺病，为了治理严重超标的浮煤，常采用尘雾凝并湿式降尘、化学抑尘剂降尘，其降尘机制均是依靠雾滴颗粒的流动、碰撞、润湿粉尘而实现煤尘沉降，都是被动、随机的捕集煤尘，忽略了粉尘颗粒与水滴的接触时间是影响润湿煤尘效果的重要因素，只能在一定程度上影响粉尘的运移、逸散和湿润度，存在降尘效果差等问题。随着煤炭行业对化学抑尘剂降尘能力要求越来越高，现有技术中也出现了较多的抑尘剂及其与湿式除尘相结合的技术，但其均是从降低水的表面张力、提高水对煤尘的亲和力、增加粉尘被润湿的概率出发，而忽略了煤尘表面浸润性等固有理化性质，以致收效甚微。因此，现有粉尘治理技术有待于进一步的改进和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液，能够增强对煤尘颗粒的捕集、增润和凝并性能，提高降尘效果。为实现上述目的，本专利技术的集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液用于煤矿井下降尘，该降尘液为明矾、亚硫酸盐和高锰酸钾溶于水形成的复合溶液，明矾的质量浓度为0.02%-0.2%，亚硫酸盐质量浓度为0.01%-1%，高锰酸钾的质量浓度为0.01%-1%。亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾和亚硫酸氢钾中的一种或多种。本专利技术还公开了使用上述集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液的降尘系统，包括水箱，水箱内盛有所述集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液；水箱连接有进水管和出水管，进水管用于与井下供水系统相连接并获取水源；出水管连接供水泵的进水口，供水泵的出水口通过连接管路连接增压泵的进水口，增压泵的出水口并联连接有若干喷头，喷头用于向产尘点喷洒降尘液，喷头的孔径为2-3毫米，喷头处的压力为1-2MPa；水箱内设有位于水箱中下部的筛板，筛板上阵列分布有透水孔和电极，透水孔和电极交错分布，各电极通过导线相互导电连接；水箱外设有静电发生器，静电发生器的正极通过导线连接各电极。进水管上设有进水阀，出水管上设有出水阀，连接管路上设有第三阀门。本专利技术还公开了使用上述降尘系统的降尘方法，依次按以下步骤进行：将集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液简称为降尘液；第一步骤是加水，在水箱中加满水；第二步骤是加药剂，在水箱中添加明矾、亚硫酸盐和高锰酸钾，搅拌均匀，使明矾的质量浓度为0.02%-0.2%，亚硫酸盐质量浓度为0.01%-1%，高锰酸钾的质量浓度为0.01%-1%，形成所述降尘液；明矾溶于水后形成具有强吸附性并显正电性的氢氧化铝胶体；第三步骤是启动静电发生器，筛板上与静电发生器的正极相连接的各电极吸附降尘液中的负离子，使降尘液带有微量正电荷增加氢氧化铝胶体的正电性；第四步骤是开启供水泵和增压泵，降尘液经供水泵和增压泵两级增压后，在1-2MPa的压力下经由各喷头喷向产尘点。所述产尘点包括综采工作面移架处、割落煤处和放煤口处。电极包括绝缘基座和连接在绝缘基座上的金属导电部分，金属导电部分的上端向上伸出绝缘基座，金属导电部分的下端向下伸出绝缘基座，金属导电部分伸出绝缘基座的端部均呈尖端背离绝缘基座的箭头状。本专利技术的降尘液具有如下优点：1、明矾溶于水后生成了具有强吸附性、显正电性的氢氧化铝胶体，通过氢氧化铝胶体能够增强喷头喷洒过程中液滴捕集和吸附煤尘颗粒的能力。2、液滴中亚硫酸盐、高锰酸钾反应产生的非络合态三价锰可在毫秒级时间尺度内提升煤尘表面浸润性，大幅提高煤尘吸水性，促使煤尘吸收更多液滴中的水分。3、液滴及其氢氧化铝胶体能够与煤尘颗粒发生凝并现象，从而促进重力沉降，提高除尘效果。本专利技术的降尘系统能够在降尘液中产生正电，增加氢氧化铝胶体的正电性，进而增强液滴及氢氧化铝胶体捕集、吸附煤尘颗粒的能力，并通过原位提升煤尘浸润性以增强凝并现象，进一步提高重力沉降的效果，从而实现高效、快速除尘。使用本专利技术的降尘方法，带有正电的降尘液的液滴以及带有正电的氢氧化铝胶体在喷洒过程中捕集并吸附带负电荷的煤尘颗粒；然后煤尘颗粒与液滴在毫秒级的时间尺度内完成化学反应，液滴中亚硫酸盐和高锰酸钾反应产生的非络合态三价锰在毫秒级时间尺度内提升煤尘表面浸润性，大幅提高煤尘吸水性，促使煤尘吸收更多液滴中的水分；润湿后的煤尘颗粒与液滴、氢氧化铝胶体凝并然后导致重力沉降，起到快速、高效抑尘作用。采用本专利技术的技术方案，对供水压力和喷头孔径要求较低，供水压力由现有技术中的6-12MPa降低至1-2MPa，喷头的孔径由现有技术中的0.8-1.2mm增大到2-3mm，降低了降尘作业危险性（压力小）及能耗，节约用水量，同时避免喷头频繁堵塞、磨损。附图说明图1是本专利技术的降尘系统的结构示意图；图2是图1中筛板的俯视结构示意图；图3是图1中电极的结构示意图。具体实施方式本专利技术的集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液用于煤矿井下降尘，该降尘液为明矾、亚硫酸盐和高锰酸钾溶于水形成的复合溶液，明矾的质量浓度为0.02%-0.2%，亚硫酸盐质量浓度为0.01%-1%，高锰酸钾的质量浓度为0.01%-1%。以上数值范围均包括两端值。亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾和亚硫酸氢钾等中的一种或多种。如图1至图3所示，本专利技术还公开了使用上述集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液的降尘系统，包括水箱2，水箱2内盛有所述集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液；水箱2连接有进水管12和出水管10，进水管12用于与井下供水系统（如供水管）相连接并获取水源；出水管10连接供水泵4的进水口，供水泵4的出水口通过连接管路11连接增压泵6的进水口，增压泵6的出水口并联连接有若干喷头7，喷头7用于向产尘点喷洒降尘液，喷头7的孔径为2-3毫米，喷头7处的压力为1-2MPa；以上数值范围均包括两端值。水箱2内设有位于水箱2中下部（从而便于确保位于水位以下）的筛板8（筛板8优选水平设置），筛板8上阵列分布有透水孔82和电极81，透水孔82和电极81交错分布，各电极81通过导线相互导电连接；水箱2外设有静电发生器9，静电发生器9的正极通过导线连接各电极81。电极81包括绝缘基座和连接在绝缘基座812上的金属导电部分811，绝缘基座812用于嵌设在筛板8上。金属导电部分811的上端向上伸出绝缘基座812，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液，用于煤矿井下降尘，其特征在于：该降尘液为明矾、亚硫酸盐和高锰酸钾溶于水形成的复合溶液，明矾的质量浓度为0.02%-0.2%，亚硫酸盐质量浓度为0.01%-1%，高锰酸钾的质量浓度为0.01%-1%。/n

【技术特征摘要】
1.集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液，用于煤矿井下降尘，其特征在于：该降尘液为明矾、亚硫酸盐和高锰酸钾溶于水形成的复合溶液，明矾的质量浓度为0.02%-0.2%，亚硫酸盐质量浓度为0.01%-1%，高锰酸钾的质量浓度为0.01%-1%。


2.根据权利要求1所述的集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液，其特征在于：亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾和亚硫酸氢钾中的一种或多种。


3.使用权利要求1或2中所述集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液的降尘系统，其特征在于：包括水箱，水箱内盛有所述集主动捕集、增润和凝并于一体的降尘液；
水箱连接有进水管和出水管，进水管用于与井下供水系统相连接并获取水源；出水管连接供水泵的进水口，供水泵的出水口通过连接管路连接增压泵的进水口，增压泵的出水口并联连接有若干喷头，喷头用于向产尘点喷洒降尘液，喷头的孔径为2-3毫米，喷头处的压力为1-2MPa；
水箱内设有位于水箱中下部的筛板，筛板上阵列分布有透水孔和电极，透水孔和电极交错分布，各电极通过导线相互导电连接；水箱外设有静电发生器，静电发生器的正极通过导线连接各电极。


4.根据权利要求3所述的降尘系统，其特征在于：进水管上设有进水阀，出水管上设有出...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴俊，杨娟，魏建平，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41