關于對利用井下采煤水配制乳化液的幾點思考

摘要：眾所周知，隨著我國井下采煤所需要的液壓系統的標準變得越來越高，為了安全起見，我們所使用的液壓支架大多采用水包油型的乳化液。本文首先對于乳化液的基本概念進行了簡要的介紹，然后給出了幾點有關于井下采煤水配制乳化液的思考，有利于乳化液的配制。

關鍵詞：井下水 乳化液 配制

隨著我們國家采煤自動化所具有的程度的不斷提高以及液壓支架的使用次數的不斷提升，井下采煤所需要的液壓系統具有越來越高的標準。以前我們采用的液壓系統所具有的工作壓力一般都低于每平方厘米70千克，然而，目前絕大多數的液壓系統的工作壓力都在每平方厘米200至300之間。在如此高的工作壓力之下，液壓油從破裂的油管所噴設出來的狀態主要為霧狀，如果其遇到300-400℃之間的熱表面就容易引起火災，因此，為了安全起見，我們現在所使用的液壓支架大多利用水包油型的乳化液。

1 乳化液的基本概念

所謂的乳化液主要是指由兩種彼此互不相溶的液體構成，例如水與油，如果其中有一個液體變成小液滴形態，并且較為均勻地擴散到剩下的另一個液體里面，進而呈現出乳狀的外觀，我們則稱其為乳化液。所謂的水包油型的乳化液則是指將油分散于水里面，油作為內相，水則作為外相，其表示形式為O/W。一般情況下，水包油型的乳化液具有如下特點：經濟性、安全性、防銹性以及潤滑性等，因此，人們大多將其放在井下的液壓支架中進行使用。

一開始我們在配制乳化液的過程中所需要用到的水屬于中低硬水，就是說該水的硬度需要低于28DH°，然而，隨著我國人口的不斷增加以及生活生產用水的不斷提高，在乳化液配制過程中用到的軟水面臨著匱乏的現象，因此，為了解決用水問題，我們需要研究怎樣利用井下特高硬度的水來配制乳化液。

2 利用井下采煤水配制乳化液

2.1 乳化油的主要組成

我們知道，油與水屬于無法相溶的兩種液體，并且這兩種液體的密度具有很大的差別，所以利用機械方法無法形成比較穩定的乳化液，如果需要將其組成較為穩定的水包油型的乳化液，我們需要利用表面活性劑，即乳化劑，與此同時，我們還需要具備潤滑、防銹、消泡以及防霉特性的添加劑。所以說，在乳化油的配方中具有乳化劑、基礎油以及其它類型的添加劑。經過科學分析，在使用乳化液的過程中，出現析油以及析皂的原因是因為在配液水里面具有許多鈣離子以及鎂離子，在乳化液的使用過程中，其與陰離子的表面活性劑進行復合，使得自身比較易于溶入水表面的活性劑，進而變成沒法溶于水的鈣鹽與鎂鹽，降低了自身的乳化效果。通常情況下，乳化油中含有的乳化劑具有陰離子型的表面活性劑，例如環烷酸皂、松香皂、油酸皂以及磺酸鹽等。而其含有的非離子型的表面活性劑則具有聚乙二醇型的非離子型表面活性劑，例如OP系列以及OS系列。對于多元醇型的非離子型表面活性劑來說，主要有司盤、吐溫以及三乙醇胺等。我們在實際的試驗中，重點比較觀察陰離子和非離子型的表面活性劑在其配方過程中對于乳化液的穩定性具有怎樣的影響，即析油與析皂的問題。下表就是我們的實驗結果：

2.2 配液水

一般情況下，水質具有軟與硬的分別，這種區別主要體現在溶解于水里面的鈣鹽與鎂鹽的含量。如果水中具有的鈣與鎂的含量比較多，則水所具有的硬度就比較大，反之，如果鈣與鎂的含量較少，則其硬度就比較小。依據實際經驗，井下水所具有的平均硬度大約在40DH°至80DH°之間，將最終的試驗分為兩組，其中，序號為1的是將70DH°的人工硬水作為配液水，其配比的比例是95∶5，也就是將95%配液水與5%乳化油進行配制。序號為2的是井下配液水，即將井下水通過簡單的混凝、沉淀以及過濾以后所獲得的水，其硬度是62DH°，配比的比例是95∶5，也就是將95%配液水與5%乳化油進行混合配制。

2.3 試驗的結果

試驗的最終結果如下所示：

通過上表我們可以看出，無論在哪一種實驗條件之下，乳化油所具有的各個指標均能夠符合基本標準，然而，在實際的使用情況下，通過一段時期的工作我們可以看出，利用配方1、配方2以及配方3進行配制所獲得的乳化液發生了析油與析皂的現象，而采用配方4以及配方5進行配制則沒有油和皂的析出現象。與此同時，上述5種配方所具有的最主要的區別是：由配方1一直到配方5，其非離子型的表面活性劑所具有的含量變得越來越大，這就表示陰離子的表面活性劑處于高壓、高溫以及長時間的使用情況時，能夠與水里面的鈣離子與鎂離子發生一定程度的復分解反應，進而破壞掉乳化液所具有的穩定性，產生具有不溶性的鈣皂與鎂皂，其基本反應式如下所示：

由于非離子型的表面活性劑中具有在水里面不解離的_OH以及醚鍵-O-，并且穩定性能較好，因此，其抗硬水的能力也較強，不會受到pH數值的影響。所以，配方4 與配方5在實際的使用過程中具有比較好的穩定性，基本不會出現析油與析皂的現象。同時，分子結構里面的親水基團還能夠依據自身的需要進行適當地調節與改變，例如對于聚乙二醇型的非離子型表面活性劑來說，當環氧乙烷加成量變得越來越多的情況下，其親水性能則越來越好。因此，對于具有較高硬度的配液水來說，其需要以非離子型的表面活性劑為主，以其他的表面活性劑為輔，將上述的乳化劑通過合理的調配與組合，才可以科學而又有效地對抗水里面所具有的鈣離子與鎂離子對于乳化劑產生的影響，進而滿足利用硬水進行乳化液配制的基本要求。

3 結語

通過上面的敘述我們了解到，隨著國家飲用水資源變得越來越匱乏，我們必須采用現如今所具有的一切科學技術，通過科學地改進有關配方，提高乳化油所具有的抗硬水的能力，進而將采煤過程中所獲取的井下水通過簡單的過濾以及沉淀措施，配制有關乳化液，最終實現節約用水、保護環境的目的。

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