長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的性能及應用

任玉飛

中國石化潤滑油有限公司上海研究院

液壓支架液是為煤炭行業長壁開采過程配套的產品,用于煤礦井下液壓支架和外注式單體液壓支柱的液壓系統。根據煤炭行業標準MT 76-2011《液壓支架用乳化油、濃縮液及其高含水液壓液》可以將液壓支架液按高含水液壓液的類型分為兩大類:乳化油和濃縮液。每類產品又可以按適用水質的最高硬度分成8個等級:5、10、15、20、25、30、35、40。

長城液壓支架用乳化油和濃縮液現共有5個型號,分別是:液壓支架用乳化油HFAE10-4、液壓支架用乳化油HFAE15-4、液壓支架用濃縮液HFAS10-5、液壓支架用濃縮液HFAS15-4和液壓支架用濃縮液HFAS20-4。5個液壓支架液產品全部通過“安標國家礦用產品安全標志中心”的認證,取得了“礦用產品安全標志證書”。

對于長城液壓支架用乳化油HFAE10-4,H表示液壓液,是產品類型代號;FAE表示乳化油,是高含水液壓液類型代號;10是產品適用水質硬度等級代號,表示該產品可適用于最高硬度為500 mg/L的水質;4是產品使用濃度代號,表示該產品的使用濃度為4%(質量比)。本文將重點介紹長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的性能研究。

長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的性能

產品性能全分析

長城液壓支架用乳化油HFAE10-4執行煤炭行業標準MT 76-2011《液壓支架用乳化油、濃縮液及其高含水液壓液》,產品性能完全滿足MT 76-2011標準的技術要求,并于2014年通過“安標國家礦用產品安全標志中心”的認證,取得了“礦用產品安全標志證書”。其典型性能分析數據見表1。

MT 76-2011標準中對液壓支架用乳化油及其高含水液壓液的穩定性、防銹性、防腐蝕性和潤滑性等都提出了技術要求,并且部分技術要求十分苛刻,例如,防腐蝕性試驗配液濃度只有產品正常使用濃度的40%,并且試驗溫度為 70 ℃。

為滿足液壓支架用乳化油及其高含水液壓液的穩定性、防銹性、潤滑性和消泡性等技術要求,長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的配方體系是由水、基礎油和多種功能添加劑組成,包括多種乳化劑、多種防銹劑、有色金屬防腐劑、消泡劑等10多種組分。本文將重點介紹長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的抗硬水性能研究和防銹性能研究。

抗硬水性能

由于長城液壓支架用乳化油HFAE10-4在使用時,使用單位通常直接采用礦井水配制高含水液壓液［長城液壓支架用乳化油HFAE10-4配制的高含水液壓液的水含量達到96%(質量比)］,而我國不同地區礦井水的水質硬度差別又較大,并且同一個礦礦井水的水質硬度也會有所波動,這就對液壓支架用乳化油的抗硬水性能提出了較高的要求。如果水質硬度過高,而液壓支架用乳化油對硬水適應性差,就會對產品使用時的穩定性能和防銹性能產生嚴重影響。

在長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的研發過程中,為提升產品的抗硬水能力,增強產品的穩定性,在產品配方體系中,乳化劑優選了2種兼有多功能的表面活性劑進行復配:表面活性劑A是一種具有優良乳化性能并兼具防銹性能的陰離子表面活性劑;表面活性劑B不僅具有出色的乳化能力,還能夠提升液壓支架用乳化油產品的耐硬水能力、耐電解質性能以及鈣皂分散能力,改善產品的穩定性。

表1 長城液壓支架用乳化油HFAE10-4性能分析數據

實驗室采用人工硬水和煤礦井下礦井水,考查了不同水質硬度的硬水對長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的穩定性能和防銹性能的影響,結果見表2。

表2 長城液壓支架用乳化油HFAE10-4抗硬水性能考查

由表2可以看出,長城液壓支架用乳化油HFAE10-4具有優異的抗硬水性能,其實際適用水質硬度達到1 000 mg/L,遠超其設計適用水質硬度,能夠有效地應對配制高含水液壓液時礦井水水質硬度波動帶來的影響,對硬水具有優異的適應性。

防銹性能

防銹性能是液壓支架用乳化油的關鍵性能指標,該性能直接關系到礦下液壓支架設備的正常運行、工人的檢修工作量以及更換設備和零件帶來的成本。礦下配制的高含水液壓液濃度由于各種原因也會有所波動,這對液壓支架用乳化油的防銹性能是較大的考驗。在長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的研發過程中,為提升產品的防銹性能,避免產品在實際應用過程中發生設備銹蝕的情況,在產品配方體系中優選了多種高效的水溶性防銹劑進行復配,充分發揮防銹劑之間的協同防銹作用。

實驗室分別采用500 mg/L的人工硬水和陜西某礦水質硬度為500 mg/L的煤礦井下礦井水,考查了不同配液濃度對長城液壓支架用乳化油HFAE10-4防銹性能的影響,結果見表3。

表3 長城液壓支架用乳化油HFAE10-4防銹性能考查

由表3可以看出,長城液壓支架用乳化油HFAE10-4具有優異的防銹性能,即使配液濃度為3%(質量比)時,產品的防銹性能也合格,說明長城液壓支架用乳化油HFAE10-4適應性強,能夠在一定范圍內有效應對礦下配制的高含水液壓液濃度波動帶來的影響。

市場應用情況

研制的長城液壓支架用乳化油HFAE10-4目前已在河南、山西等地實現大規模工業應用,年用量達1 000 t?？蛻舴答?長城液壓支架用乳化油HFAE10-4具有氣味小、防銹性能優良和應用穩定性好等特點,不僅解決了原來的濾芯堵塞和設備銹蝕等問題,極大減輕了檢修工作量,用油消耗降低30%以上。

結論

☆研制的長城液壓支架用乳化油HFAE10-4產品各項性能均符合MT 76-2011《液壓支架用乳化油、濃縮液及其高含水液壓液》標準要求。

☆長城液壓支架用乳化油HFAE10-4具有優異的穩定性和防銹性,實際應用結果表明,該產品能夠滿足煤礦井下苛刻環境的要求。產品目前已實現大規模工業應用。