资源加工Word版

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1、真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。资源加工与利用一、 资源加工利用的主要内容1非金属矿的主要类型、性能与用途2非金属矿加工技术（原理、方法和设备）： 磨矿（粉体加工）； 选矿（提纯） 煅烧（热加工）； 表面改性（复合材料） 化学合成（化工）3非金属矿加工技术在地矿行业的应用二、资源加工利用对地质专业的意义1有利于提高 “矿物勘察”的主动性和成果的实用性。2有利于提高矿产的综合利用意识（和能力）。3该学科的技术和方法在地质勘察领域有着重要作用。4有利于改善地矿行业的产业结构。5有利于地质专业学生就业和创业。第一章 非金属矿产的种类、特性与用途非金属矿产：除去矿床学讲述的矿产以外的几

2、乎所有矿物和岩石几乎都是非金属矿产或者说矿床学上提到的脉石矿物几乎都是非金属矿产。非金属矿的工艺物理性能：1硬度2密度3.白度和亮度，4.粒度5.可塑性6.结合性7.悬浮性.8.分散性9.触变性10.干燥收缩11.耐火性12.烧结性13.可选性14.磁性15.电性16.红外性质17.激光性质18.化学稳定性19.离子交换性和离子吸附性20.表面性质一、 方解石的加工利用 1.主要类型：岩石类型方解石脉、大理岩、石灰岩 主要矿物方解石2.特性和用途：主要特性：成分、白度（1）生产水泥（2）生产白灰（3）建筑涂料的填料（325600目）（4）油漆的填料（1250目）（5）塑料的填料（3251250

3、目，改性产品）（6）造纸填料（325600目）和造纸涂料（6250）（7）轻质碳酸钙（石灰岩煅烧成生石灰加水生成熟石灰过筛或沉淀除去杂质加入CO2炭化，生成CaO3脱水干燥轻质碳酸钙产品）（8）生产化工产品:氯化钙、碳酸钠等二、石英加工利用1.主要类型：岩石类型石英脉、石英岩、石英砂 主要矿物石英2.特性与用途 主要特性：成分、化学稳定性、硬度（1）生产玻璃和石英玻璃的原料（2）生产陶瓷的原料（100目）（3）耐磨油漆（例如地板漆）的填料（2500目）（4）生产耐火材料（硅砖）的原料（5）合成水晶（块）（6）过滤材料（801250目）（7）制作陶瓷球磨机用内衬和球石三、铝土矿的加工利用1.种类

4、：岩石类型铝土矿、铝矾土、铁铝矾土 主要矿物1水硬铝石、1水软铝石、三水铝石2.特性和用途 主要特性： Al2O3 （1）生产氧化铝和氢氧化铝（2）冶炼金属铝的原料（3）生产铝质耐火材料（4）生产沸石四、高岭土的特性与用途1. 种类：岩石类型高岭土、高岭岩、埃洛石、多水高岭石、羊油矸、舒永石、焦宝石等主要矿物高岭石、7A多水高岭石、 10A多水高岭石、珍珠陶土2.高岭土的特性：主要特性：性状，颜色，成分，晶体结构随温度变化（规律如下）：在110左右排出各种吸附水；600- 860大量脱除结晶水，转变为偏高岭石；880 -1000生成Si-Al尖晶石；1200开始转化为莫来石和方石英。 3.高岭

5、土的用途陶瓷原料、白水泥原料、油漆填料、塑料填料、橡胶填料电缆填料、造纸填料、造纸涂料、合成A、X和Y型沸石偏高岭土（混凝土矿物外加剂）、生产耐火纤维等。宝玉石的概念1.宝石好看、耐久，可以做装饰用途的单晶矿物（好像是各种颜色的玻璃）。2.玉石好看的岩石， 3.有机宝石珍珠、贝壳、珊瑚、虎泊、煤精、龟甲等。 综合：上述三种之和，就是广义的宝石。所以，宝石是一种可以作为装饰用途的矿物、岩石或其他天然材料。 第三 章 非金属矿粉体加工1 非金属矿粉体及其加工的特点非金属矿加工的大部分产品都是粉体材料如分子筛、纸张填料和涂料、橡胶填料、塑料填料、油漆填料、粘合剂、白水泥等。 另一部分也要经过粉体加工

6、过程如日用陶瓷、建筑陶瓷、特种陶瓷、耐火材料等，所以，粉体加工是非金属矿产加工最基本工艺。 粉体加工必须分段进行，主要包括破碎、粗磨和超细磨矿等加工过程。2 非金属矿加工的主要过程破碎一般来说，从原矿破碎到8-20mm称为破碎。 初磨从8-20mm粉碎到325目（-43um）或更粗的磨矿称之为初磨。 超细磨矿加工到1250目（-10um）或更细的作业称之为超细磨矿。3 非金属矿粉体加工的辅助作业为了提高粉碎效率、控制产品质量，通常配以以下几个加工过程： 分 级 固液分离 干 燥 解 聚 粒度检测 助磨剂、分散剂、抗结剂4 初加工和深加工初加工只进行破碎和初步磨矿，把粒度磨到1000目以内，进行

7、或不进行表面改性、煅烧等作业，此类产品一般都称为初加工产品，其加工过程叫做初加工。深加工是指改变矿物化学成分的加工作业过程，如将非金属矿制成4A沸石分子筛和群青颜料的加工过程；而只改变矿物形态和大小，不改变其矿物化学成分和结构的作业应属于精加工。但是，由于多数人习惯上将初加工以后，能较大幅度地提高产品附加值的作业都称为深加工，所以，我们也将精加工和深加工统称为深加工。种类：1、颚式破碎机：这类碎矿机的一个显著特点是它有两块颚板，颚板的张开和合拢似动物的上下颚，所以，叫做颚式破碎机。此外，主要破碎设备还有锤式破碎机和对辊机。2、雷蒙磨3、湿法球磨机磨矿效果的主要影响因素：（1）球磨转速 （2）研

8、磨介质（球体）（3）用水量 （4）加料粒度 （5）球磨机的装载量第二节 干法超细磨矿1.气流磨2高速机械冲击式超细磨机第三节 湿法超细磨矿1. 搅拌磨2.砂磨机第四节 非金属矿粉体加工的辅助作业一、超细物料的分级1卧式螺旋离心分级机2水力旋流器3离心机二、固液分离固液分离（俗称脱水），它是指把生产中含水的中间产品或最终产品（包括排出物）的液相和固相分离的作业。固液分离主要有筛分脱水、重力浓缩、离心沉降、过滤、压滤等多种方法和相应的分离设备及辅助设备。三、干燥（1）物料中水分的赋存状态化学结合水 物理化学结合水 机械结合水 （2）物料的干燥过程整个过程可分为三个阶段：加热阶段。等速干燥阶段。降速

9、干燥阶段2干燥设备（1）喷雾干燥（2）闪蒸干燥第五章、高性能注浆材料制备与应用技术(矿产加工技术在加固工程中的应用)注浆材料：有机浆体材料、无机化学材料、水泥和黄泥浆等，以水泥为主。注浆工艺：钻孔、清洗、压水试验、注浆。注浆设备 ：钻孔机 、注浆泵 、搅拌机 、混合器 、输浆管 。1.给水泥浆中添加以偏高岭土为主要组分的增强剂，使其中的Al2O3和SiO2与水泥水化时产生的Ca(OH)2反应 ，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙(把白灰变成水泥)，提高强度： 2(3CaOSiO2)+6H2O=3CaO2 SiO23H2O + Ca(OH)23CaOAl2O3+6H2O = Al2O33H2O +3Ca

10、(OH)2xCaO+SiO2+yH2O xCaOSiO2yH2O+(3-x)Ca(OH)22.给水泥浆中添加减水剂,减少用水量,提高强度。概念：水泥浆的稳定性是指新搅拌水泥浆析出水的特性，析出水越少，稳定性越好。一般用析水率表示。结石率是指水泥浆凝固后体积占新水泥浆体积的百分比。二者有极强的相关性，因此，可以看作一个问题。原理：提高水泥浆稳定性和结石率的措施是给水泥浆中添加无机和有机悬浮剂。亲油性水泥浆原理：煤是亲油性表面，普通水泥浆是亲水性表面，二者表面性质不同，不能结合。所以，保护煤柱加固用水泥浆的制作方法是在普通水泥浆中添加适合的表面活性剂，将水泥浆具有一定的亲油性。第四章 选矿提纯选矿

11、提纯方法：拣选、重选、浮选、电法选矿、磁选和化学提纯选矿法。重点：拣选、重力选矿、浮游选矿一、 人工拣选 概念人工拣选是依据矿石和脉石之间的外观特征差异，用手拣出矿石或脉石，使有用的矿石和无用的脉石分离的一种方法。 正手选若物料中矿石易于拣出，就用手工将矿石拣出放在一起，脉石留在矿物料堆中，这种拣选称为正手选； 反手选若物料中的脉石数量不多或易于拣出，就用手工拣出脉石弃掉，这种拣选称为反手选。二、机械拣选机理图主要步骤： 排队、检测、排除 三、重力选矿 1.重力选矿原理式中：Dh 重矿物的比重；Dl 轻矿物的比重； Df流体介质的比重。当上式的商大于2.5时，为极易选矿石； 商在1.752.5

12、时，为易选矿石； 商在1.51.75时，为中等可选矿石； 商在1.251.5时，为难选矿石；商小于1.25时，为极难选矿石。 2.跳汰机3.摇床四、浮游选矿1.浮游选矿的概念和原理浮游选矿是利用不同矿物颗粒表面物理化学性质的差别，使表面性质亲油（气）的颗粒粘附在气泡表面，随气泡升至液面，利用刮板把气泡刮出，实现不同矿物的分离。正浮选在浮选过程中，有用矿物通常进入泡沫，脉石留在矿浆中（称作尾矿），这是正浮选。反浮选脉石选入泡沫，产品留在矿浆中，就是反浮选。2. 与浮选有关的几个表面化学问题（1）润湿一般情况下，润湿是指液体分子在固体表面展开的现象。 （2）亲水性和亲油性物质表面容易被水润湿的性质

13、叫亲水性；物质表面容易被油润湿的性质叫亲油性。 （3）非极性矿物分子键晶格，因键力较弱，仅借助于范德华力聚集在一起，没有极性；共价键晶格，原子没有电子的得失，也没有极性；上述两类物质属于非极性矿物。非极性矿物表面不易附着水的偶极，因而是疏水的。属这种类型的矿物有石墨、自然硫、金刚石、煤和滑石等，它们有很高的天然可浮性，不用捕收剂就可以浮选，但是在工业生产中，为了提高选矿效果，还是要添加烃油和起泡剂，以增强其疏水性。 （4）极性矿物离子键晶格的形成以电子的转移为特征，所以具有离子键晶格的矿物属于极性矿物。由于他们表面带电，所以容易吸引水的偶极，所以，他们是亲水的。 由于水和油的表面性质相反，气和

14、油的性质相同，所以，亲水也叫疏油（气），疏水也叫亲油（气）。（5）等电点使矿物表面电荷为0的PH值称为该矿物的等电点。（6）矿物表面的电性及其变化规律 环境PH值高于矿物的等电点时，矿物表面带正电；环境PH值低于矿物的等电点时，矿物表面带负电。例：把PH值调整到3，绢云母的等电点是1.5，绢云母带正电；石英的等电点是5，石英带负电。此时，利用阴离子型捕收剂吸附在绢云母表面，使绢云母容易随气泡上浮，而石英不上浮，二者分离。3、浮选药剂 （1）捕收剂捕收剂能够以某种方式吸附在矿物颗粒表面，使其变得更为亲油（气）的一类物质，主要是高分子化合物。 捕收剂的分类 阴离子捕收剂本身是一种带负电的离子团。以

15、黄药为代表。 阳离子捕收剂本身是一种带正电的离子团。以胺类为代表。非离子型捕收剂本身不带多余电荷，如煤油和焦油。 捕收剂在矿物表面的吸附规律 阴离子型捕收剂可以吸附在带有阳离子的矿物表面阳离子型捕收剂可以吸附在带有阴离子的矿物表面非离子型捕收剂可以吸附亲油型矿物的表面。（2）调整剂调整剂调节矿浆PH值的化学物质叫做（PH）调整剂。主要是酸、碱和盐。硫酸是常用的酸性调整剂，其次如盐酸、硝酸、磷酸等，石灰和氢氧化钠是应用最广泛的碱性调整剂。 （3）抑制剂抑制剂能够阻止捕收剂在特定矿物表面上吸附、消除矿浆中的活化离子以及解吸已吸附在矿物上的捕收剂，使矿物（非目标矿物）表面变得更亲水的一类物质叫做抑制

16、剂。例如，在浮选黄铜矿时，为了防止方铅矿（PbS）、闪锌矿（ZnS）、黄铁矿（FeS2）对捕收剂的吸附，给矿浆中加入一定数量的硫化钠，从而阻止了矿物对黄原酸离子（捕收剂）的吸附，能强烈地抑制这些矿物浮游。（机理：硫化钠在水溶液中水解后，与硫化物矿物表面的重金属离子发生反应，生成难溶的化合物，比相应黄原酸盐的溶解度小得多（如PbS，2.510-21，PbX2，2.010-17；ZnS 110-25, PbX2，6.010-9），所以，硫化钠组分在硫化物类矿物表面上的吸附比黄原酸离子容易），再如单宁和方解石表面的钙离子作用生成单宁酸钙铬合物，使方解石具有亲水薄膜，从而阻止捕收剂的吸附和方解石的浮游

17、。 （4）起泡剂气泡剂能使矿浆中产生大量稳定气泡的化学物质叫气泡剂。 气泡剂的成泡机理第一种情况：少量起泡剂存在于溶液时的情况起泡剂一般是异极性有机表面活性剂，能吸附在空气-水界面上。当表面活性分子同水作用时，水的偶极子易于同极性基结合并使之水化进入水中，而非极性基进入气相，于是，起泡剂分子富集于表面层，定向排列的非极性基朝向空气，极性基朝向水。 第二种情况：起泡剂数量增多时的情况起泡剂分子的疏水尾巴相结合，在水中形成气泡。 常用的起泡剂 松节油、2号浮选油等松节油及其衍生物,正戊醇、异戊醇、庚醇等醇类,聚丙烯乙二醇、樟油等（5）活化剂活化剂能使受到抑制不吸附捕收剂的矿粒重新吸附捕收剂，或者使

18、那些对捕收剂吸附较弱的矿粒改变表面化合物性质，对捕收剂产生较强的吸附作用的化学物质叫活化剂。 常用的活化剂 （）各种金属离子。用黄药类捕收剂时，能与黄原酸形成难溶性盐的金属阳离子，如Cu2+、Ag+、Pb2+等。使用的药剂如硫酸铜、硝酸银、硝酸铅等。用脂肪酸类捕收剂时，能与羧酸形成难溶性盐的碱土金属阳离子，如Ca2+、Ba2+等。氯化钙、氧化钙、氯化钡等可作为活化剂使用。（）无机酸、碱。它们主要用于清洗欲浮矿物表面的氧化物污染膜或粘附的矿泥。如盐酸、硫酸、氢氟酸、氢氧化钠等。（）有机活化剂。这是一类比较新的活化剂，聚乙烯二醇或醚，可作脉石矿物的活化剂，如在多金属硫化矿浮选时，将其与起泡剂一起添

19、加， 可选出大量脉石，然后再进行铜铅锌的混合浮选。工业草酸（HOOCCOOH），用于活化被石灰抑制的黄铁矿和磁黄铁矿。4、浮选机种类（1）机械搅拌式浮选机 这类浮选机的共同点是矿浆的充气和搅拌都是靠机械搅拌器(转子和定子组，即所谓充气搅拌结构)来实现的，故称为机械搅拌式浮选。因效果较差，已经很少使用。 （2）充气搅拌式浮选机这类浮选机除装有机械搅拌器外，还从外部特设的风机强制吹入空气，故称为充气机械搅拌式浮选机。如国内的CHF-X14m3浮选机，8m3充气搅拌式浮选机等即属此类。目前使用最多的浮选机。 （3）充气(压气)式浮选机这类浮选机在结构上的特点是没有机械搅拌器，也没有传动部件，充气肩负

20、着提供空气和搅拌的双重任务。充气是靠外部的压风机输入压缩空气，故称之为充气式浮选机或称为压气式浮选机，浮选柱即属此类。 （4）气体析出式浮选机该类浮选机是通过减低压力，使气体从溶液中析出而产生大量微小气泡，故称之为气体析出式浮选机，亦可称之为变压式或降压式浮选机。这类浮选机的典型代表是真空浮选机和喷射旋流式浮选机。5.浮选试验中值得注意的两个问题（1）实验室的浮选试验从浮选机理和浮选机的作用方面考虑。 （2）等电点资料的获取用化学知识结合等电点的定义分析解决。 （3）浮选效果的影响因素从浮选机理方面分析总结。 第四章 热加工一、热加工概念和作用 1概念热加工利用加热的方法，改变非金属矿材料的性

21、质，拓宽利用领域的加工方法称之为热加工。一般情况下，加工温度在500600以下的加热过程主要是为了脱水，所以不属于热加工，而把600以上的加热过程称之为热加工，又叫煅烧。 2热加工的作用和目的煅烧是非金属矿深加工及综合利用的关键环节之一，非金属矿煅烧的主要目的有一下四个方面：脱除有机炭质，提高白度；脱除其它杂质，提高产品纯度；脱除非金属矿物中所含的结合水（羟基），破坏矿物的晶体结构，提高煅烧产品的空隙体积、化学反应活性，改变物理化学性能。改变矿物现状，有利于下一道工序的进行。二、热加工的影响因素1入料粒度 2煅烧温度 3煅烧气氛 4煅烧时间 5升温速度6降温速度7添加剂三、煅烧设备 1固定床固

22、定床该类设备在煅烧时首先把粉碎至一定粒度的非金属矿粉装入耐火匣钵中，然后再运入窑内煅烧。主要有： 倒焰窑、隧道窑、推板窑、梭式窑、龙窑等 该类煅烧属于静态煅烧，是沿用陶瓷行业使用的煅烧窑炉，投资少，见效快，煅烧工艺简单；但是煅烧的热效率低，能耗大，煅烧过程中因物料不能与空气充分接触而使煅烧不均匀、产品脱碳不充分，满足不了对高白度煅烧高岭土的要求。2半固定床立式窑立式窑类似于石灰窑，煅烧时需要将粉碎后的非金属矿粉加水及添加剂成型，将成型制品从顶部的窑口加入，自顶向下移动，依次经过预热带、煅烧带和冷却带，然后从窑底的出料口取出，粉碎后即得到煅烧的非金属矿粉。该类煅烧热量利用充分，能耗低，但煅烧不均

23、匀。 回转窑回转窑主要由一个倾斜放置的可缓慢滚动的圆筒，非金属矿粉自高处的筒口加入，随筒体的转动，在翻转的同时，向下端运动，而燃烧的热气作为加热介质则从下端向上端运动，与物料发生充分的热交换后自上端排出；回转窑的特点是产品煅烧均匀，能耗低，产量高，但投资较大。 多层平炉多层平炉由一系列水平固定的耐火层面（平炉）组成，非金属矿粉从最上部的平炉喂入，通过搅拌与炉面进行热交换，并从边缘的空洞依次落入下层平炉，直至到最下层完成煅烧。多层平炉的特点是热耗低，煅烧过程粉末损失少，但是操作不太方便，产量比较低。 3流化床该类煅烧工艺属于动态煅烧，是将超细粉碎的煤系高岭土加入流化床中，然后高速通入流化介质(预

24、热的空气)，使高岭土呈现沸腾的流态化状态，并与床壁进行充分的热交换，完成煅烧工艺。类似于例如电厂的燃烧窑炉。其优点是热效率高，能耗低，煅烧过程中物料不易聚集；缺点是煅烧设备复杂，投资较大。四、煅烧工艺（1）先进行超细粉碎，然后再煅烧；（2）先进行煅烧，然后进行超细粉碎。前者入料粒度细，煅烧充分，产品白度高，但煅烧后出现烧结结块现象，还须进行二次超细粉碎加工（解聚）。后者入料粒度粗，煅烧不充分，易出现非金属矿粉颗粒的“黑心”现象，煅烧产品超细后白度有所降低。（3）现在多采用的煅烧工艺 现在多采用的煅烧产品生产工艺：磨矿煅烧解聚（磨矿）生产工艺，可以称之为两磨一烧。五、热加工举例例1高岭石煅烧脱碳

25、增白,除杂质,改变矿物特性，扩大利用途径（提高活性和空隙结构）,在110左右排出各种吸附水；400时排出层间水不为煅烧600时大量脱除结晶水，转变为偏高岭石；980时生成Si-Al尖晶石；（此时，有机碳基本脱出，产品成白色）。1200时开始生成似莫来石和方石英；在600时煅烧产品的绝缘效果和机械性能最好；在700左右煅烧时，表面性质发生了很大变化，具有极高的表面活性。在利用煤系高岭岩生成净水剂聚合氯化铝时发现，煅烧温度和Al2O3的浸出率有很大关系，从而反映了煅烧温度和化学反应活性之间具有一定的关系。980煅烧把Al2O3烧死，保留SiO2的活性新材料；生产Y型分子筛。1200形成莫来石陶瓷行

26、业利用高岭土的基础。例2 煅烧提纯在加入F的情况下（CaF2），石墨经过煅烧出去硅，引入的可以用化学的方法除去；在加入F的情况下（AlF36H2O），可以提高铝土矿的硅铝比；硅藻土煅烧和冲洗，可以除去碳酸岩矿物等杂质。例3 煅烧有利于下一道工序进行1石英岩（脉）的煅烧和急冷有利于超细磨矿的进行。2Fe+或Fe+Fe+Fe+有利于磁法选矿除铁。例4 煅烧改变矿物性质，生产适合的产品石膏烧成半水石膏铝土矿添加石灰岩，破坏一水硬铝石的晶体结构，提取Al2O3钾长石添加石灰岩，破坏它的晶体结构，提取K2O石灰岩生产轻质碳酸钙煅烧成生石灰加水生成熟石灰除去杂质加入CO2炭化生成CaO3（轻质碳酸钙产品）

27、石灰岩生产水泥高岭土生产陶瓷铝土矿生产耐火材料石英岩生产玻璃等 六、矿热加工技术研究应注意的问题1目的要明确 增白、除杂质、活化、相变、几个作用？ 2最佳煅烧温度的确定 差热分析 热重分析 试验与性能测试第六章 表面改性技术一、 粉体表面改性的目的及作用粉体表面改性就是根据应用目的，用物理的、化学的或机械的方法，对粉体颗粒进行表面处理以改变其理化性能（如表面晶体结构和官能团、表面能、表面电性、表面浸润性、表面吸附性、分散性和化学反应特性等），从而开辟其新的应用领域，满足现代新材料、新工艺和新技术的需要。在制作有机无机复合材料时，要把二者融合在一起，但是，由于无机矿物的表面能高、亲水疏油，与表面

28、能低、亲油疏水的聚合物基体的界面性质不同，二者相容性差，因此难以均匀分散其中，所以，表面改性的主要任务是改变矿物填料的表面（物理）化学性质，使其具有亲油疏水的低能表面，使之成为一种新的功能型填料，增大它与有机聚合物、树脂等基体的界面相容性、结合力，扩大填充量，降低复合材料的成本。二、粉体表面改性方法（1）表面包覆改性 表面包覆改性是利用无机物或有机物对矿物粉体颗粒表面进行包覆以达到改性的方法，主要包括利用吸附、附着及简单化学反应或沉积现象进行的包膜。 （2）沉淀反应改性 沉淀反应改性是利用化学反应在矿物粉体颗粒表面生成沉淀物，形成一层或多层“包膜”，从而达到改善粉体表面性能的方法。 （3）表面

29、化学改性 表面化学改性是通过表面改性剂与粉体颗粒表面进行化学反应的方式完成表面改性的方法。 （4）机械力化学改性 机械力化学改性是指在对矿物粉体进行超细粉碎时，机械能转化为颗粒表面能，改变颗粒表面的晶体结构，使表面出现大量的断键、悬键，表面活性点或活性基团增加，使粉体颗粒呈现出激活现象，从而达到增加与周围固体、液体和气体物质发生反应能力的效果。 （5）高能处理改性 高能处理改性是指利用紫外线、红外线、电晕放电和等离子体照射等方法对无机矿物等粉体进行表面改性的方法。四、表面改性剂1偶联剂偶联剂是具有两性结构的物质，其分子具有亲无机基团和亲有机基团，前者能与无机矿物表面的各种官能团反应，形成强有力

30、的化学键合，后者易与有机高分子发生化学反应或物理缠绕。因此，偶联剂能将无机矿物粉体与有机基体这两种性质差异很大的材料牢固结合起来，成为二者之间紧密结合的“桥梁”。（1）硅烷偶联剂（2）钛酸酯偶联剂（3）锆类偶联剂（4）有机铬偶联剂2高级脂肪酸及其盐高级脂肪酸及其盐的分子结构中，一端为长链烷基（C16C18），与有机聚合物基体有一定的相溶性；另一端为可与矿物表面官能团发生物理、化学吸附的羧基及其金属盐。因此，它具有类似偶联剂的表面改性作用。此外，高级脂肪酸及其盐本身具有一定的润滑作用，还可使复合体系内摩擦力降低，改善复合体系的流动性能。3有机硅有机硅是以硅氧烷链为憎水基，聚氧乙烯链、羧基、酮基或

31、其它极性基团为亲水基的一类特殊类型的表面活性剂，俗称硅油或硅树脂，其主要品种有聚二甲基硅氧烷、有机基改性硅氧烷及有机硅与有机化合物的共聚物等。五、粉体表面改性效果评价方法1活化指数法2润湿液接触角法3表面自由能（表面张力）法4表面包覆率及热分析法5水扬醛-乙醇显色测定六、表面改性技术在煤矿安全中的应用1.表面改性技术在煤矿粉尘中的应用2. 表面改性技术在瓦斯防治中的应用第八章矿产加工技术在煤矿安全中的应用一、采煤工作面防尘技术1. 主要研究内容（1）依据岩石粉尘或岩石抛光面的接触角测试和归纳分析，对煤矿粉尘进行表面性质分类。（2）针对每类煤尘进行单独研究，确定各类粉尘的润湿性溶液。（3）将上述

32、研究成果与煤矿生产和防尘操作相结合，最终确定防尘溶液的种类和使用方法。2.主要研究成果（1）在煤层中注水时，加入快速渗透剂（快T），注水压力降低2-3MPa，注水速度提高46%，放煤时粉尘降低30%左右。（2）在水幕中加入快T，可以使呼吸性粉尘降低50%。（3）所选择的润湿性溶液对人体是安全的。二、瓦斯防治技术与思路1 瓦斯裂隙带封闭材料的研制与应用该技术主要是一种可以喷涂施工的亲煤性涂料，可以快速喷涂在煤巷两帮的煤层表面，封闭煤层裂隙，提高瓦斯抽放效果和瓦斯浓度。实验室研究成果。该技术的改进转型，可用于煤巷顶板封闭的涂料。主要作用是在以泥岩为顶板的煤巷中，防止顶板泥岩风化而引起的锚杆松动和支

33、护强度降低。与喷射混凝土封闭比较，具有成本低、粉尘小、回弹率低、施工速度快等优势。2 改善水-煤亲和性，提高压裂效果对煤层压裂用水进行处理，提高压裂用水和煤层的亲和性，降低注水压力，提高单孔注水量和单孔影响半径，提高压裂效率。实验室研究成果。 3. “瓦斯桥”理论普通水对瓦斯具有封闭作用，所以，煤层裂隙中残存的压裂水对瓦斯抽放具有阻遏作用。该技术的意图是给煤层压裂时所用的普通水中添加某种和瓦斯具有一定亲和性的表面活性剂，使瓦斯可以附着在表面活性剂中，从而溶解在水中；当附着瓦斯的表面活性剂分子运移到裂隙上表面时，因浓度差作用，瓦斯和抽放系统中的空气交换，进入抽放系统。该技术就好像给水中架设了一个

34、瓦斯可以通过的桥，称之为瓦斯桥。其实，所谓的瓦斯桥是由一个一个独立的有机大分子组成，更像是装载瓦斯的船，所以也可以叫做瓦斯船或瓦斯舟。4.润湿煤层，解析瓦斯，提高抽放效果力图使水对煤的润湿能大于煤对瓦斯的吸附能，达到解析瓦斯（变吸附瓦斯为游离瓦斯），提高瓦斯抽放效果的目的。在该项研究方向，现在只是可以适当提高瓦斯解析初速度，还不能使瓦斯解析。 “水的改性技术及其在瓦斯防治中的应用”是一个应用基础研究课题，难度很大，但是，一旦成功，在瓦斯治理和煤矿安全领域将是一个巨大的进步。5.可燃冰形成条件研究与应用研究内容研究可燃冰（瓦斯水合物）形成条件，特别是可燃冰催化剂的选择和催化技术研究目的降低可燃冰形成条件，使煤矿地质环境条件下，水和甲烷反应，形成可燃冰，消除瓦斯灾害。10 / 10