本文阅读简介：

  • 1、化学浆在煤矿中的应用？
  • 2、机械浆和化学浆，什么区别
  • 3、化学怎样制浆？

化学浆在煤矿中的应用？

化学浆在煤矿中的应用具体内容是什么，下面中达咨询为大家解答。

化学浆液是一种溶液型介质，具有粘度低、可注性好，能注入岩土层中的细小裂隙或孔隙并形成良好的扩散充填，浆液初凝和固化时间具有较大的调节幅度。其缺点是结石体强度较低、对周围环境和地下水源有一定的污染、价格较贵。因此，以加固为目的的工程一般较少采用化学浆材。化学浆液的工程性能主要由主剂决定，虽然辅助剂、催化剂也有一定的影响，但影响程度不大。

国内外开发的化学注浆材料有上百种，就其主剂材料而言，大致可分为水玻璃类、无机材料类、高分子材料类等3种类型，工程上通常根据材料的主要性能和工程应用的主要方面将化学材料分为防渗堵漏型和防渗补强型，对煤矿的安全起到特别重要的作用。防渗堵漏型材料较多应用于浅层含水层的固砂防渗或井下破碎岩体的预注浆处理；而防渗补强型浆液主要用于进行井下岩体加固防渗。而高分子材料类是近年来研究比较多的，主要有威尔浮注浆加固材料以及马丽散等。

威尔浮注浆加固材料是一种高分子聚合物，是由体积相等的A、B两种化学材料组成。其具有较好的渗透性，与煤岩体有较高的粘合力，在压力作用下可渗透到微裂隙之中，混合后反应膨胀凝固，形成致密的网络骨架体，对工作面顶板和煤壁起到有效的固结作用。一般采用专用的压注设备将威尔浮A、B两种化学原料等量压注到破碎煤岩体后，经充分混合便发生一系列复杂的化学反应，生成对煤岩体具有较高粘结性的有机弹性体，人为地改善了松软破碎煤岩体的物理力学性能，有机弹性体在破碎煤岩体内膨胀、渗透、充满整个裂隙面形成网络骨架，起到补强加固作用、充填密实作用。在高压作用下甚至涨开、涨大微小的节理发育层面，浆液充填所有的裂隙，降低煤层瓦斯含量。工作面揭露后松散煤岩体已粘结为一体，不易片帮、冒落，有利于及时、安全、有效支护作业。其主要技术性能指标为：

（1）乳化时间：5～10s；

（2）不沾手时间：30～40s；

（3）固结体密度：40～120kg/m3；

（4）抗压强度：0.3～5MPa；

（5）阻燃性能：阻燃氧指数小于26%；

（6）黏结强度：0.1～0.5Mpa；

（7）浆液度：1250kg/m3；

（8）浆液粘度：125～300mPa.s；

（9）双液混合比1∶1.

马丽散是一种低黏度、双组合合成高分子——聚亚胶酯材料，具有高度粘合力和很好的机械性能，与岩层产生高度粘合，可持续与工作面一致的寿命。马丽散注入岩层后，低粘度混合物保持液体状态几秒钟，渗透细小的裂缝，发生膨胀和粘结，从而将冒落区内松散岩石胶结在一起，有效地加固围岩松动圈，使之成为整体，提高了围岩的整体承载能力，从而有效控制巷道顶板的垮落。马丽散具有以下特点：

①粘度低，能很好地渗入细小的裂缝中；

②具有极好的粘合能力，可与松散煤岩体形成很好粘合；

③凝固后有良好的柔韧性，能承受随后的采动影响；

④可与水反应并封闭水流；

⑤可提高煤岩支撑力，机械阻力高。

马丽散化学浆液技术具有新颖性、安全性、快速性和便利性等性能。

1）新颖性。过去加固一般采用的是机械或者物理方法，如架棚挑棚、打锚杆锚索，注水泥浆。注马丽散是一种新颖的化学加固方法，它是由树脂和催化剂两种基本成分，注入煤岩层几秒钟后，经过化学反应生成的聚亚胶脂产品开始膨胀，对围岩松动圈裂隙进行充填，对破碎松散。

2）安全性。未压注马丽散前，该冒顶区的顶板是破碎的煤岩体，溜渣掉顶严重，施工安全威胁大；压注马丽散后，顶板状态良好，未再发生冒顶现象，保证了施工作业安全及可靠性。

3）快速性。未注马丽散前，由于溜渣掉顶严重，一天只能架一棚，甚至将以前支设的棚梁挤倒破坏，施工进度非常缓慢，注马丽散后，每班能架两棚以上，大大加快了施工进度，为工作面的生产快速恢复提供了强有力的保证。

4）便利性。与其它注浆相比，注射马丽散具有以下优点：

①工艺简单，操作简便，多功能注浆泵体积小，压风作动源，正常操作两人即可（一人观察巷道顶帮，若漏浆用棉纱封堵；一人更换原料，观察注射泵的运转情况）；

②注浆前，不需喷浆封闭巷道帮顶；

③马丽散树脂和催化剂两种原料分别用塑料桶装，携带搬运方便，便于井下施工。在围岩渗水较严重的巷道应用马丽散注浆技术，能有效地起到堵水的作用，及时改变围岩的松散结构，提高岩体的整体强度，加快施工进度，从而保证工作面的正常接替。在煤矿生产的其它环节，如：采煤面的片帮、冒顶，工作面及巷道注浆堵水、采空区密闭等类似情况均可应用该技术进行治理。马丽散注浆技术是煤矿井下生产大力推广的一项实用技术，在其他岩土工程的类似条件下也有应用的价值。

近来中国矿业大学研制的新型化学浆液是一种偏向于防渗补强型溶液介质，针对煤矿井下化学注浆的工程条件和技术要求，中国矿业大学先后开发了水溶性聚氨脂和脲醛树脂两种化学浆液，其中，脲醛树脂浆液以脲醛树脂作主液，通过添加饱和剂进行改性处理，浆液的强度、浓度配置、凝固时间控制及安全性等方面较同类浆液（脲醛树脂类）有重大改进：在较低的注浆压力下，能够在岩土的微孔、裂隙中进行扩散，防渗加固效果良好，并且该化学浆液固化后具有很好的柔性，在岩土体变形过程中能够经受较大的变形幅度而不开裂，注浆后封水效果的延续时间可成倍于水泥浆。尽管所开发的脲醛树脂浆液封水效果良好，但浆液配方成本仍相对较高，这在一定程度限制了该化学注浆技术在煤矿井下治水中的应用。为最大限度地降低煤矿井下化学注浆的材料费用，中国矿业大学对原有脲醛树脂浆液配方进行了进一步优化和改性处理，开发出了低成本的脲醛树脂改性Ⅰ型和脲醛树脂改性Ⅱ型两种低成本化学浆液，这两种改性浆液在工程性能（强度、浆液浓度和凝固时间调控性）上与原有脲醛树脂浆液接近，但由于选用新的饱和剂、增塑剂等替代材料，不但提高了在井下使用的安全性，而且材料成本也较原配方降低了40%左右，每吨浆液的价格为其他高分子化学浆液的25%-40%.而且该种化学浆液具有粘度低、渗透性能好，可以在比较细小的裂隙和弱透水砂层中形成良好的扩散充填；浆液胶凝和固化时间具有较大的调节幅度，可根据现场需要进行适当调节；材料来源丰富，价格比较低廉；其产物可与受注地层胶结成良好的整体，抗压强度较高，收缩率低，不反渗，耐久性强。

由上述可以看出化学浆在确保煤矿安全方面的作用是不可替代的，增加对化学浆的研究不仅可以确保经济的健康发展而且对社会的稳定的作用也是巨大的。

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机械浆和化学浆，什么区别

机械浆（mechanical pulp；MP），利用机械方法磨解纤维原料所制成纸浆的总称。由于原料和磨浆方法不同，其品种很多，以木材为原料的，称机械木浆或磨木浆；以草类为原料的称机械草浆。机械木浆又分白色磨木浆和褐色磨木浆。白色磨木浆色泽较白，包括普通磨木

浆(即磨石磨木浆)、木片磨木浆、预热木片磨木浆、化学机械浆等。机械浆具有生产过程较简单、成本低、得率高、污染小、成纸印刷性能好、平滑度好，不透明度高等优点，但成纸不能长期保存。用于抄造印刷纸及新闻纸。

化学浆，纸浆的一类，以化学方法离解植物纤维而得的纸浆的总称。

根据所用方法可分为碱法浆、硫酸盐（纸）浆、亚硫酸盐（纸）浆、中性亚硫酸盐（纸）浆和氯化纸浆等。

根据所用原料可分为化学木浆、麻浆、草浆、竹浆、蔗浆、棉浆、苇浆等。

纸浆质量和用途根据原料类别和制浆方法而不同。例如亚硫酸盐木浆，洁净柔软，易于漂白，可用以抄制高级书写纸和印刷用纸；硫酸盐木浆，纤维细长强韧，可用于制造工业技术用纸等。

化学怎样制浆？

木材经化学处理使纤维解离并漂白制成纸浆的过程。

化学制浆主要工序和方法

制浆包括备料、蒸煮、洗涤筛选、漂白等4个工序。为了制得适于不同性质和强度要求的纸浆，需要除去纸浆中杂质的程度也不同。化学浆以脱木质素为手段达到制浆和漂白的目的。

蒸煮

根据药液pH值的不同，可分为碱法（硫酸盐法、烧碱法、碱性亚硫酸盐法）、中性盐法和酸法（酸性亚硫酸钠法、亚硫酸氢盐法）。其中，硫酸盐法是制浆的主要方法，其次是酸性亚硫酸盐法。

硫酸盐法制浆

以氢氧化钠和硫化钠作蒸煮药剂的制浆方法。在碱回收过程中可用廉价的硫酸钠作为补充药剂。硫酸盐法的优点是：对原料的适应性强，纸浆强度比亚硫酸盐法高，可用来制造各种强韧纸和纸板及薄型纸；蒸煮周期短，药品回收率高，废液回收技术成熟。缺点是纸浆色深暗，难漂白，不透明性差，纸浆得率低。制浆过程如下：

影响蒸煮过程的参数包括木材品种、木片规格和质量、活性碱用量、药液浓度、硫化度、温度和蒸煮时间。这些参数之间相互影响，互相制约。

硫酸盐法适用于各种针、阔叶树材和竹材。针叶树材木质素含量高，木材结构较紧密；硬阔叶树材比重较大，其蒸煮条件和蒸煮结果差别很大。蒸煮用活性碱量随材种及纸浆用途而异。一般阔叶树材制化学浆用碱量为13～20%（以氧化钠计），针叶树材为18～28%。活性碱系指药液中的氢氧化钠和硫化钠，通常皆折合成氧化钠计。蒸煮用药液的活性碱浓度（克/升）是决定蒸煮速度的重要因素。用碱量一定时，药液浓度受液比控制。液比应根据蒸煮方式、原料种类、纸浆的质量要求和蒸汽质量而定，一般为1∶3～4。

硫化钠可以加速木质素结构单元间醚键的断裂，加快其溶出速度，缩短蒸煮时间，提高纸浆得率和纸浆质量。蒸煮液中硫化钠含量（占活性碱的百分数）以硫化度表示。

（以Na2O计）

一般针叶树材硫化度为25%左右，阔叶树材为20%左右。

提高蒸煮温度可以加快蒸煮速度，缩短蒸煮周期，在其他蒸煮条件相同时，蒸煮温度越高，蒸煮速度越快，但温度过高则使纸浆得率降低，纸浆强度下降。木材蒸煮温度一般在170℃左右。蒸煮时间由升温时间和保温时间构成。升温时间长短与药液渗透有关，一般为1.5～2.5小时。在最高温度下的保温时间，与原料种类、用碱量、硫化度、碱浓度、蒸煮最高温度及纸浆种类有关。蒸煮温度与时间可用参数——H-因子来表示。H-因子是蒸煮相对反应速度常数对蒸煮时间的积分面积。其他蒸煮条件相同时，只要H-因子相同，则可得到相同木质素含量和得率的纸浆。蒸煮中常用H-因子来控制蒸煮终点。

蒸煮后的浆料，经黑液提取设备（常用真空洗浆系统）提取黑液。然后在多效真空蒸发器及直接蒸发器中将黑液蒸发至浓度为50～60%。浓缩黑液与芒硝混合，喷射至碱回收炉中燃烧，芒硝被还原为硫化钠。熔融物由炉底流出，其成分为碳酸钠和硫化钠，溶于水中称为绿液。碱回收炉燃烧产生的热量，由蒸汽锅炉回收。澄清后的绿液用石灰乳苛化，将碳酸钠转变为氢氧化钠，将生成的碳酸钙（白泥）沉淀后则得到白液（氢氧化钠和硫化钠），用于蒸煮。

亚硫酸盐法制浆

以亚硫酸氢盐和亚硫酸作蒸煮药剂的制浆方法。根据蒸煮液pH值不同，可分为酸性亚硫酸盐法、亚硫酸氢盐法、中性亚硫酸盐法和碱性亚硫酸盐法。狭义的亚硫酸盐法是指酸性亚硫酸盐法。

酸性亚硫酸盐法制得的纸浆色浅，易漂白，浆得率较高。针叶树材亚硫酸废液可以制造酒精、酵母、香兰素及其他粘合剂、水泥减水剂、石油钻井用泥浆减粘剂等。但对原料的适应性差，蒸煮时间长，需要耐酸设备；废液回收困难，污染问题不易解决。此法逐渐被硫酸盐法取代。采用可溶性盐基（如镁、铵、钠等）代替钙基解决废液回收问题；采用多级蒸煮以扩大原料品种的使用范围。酸性亚硫酸盐法制浆过程如下：

用亚硫酸与亚硫酸氢盐组成蒸煮液。其组成以总二氧化硫和化合二氧化硫及游离二氧化硫表示。药液向木片内部渗透，是亚硫酸盐蒸煮的重要过程，渗透温度为110℃左右。药液渗透不足，木片在蒸煮温度下将造成“黑煮”。影响蒸煮过程的因素，除药液浸透外，还有蒸煮温度、蒸煮液的浓度与组成、pH值、蒸煮剂盐基种类、蒸煮时间等。木材酸性亚硫酸盐蒸煮温度为140～150℃。

碱性亚硫酸盐法制浆

一种新的制浆法。蒸煮药剂用NaOH和Na2SO3，药液pH值为10～13。此法具有对原料适应性强、纸浆得率高、漂白性能好、未漂浆色浅、纸张强度好等优点。

用碱性亚硫酸盐法蒸煮松木时，总药品用量为17～21%（以Na2O计），亚硫酸化度80%（计算方法类同于硫酸盐法中硫化度的计算），蒸煮温度为175℃，蒸煮时间180分钟。在相同脱木质素率情况下纸浆得率比硫酸盐法高6～12%，打浆性能好，可节约打浆能耗50～70%。纸浆强度除撕裂度较硫酸盐浆稍低外，其他强度均与硫酸盐浆相似。该法的主要缺点是废液回收比较困难。

纸浆漂白

纸浆颜色主要是由于浆中有木质素存在。漂白过程主要是除去浆中的有色物质，消除其发色基团。漂白方法分两类：①以氧化性漂白剂破坏纸浆中的残余木质素，达到提高纸浆白度的目的，称脱木质素漂白，多用于化学浆；②以药剂改变有色物质发色基团的结构，使其脱色，称为保留木质素漂白，多用于高得率浆。

化学木浆的漂白采用多段漂白法，优点是漂白剂的消耗量少，白度高，对纤维强度的损伤小。最简单的多段漂白由氯化（C）、碱处理（E）、次氯酸盐漂白（H）等3段组成。随着漂白技术的发展，新漂白剂的出现，如，二氧化氯（D），过氧化氢（P），漂白段数有的已达到7～8段，其中包括多次氯化与碱处理，以及多种漂白剂的使用，如C—E—H—D—E—D等，使纸浆具有较高的稳定白度（90°以上）。纸浆氯化的目的是脱除浆中的残余木质素，为后阶段的漂白打下基础。浆料在浆氯混合器中直接与氯气混合，进行反应。硫酸盐纸浆，氯化耗氯量约为总耗氯量的60～70%，浆浓度为3%，在常温下反应时间1小时，最终pH值为2。氯化后的木质素，一部分溶于氯化阶段的水中，一部分则需溶于碱介质中。因此，氯化以后需设碱处理阶段。碱处理时纸浆浓度为10%，pH值在9～10以上，温度为60～70℃，时间约1～2小时。纸浆漂白使用的漂白剂有次氯酸盐和二氧化氯。①次氯酸盐：是最早使用的漂白剂。利用次氯酸盐的氧化作用，除去纸浆中的木质素和有色物质。漂白过程中，纤维素和半纤维素同时受到氧化作用，使纸浆的物理强度下降，并使纸浆返色。通过对pH值、温度、浆浓度、用氯量的控制，达到提高纸浆白度并尽量减少纤维素损伤的目的。提高漂白温度可以加快漂白过程，但会增加纤维素的氧化破坏，因此漂白温度不宜超过40℃。pH值是影响漂白过程的最重要因素，漂液的pH值不同，其组成与性质也不同，pH值9以上时，漂白剂以次氯酸盐为主；pH值4以下时，以氯为主；pH值4～6.5时，以次氯酸为主。不同的漂白液组成有不同的氧化电势，其中以次氯酸的氧化电势为最高，因此在pH 5～7范围内漂白时，纤维素受到降解破坏最严重，纸浆得率和强度下降，而且漂白浆易返黄。在碱性条件下漂白时，氧化电势最小，对纤维素损伤最少。漂白时宜用碱调节pH值，使其漂白终点控制在8.0～8.5。pH值过高，漂白速度减慢，但白度较稳定。②二氧化氯：是一种优良的纸浆漂剂。其水溶液是一种强氧化剂，与木质素的选择性反应能力强，使纤维和半纤维素破坏较少。特别在酸性介质中，二氧化氯几乎不与碳水化合物反应。二氧化氯漂白可在不降低或少降低纤维强度和得率条件下，使纸浆获得高白度。二氧化氯漂白条件为：pH值3.5～6.0，温度为60～80℃。在纸浆氯化阶段加入少量二氧化氯，可以提高氯化效果，减少氯化废水中毒性有机氯含量。

化学制浆技术改进

由于化学制浆主要技术问题，一是提高纸浆得率以节约木材，二是研究无污染或少污染的制浆方法。为此开发了改良硫酸盐法的技术，主要是：①在硫酸盐蒸煮液中添加0.03～0.1%（对绝干木材）蒽醌，可提高纸浆得率2%左右，并降低用碱量或缩短蒸煮时间。此法已在硫酸盐浆厂普遍推广。目前正在研究用蒽醌代替全部硫化钠（即烧碱—蒽醌法），以减轻和消除硫酸盐浆厂排出恶臭气体对大气的污染。②用多硫化钠蒸煮，减少碳水化合物在碱蒸煮时的剥皮反应，提高碱法蒸煮浆的得率。该法一般可使针叶树材浆得率比硫酸盐法提高8%，阔叶树材提高3%。由于多硫化钠的腐蚀性及臭气问题，尚未大量推广使用。③气相蒸煮。办法是先使木片在0.0196～0.196兆帕压力下汽蒸3～6分钟，然后在蒸煮药液中充分渗透，再在气相条件下，在160～170℃蒸煮20～40分钟。其特点是碱消耗量少，浆料易漂白、易打浆，纸浆得率比普通硫酸盐法稍高，浆的质量也较好。④为了降低漂白废水中毒性有机氯含量，20世纪70年代后期提出了改良硫酸盐法（深度脱木质素法）。采用两段蒸煮的方式，第一段送入的碱液浓度较常规法低，第二段用蒸煮液较常规碱浓度高，硫化钠主要在第一段蒸煮液中送入。这种方法可在保持纤维粘度的条件下，使纸浆卡伯值由常规法的30～32降至25，从而使漂白用氯量及漂白废水中的有机氯含量降低20%。此法已在工业中推广使用。此外，80年代以来节能蒸煮法也在工业中推广，该法系用纸浆洗涤水将蒸煮后锅内的热黑液置换出并回收利用，可以节约蒸煮用汽60～65%，并缩短蒸煮时间，提高纸浆强度。

采用可溶性盐基和多级蒸煮技术，可以扩大亚硫酸盐蒸煮对原料的适应范围和减轻污染。亚硫酸的铵、钠、镁盐比传统的钙盐溶解度高，根据纸种的要求，选定药液的pH值以控制纸浆中的半纤维素含量，改善纸浆的物理、化学性能。并可采用盐基回收技术，以减轻对环境的污染。世界各国采用铵盐基酸性亚硫酸盐法蒸煮木浆较多。此法对原料的适应性强，纸浆得率高，废液可以直接用作农肥。亚硫酸盐法多级蒸煮可以提高纸浆得率，已工业化的有斯托拉（Stora）法和西沃拉（Sivola）法。

纸浆漂白技术向少污染、高白度、高强度及高得率浆漂白技术方向发展。如采用无氯漂剂（氧气、过氧化氢、臭氧等）以减少污染，以氧气漂白为主的无氯漂白技术已被广泛采用。氧漂作为漂白阶段以代替氯化阶段，可以消除有毒的氯化废水，或在常规的碱处理段通入氧气，以提高碱处理段的脱除木质素的能力。现代的两段制浆方法，把氧脱木质素作为制浆过程的一个阶段，以提高纸浆得率。即用碱蒸煮方法制出木质素含量的较高的浆料（卡伯值为30～50），用氧脱木质素至卡伯值10～12。由于氧漂的选择性脱木质素能力较碱蒸煮强，故可使浆得率提高5%左右，氧漂后的浆料再用二氧化氯漂白，可使白度达到85度以上。此法特别适用于阔叶树材制浆。

黄希坝（1921～ ）

中国现代林产化学工业专家、林业教育家。广西壮族自治区北流县人，生于1921年11月2日。1944年毕业于广西大学化学系。1945年任广西工业试验所技士。1946年赴美国华盛顿大学化工系、林产系学习，1949年获科学硕士学位，后留该校工作，继而在普吉生纸浆与木材公司任化学师。1951年回国。历任武汉大学、华中农学院、南京林学院（现称南京林业大学）副教授、教授；1959～1984年兼南京林学院林产化学工程系副主任、主任。还担任过中国林学会第四届理事，中国林产化学化工学会第一、二届副理事长，江苏省轻工协会第一届副理事长和日用化学学会理事长，全国林产化工教材委员会主任委员，国务院学位委员会第一、二届学科评议组成员。

黄希坝在南京林学院任教期间曾进行多项科学研究，其中《油茶壳水解制糠醛的研究》获江苏省1978年科学大会奖，《马来松香的研制及其用作造纸施胶剂》与《马来酸松香的研制与应用》获国家科学进步三等奖，《除草剂镇草宁中试》1984年获林业部科技成果一等奖。发表林产化学工业论文20余篇，并主译《树木提炼物工艺学》，主编《植物水解工艺学》、《英汉化学化工词汇补编（林产化学部分）》。

活化炉

见活性炭。