乳化液污染机理及屯兰矿水质分析

冀成

(西山煤电集团公司 屯兰煤矿，山西 太原 030200)

0 引言

液压支架电液控制系统对传动液过滤精度要求非常高，其中电液控制阀中的先导阀要求过滤精度达到25 μm[1]。因此，确保水与乳化油配置后的乳化液的过滤精度和稳定性，保证液压支架能可靠地运行，直接关系到煤矿的安全生产。

现阶段，电液控支架的传动介质普遍采用乳化油与水配置成的高含水乳化液，该乳化液是由95%～97%的水与5%～3%的乳化油配置而成。因此，要确保后期乳化液的稳定性，配制乳化液所需水的质量十分重要[2]。

1 乳化液污染机理

乳化液配制用水对液压支架形成的系统污染主要包括：硬质颗粒,钙镁离子引起的结垢,菌类、病毒等有机污染，电化学腐蚀4个方面。其中，硬质颗粒易对阀组等造成机械磨损，钙镁离子引起的结垢易造成传动系统阻塞和机械磨损，菌类、病毒等有机物的衍生和繁殖易造成系统阻塞和介质失效变质[3]。本文主要就电化学腐蚀机理及影响因素予以阐述。

液压支架阀组、缸体等基体金属发生腐蚀主要是腐蚀介质通过镀层空隙，缺陷等到达基体金属体造成的[4]。其中镀层、碳钢基体、腐蚀介质形成了一个异金属腐蚀电池，缺陷处裸露基体形成小阳极而镀层为大阴极，造成金属基体加速腐蚀。其产生的氧化物又通过空隙和缺陷扩散到镀层表面，形成了点蚀。

2 非纯水配制乳化液腐蚀影响因素

2) 特异离子的影响。非纯水配制乳化液水中Cl-等特异离子对腐蚀有重要的影响,比如Cl-离子可以引起不锈钢、铝和铝合金孔蚀等。

3 水质分析

屯兰煤矿井下用水引自内维队清水池(来自井下10#水文钻孔)，其水压来自地面与井下259 m水压差，水压约为1.5～2.5 MPa。静压水由DN200无缝钢管直埋敷设引至主斜井口,再由主斜井口以DN200钢管引至井下4#交叉点,然后由4#交叉点向矿井东西两翼供水。

本次检测依据标准MT 76—2011《液压支架用乳化油、浓缩物及其高含水液压液》中所用水质要求及标准GB/T 19923—2005《城市污水再生利用 工业用水水质》的水质指标予以检测。由于该矿采购的浓缩液或乳化油产品的型号所对应的水质硬度均为500 mg/L，故矿井水质数据分析均按照行业标准MT 76—2011所规定的等级为“10”的人工硬水作为参照标准。

3.1 水质总硬度分析

电液控支架所用乳化油或浓缩液选型的一个重要指标是水质总硬度。当配置乳化液水源水质硬度过大，乳化液中会消耗过多阴离子活性剂，乳化液常常出现浑浊或者油皂析现象。根据标准要求，水质总硬度应不得高于500 mg/L。

由表1可知,屯兰煤矿所取3个地点的水样总硬度均尽管达到了指标的要求，但屯兰矿内维队水池中的水经过管路到达工作面后，其水质硬度变化仍较为明显，硬度指标明显升高。

3.2 水质硫酸根离子

电液控支架所用乳化油或浓缩液选型的另一个重要指标是水中硫酸根离子含量。当配置乳化液所用水源的硫酸根离子含量过高，会造成配置好的乳化液的电导率升高，也就是配置的乳化液导电性能升高，便会出现乳化液浑浊等情况。根据标准要求，硫酸根离子质量浓度不得高于400 mg/L。

表1 屯兰矿水源的总硬度

表2 屯兰矿水源的硫酸根离子

由表2可知,屯兰煤矿所取两个地点的水样硫酸根离子浓度指标虽能达到了标准的要求，但地面水源经过管路输送后，其井下工作面处的水源的硫酸根离子指标超标。

3.3 水质氯离子

电液控支架所用乳化油或浓缩液选型的第3个重要指标是水中氯离子的含量。当配置乳化液所用水源的氯离子含量过高，造成配置好的乳化液的电导率也升高，也就是配置的乳化液导电性能升高，便会出现乳化液浑浊等情况。根据标准要求，硫酸根离子质量浓度不得高于200 mg/L。

表3 屯兰矿水源的氯离子

由表3可知,屯兰煤矿所取3个地点的水样氯离子浓度指标均能达到标准要求，地面水源经过管路输送后，井下工作面处的水源的氯离子指标也降低。

通过对该煤矿3处水源水质情况的检测，特别针对影响乳化液质量的水质硬度、硫酸根离子、氯离子等进行分析可知,内维队水池水源的水质情况较好，若地面将乳化液配好后直接向井下供液方式，既需要加设水处理设备(确保水质的稳定性)，又要再重新铺设管路，这样铺设管路距离较远，投资较大。但若采用工作面用水配置乳化液，水质硬度指标接近临界值，硫酸根离子含量指标均不符合要求，需要投入水处理设备，但管路部分投入较少，在经济效益方面能较好地满足了要求。现初步选用在盘区适当位置建立乳化液集中配置中心。

4 结论

通对屯兰煤矿3个地点水质情况进行检测，屯兰矿水源状况整体良好。通过分析得到影响乳化液稳定性的关键因素，其水源总硬度、氯离子浓度偏高，若直接配置乳化液易造成电液控支架阀组堵塞、磨损等问题。对确定水处理方案提供了科学依据，为电液控支架在该矿稳定、可靠运行提供了技术支持。