基于响应面法治理煤矿硫化氢的改性碱液配比优化

张超^1,2，王星龙¹，李树刚^1,2，刘超^1,2，薛俊华^1,2，刘华¹

1. 西安科技大学安全工程学院2. 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室

摘 要：针对传统碱液在煤矿硫化氢治理过程中吸收率低且易发生二次超限的缺点,以碳酸钠（Na₂CO₃）溶液为基料,选取表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚乙酸钠（AE₉C-Na）和氧化剂过氧化氢（H₂O₂）为改性剂对碱液进行改性处理。以碳酸钠、表面活性剂和氧化剂的掺量作为影响因子,以硫化氢气体去除率为响应值,首先通过单因素实验单独考察了各影响因子变化对响应值的影响,研究了碳酸钠溶液中不同质量分数的表面活性剂和氧化剂对硫化氢气体脱除的影响。然后按照中心组合设计安排试验,根据试验结果对硫化氢去除率进行拟合与回归分析,得到回归拟合方程。然后应用响应面法（RSM）进一步确定了各影响因子的交互作用,结果表明:各影响因子显著性大小排序为:碳酸钠溶液质量分数>表面活性剂质量分数>氧化剂质量分数,碳酸钠溶液质量分数和表面活性剂质量分数的交互作用对硫化氢去除率影响最大。最后,利用Design-Expert软件对改性碱液的配比进行优化,综合考虑吸收效率与成本后,提出本实验所研制的改性碱液最佳配比为:碳酸钠溶液质量分数2.5%,表面活性剂质量分数0.25%,氧化剂质量分数0.8%。以崔家沟煤矿2303工作面为试验地点,喷洒改性碱液对现场硫化氢进行治理,现场试验结果表明,改性碱液对硫化氢的去除率平均为90.3%,且无硫化氢超限及二次逸散现象,治理效果显著。

关键词：硫化氢;改性碱液;响应面法;碳酸钠;表面活性剂;氧化剂;