煤塵的潤(rùn)濕機(jī)理研究.pdf

1、煤塵是煤礦最主要的災(zāi)害之一，煤塵爆炸造成大量的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，長(zhǎng)期吸入呼吸性煤塵會(huì)導(dǎo)致塵肺病。有效地降低煤塵，關(guān)鍵是提高煤塵的潤(rùn)濕性。
　　本文系統(tǒng)研究了煤塵的物理化學(xué)特性。提出了客觀定量表征煤塵的粒度分布特征和表面粗糙特性的指標(biāo)是粒度分形維數(shù)和表面分形維數(shù)。煤塵表面主要存在脂肪烴、芳香烴和含氧官能團(tuán)三類基團(tuán)，表面大量的脂肪烴、芳香烴等疏水性基團(tuán)，是導(dǎo)致煤塵表面具有較強(qiáng)的疏水性的根本原因。
　　利用德國(guó)Krüss公

2、司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的DSA100型光學(xué)法液滴形態(tài)分析系統(tǒng)，系統(tǒng)研究了煤塵的成分、化學(xué)元素、微觀結(jié)構(gòu)、總酸性基含量、粒度分形維數(shù)、表面分形維數(shù)等因素與潤(rùn)濕性的關(guān)系，利用SPSS軟件，建立煤塵潤(rùn)濕性與主要因素的相關(guān)模型。確定了影響煤塵潤(rùn)濕性的最主要因素是煤塵表面的總酸性基官能團(tuán)的含量和煤中固定碳的含量。
　　利用FTIR光譜、XPS能譜、比表面積和孔徑分析、潤(rùn)濕實(shí)驗(yàn)等手段系統(tǒng)研究了呼吸性煤塵的表面特性及潤(rùn)濕機(jī)理。研究表明：在煤樣細(xì)化過(guò)程中,煤

3、塵的表面孔結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)及元素組成均發(fā)生改變，與大顆粒煤塵相比，呼吸性煤塵的親水性更弱，疏水性更強(qiáng)。主要機(jī)理是：粒度越小，煤塵的表面不飽和性越大，對(duì)空氣中粒子的吸附越強(qiáng)，越易在其表面形成一層牢固的氣膜；煤塵與水的固-液接觸實(shí)際上是一種固-液接觸和固-氣接觸的復(fù)合接觸，粒度越小，孔體積越大，表面粗糙化程度越高，則在煤塵表面的孔隙或凹槽中截留的空氣越多，固-氣接觸面越大，煤塵潤(rùn)濕性越差。
　　根據(jù)水或潤(rùn)濕劑等液體潤(rùn)濕煤塵的機(jī)制，建立液

4、體在煤塵表面潤(rùn)濕的動(dòng)力學(xué)模型，提出了用于表征液體在煤塵表面潤(rùn)濕能力的潤(rùn)濕因子K。并利用建立的潤(rùn)濕動(dòng)力學(xué)模型研究了不同的表面活性劑體系對(duì)煤塵的潤(rùn)濕性。
　　從微觀角度、分子水平探討表面活性劑在煤塵表面上的吸附形態(tài)和吸附機(jī)理，提出了用I2–KI作顯色劑的分光光度法測(cè)定非離子表面活性劑JFC濃度的新方法，研究了表面活性劑對(duì)ξ電位的影響。闡明了液體潤(rùn)濕煤塵的微觀機(jī)理是由煤塵表面分子和液體分子間的附著力與液體分子間的內(nèi)聚力的力量對(duì)比不同引起