煤塵的潤濕機理研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

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)濟損失,長期吸入呼吸性煤塵會導(dǎo)致塵肺病。有效地降低煤塵,關(guān)鍵是提高煤塵的潤濕性。
  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三類基團,表面大量的脂肪烴、芳香烴等疏水性基團,是導(dǎo)致煤塵表面具有較強的疏水性的根本原因。
  利用德國Krüss公

2、司設(shè)計生產(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)等因素與潤濕性的關(guān)系,利用SPSS軟件,建立煤塵潤濕性與主要因素的相關(guān)模型。確定了影響煤塵潤濕性的最主要因素是煤塵表面的總酸性基官能團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、潤濕實驗等手段系統(tǒng)研究了呼吸性煤塵的表面特性及潤濕機理。研究表明:在煤樣細化過程中,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。主要機理是:粒度越小,煤塵的表面不飽和性越大,對空氣中粒子的吸附越強,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,煤塵潤濕性越差。
  根據(jù)水或潤濕劑等液體潤濕煤塵的機制,建立液

4、體在煤塵表面潤濕的動力學(xué)模型,提出了用于表征液體在煤塵表面潤濕能力的潤濕因子K。并利用建立的潤濕動力學(xué)模型研究了不同的表面活性劑體系對煤塵的潤濕性。
  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)和吸附機理,提出了用I2–KI作顯色劑的分光光度法測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ξ電位的影響。闡明了液體潤濕煤塵的微觀機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)聚力的力量對比不同引起

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