摘要：為(wei)篩(shai)選出(chu)經(jing)濟高(gao)效的(de)(de)(de)(de)低階煤(mei)(mei)(mei)用(yong)(yong)(yong)(yong)添(tian)(tian)加(jia)劑(ji)以提高(gao)噴(pen)霧抑塵(chen)(chen)(chen)法(fa)的(de)(de)(de)(de)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)效率，選取(qu)8種常用(yong)(yong)(yong)(yong)且經(jing)濟的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)，以表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)及煤(mei)(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)沉降(jiang)時(shi)間(jian)為(wei)潤(run)(run)(run)濕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)評價指(zhi)標，研究表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)種類、性(xing)(xing)(xing)(xing)質及濃(nong)度(du)對潤(run)(run)(run)濕(shi)低階煤(mei)(mei)(mei)煤(mei)(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)影響，篩(shai)選出(chu)適(shi)合低階煤(mei)(mei)(mei)用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)添(tian)(tian)加(jia)劑(ji)，并對潤(run)(run)(run)濕(shi)煤(mei)(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)機(ji)理進行分(fen)析。結果(guo)表(biao)(biao)明實驗用(yong)(yong)(yong)(yong)煤(mei)(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)的(de)(de)(de)(de)可吸(xi)入塵(chen)(chen)(chen)含量較高(gao)，不易被水潤(run)(run)(run)濕(shi)，需添(tian)(tian)加(jia)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)提高(gao)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)效率。8種表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)均可降(jiang)低溶液(ye)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)，增加(jia)煤(mei)(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)潤(run)(run)(run)濕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)，其臨界膠束濃(nong)度(du)和(he)(he)對應的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)值分(fen)別在(zai)0.04～0.53 g/L和(he)(he)25.61～34.79 mN/m之(zhi)間(jian)差(cha)異較大。8種表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)潤(run)(run)(run)濕(shi)煤(mei)(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)的(de)(de)(de)(de)能力(li)(li)(li)(li)與(yu)其降(jiang)低表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)能力(li)(li)(li)(li)排序基本一(yi)致，由強到弱為(wei)APG>AOT>JFC>SDBS>OA-12>BS-12>1631>CTAB，非離子(zi)(zi)>陰離子(zi)(zi)>兩性(xing)(xing)(xing)(xing)型(xing)>陽離子(zi)(zi)。0.02 g/L的(de)(de)(de)(de)APG溶液(ye)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)(li)(li)為(wei)25.87 mN/m，煤(mei)(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)潤(run)(run)(run)濕(shi)時(shi)間(jian)為(wei)0.57 min，是(shi)一(yi)種高(gao)效經(jing)濟的(de)(de)(de)(de)噴(pen)霧抑塵(chen)(chen)(chen)法(fa)添(tian)(tian)加(jia)劑(ji)。煤(mei)(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)與(yu)APG吸(xi)附后表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)親(qin)水官能團數量的(de)(de)(de)(de)增加(jia)和(he)(he)分(fen)子(zi)(zi)間(jian)氫鍵的(de)(de)(de)(de)形(xing)成是(shi)APG潤(run)(run)(run)濕(shi)煤(mei)(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)強的(de)(de)(de)(de)主要原因。

低(di)(di)階煤在中(zhong)國(guo)儲量豐富(fu)且富(fu)含(han)高(gao)(gao)附(fu)加值油氣資(zi)源，可(ke)以高(gao)(gao)效(xiao)(xiao)分質利用(yong)，為緩(huan)解我國(guo)石(shi)油資(zi)源緊張和(he)(he)環境污染局面(mian)提供了新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)能，逐漸(jian)成為新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關注點。近年來(lai)隨(sui)著低(di)(di)階煤開采量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增大(da)，采煤機械化程度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)(gao)，全機械化工(gong)作面(mian)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤塵(chen)(chen)濃(nong)(nong)度(du)可(ke)達3 000 mg/m3，遠超(chao)國(guo)家職業(ye)衛生標(biao)準中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求。長時(shi)間暴露于超(chao)標(biao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤塵(chen)(chen)環境是礦工(gong)患塵(chen)(chen)肺(fei)病(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)誘因之(zhi)一。塵(chen)(chen)肺(fei)病(bing)發病(bing)率(lv)(lv)高(gao)(gao)且無法治愈，2018年，全國(guo)報告的(de)(de)(de)(de)(de)(de)職業(ye)性(xing)塵(chen)(chen)肺(fei)病(bing)19 468例，占到了各(ge)類職業(ye)病(bing)新病(bing)例總數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)8285%，且發生率(lv)(lv)還(huan)有上升趨勢(shi)。此(ci)(ci)外，井下煤塵(chen)(chen)濃(nong)(nong)度(du)聚集到一定(ding)程度(du)還(huan)會引(yin)發爆(bao)炸，造成更(geng)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)人員傷亡和(he)(he)經濟(ji)損(sun)失。因此(ci)(ci)，有效(xiao)(xiao)抑制(zhi)礦塵(chen)(chen)對煤礦安(an)全生產和(he)(he)礦工(gong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)職業(ye)健康(kang)安(an)全都(dou)至關重(zhong)要(yao)。目前常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)措施包(bao)括(kuo)通風除(chu)塵(chen)(chen)、煤層注水、噴霧灑水等，這些技(ji)術對降(jiang)低(di)(di)作業(ye)點的(de)(de)(de)(de)(de)(de)粉塵(chen)(chen)濃(nong)(nong)度(du)都(dou)起(qi)到了重(zhong)要(yao)作用(yong)。低(di)(di)階煤的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤化程度(du)較(jiao)低(di)(di)、揮發分及灰分含(han)量高(gao)(gao)、含(han)水率(lv)(lv)高(gao)(gao)、含(han)氧(yang)多(duo)、孔(kong)結(jie)構豐富(fu)，與其(qi)他(ta)煤種相(xiang)比通常(chang)更(geng)易(yi)被潤(run)濕，因此(ci)(ci)適用(yong)噴霧抑塵(chen)(chen)。噴灑自來(lai)水的(de)(de)(de)(de)(de)(de)除(chu)塵(chen)(chen)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)只有不(bu)到60%，向水中(zhong)加入表面(mian)活性(xing)劑(ji)可(ke)以增加煤塵(chen)(chen)潤(run)濕性(xing)和(he)(he)滲透性(xing)，提高(gao)(gao)除(chu)塵(chen)(chen)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)。化學表面(mian)活性(xing)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)選擇(ze)受自身(shen)性(xing)質、結(jie)構、煤塵(chen)(chen)表面(mian)官能團(tuan)、煤塵(chen)(chen)帶電(dian)性(xing)質等多(duo)種因素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響，其(qi)選擇(ze)具有特異性(xing)和(he)(he)專一性(xing)，目前關于抑制(zhi)低(di)(di)階煤煤塵(chen)(chen)添加劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究還(huan)較(jiao)少。篩選出常(chang)用(yong)且經濟(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)活性(xing)劑(ji)作為添加劑(ji)提高(gao)(gao)低(di)(di)階煤煤塵(chen)(chen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)除(chu)塵(chen)(chen)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)具有積極意義(yi)。

筆者將(jiang)選取鄂爾多斯礦區的(de)(de)煙煤(mei)(mei)(mei)為(wei)低(di)階煤(mei)(mei)(mei)代表，通過工業分(fen)析、元素分(fen)析、粒徑分(fen)析等(deng)手段，研(yan)究(jiu)低(di)階煤(mei)(mei)(mei)煤(mei)(mei)(mei)塵結構(gou)及特點，分(fen)析其(qi)潤濕性。通過一系列實驗，研(yan)究(jiu)不(bu)同表面(mian)(mian)活性劑(ji)溶(rong)液的(de)(de)表面(mian)(mian)性能，對(dui)煤(mei)(mei)(mei)塵的(de)(de)潤濕作(zuo)用(yong)等(deng)，篩(shai)選出適用(yong)于抑制低(di)階煤(mei)(mei)(mei)煤(mei)(mei)(mei)塵的(de)(de)表面(mian)(mian)活性劑(ji)，并(bing)分(fen)析其(qi)作(zuo)用(yong)機理(li)，為(wei)低(di)階煤(mei)(mei)(mei)抑塵劑(ji)的(de)(de)開(kai)發(fa)提(ti)供參考。

1、實驗材料和方法

1.1實驗(yan)材料

1.1.1原煤煤樣的制(zhi)備

實驗選取榆神府(fu)礦(kuang)區紅柳林煤(mei)礦(kuang)的(de)煙(yan)煤(mei)作為(wei)研究對象，嚴格按中(zhong)(zhong)國國家標準GB475—2008進行采樣(yang)，將煤(mei)樣(yang)破碎(sui)后過200目標準篩(shai)，制備成(cheng)樣(yang)品，放置于40℃的(de)真空干燥(zao)箱內干燥(zao)24 h后取出，置于密(mi)封干燥(zao)袋中(zhong)(zhong)備用。

1.1.2浸(jin)泡后煤塵煤樣的(de)制備

經0.02 g/L APG浸泡(pao)24 h后(hou)的煤樣用(yong)0.45μm濾紙(zhi)過濾后(hou)放置(zhi)于40℃的真空(kong)干(gan)燥箱內干(gan)燥24 h后(hou)取出(chu)，置(zhi)于密封(feng)干(gan)燥袋中備(bei)用(yong)。

1.1.3表面活(huo)性劑

在(zai)查閱(yue)文(wen)獻的基礎上(shang)初選(xuan)了(le)8種常用且經濟的表面活性(xing)劑（表1）。

1.2實驗(yan)方法(fa)

1.2.1溶液表面張力的測定

將表1中的表面活性劑分別配制成濃度為0000 1～2.0 g/L的溶液樣品。采用鉑金板法，在25℃下用全自動表面張力儀（芬蘭Kibron公司）對各樣品(pin)的表面(mian)張力測定(ding)3次，取平均值記為實驗結果(guo)。表面(mian)張力越(yue)小，溶(rong)液(ye)表面(mian)活性越(yue)高。

1.2.2煤(mei)塵沉降(jiang)實(shi)驗

實(shi)驗采用(yong)MT506—1996《礦用(yong)降塵(chen)(chen)(chen)(chen)劑(ji)性能(neng)測定(ding)(ding)方法》中的沉(chen)(chen)降法測定(ding)(ding)表面活(huo)性劑(ji)的潤濕性能(neng)。每次稱(cheng)取0.1 g煤(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)(chen)樣品，用(yong)秒表記(ji)錄(lu)煤(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)(chen)從開(kai)始加入到全(quan)部(bu)沉(chen)(chen)入裝有50 mL表面活(huo)性劑(ji)溶液的燒杯底部(bu)所需要的時間(jian)，即(ji)為煤(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)(chen)沉(chen)(chen)降時間(jian)，用(yong)煤(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)(chen)重(zhong)量除以(yi)沉(chen)(chen)降時間(jian)后得到煤(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)(chen)的沉(chen)(chen)降速率(lv)。煤(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)(chen)沉(chen)(chen)降時間(jian)越(yue)短，速率(lv)越(yue)大，表面活(huo)性劑(ji)濕潤煤(mei)(mei)塵(chen)(chen)(chen)(chen)性能(neng)越(yue)好。

1.2.3紅外(wai)光譜儀測試

將原煤煤樣與APG浸泡后(hou)的煤樣分別與溴(xiu)化(hua)鉀以(yi)1∶100的質量(liang)比研(yan)磨混合均勻后(hou)通過壓(ya)片機(ji)（PMK-Y，上海盈(ying)諾儀器(qi)有(you)限公司）壓(ya)制成透(tou)明薄片，通過紅外光(guang)譜(pu)儀（Nicolet iN10&iZ10型，美國賽默飛世爾(er)公司）獲得皂苷的紅外光(guang)譜(pu)。在測試前獲取背景光(guang)譜(pu)，測試時的波數(shu)范圍是400～4 000 cm-1，掃描次(ci)數(shu)為64次(ci)。

1.2.4煤塵粒徑分布測試

原煤(mei)煤(mei)樣(yang)及添(tian)加(jia)劑浸泡后的煤(mei)樣(yang)在激光粒(li)(li)度分(fen)(fen)析儀（LS230/VSM+型）中采用激光法測(ce)定(ding)其在一定(ding)粒(li)(li)徑范圍內的分(fen)(fen)布程度來反映顆粒(li)(li)群的粒(li)(li)度特征(zheng)。