摘要
煤矿井下粉尘防治一直是安全生产过程中存在的重大难题。高浓度粉尘不仅影响矿井工人的工作视线、污染作业环境，而且容易引起尘肺病危害工人身体健康，甚至具有一定的爆炸性，对矿井下的生产工作带来巨大安全隐患。我国煤矿井下主要采用喷雾降尘技术对粉尘进行防治，从降尘效率来讲，传统的喷雾降尘效率一般在60%左右，尤其对于呼吸性粉尘，降尘效率通常不到30%。为了提高常规的喷雾降尘效果，尤其是呼吸性粉尘的降尘效果，本文从化学抑尘的角度，以贵州六盘水土城煤矿的焦煤作为研究煤样，从各类型表面活性剂中优选出阴离子表面活性剂SDBS，加入不同种类不同浓度的无机盐，探究无机盐对阴离子表面活性剂SDBS溶液界面性质、润湿性能、保水性能、雾化特性等综合性能的影响，最后将研究结果应用到喷雾降尘实验中，探究其与降尘效率的联系。得出主要结论如下： （1）阴离子表面活性剂SDBS能够有效的降低溶液的表面张力，当SDBS溶液到达一定浓度时，溶液的表面张力不再降低。加入无机盐后，阴离子表面活剂SDBS溶液的表面张力明显降低，并且随着无机盐助剂浓度的增大，SDBS溶液表面张力呈先下降后趋于稳定的态势。当SDBS溶液质量分数较高时，无机盐对SDBS溶液表面张力的影响相对较小，且不同种类的无机盐对SDBS溶液表面张力的影响存在差异。 （2）SDBS浓度达到或超过临界胶束浓度时，溶液的界面性质趋于稳定，加入无机盐助剂后，降低了表面活性剂SDBS离子头之间的静电排斥，使得吸附单层中SDBS离子排列更加紧密，胶束更容易形成，从而降低了SDBS溶液的临界胶束浓度CMC值，提高了SDBS降低溶液表面张力的效率。 （3）表面活性剂溶液改善疏水煤尘的润湿性取决于表面活性剂分子在煤尘表面的吸附，吸附密度越高，则说明溶液的润湿性能越好。加入无机盐后减小了阴离子表面活性剂SDBS头部负电荷之间的静电排斥，促使吸附在煤尘表面疏水晶格上的表面活性分子吸附密度增大，进而使煤尘表面上更多的疏水晶格转化为亲水状态，使得阴离子表面活性剂SDBS溶液的润湿能力得到明显改善。随着无机盐助剂浓度的增大，煤尘的反渗透吸湿量呈先增加后趋于稳定的态势。 （4）煤尘遇水后，煤尘表面会吸附大量的水分子，而添加无机盐助剂后，无机盐助剂在溶液中电离出来的离子通过渗透作用进入煤尘的晶体层间，煤尘表面自身所带的电荷会与晶体表层吸附的离子通过交换作用吸附极性水分子，在煤尘表层定向排列形成一层水化膜。水化膜能吸收并储存一定的水分，提高抗蒸发能力，并且水化膜越厚，抗蒸发能力越强。 （5）溶液的动态表面张力、粘度和密度等因素均能影响溶液的雾化特性。未添加无机盐助剂时，低中浓度的SDBS溶液能够一定程度的改善溶液的雾化特性，高浓度的SDBS溶液对雾化特性的影响相对较小。无论SDBS溶液处于哪个浓度区间，添加无机盐助剂对SDBS溶液的雾化特性均无明显的影响。 （6）喷雾降尘的降尘效率与溶液的界面性质、润湿性能以及雾化特性密切相关。在相同的供水压力下，无机盐助剂加入后对呼吸性粉尘降尘效率的改善效果要明显强于全尘。
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