活性磁化水改善無(wú)煙煤煤塵潤(rùn)濕性能的研究

龐杰文，謝建林，趙振保，郝永江，韓巧云，梁磊

（1.太原科技大學(xué) 安全與應(yīng)急管理工程學(xué)院，山西，太原 030024；2.太原科技大學(xué) 煤礦粉塵智能監(jiān)測(cè)與防控山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西，太原 030024；3.湖南科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南，湘潭 411201）

煤塵是煤礦井下開(kāi)采的主要危害之一，主要表現(xiàn)在煤塵爆炸和塵肺病職業(yè)危害兩方面[1-5].其產(chǎn)生位置主要在采煤工作面和掘進(jìn)工作面.為了有效降低作業(yè)環(huán)境粉塵濃度，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量嘗試[6-7].目前在煤礦井下應(yīng)用最為廣泛的降塵措施為噴霧降塵，而傳統(tǒng)的噴霧降塵效果并不理想，其主要原因之一在于大多數(shù)情況下水滴難以濕潤(rùn)煤塵形成大顆粒沉降.

許多學(xué)者通過(guò)添加表面活性劑改善煤的濕潤(rùn)性[8]，從而提高抑塵效率.關(guān)于表面活性劑的研究主要集中在離子表面活性劑[9-11]、非離子表面活性劑[12-14]、天然表面活性劑[15]和復(fù)合表面活性劑的研究[16-20].而另一部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)，采用磁場(chǎng)磁化方法可降低水的表面張力，從而改善水對(duì)煤塵的濕潤(rùn)作用.NIE 等[21]研究發(fā)現(xiàn)采用磁場(chǎng)磁化方法可以降低礦井水的表面張力，在礦井水中添加適宜的表面活性劑，表面張力降低甚至大于磁化對(duì)礦井水的作用.從降低表面張力的角度來(lái)看，采用磁場(chǎng)磁化礦井水與表面活性劑的應(yīng)用結(jié)合，會(huì)發(fā)揮更加明顯的作用.WANG等[22]研究了不同溶質(zhì)體積分?jǐn)?shù)和磁場(chǎng)作用時(shí)間處理對(duì)抑塵劑的作用，發(fā)現(xiàn)磁化處理對(duì)非離子表面活性劑溶液的影響比較明顯.ZHOU 等[23-24]為了有效提高降塵水的潤(rùn)濕性能，開(kāi)發(fā)了一種具有表面活性磁化水的新型防塵技術(shù)，可以明顯提高降塵效率.

上述關(guān)于表面活性劑、活性磁化水改善煤塵濕潤(rùn)性研究，所選煤樣多為褐煤和煙煤.而YAO 等[25]通過(guò)核磁共振（NMR）和X 射線光電子能譜（XPS）實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)無(wú)煙煤相較于褐煤、氣煤，煤樣多環(huán)芳香結(jié)構(gòu)緊湊，表面含氧官能團(tuán)幾乎全部脫除，潤(rùn)濕性差.

為此，一些學(xué)者[26-31]試圖通過(guò)添加非離子試劑或離子試劑來(lái)改善水對(duì)無(wú)煙煤塵的濕潤(rùn)作用.因此，為了提高無(wú)煙煤塵的降塵效率，對(duì)活性磁化水的試劑、濃度、磁化強(qiáng)度、磁化時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，優(yōu)選最佳表面活性劑及其添加濃度、最佳磁化參數(shù)，將之用于產(chǎn)生活性磁化水并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，對(duì)于無(wú)煙煤塵降塵具有較好的現(xiàn)實(shí)意義.

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 煤 樣

煤樣取自山西沁水煤田東南部15 號(hào)煤，為無(wú)煙煤.將煤樣粉碎并篩至250 目以下，由FW-4A 型粉末壓片機(jī)以30 MPa 壓力壓制，形成煤樣壓片，用于溶液的接觸角測(cè)量實(shí)驗(yàn).

1.2 溶 液

用于本實(shí)驗(yàn)的溶液有4 種，溶質(zhì)分別為：十二烷基硫酸鈉（SDS）、十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）、十二烷基磺酸鈉和塵克C&C 礦用除塵劑，溶劑為水，水取自山西沁水煤田煤礦井下管道靜壓水.依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，以上溶液分別配備6 種不同濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%）.

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方法

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

2.1.1 磁化儀器

磁化實(shí)驗(yàn)磁場(chǎng)由TY1000 型永磁測(cè)量?jī)x提供.該儀器可通過(guò)直流電源進(jìn)行勵(lì)磁，磁場(chǎng)穩(wěn)定可調(diào).為了確定最佳磁化強(qiáng)度和磁化時(shí)間，本研究中采用TY1000 型永磁測(cè)量?jī)x分別為實(shí)驗(yàn)提供100，200，300，400，500 mT.

2.1.2 表面張力測(cè)試儀

表面張力采用JYW-200B 型微控全自動(dòng)液體表面張力儀進(jìn)行測(cè)試.采用脫環(huán)法測(cè)量液體的表面張力，可實(shí)時(shí)記錄脫環(huán)過(guò)程中液體薄膜的張力，直至薄膜破裂，取整個(gè)過(guò)程中的最大張力為液體的表面張力.

2.1.3 接觸角測(cè)試儀

采用JY-PHb 接觸角測(cè)定儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)液體的接觸角測(cè)量.測(cè)量時(shí)，先將待測(cè)液體滴于固體表面，待固-液-氣三相界面平衡后進(jìn)行拍攝，在影像中做液面的切線，并測(cè)量切線與固體界面的夾角，所得夾角就是接觸角.

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 最佳溶液和最佳濃度

為了選取濕潤(rùn)性最好的溶液，分別采用礦井管道水配備了十二烷基硫酸鈉（SDS）溶液、十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）溶液、十二烷基磺酸鈉溶液和塵克C&C 溶液.各溶液分別以6 種濃度配備：質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%.然后，對(duì)所配備溶液進(jìn)行表面張力測(cè)試，根據(jù)表面張力測(cè)試結(jié)果選取最優(yōu)溶劑及溶液濃度.

2.2.2 最佳磁化強(qiáng)度

根據(jù)聶百勝等[32]的研究結(jié)果，礦井水在磁化1～5 min 時(shí)，其表面張力趨于穩(wěn)定.為了確定最佳磁化強(qiáng)度，分別對(duì)最優(yōu)表面活性溶液施加磁場(chǎng)磁化并測(cè)定不同磁化強(qiáng)度下溶液的表面張力.實(shí)驗(yàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度依次為：100，200，300，400，500 mT.磁化時(shí)間為5 min.

2.2.3 最佳磁化時(shí)間

為了確定最佳磁化時(shí)間，分別對(duì)最優(yōu)表面活性溶液施加不同時(shí)間的最優(yōu)磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng).磁化時(shí)間分別為：60，120，180，240，300 s.然后，選取最優(yōu)磁化時(shí)間區(qū)間，并在最佳磁化時(shí)間區(qū)間內(nèi)，分別對(duì)最優(yōu)表面活性溶液進(jìn)行磁化，磁化時(shí)間間隔為10 s，同時(shí)測(cè)試不同磁化時(shí)間下溶液的表面張力，以確定最佳磁化時(shí)間.

2.2.4 活性磁化水優(yōu)化參數(shù)評(píng)價(jià)

為了評(píng)價(jià)活性磁化水的濕潤(rùn)性，其在低水分無(wú)煙煤煤樣壓片表面的接觸角是一個(gè)很重要的參數(shù).在本研究中，分別測(cè)試了礦井管道水、最優(yōu)表面活性溶液、最優(yōu)活性磁化水在低水分無(wú)煙煤煤樣壓片表面的接觸角，并計(jì)算了粘附功、浸濕功、擴(kuò)展功，以評(píng)價(jià)活性磁化水的優(yōu)化效果.

3 結(jié)果與討論

3.1 煤的濕潤(rùn)性

圖1 為本實(shí)驗(yàn)所選煤樣的接觸角測(cè)試結(jié)果圖，由圖可以看出，煤樣的接觸角為74.2°，相較于其他類型的煤[30]（接觸角為20.55°，22.34°，34.23°和29.75°），其接觸角明顯偏大，具有較強(qiáng)的疏水性.

圖1 煤樣的接觸角測(cè)試結(jié)果圖Fig.1 Contact angle test results of coal samples

表1 為煤樣的工業(yè)分析結(jié)果，其水分為1.97%.根據(jù)XU 等[31]的研究結(jié)論，煤塵的水分越大，濕潤(rùn)性越好，其實(shí)驗(yàn)所用煤樣的水分分別為1.44，1.84，1.28，3.71，1.42，5.83，5.52，6.17.與之相較，所選煤樣水分小于2%，為低水分煤樣，濕潤(rùn)性較差.

表1 煤樣的工業(yè)分析Tab.1 Proximate analysis of coal samples

3.2 不同表面活性劑溶液的濕潤(rùn)性

如圖2 所示，4 種溶液隨著濃度的增加，表面張力逐漸趨于穩(wěn)定.十二烷基磺酸鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.20%時(shí)，溶液表面張力趨于穩(wěn)定.表面張力最小時(shí)，溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.30%.十二烷基硫酸鈉（SDS）溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.05%時(shí)，溶液表面張力趨于穩(wěn)定.表面張力最小時(shí)，溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%.十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.15%時(shí)，溶液表面張力趨于穩(wěn)定.表面張力最小時(shí)，溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.30%.塵克C&C 溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.05%時(shí)，溶液表面張力趨于穩(wěn)定.表面張力最小時(shí)，溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10%.由圖可以看出，相較于十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）和十二烷基磺酸鈉，十二烷基硫酸鈉（SDS）和塵克C&C 可以較大程度地降低溶液的表面張力，提高溶液對(duì)低水分無(wú)煙煤顆粒的濕潤(rùn)性.同時(shí)，考慮到塵克C&C 溶液具有無(wú)腐蝕、無(wú)污染、可生物降解、不造成二次污染的特性，最終選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C 溶液作為最優(yōu)表面活性溶液.

圖2 不同溶劑溶液的表面張力Fig.2 Surface tension of different solutions

3.3 溶液表面張力隨磁化強(qiáng)度的變化

如圖3 所示，磁化5 min 后的礦井靜壓水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C 溶液表面張力會(huì)降低，最大降低幅度分別為7.28%和7.54%.最佳磁場(chǎng)強(qiáng)度均為300 mT.

圖3 不同磁化強(qiáng)度條件下礦井靜壓水與質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 溶液的表面張力Fig.3 Surface tension of mine hydrostatic water and 0.10wt% C&C solution under different magnetization conditions

無(wú)論礦井靜壓水還是質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C溶液，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，其溶液表面張力先減小后增大.這是因?yàn)榇艌?chǎng)的施加可使溶液發(fā)生三方面的變化，分別是：①磁場(chǎng)可破碎水分子簇，使之成為許多小分子體[33]，從而減弱其表面張力.②磁場(chǎng)可使溶液分子之間的氫鍵斷裂，使得溶液具有更強(qiáng)的極性，更容易與煤表面的懸鍵結(jié)合，從而濕潤(rùn)煤體[34].③適當(dāng)?shù)拇艌?chǎng)會(huì)使得溶液表面的親水基團(tuán)更加致密，從而增強(qiáng)溶液的濕潤(rùn)性.磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，使得這三方面的影響逐漸增大，表現(xiàn)為溶液的表面張力逐漸減小.然而，過(guò)度的磁化可使溶液表面的親水基團(tuán)脫落，使得溶液濕潤(rùn)性變差，表現(xiàn)為過(guò)度磁化后溶液表面張力逐漸增加[35].

由圖3 可知，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C 溶液的表面張力為33.2 mN/m.加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C 試劑，使得溶液表面張力由59.1 mN/m 下降到33.2 mN/m，下降幅度為43.82%.磁化強(qiáng)度為300 mT，磁化5 min 的礦井靜壓水的表面張力為54.8 mN/m.最佳磁化強(qiáng)度下，礦井靜壓水的表面張力由59.1 mN/m下降到54.8 mN/m，下降幅度為7.28%.由此可知，與試劑對(duì)溶液濕潤(rùn)性的提升效果相比，磁化作用對(duì)溶液濕潤(rùn)性的提升較小.

3.4 溶液表面張力隨磁化時(shí)間的變化

確定最優(yōu)磁化時(shí)間，對(duì)磁化裝置設(shè)計(jì)及經(jīng)過(guò)磁化裝置時(shí)的流量參數(shù)控制很重要.如圖4（a）所示，在300 mT 的磁化強(qiáng)度下，磁化時(shí)間超過(guò)60 s 時(shí)，礦井靜壓水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C 溶液表面張力逐漸趨于穩(wěn)定.磁化強(qiáng)度為300 mT，磁化時(shí)間60 s 時(shí)，礦井靜壓水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C 溶液表面張力最小，分別為52.0 ，31.5 mN/m.

圖4 不同磁化時(shí)間下礦井靜壓水與質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 溶液的表面張力Fig.4 Surface tension of mine hydrostatic water and 0.1wt% C&C solution under different magnetization times

為了確定最優(yōu)磁化時(shí)間，分別測(cè)定了磁場(chǎng)強(qiáng)度為300 mT，磁化時(shí)間為30，40，50，60，70，80，90 s 時(shí)的溶液表面張力.由圖4（b）可以看出，磁化時(shí)間在30～90 s 范圍內(nèi)，礦井靜壓水的表面張力波動(dòng)性變化，磁化時(shí)間為60 s 時(shí)，礦井靜壓水的表面張力最小.而質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 溶液的表面張力在50 s 時(shí)有一個(gè)明顯的拐點(diǎn)，之后表面張力趨于穩(wěn)定.拐點(diǎn)處，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 溶液表面張力最小.磁場(chǎng)強(qiáng)度為300 mT，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 的塵克C&C 溶液的最佳磁化時(shí)間為50 s.

3.5 活性磁化水濕潤(rùn)性評(píng)價(jià)

如圖5 所示，礦井靜壓水 的接觸角為74.2°.質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 溶液的接觸角為34°.相較于礦井靜壓水，其接觸角減小了54.18%.質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C 磁化水的接觸角為15.5°.相較于礦井靜壓水，其接觸角減小了79.11%.由此可以看出，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 磁化水具有更好的潤(rùn)濕性能，提升了溶液對(duì)低水分無(wú)煙煤顆粒的浸濕能力.

質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 溶液的表面張力為33.2 mN/m.相較于礦井靜壓水，其表面張力減小了43.82%.質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 磁化水的表面張力為31.3 mN/m.相較于礦井靜壓水，其接觸角減小了47.04%.由此可以看出，塵克C&C 試劑和磁化相結(jié)合可更好地降低溶液的氣-液界面張力，使得溶液與低水分無(wú)煙煤顆粒接觸時(shí)，更容易排出固-氣-液三相界面的氣體，以減弱其濕潤(rùn)阻力.

圖6 展示了三種的溶液的粘附功、鋪展功和浸濕功.這三種功可表征溶液霧滴捕集低水分無(wú)煙煤顆粒的能力.

圖6 溶液粘附功、鋪展功以及浸濕功的改善情況Fig.6 Improvement of solution adhesion work, spreading work, and wetting work

噴霧降塵抑塵的過(guò)程中，煤塵的潤(rùn)濕過(guò)程分為三個(gè)過(guò)程[20]，即煤塵顆粒被沾濕，溶液在煤塵顆粒上鋪展，煤塵顆粒完全被浸濕.

煤塵的沾濕是指液體與煤體從不接觸到接觸，變液-氣界面和固-氣界面為固-液界面的過(guò)程.這個(gè)過(guò)程使得系統(tǒng)（初始為固-氣系統(tǒng)、液-氣系統(tǒng)，最終為固-液系統(tǒng)）的表面自由能降低，其降低值通常用Wa來(lái)表示，稱為粘附功，可用式（1）計(jì)算[23,36].粘附功越大，表明溶液濕潤(rùn)性越好.

式中：γsg為氣-固界面張力(mN/m)；γlg為氣-液界面張力(mN/m)；γsl為固-液界面張力(mN/m).

鋪展過(guò)程是固-液界面代替氣-固界面，且擴(kuò)展了氣-液界面的過(guò)程，單位面積系統(tǒng)的自由能降低，降低值用S表示，稱為鋪展功.可用式（2）計(jì)算[23,36].鋪展功越接近0，表明溶液越容易在煤塵顆粒表面鋪展，當(dāng)鋪展功大于0 時(shí)，溶液可在煤塵顆粒表面連續(xù)鋪展，取代煤塵顆粒表面的空氣.

式中：Wc為液滴的內(nèi)聚功（mN/m），可由式（3）計(jì)算得出

煤塵的浸濕是指固體浸入液體，固-液界面變?yōu)楣?氣界面的過(guò)程.系統(tǒng)（初始為固-液系統(tǒng)，最終為固-氣系統(tǒng)）自由能降低，其降低值通常用Wi表示，稱為浸濕功，可用式（4）計(jì)算[23,36].浸濕功越大，表明溶液的濕潤(rùn)性越好.

式中θ為煤-溶液界面處的接觸角（°）.

根據(jù)YANG 氏方程[37]，即γlgcosθ=γsg-γsl,Wa，S的計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為式（5）式（6）

由圖6(a)和圖6(b)可以看出，礦井靜壓水的粘附功為75.23 mN/m，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 溶液的粘附功為60.73 mN/m，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C磁化水的粘附功為61.46 mN/m.礦井靜壓水沾濕低水分無(wú)煙煤顆粒的能力優(yōu)于質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 磁化水，而質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 磁化水沾濕低水分無(wú)煙煤顆粒的能力優(yōu)于質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 磁化水.添加塵克C&C 試劑削弱了溶液沾濕低水分無(wú)煙煤顆粒的能力，而對(duì)溶液進(jìn)行磁化，可提升溶液沾濕低水分無(wú)煙煤顆粒的能力.

礦井靜壓水，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 磁化水的鋪展功分別為-42.97，-5.67，-1.14 mN/m.由圖6(b)可以看出，添加塵克C&C 試劑和對(duì)溶液磁化，均可以提升溶液的鋪展功.相較于礦井靜壓水，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C磁化水的鋪展功最大，提升了97.35%，更趨近于0，更容易在低水分無(wú)煙煤顆粒表面鋪展.

礦井靜壓水的浸濕功為16.13 mN/m，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 溶液的浸濕功為27.53 mN/m，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克 C&C 磁化水的浸濕功為30.16 mN/m.添加塵克C&C 試劑，對(duì)溶液磁化可逐步提升溶液的浸濕功，增強(qiáng)溶液浸濕低水分無(wú)煙煤顆粒的能力.相較于礦井靜壓水，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 磁化水的浸濕功最大，增大了87.01%，使溶液更容易捕集低水分無(wú)煙煤顆粒.

綜上所述，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 磁化水的濕潤(rùn)性能最好.其接觸角為15.5°.相較于礦井靜壓水，其接觸角減小了79.11%.表面張力為31.3 mN/m.相較于礦井靜壓水，其表面張力減小了47.04%.就其捕集低水分無(wú)煙煤顆粒的能力而言，盡管質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C 磁化水使得溶液的粘附功降低了18.3%，降低了溶液的粘附能力，但極大程度地提升了溶液的鋪展能力和浸濕能力.表現(xiàn)為，鋪展功提升了97.35%，浸濕功提高了87.01%.而在溶液濕潤(rùn)特性評(píng)價(jià)中，周群等[23]更以溶液的鋪展功和浸濕功為基礎(chǔ)評(píng)價(jià)溶液的濕潤(rùn)性能.因此，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10% 塵克C&C 磁化水可更好地捕集低水分無(wú)煙煤顆粒.

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最佳溶劑是塵克C&C，最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10%，最佳磁化強(qiáng)度是300 mT，最佳磁化時(shí)間是50 s.基于以上參數(shù)，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C 磁化水應(yīng)用于山西晉城采煤工作面采煤機(jī)內(nèi)外噴霧、各轉(zhuǎn)載點(diǎn)以及防塵網(wǎng)等裝置的噴霧用水.此工作面走向長(zhǎng)947 m，傾斜長(zhǎng)178 m，煤層厚度為1.2～2.1 m，煤層傾角為4°～7°.工作面采高為1.6 m.主要除塵措施有：工作面進(jìn)回風(fēng)巷安設(shè)凈化風(fēng)流水幕；采煤機(jī)、液壓支架及破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載地點(diǎn)安裝防塵罩及噴霧裝置.

為了了解活性磁化水的現(xiàn)場(chǎng)降塵效果，在采煤司機(jī)處設(shè)置了粉塵監(jiān)測(cè)點(diǎn)，粉塵采樣儀器選用AKFC-92A 型礦用粉塵采樣器，采樣時(shí)間為3 min，采樣時(shí)采煤機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài).采用礦井靜壓水作為噴霧用水時(shí)，其全塵濃度為212.12 mg/m3，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C 磁化水后，其全塵濃度為132.52 mg/m3.降塵效率提高了37.53%.

5 結(jié) 論

①試劑及其濃度可降低溶液的表面張力，改善溶液的濕潤(rùn)性.通過(guò)測(cè)試6 種濃度的十二烷基硫酸鈉（SDS）、十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）、十二烷基磺酸鈉和塵克C&C 礦用除塵劑溶液，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%的塵克C&C 溶液其表面張力最小且環(huán)境友好，相較于礦井靜壓水，可使表面張力下降43.83%（至33.2 mN/m）.

②不同的磁化參數(shù)（磁化強(qiáng)度以及磁化時(shí)間）會(huì)影響水分子簇的破裂，氫鍵的斷裂以及溶液分子表面親水基團(tuán)的密度，進(jìn)而影響溶液的表面張力.通過(guò)改變質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C 溶液的磁化強(qiáng)度及磁化時(shí)間，并測(cè)試其表面張力，獲得了質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C 溶液最優(yōu)磁化參數(shù)，最優(yōu)磁化強(qiáng)度為300 mT，最優(yōu)磁化時(shí)間為50 s.

③質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C 磁化水生成的霧滴對(duì)低水分無(wú)煙煤顆粒具有更好的捕集作用.相較于礦井靜壓水，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C 磁化水接觸角減小了79.11%（至15.5°）.表面張力減小了47.04%（至31.3 mN/m）.溶液的粘附功降低了18.3%，降低了溶液的粘附能力，而鋪展功及浸濕功分別提升了97.35%，87.01%.極大提升了溶液的鋪展能力和浸濕能力.

④通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%塵克C&C 磁化水作為采煤工作面的噴霧降水，可提高采煤工作面噴霧降塵效率，相較于使用礦井靜壓水噴霧降塵，其降塵效率提高了37.53%.