摘要：为筛选出经济高效的低阶煤用添加剂以提高喷雾抑尘法的除尘效率，选取8种常用且经济的表面活性剂，以表面张力及煤尘沉降时间为润湿性评价指标，研究表面活性剂种类、性质及浓度对润湿低阶煤煤尘作用的影响，筛选出适合低阶煤用的添加剂，并对润湿煤尘的作用机理进行分析。结果表明实验用煤尘的可吸入尘含量较高，不易被水润湿，需添加表面活性剂提高除尘效率。8种表面活性剂均可降低溶液表面张力，增加煤尘润湿性，其临界胶束浓度和对应的表面张力值分别在0.04～0.53 g/L和25.61～34.79 mN/m之间差异较大。8种表面活性剂润湿煤尘的能力与其降低表面张力能力排序基本一致，由强到弱为APG>AOT>JFC>SDBS>OA-12>BS-12>1631>CTAB，非离子>阴离子>两性型>阳离子。0.02 g/L的APG溶液表面张力为25.87 mN/m，煤尘润湿时间为0.57 min，是一种高效经济的喷雾抑尘法添加剂。煤尘与APG吸附后表面亲水官能团数量的增加和分子间氢键的形成是APG润湿煤尘作用强的主要原因。

低阶煤在中国储量丰富且富含高附加值油气资源，可以高效分质利用，为缓解我国石油资源紧张和环境污染局面提供了新的可能，逐渐成为新的关注点。近年来随着低阶煤开采量的增大，采煤机械化程度的提高，全机械化工作面上的煤尘浓度可达3 000 mg/m3，远超国家职业卫生标准中的要求。长时间暴露于超标的煤尘环境是矿工患尘肺病的重要诱因之一。尘肺病发病率高且无法治愈，2018年，全国报告的职业性尘肺病19 468例，占到了各类职业病新病例总数的8285%，且发生率还有上升趋势。此外，井下煤尘浓度聚集到一定程度还会引发爆炸，造成更大的人员伤亡和经济损失。因此，有效抑制矿尘对煤矿安全生产和矿工的职业健康安全都至关重要。目前常用的措施包括通风除尘、煤层注水、喷雾洒水等，这些技术对降低作业点的粉尘浓度都起到了重要作用。低阶煤的煤化程度较低、挥发分及灰分含量高、含水率高、含氧多、孔结构丰富，与其他煤种相比通常更易被润湿，因此适用喷雾抑尘。喷洒自来水的除尘效率只有不到60%，向水中加入表面活性剂可以增加煤尘润湿性和渗透性，提高除尘效率。化学表面活性剂的选择受自身性质、结构、煤尘表面官能团、煤尘带电性质等多种因素的影响，其选择具有特异性和专一性，目前关于抑制低阶煤煤尘添加剂的研究还较少。筛选出常用且经济的表面活性剂作为添加剂提高低阶煤煤尘的除尘效率具有积极意义。

笔者将选取鄂尔多斯矿区的烟煤为低阶煤代表，通过工业分析、元素分析、粒径分析等手段，研究低阶煤煤尘结构及特点，分析其润湿性。通过一系列实验，研究不同表面活性剂溶液的表面性能，对煤尘的润湿作用等，筛选出适用于抑制低阶煤煤尘的表面活性剂，并分析其作用机理，为低阶煤抑尘剂的开发提供参考。

1、实验材料和方法

1.1实验材料

1.1.1原煤煤样的制备

实验选取榆神府矿区红柳林煤矿的烟煤作为研究对象，严格按中国国家标准GB475—2008进行采样，将煤样破碎后过200目标准筛，制备成样品，放置于40℃的真空干燥箱内干燥24 h后取出，置于密封干燥袋中备用。

1.1.2浸泡后煤尘煤样的制备

经0.02 g/L APG浸泡24 h后的煤样用0.45μm滤纸过滤后放置于40℃的真空干燥箱内干燥24 h后取出，置于密封干燥袋中备用。

1.1.3表面活性剂

在查阅文献的基础上初选了8种常用且经济的表面活性剂（表1）。

1.2实验方法

1.2.1溶液表面张力的测定

将表1中的表面活性剂分别配制成浓度为0000 1～2.0 g/L的溶液样品。采用铂金板法，在25℃下用全自动表面张力仪（芬兰Kibron公司）对各样品的表面张力测定3次，取平均值记为实验结果。表面张力越小，溶液表面活性越高。

1.2.2煤尘沉降实验

实验采用MT506—1996《矿用降尘剂性能测定方法》中的沉降法测定表面活性剂的润湿性能。每次称取0.1 g煤尘样品，用秒表记录煤尘从开始加入到全部沉入装有50 mL表面活性剂溶液的烧杯底部所需要的时间，即为煤尘沉降时间，用煤尘重量除以沉降时间后得到煤尘的沉降速率。煤尘沉降时间越短，速率越大，表面活性剂湿润煤尘性能越好。

1.2.3红外光谱仪测试

将原煤煤样与APG浸泡后的煤样分别与溴化钾以1∶100的质量比研磨混合均匀后通过压片机（PMK-Y，上海盈诺仪器有限公司）压制成透明薄片，通过红外光谱仪（Nicolet iN10&iZ10型，美国赛默飞世尔公司）获得皂苷的红外光谱。在测试前获取背景光谱，测试时的波数范围是400～4 000 cm-1，扫描次数为64次。

1.2.4煤尘粒径分布测试

原煤煤样及添加剂浸泡后的煤样在激光粒度分析仪（LS230/VSM+型）中采用激光法测定其在一定粒径范围内的分布程度来反映颗粒群的粒度特征。