矿井煤尘的分形特征及对其表面润湿性能的影响  

Fractal characteristics of particle size distribution and its effects on the surface wetting performance of coal mine dusts

作　　者：李庆钊[1,2,3] 林柏泉[1,2,3] 张军凯[4] 石俊俊[1,2,3] 代华明[1,2,3] 

机构地区：[1]中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州221008 [2]中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州221008 [3]中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室,江苏徐州221008 [4]徐州空军学院航空四站系,江苏徐州221116

出　　处：《煤炭学报》2012年第S1期138-142,共5页Journal of China Coal Society

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2010QNA05);中国博士后科学基金资助项目(20110491482);煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金资助项目(10KF07)

摘　　要：基于光学接触角测量仪研究了不同煤质、不同粒度煤尘对去离子水以及添加羧甲基纤维素钠(CMC)、十二烷基硫酸钠(SDS)等表面活性剂时的润湿接触角,同时基于非线性的分形理论对煤尘粒度、表面孔隙结构等分形特征进行了研究,分析了粒度及表面结构分形维数对颗粒表润湿特性的影响。结果显示,细化煤尘表现为较强的疏水性,0.2%的表面活性剂可显著改善颗粒表面的润湿性能,其中以阴离子表面活性剂(SDS)为佳;煤尘的粒度分布、颗粒表面的孔隙结构均表现出典型的分形特征;随着粒度分形维数的增加,颗粒中位粒径降低,其表面的润湿接触角增加,特别是对于粒径小于10μm的煤尘较为显著;随着表面孔隙分形维数的增加特别是对于分形维数大于2.5时,表面润湿接触角逐步减小并趋于稳定。基于光学接触角测量仪研究了不同煤质、不同粒度煤尘对去离子水以及添加羧甲基纤维素钠(CMC)、十二烷基硫酸钠(SDS)等表面活性剂时的润湿接触角,同时基于非线性的分形理论对煤尘粒度、表面孔隙结构等分形特征进行了研究,分析了粒度及表面结构分形维数对颗粒表润湿特性的影响。结果显示,细化煤尘表现为较强的疏水性,0.2%的表面活性剂可显著改善颗粒表面的润湿性能,其中以阴离子表面活性剂(SDS)为佳;煤尘的粒度分布、颗粒表面的孔隙结构均表现出典型的分形特征;随着粒度分形维数的增加,颗粒中位粒径降低,其表面的润湿接触角增加,特别是对于粒径小于10μm的煤尘较为显著;随着表面孔隙分形维数的增加特别是对于分形维数大于2.5时,表面润湿接触角逐步减小并趋于稳定。

关 键 词：煤尘 分形特征 润湿特性 接触角 动力学模型 

分 类 号：TD82[矿业工程—煤矿开采] TQ53[矿业工程—矿山开采]