3結果與討論

3.1煤的濕潤性

圖1為本實驗所選煤樣的接觸角測試結果圖，由圖可以看出，煤樣的接觸角為74.2°，相較於其他類型的煤（接觸角為20.55°，22.34°，34.23°和29.75°），其接觸角明顯偏大，具有較強的疏水性。

圖1煤樣的接觸角測試結果圖

表1為煤樣的工業分析結果，其水分為1.97%.根據XU等的研究結論，煤塵的水分越大，濕潤性越好，其實驗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，所選煤樣水分小於2%，為低水分煤樣，濕潤性較差。

表1煤樣的工業分析

3.2不同表麵活性劑溶液的濕潤性

如圖2所示，4種溶液隨著濃度的增加，表麵張力逐漸趨於穩定。十二烷基磺酸鈉溶液質量分數大於0.20%時，溶液表麵張力趨於穩定。表麵張力最小時，溶液質量分數為0.30%.十二烷基硫酸鈉（SDS）溶液質量分數大於0.05%時，溶液表麵張力趨於穩定。表麵張力最小時，溶液質量分數為0.15%.十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）質量分數大於0.15%時，溶液表麵張力趨於穩定。表麵張力最小時，溶液質量分數為0.30%.塵克C&C溶液質量分數大於0.05%時，溶液表麵張力趨於穩定。表麵張力最小時，溶液質量分數為0.10%.由圖可以看出，相較於十二烷基苯磺酸鈉（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麵張力，提高溶液對低水分無煙煤顆粒的濕潤性。同時，考慮到塵克C&C溶液具有無腐蝕、無汙染、可生物降解、不造成二次汙染的特性，最終選擇質量分數0.10%塵克C&C溶液作為最優表麵活性溶液。

圖2不同溶劑溶液的表麵張力

3.3溶液表麵張力隨磁化強度的變化

如圖3所示，磁化5 min後的礦井靜壓水和質量分數0.10%塵克C&C溶液表麵張力會降低，最大降低幅度分別為7.28%和7.54%.最佳磁場強度均為300 mT.

圖3不同磁化強度條件下礦井靜壓水與質量分數0.10%塵克C&C溶液的表麵張力

無論礦井靜壓水還是質量分數0.10%塵克C&C溶液，隨著磁場強度的增加，其溶液表麵張力先減小後增大。這是因為磁場的施加可使溶液發生三方麵的變化，分別是：①磁場可破碎水分子簇，使之成為許多小分子體，從而減弱其表麵張力。②磁場可使溶液分子之間的氫鍵斷裂，使得溶液具有更強的極性，更容易與煤表麵的懸鍵結合，從而濕潤煤體。③適當的磁場會使得溶液表麵的親水基團更加致密，從而增強溶液的濕潤性。磁場強度的增加，使得這三方麵的影響逐漸增大，表現為溶液的表麵張力逐漸減小。然而，過度的磁化可使溶液表麵的親水基團脫落，使得溶液濕潤性變差，表現為過度磁化後溶液表麵張力逐漸增加。

由圖3可知，質量分數0.10%塵克C&C溶液的表麵張力為33.2 mN/m.加入質量分數0.10%塵克C&C試劑，使得溶液表麵張力由59.1 mN/m下降到33.2 mN/m，下降幅度為43.82%.磁化強度為300 mT，磁化5 min的礦井靜壓水的表麵張力為54.8 mN/m.最佳磁化強度下，礦井靜壓水的表麵張力由59.1 mN/m下降到54.8 mN/m，下降幅度為7.28%.由此可知，與試劑對溶液濕潤性的提升效果相比，磁化作用對溶液濕潤性的提升較小。

3.4溶液表麵張力隨磁化時間的變化

確定最優磁化時間，對磁化裝置設計及經過磁化裝置時的流量參數控製很重要。如圖4（a）所示，在300 mT的磁化強度下，磁化時間超過60 s時，礦井靜壓水和質量分數0.10%塵克C&C溶液表麵張力逐漸趨於穩定。磁化強度為300 mT，磁化時間60 s時，礦井靜壓水和質量分數0.10%塵克C&C溶液表麵張力最小，分別為52.0，31.5 mN/m.

圖4不同磁化時間下礦井靜壓水與質量分數0.10%塵克C&C溶液的表麵張力

為了確定最優磁化時間，分別測定了磁場強度為300 mT，磁化時間為30，40，50，60，70，80，90 s時的溶液表麵張力。由圖4（b）可以看出，磁化時間在30——90 s範圍內，礦井靜壓水的表麵張力波動性變化，磁化時間為60 s時，礦井靜壓水的表麵張力最小。而質量分數0.10%塵克C&C溶液的表麵張力在50 s時有一個明顯的拐點，之後表麵張力趨於穩定。拐點處，質量分數0.10%塵克C&C溶液表麵張力最小。磁場強度為300 mT，質量分數0.10%的塵克C&C溶液的最佳磁化時間為50 s.

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