煤塵是煤礦井下開采的主要危害之一，主要表現(xiàn)在煤塵爆炸和塵肺病職業(yè)危害兩方面。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。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)者通過添加表面活性劑改善煤的濕潤(rùn)性，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、非離子表面活性劑、天然表面活性劑和復(fù)合表面活性劑的研究。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等為了有效提高降塵水的潤(rùn)濕性能，開發(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等通過核磁共振（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)者試圖通過添加非離子試劑或離子試劑來改善水對(duì)無煙煤塵的濕潤(rùn)作用。因此，為了提高無煙煤塵的降塵效率，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)過程中液體薄膜的張力，直至薄膜破裂，取整個(gè)過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

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。

表面張力儀應(yīng)用：研究活性磁化水對(duì)無煙煤塵的濕潤(rùn)作用（一）

表面張力儀應(yīng)用：研究活性磁化水對(duì)無煙煤塵的濕潤(rùn)作用（二）

表面張力儀應(yīng)用：研究活性磁化水對(duì)無煙煤塵的濕潤(rùn)作用（三）