煤表面润湿性研究：影响因素与接触角分析

"该研究深度探讨了煤表面润湿性的决定因素，通过对16种不同变质程度的煤样的分析，揭示了煤的润湿性与其化学成分、含氧官能团、粒度特性和煤阶等性质的密切关系。采用接触角测量仪评估润湿性，并通过各种实验方法（如镜质组反射率测定、工业分析、元素分析、红外光谱和激光粒度仪）来研究这些属性。研究发现，煤表面的润湿性主要受氧含量、水分、灰分以及特定含氧官能团的影响。亲水性含氧官能团如羟基变形振动和芳香羟基伸缩是关键因素，而羰基和羧基的影响不显著。此外，煤的变质程度增加，接触角增大，导致润湿性下降。粒度分布对润湿性也有影响，粒径减小，分形维数增大，接触角随之增大，润湿性变差。" 在这篇研究中，作者李娇阳和李凯琦详细分析了影响煤表面润湿性的多种因素。首先，他们使用JC2000C1接触角测量仪来测量不同煤样的润湿性，这是一种评估固体表面液体吸附能力的标准方法。煤的变质程度，即煤阶，被证明是影响润湿性的一个重要因素。随着煤阶的提高，碳含量和固定碳增加，这通常意味着煤的疏水性增强，接触角增大，因此润湿性降低。 煤的化学组成，特别是含氧官能团，对润湿性有显著影响。在红外光谱分析中，发现910~940 cm^-1范围内的羟基变形振动和3400~3450 cm^-1的芳香羟基伸缩是煤表面的主要亲水性含氧官能团。虽然羰基和羧基也是含氧官能团，但在所研究的煤样中，它们的作用并不突出。 此外，煤的物理特性，如粒度分布，也对润湿性有显著影响。粒度分形维数被用来描述颗粒的复杂形状，当煤粒径D10、D50和D90减小时，分形维数增加，表明颗粒更细小且表面更复杂，这会导致接触角增大，从而降低润湿性。 这项研究的结果对于理解和控制煤炭处理过程中的粉尘行为、煤炭洗涤和燃烧效率，甚至对于防止煤炭自燃和矿井安全都有重要的实践意义。了解这些影响因素可以帮助改善煤炭的加工工艺，减少环境污染，提高能源利用效率。通过调整煤的处理方式，可以改变其表面性质，从而可能提高其在水性环境中的行为，这对于煤炭的清洁利用具有潜在的价值。