基于傅里叶变换红外光谱实验的煤尘润湿性研究

摘要

喷雾降尘仍是煤矿最常用的防尘手段，粉尘的润湿性是影响喷雾降尘效果的重要因素之一。因此，开展煤尘润湿性的研究对提高雾化降尘效果有着十分重要的意义。本文采用FTIR分析方法得到煤尘的结构参数，分析煤尘结构参数的变化规律及润湿性的作用机理，建立结构参数与润湿性的定量数学关系。
　　从全国不同地区选取15种煤样，选用DSA100型光学法液滴形态分析系统测定自来水、蒸馏水与煤尘的动态接触角，宏观表征煤尘润湿性。结果表明煤尘的润湿性能随着其变质程度加深而不断减弱。通过煤尘的工业分析及元素分析可知，水分、灰分、氧含量与接触角呈负相关关系，其含量越多，煤尘润湿性越强；固定碳、碳元素与接触角呈正相关关系，其含量越多，煤尘润湿性越弱。再者采用FTIR对煤尘进行测试，定性分析原煤谱图中官能团的种类及其变化规律。随着煤化程度的加深，羟基等含氧基团、石英矿物质硅氧硅及烷基侧链的吸收峰强度相对减弱，芳香烃、脂肪烃等基团的吸收峰强度是相对增强，故煤尘越来越难被润湿。对煤的红外谱图进行分峰拟合，得到不同波段各个基团的峰参数，半定量分析煤中芳香烃、脂肪烃及含氧基团的相对含量，计算红外结构参数值，分析其随变质程度的变化规律，结果表明随着富氢程度参数增加及脱氧指数的减小，煤尘润湿性能是越来越差的。
　　本文以FTIR实验为基础，借助SPSS中相关性分析及相似距离分析法优选出6个结构参数，建立其与润湿性的定量数学关系式，即?=73.295-0.233[水分]-0.055[灰分]-0.188[氧含量]-1.42[脱芳香族C=O度]-16.367[脱脂肪族C=O度]-13.037[脱总氧度]，脱总氧度对煤尘润湿性的影响最大，其次是水分、氧含量、脱脂肪族C=O度(直线)、脱芳香族C=O度(直线)，影响最小的是灰分，贡献率依次分别为51.7%，13.7%，13%。12.9%，4.7%，4%。

目录

声明

1 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容和方法

1.4 技术路线图

2 煤尘傅里叶变换红外光谱图定性分析

2.1 煤尘基础实验分析

2.2 煤尘傅里叶变换红外光谱图分析

2.3 煤基团的定性分析

2.4 本章小结

3 煤尘傅里叶变换红外光谱图的半定量分析

3.1 脱灰实验分析

3.2 FTIR谱图分峰分析

3.3 FTIR实验结果分析

3.4 本章小结

4 煤尘润湿性影响因素分析及评价模型的构建

4.1 煤尘接触角的测定

4.2 煤尘基础实验指标对润湿性的影响

4.3 煤尘中无机物对润湿性的影响

4.4 煤红外结构参数对润湿性的影响

4.5 煤尘润湿性主要因素的筛选

4.6 煤尘润湿性评价模型的构建

4.7 模型适合性检验及因素的影响程度分析

4.8 本章小结

5 主要结论及工作展望

5.1 主要结论

5.2 主要创新点

5.3 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间主要成果

附录 12种煤样的分峰拟合图及各个峰归属表