煤炭科学技术

作者：张健, 许博, 魏建平, 张鹏妍, 蔡茂林, 张凯旋,

关键词：煤尘, 除尘, 煤体润湿, 表面粗糙度, 接触角, COMSOL模拟,

煤尘是煤矿的七大灾害之一，它不仅影响作业人员的身心健康，还能致使发生煤尘爆炸。煤的润湿效果对除尘有很大的影响，已有研究表明煤的润湿效果与煤的润湿性、表面粗糙度和表面活性剂等有关。为了有效地解决井下煤尘问题，选取了亲水性的哈密褐煤、疏水性的安阳焦煤和弱亲水性的赵固二矿无烟煤作为研究对象，使用光学接触角形貌联用仪测量3种煤样的均方粗糙度，测定3种煤样的本征接触角，利用COMSOL数值软件构建二维物理模型，设置模拟条件，调整模拟参数，分析对比试验值和模拟值，验证COMSOL数值模拟的可行性，研究了煤体表面粗糙度对煤体表面接触角的影响。结果表明：数值模拟的液滴铺展过程、液滴铺展速度及液滴铺展形态和试验情况类似，但模拟接触角值比试验接触角值大；随着煤体表面粗糙度的增加，褐煤接触角从60.7°降低到50.9°，变化范围在10°左右，焦煤接触角从96.5°增加到112.7°，变化范围在16°左右，无烟煤接触角从89.7°降低到78.3°，变化范围在11°左右；同种表面活性剂对3种煤样接触角的模拟值和试验值具有相同的变化趋势，但模拟值比试验值大。采用数值模拟的方法，研究煤体表面粗糙度对煤体表面接触角的影响具有一定的可行性。煤体表面受粗糙度影响的润湿情况符合Wenzel模型。表面活性剂的存在不改变3种煤样的接触角随表面粗糙度变化的规律。

来源：2023年第4期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

查看煤炭科学技术杂志2023年第4期