物理化學(xué)降塵20世紀60年代，國外礦山應(yīng)用表面活性劑降塵。20世紀80年代，我國開始試驗并推廣物理化學(xué)降塵。目前，水中添加降塵劑降塵、泡沫除塵、磁化水降塵及粘塵劑降塵等。一、濕潤劑除塵1.濕潤劑除塵機理它由親水基和疏水基兩種基團組成的化合物。溶于水時，其分子完全被水分子包圍，親水基一端被水分子吸引，引入水中；疏水基一端被水分子排斥，伸向空氣中。濕潤劑分子會在水溶液表面形成緊密的定向排列層，即表面吸附層，使水的表層分子與空氣的接觸面積大大縮小，導(dǎo)致水的表面張力降低。同時朝向空氣的疏水基與粉塵粒子之間有吸附作用，把塵粒帶入水中，得到充分濕潤。物理化學(xué)降塵2.濕潤劑的選擇（1）一般要求礦井選用的降塵劑應(yīng)能滿足無毒、無臭、能完全溶于礦井防塵用水中、低溫時不發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象、無沉淀或鹽析現(xiàn)象、對金屬無腐蝕、不延燃、成本低、運輸方便等要求。物理化學(xué)降塵（2）液體表面張力的觀測方法若濕潤劑濃度適當(dāng)，可以將水的表面張力由72mN/m至少降低到35mN/m以下。測定添加濕潤劑水溶液表面張力的方法：①精確測定。借助界面張力儀或毛細管測定儀等儀器進行測定；②直觀測定walker法。將一定量的粉塵輕輕地堆放于水溶液表面，使其自然沉入水中，記錄粉塵沒入水面所需的時間，以此時間長短評價濕潤劑降低水的表面張力情況。物理化學(xué)降塵首先確定適合的濕潤劑；然后通過實驗確定臨界濃度，并據(jù)此確定最佳使用濃度。物理化學(xué)降塵（3）濕潤劑使用濃度的確定物理化學(xué)降塵3.濕潤劑的添加方法（1）單箱調(diào)配法（小型試驗）（2）連續(xù)添加法（現(xiàn)場生產(chǎn)）

①定量泵添加法②添加調(diào)配器③負壓引射添加器④噴射泵添加器⑤孔板減壓調(diào)節(jié)器物理化學(xué)降塵4.濕潤劑應(yīng)用前景添加濕潤劑可以應(yīng)用于各種濕式作業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)（1）新出現(xiàn)了低濃度配方比高濃度配方更經(jīng)濟，更有效。以前0.1%，現(xiàn)0.001%。（2）出現(xiàn)了固體配方，簡化了藥劑的運輸和添加工藝。山西SR-2型降塵劑（3）濕潤劑配方趨于簡單化和專業(yè)化。特定粉塵采用特定配方。物理化學(xué)降塵二、泡沫除塵20世紀70年代中期，英國首先展開研究。1.泡沫除塵原理其除塵機理包括：攔截、粘附、濕潤、沉降等。幾乎可以捕集所有與這些相遇的粉塵，尤其對呼吸性粉塵具有更強的凝聚能力，而且耗水量少。物理化學(xué)降塵當(dāng)泡沫液噴灑到巖石或料堆上時，形成無空隙的泡沫體覆蓋和遮斷塵源，使粉塵得以濕潤和抑制；當(dāng)泡沫液噴射到含塵空氣中，則形成大量的泡沫粒子群，其總體積和總面積很大，從而大大增加霧液與塵粒的接觸面和附著力，提高水霧的除塵效果。物理化學(xué)降塵2.泡沫的產(chǎn)生泡沫的產(chǎn)生有化學(xué)方法和物理方法兩種，除塵的泡沫一般是物理方法產(chǎn)生的空氣機械泡沫。通過噴嘴將起泡能力很強的泡沫劑溶液均勻地噴灑于發(fā)泡網(wǎng)格上，在網(wǎng)孔上形成薄膜，再經(jīng)風(fēng)流的吹激，使每個網(wǎng)孔連續(xù)不斷的形成氣液兩相的泡沫。泡沫劑和水一起按一定比例混合，通過發(fā)泡器產(chǎn)生大量高倍數(shù)泡沫噴灑到塵源或空氣中。物理化學(xué)降塵3.泡沫劑能夠產(chǎn)生泡沫的液體稱作泡沫劑，是在起泡性能很強的發(fā)泡劑中加入不同性能的穩(wěn)定劑及其它助劑，按一定比例配制而成的。純凈的液體不能形成泡沫，只有溶液中含有粗粒分散體、膠質(zhì)體系或者細顆粒膠體等形成可溶性物質(zhì)時才能產(chǎn)生泡沫。非均質(zhì)性無毒，易溶于水、來源充足且價廉。除塵中應(yīng)用的泡沫倍數(shù)一般要大于100倍。物理化學(xué)降塵4.發(fā)泡器發(fā)泡原理物理化學(xué)降塵5.泡沫發(fā)生器的發(fā)泡性能及參數(shù)發(fā)泡量、發(fā)泡倍數(shù)、析液時間，風(fēng)泡比，成泡率發(fā)泡量：泡沫發(fā)生器每分鐘產(chǎn)生泡沫的自由體積發(fā)泡倍數(shù)：一定數(shù)量的泡沫自由體積，與該體積的泡沫全部攀滅后析出的溶液的體積比。析液時間：隨著泡沫消失而析出一定重量的溶液所需要的時間。析液時間越長，穩(wěn)定性越好。風(fēng)泡比：供給泡沫發(fā)生器的風(fēng)量與發(fā)泡量之比值。風(fēng)泡比小，證明在同樣發(fā)泡量下所需的風(fēng)量少，風(fēng)泡比是選擇風(fēng)機的主要依據(jù)。成泡率：實際發(fā)泡量與理論發(fā)泡量的比值。理論發(fā)泡量可由供液量和發(fā)泡倍數(shù)的計算求得。成泡率高說明在相同發(fā)泡量的前提下所消耗的泡沫液要少。物理化學(xué)降塵物理化學(xué)降塵6.發(fā)泡裝置各主要參數(shù)的確定（1）發(fā)泡量在一定條件下，發(fā)泡量隨著發(fā)泡劑實際耗用量的增大而增加。（2）網(wǎng)格面積網(wǎng)格面積的大小、形狀直接影響發(fā)泡裝置的發(fā)泡量。拋物面或截錐面；網(wǎng)層1-2層為好。材料物理化學(xué)降塵（3）網(wǎng)格風(fēng)速如果風(fēng)速過低，網(wǎng)孔上只能保留很薄的溶液層，不能形成氣泡；如果風(fēng)速過高，形成的泡沫層破裂，產(chǎn)生大量濺沫。通常1-3m/s。（4）網(wǎng)格轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動角度的網(wǎng)夾。降低泡沫倍數(shù)時，增大轉(zhuǎn)角，提高泡沫的黏度和穩(wěn)定性。（5）噴霧液滴直徑液滴過小，容易從網(wǎng)孔內(nèi)穿出漏掉；液滴大，起泡耗液量大，使更多的溶液在發(fā)泡過程中不起作用。物理化學(xué)降塵三、磁化水除塵前蘇聯(lián)最先進行了磁化水除塵試驗。磁化水比常水平均降塵率可提高8.15％～21.08％；在磁化水中添加濕潤劑，還可在此基礎(chǔ)上提高降塵率38％左右。我國是從20世紀80年代末開始在井下進行有關(guān)實驗研究的，現(xiàn)已在各礦井推廣應(yīng)用。物理化學(xué)降塵1.磁化水降塵原理磁性存在于一切物質(zhì)中，并與物質(zhì)的化學(xué)成分及分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因此派生出磁化學(xué)。實踐過程中又將其分為靜磁學(xué)和共振磁學(xué)。目前，國內(nèi)外降塵用磁水器都是在靜磁學(xué)和共振磁學(xué)理淪基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。磁化水是經(jīng)過磁水器處理過的水，這種水的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了暫時的變化，此過程稱作水的磁化。磁化水性質(zhì)變化的大小與磁化器磁場強度、水中含有的雜質(zhì)性質(zhì)、水在磁化器內(nèi)流動速度等因素有關(guān)。物理化學(xué)降塵2.磁化水的特性磁化后的水，水系的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，可以使水的硬度突然升高，然后變軟；水的電導(dǎo)率、粘度降低；水的晶格發(fā)生變化，使復(fù)雜的長鏈狀變成短鏈狀，水的氫鍵發(fā)生彎曲，并使水的化學(xué)鍵夾角發(fā)生改變。因此，水的表面張力、吸附能力、溶解能力及滲透能力增加，使水的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)暫時發(fā)生顯著的變化。磁化后的水粘度降低、晶構(gòu)變小，會使水珠變小，有利于提高水的霧化程度。物理化學(xué)降塵3.國產(chǎn)磁水器

TEL高效磁化噴嘴降塵器：靜磁學(xué)。磁化率高，體積小，霧化效果好，耗水量低。邢臺礦務(wù)局全塵36.5%，呼塵50%。

RMJ型磁水器：共振磁學(xué)。徐州礦務(wù)局韓橋煤礦。

塵敵磁化噴嘴4.應(yīng)用前景(1)磁化水降塵設(shè)備簡單、安裝方便、性能可靠；(2)成本低、易于實施、一次投入長期有效；(3)降塵效率高于其他物理化學(xué)方法。清水100%，添加濕潤劑166%，磁化水降塵282%物理化學(xué)降塵四、粘塵劑抑塵（抑制粉塵二次飛揚）班后沖洗缺點：粉塵風(fēng)干后仍具有飛揚能力粘塵劑產(chǎn)品：美國：DCL-1803、Conhex型；日本：SS-01劑和SS-02劑、TH-C劑；南非：ANTI型疏水防塵劑；德國：MONTAN型；我國：NCZ-1型、丙烯酸酯型、己內(nèi)酰胺型、CM保濕型粘塵劑。物理化學(xué)降塵1.吸濕性鹽類粘塵劑作用原理通過無機鹽(如氯化鈣或氯化鎂等)不斷地吸收空氣中的水分，使得沉積于粘塵劑的粉塵始終處于濕潤狀態(tài)。在粘塵劑中添加表面活性物質(zhì)，效果更好粘塵劑可以持續(xù)粘結(jié)由井下空氣帶來的、不斷沉積于巷幫與底板的粉塵，隨著粘結(jié)粉塵量的增加，粘塵劑需要不斷吸收空氣中的水分，達到新的吸濕平衡濃度；當(dāng)粉塵沉積最超過平衡濃度時，粘塵劑將固化，需要重新噴灑粘塵劑。物理化學(xué)降塵2.粘塵劑的種類粘塵軟膏：膏狀液體濕度大于35%的巷道；正常生產(chǎn)的采掘工作面；隔爆水槽中；煤層注水；阻燃劑粉末狀粘塵劑：固體，水稀釋后得到粘塵軟膏。無人作業(yè)地點或休假日使用。鱗片狀粘塵劑：結(jié)晶體，顆粒大，運輸方便，撒布不均勻物理化學(xué)降塵3.影響粘塵劑抑塵效果的因素(1)在沉積粉塵中，粉塵粒度越小，粘塵劑的抑塵能力越低；(2)粉塵的沉積強度越大，粘塵劑的抑塵能力越低；(3)煤塵的炭化程度直接影響粘塵劑的效果，炭化程度過高或者過低，均會使粘塵劑的抑塵效果下降；(4)礦井空氣中的二氧化碳濃度越大，粘塵劑的抑塵能力越低；(5)粘塵劑中添加的表面活性劑濃度越大，粘塵劑的抑塵效果也越好；(6)沉積粉塵的灰分越大，粘塵劑的抑塵效果越佳。物理化學(xué)降塵4.粘塵劑發(fā)展動向無機鹽類粘塵劑優(yōu)點：抑塵效果好、成本低廉。缺點：容易受許多因素影響而降低其粘生效果；在空氣濕度較大的井巷中或者在傾斜巷道中容易流失；若添加的緩蝕劑不當(dāng)，還將具有一定的腐蝕性。物理化學(xué)降塵有機物為主體的粘塵劑具有機械防腐性和較高的粘性；不怕細菌分解；在CO2等氣體中也是穩(wěn)定的。一些有機物類粘塵劑還具有觸變性，即當(dāng)粘塵劑受到機械負荷時，其粘性降低，負荷消失時粘性又自然恢復(fù)，因此可用水泵將它附著于巷壁上，以后恢復(fù)粘性持續(xù)捕塵。有機物類粘塵劑主要由高分子醇或低分子脂肪酸類組成，有些還添加有碳酸鈣、氫氧化鋁等無機物防腐劑。物理化學(xué)降塵五、其他物理化學(xué)防塵技術(shù)1.超聲波除塵原理：在超聲波的作用下，空氣將產(chǎn)生激烈振蕩，懸浮的塵粒劇烈碰撞，導(dǎo)致塵粒的凝結(jié)沉降。試驗證明，在控制好超聲波的頻率的情況下，超聲波可使那些用水無法除去或難以除去的微小塵粒沉降下來。對人體有危害，耗能大，時間長物理化學(xué)降塵2.電離水除塵原理：通過電離水使彌散于空氣中的粉塵粒子及降塵霧滴帶電，利用帶電極性相反時相互吸引的原理，實現(xiàn)粉塵的凝聚沉降。3.微生物法降低煤塵原理：在有氧的情況下，微生物懸浮液能夠直接在煤體中實現(xiàn)瓦斯的低溫氧化作用，使煤體硬度降低。當(dāng)煤體破碎時，由于塑