0 引 言

煤尘是煤炭生产、加工、运输等过程中不可避免的产物，严重威胁煤矿的安全生产及矿工的健康[1].针对煤尘污染严重的问题，国内外主要采用了湿式凿岩、煤层注水、喷雾降尘和化学抑尘等技术，这些措施一定程度上降低了工作面的粉尘浓度.目前细粒煤尘去除率较低，这主要因为，煤尘颗粒越小，比表面积越大，以及表面微观结构等性质越复杂，导致煤尘颗粒润湿性较差[2-3].为此，有必要对细粒煤尘的微观润湿机理进行研究，以提高降尘效率，降低煤尘浓度，改善作业环境.目前，众多学者研究了煤自身特性与润湿性的关系.周刚等[4]基于核磁-能谱实验对煤尘含碳和含氧结构参数进行分析，发现微观分子结构(芳香结构和含氧官能团等)直接影响煤尘润湿性.程卫民等[5]利用FTIR和XRD对煤尘的无机矿物特征进行研究，发现以石英为代表的原生矿物是提高煤尘亲水能力的最主要因素.除煤尘化学组成及结构对润湿性造成影响外，固体表面粗糙度与润湿性也存在一定关系.ZAHIRI et al[6]利用原子力显微镜(AFM)对玻璃材料粗糙表面的润湿性进行研究，结果发现，随着粗糙度的增加，接触角滞后性增强，润湿性变差.李小兵等[7]对微观结构的研究表明，微观固体表面的纵径比和深径比等微观结构参数可以改变固体界面的润湿性.物质表面分子受到不平衡的分子间力影响产生附加能量即为自由能，研究表明，固体自由能是影响其润湿性的重要因素[8].邹文杰等[9]研究表明，高岭石及煤样表面自由能极性成分中碱性力越大，润湿性越强.范桂侠等[10]对钛辉石和钛铁矿润湿性及自由能进行研究，结果表明，固体表面自由能各分量越大，亲水性越强.

由以上可以看出，对固体表面粗糙度和自由能与润湿性关系的研究多以岩石等固体为对象，单独考察其粗糙度或自由能与润湿性的关系，缺少煤尘粗糙度和自由能两个因素与润湿性关系的研究.本实验利用AFM和接触角实验对煤尘表面粗糙度及接触角(θ)进行分析，结合van Oss-Chaudhury-Good理论计算四种样品表面自由能，系统研究自由能和微观结构等参数与煤尘润湿性的关系.

1 实验部分

1.1 煤质分析

实验选取新疆煤(XJ)、榆林煤(YL)、延安煤(YA)以及阳泉煤(YQ)为研究对象，经过破碎、筛分，选取粒度<75 μm的煤尘干燥后备用.四种煤的工业分析和元素分析参照GB/T 212-2001《煤的工业分析方法》和GB/T 476-2001《煤的元素分析方法》测定，结果见表1.

 

表1 煤尘的工业分析和元素分析Table 1 Proximate and ultimate analysis of coal dust

  

SampleProximateanalysis(ad)w/%MAVFCUltimateanalysis(daf)w/%CHSNOXJ8．845．8843．0442．2469．834．660．411．0424．06 YL2．8734．2824．6638．1973．965．540．751．3118．14 YA1．1633．6825．7139．4579．283．820．711．7614．43 YQ1．339．229．5379．9292．843．510．651．231．77

由表1可知，四种不同变质程度煤尘的煤质特性存在一定差异.煤的挥发分含量大小反映了煤的变质程度.本实验所选四种煤样中，新疆煤的wV>40%，属于褐煤；榆林煤的wV和延安煤的wV在10%～40%之间，属于烟煤；而阳泉煤的wV<10%，属于无烟煤.新疆煤、榆林煤、延安煤和阳泉煤依次随变质程度的增加，煤尘的水分和挥发分呈减小趋势，固定碳含量先减小后增加.元素分析表明，随变质程度加深，碳含量明显增加，氢含量和氧含量减少，氮含量和硫含量与变质程度无明显关联.

1.2 煤尘接触角测定

实验采用粉末压片机将四种煤样在20 MPa下制成直径为1 mm、厚度为1 mm的圆柱体试件，利用接触角测量仪(承德市考思科学检测有限公司，JGW-360A)测定蒸馏水、丙三醇及1-溴萘与煤尘的接触角.为保证实验准确性，每次实验数据均取3次平均值，煤尘接触角数据如表2所示.

报告期内，受行业景气度提升以及市场供求关系变化等因素影响，公司有机硅产品市场价格较去年同期大幅上涨，同时因2017年下半年有机硅装置技改扩能顺利完成，公司有机硅单体产能由16万吨/年增加至20万吨/年，有机硅产销量较去年同期均有所增加，对公司业绩的增长发挥了重要支撑作用。

 

表2 20 ℃时四种煤尘接触角测定结果Table 2 Results of wetting contact angle of four kinds of coal dust at 20 ℃

  

SampleContactangleθ/(°)WaterGlycerol1⁃bromonaphthaleneXJ78．664．153．2YL69．550．845．1YA45．244．725．9YQ88．378．957．2

1.3 自由能计算

根据煤尘AFM图象进行粗糙度参数计算，计算公式如下[15]：

 

(1)

式中：γs为总表面自由能，为非极性的Lifshitz-van der Waals成分，主要是色散作用，也可能有诱导作用和定向作用，为极性的Lewis酸碱成分，主要是氢键作用，又可分为Lewis酸性力和碱性力

原子力显微镜(AFM)可在不破坏煤尘样品结构的情况下直接进行研究，获取其表面形貌信息.实验煤样厚度<1.5 mm，直径<2 mm.测试条件：轻敲模式，扫描速率为0.5 line/s～1.0 line/s，范围300 nm×300 nm，针尖曲率半径为8 nm，振幅阈值为230 mV，积分增益为0.5.扫描结果用7.20 Nano Scope软件进行分析.

固体表面能、液体表面能与平衡接触角之间的关系式为：

 

(2)

式中：θ为固体平衡接触角，为液体Lifshitz-van der Waals分量，为液体的Lewis酸分量，为液体的Lewis碱分量，mN/m.

固-液界面相互作用自由能ΔGsw包括Lifshitz-van der Waals相互作用自由能以及Lewis acid-base相互作用自由能即：

 

(3)

按照党中央、国务院加强食品药品安全的重大决策部署，河间市食品药品监管局始终坚持高标准、高质量狠抓食品药品监管工作，全力保障人民群众饮食用药安全。建局以来河间未发生重大食品药品安全事故，2011～2013年先后被省食品药品监管局授予“先进集体”“省药械稽查先进集体”“省党风廉政建设先进集体”；2008年起连续8年被沧州市食品药品监管局授予“先进集体”；2015年被河间市委市政府授予“实绩突出领导班子”；2015年首批顺利通过省级食品药品安全县验收。

1.6并发症:老年组合并胸腔积液者32例。呼吸衰竭者24例,肺性脑病10例,明显高于中青年组(p<0.01)。

测量三种已知液体(其中两种必须是极性液体)在煤样表面上的接触角θ，即可求出煤尘的表面自由能成分.

1-溴萘只含有非极性成分，可作为测定表面自由能非极性成分的标准液，丙三醇和水的表面张力中含极性成分与非极性成分，可作为测定表面自由能的极性成分的标准液，其物理参数见表3[13-14].

 

表3 20 ℃时标准液体的物理参数Table 3 Standard liquid physical parameters at 20 ℃

  

StandardliquidPhysicalparameters/(mN·m-1)γlγLWlγABlγ+lγ-lWater1)72．821．85125．525．5 Glycerol1)64．034．0303．957．4 1⁃bromonaphthalene2)44．444．4000

1) Polar solvent; 2) Nonpolar solvent.

1.4 煤尘原子力显微镜(AFM)实验

1.4.1 实验方法

通过观看画面，聆听音乐，让学生感受到了紫藤萝花的旺盛与作者内心凄凉的矛盾，结合作者所处的年代和他经历的事情。进而理解了作者对于生命的感悟这一难点。不再用教师繁琐地进行解释分析，让学生轻松、自然、水到渠成地就了解了文章的主旨。

1.4.2 粗糙度计算

根据表2测定的接触角，采用van Oss-Chaudhury-Good理论[11-12]计算样品的表面自由能.固体的总表面自由能γs分解为非极性的Lifshitz-van der Waals成分和极性的Lewis酸碱成分表达式为：

 

(4)

 

(5)

 

(6)

 

(7)

式中：Sa为平均粗糙度，表示表面偏离基准面的平均距离，nm；Sq为均方根，表示表面偏离基准面的均方根，nm；Sku为峭度，表示高度值分布的集中程度；Ssk为偏斜度，表示表面轮廓曲面偏离基准面的对称情况；M和N为采样区域内X向和Y向的离散采样点数；Z(x,y)为表面偏离高度；Zj为表面高度分布.

用Origin软件将煤尘粗糙度参数与接触角和表面自由能值分别进行拟合分析，结果见图3.

2 结果与讨论

2.1 接触角分析

由表1可知，新疆煤、榆林煤、延安煤和阳泉煤变质程度依次增加.由表2可知，蒸馏水条件下，煤尘接触角随着变质程度增大，呈先减小后增大趋势.榆林煤和延安煤出现低接触角的原因可能与其矿物质有关.程卫民等[5]研究表明，煤样中灰分含量与接触角度数总体呈负相关，这同表1中榆林煤和延安煤高灰分结果一致.

2.2 煤尘表面自由能成分分析

由图1可以看出，不同煤样的形态结构表现出不同的特性.新疆煤具有“条带”状的纤维结构，且存在大颗粒群明显的粒状结构(图1a～图1c)，此状态特点与WANG et al[19]的研究结果相一致.新疆煤表面主要分布着直径为50 nm～100 nm的椭圆颗粒群，基底中穿插嵌布着数量相对较少的直径大于100 nm的较大颗粒.由于堆积均匀，整个样品表面粗糙度相对较小.剖面线中的“峰值”最高为7 nm，“谷底”最低为-8 nm，最大高度差为15 nm，起伏较小.榆林煤呈扁平状结构(图1d～图1f)，表面主要分布50 nm～100 nm的椭圆颗粒，颗粒表面平滑.由剖面线高度可知，形成的“沟壑”及其边缘高度差较小，整体起伏平缓.延安煤呈不规则的网状结构且有大量的球形聚类(图1g～图1i).可以明显看到煤颗粒堆积紧凑，颗粒粒径在30 nm～80 nm之间，煤样表面有“山峰”和“山谷”存在，并且“山谷”中有小颗粒填充，剖面线高度差在15 nm左右.阳泉煤具有明显的颗粒群(图1j～图1l)，煤样表面主要分布着50 nm左右的颗粒且凸起明显，形成的“沟壑”较深，所以表面粗糙度较大，剖面线高度差在25 nm左右.

 

表4 20 ℃时煤尘表面自由能成分Table 4 Values of surface free energy components of samples at 20 ℃

  

SampleSurfacefreeenergy/(mJ·m-2)γsγLWsγ+sγ-sγABsXJ34．7228．381．795．626．34 YL41．9732．303．307．089．67 YA50．0640．050．8230．5510．01 YQ28．6226．380．274．632．24

2.3 固-液界面相互作用能

利用公式(3)计算出四种煤样与水之间的界面相互作用能，结果见表5.

输电塔作为电力系统的主要基础设施，其安全可靠性直接关乎工业生产和人民的日常生活。由于输电塔为高耸轻柔结构，对风荷载激励较为敏感，尤其是雷暴冲击风等局部强风气候，被认为是输电塔线体系倒塌的主要原因[1]。雷暴冲击风是短时间内冲向地面的强下降气流，其瞬时风速高，且最大风速一般出现在近地面附近，对输电塔下的安全存在极大威胁。

 

表5 煤尘与水之间的界面相互作用能Table 5 Interfacial interactive free energy between coal sample and water

  

SampleFreeenergy/(mJ·m-2)ΔGLWswΔGABswΔGswXJ-49．747-37．455-87．202 YL-53．071-45．220-98．291 YA-59．096-64．968-124．064 YQ-47．962-26．979-74．941

由表5可知，四种煤尘与水之间的Lifshitz-van der Waals界面相互作用自由能以及Lewis acid-base界面相互作用自由能均小于零，说明煤尘表面与水之间存在范德华力和疏水引力，前者的主要成分是色散力，后者可以直观地反映煤尘的亲水性[17].四种煤尘的和的绝对值由大到小顺序依次为延安煤、榆林煤、新疆煤、阳泉煤，范德华力和疏水引力随变质程度的升高先增大后减少，即延安煤的亲水性最强，而阳泉煤亲水性较差，这与表2中的接触角数据基本一致.

式中：为蒸馏水表面能相关系数，mN/m.

综上所述，煤尘表面自由能越大，接触角越小，越容易被润湿.实验结果与戴玉宏等[18]的研究结果一致.

2.4 煤尘表面形貌分析

图1所示为四种煤样的二维图像和三维图像以及二维图像的剖线图.本实验主要从微观表面形貌、表面粗糙度和颗粒粒度三方面对不同煤阶的煤尘表面进行了描述.图1中亮区和暗区分别对应基准面的上方和下方区域，亮色部分表示凸起，颜色较暗的区域为凹陷状态.

通过访谈和实验，认为语速缓慢，语音较高适合老年人的学习。但是这部分的课程只能是针对老年人开设的。如同上文所说，不能让受众面扩大。

煤尘表面自由能成分分析见表4.由表4可知，不同变质程度煤尘的表面自由能及其组成成分相差较大.随着变质程度的增加，煤尘表面的和值呈先增大后减小的趋势.γs在20 mJ/m2～50mJ/m2之间，说明所选煤样均为低能表面，而低能颗粒表面不易被水润湿，这与煤尘润湿性差的特点吻合[16].四种样品的值明显高于值，说明实验煤尘的表面均接近非极性表面，其中YA煤的值最高为40.05 mJ/m2，这与非极性1-溴萘溶液对煤尘润湿性好，而极性的蒸馏水对煤尘的润湿性较差的现象相一致.对于Lewis酸、碱分量而言，四种煤样的酸性力值明显小于碱性力值，说明四种煤尘均表现出更强的Lewis碱特征；与表2中蒸馏水与煤尘接触角值相比可知，样品表面自由能极性成分中的碱性力越大，润湿效果越好，这与邹文杰等[9]的研究结果一致.

  

图1 四种煤样的2D和3D AFM图像以及剖面线Fig.1 2-D and 3-D section analysis of four kinds of coal samples with AFM imagea,b,c—XJ；d,e,f,—YL；g,h,i—YA；j,k,l—YQ1—Line of peak；2—Line of valley bottom

综上所述，由于成煤环境及变质程度不同，煤样表面呈现出不同的形貌特性.颗粒大小及堆积方式成为影响粗糙度的主要因素[20].

2.5 粗糙度分析

结合AFM图像，借助7.20 NanoScope软件得到三维粗糙参数(见表6).四种煤样的表面粗糙度与挥发分的关系见图2.

 

表6 四种煤尘表面粗糙度参数Table 6 Surface roughness parameters of four kinds of coal dust

  

SampleSa/nmSq/nmSkuSsk XJ2．703．180．48-0．51 YL1．952．501．12-0．63 YA2．422．81-0．920．04 YQ4．215．150．790．58

  

图2 四种煤尘的表面粗糙度与挥发分的关系Fig.2 Relationship between surface roughness and volatile of four kinds of samples

由表6和图2可以看出，以Sa值和Sq值表征四个样品表面粗糙度时，粗糙度由大到小依次为阳泉煤、新疆煤、延安煤、榆林煤.文献[21]表明，挥发分与煤的变质程度成反比，即变质程度越高，挥发分含量越低.故本研究用挥发分来表征煤变质程度的大小.由图2a可以看出，随着变质程度的增加，Sa和Sq均呈现先减小后增大的趋势，即粗糙化程度先减小后增大.说明煤化作用初期，上覆压力和围岩围压导致变形，煤尘表面结构复杂、颗粒较大且分布不均；随着煤化程度增加，煤尘表面结构趋于致密化，粗糙度减小；煤化作用后期，上覆压力逐渐增加，煤分子发生韧性变形，出现较多颗粒群，粗糙化程度增大[22-23].

物化不仅支配着工人的命运,也支配着整个社会。因为人与人的社会关联正是在实践中才得以生成,当感性的对象性活动在商品化的生产过程遭遇阻隔,人的实践活动被时间的空间化所割裂开来,那么在物化的规制下进行的劳动,则不再是属人的了,就再也不能作为社会中维系人与人交往的纽带。因此,在资本主义社会中的人,无论身处哪个阶级,他只是被打散了的孤立单子而已。一旦取消了劳动所具有的社会联结功能,物化就掌握了这个社会的命运。

由图2b可知，随着变质程度的增高，峭度Sku和偏斜度Ssk无明显变化规律.表6中的Sku均小于3，且绝对值在1上下浮动，说明煤表面形貌的高度分布符合高斯分布，煤表面尖锐的高峰和低谷较少.Ssk值小于0时，表示低于基准面的一侧有较大的波谷，Ssk值大于0时，表示高于基准面的一侧有较大的波峰；新疆煤和榆林煤的Ssk值小于0，其低于基准面的一侧有较大的波谷；延安煤和阳泉煤的Ssk值大于0，其高于基准面的一侧有较大的波峰.表6中所有的Ssk绝对值均小于1且不为0，说明煤表面比较平滑，起伏程度对称.

2.6 表面微观形貌与煤尘润湿性及表面自由能的关系

由于直流电机具有良好的启、制动性能，适于在大范围内平滑调速，直流电转化成交流电将要损失10%的能量，而太阳能驱动的草坪割草机的能量有限，因此本系统使用直流电机。

  

图3 四种煤尘粗糙度与接触角关系Fig.3 Relationship between roughness and contact angle of four kinds of samples

由图3可知，煤尘接触角数据与粗糙度参数Sa和Sq拟合所得相关系数R2均大于0.8，说明二者相关性较高，θ与Sa，Sq的相关关系式分别为：y=8.045 1x+55.040 2和y=6.609 4x+55.941 4.

当抛光液中FAOA的体积分数增至5 mL/L时，CMP后的晶圆缺陷最少(约为896个)。继续增大抛光液中FAOA的体积分数，缺陷数量反而略升。这是因为当溶液中的表面活性剂浓度达到一定之后，其对硅溶胶及铜表面的包裹覆盖能力达到极限。过多的表面活性剂将令抛光液产生大量泡沫，泡沫表面的硅溶胶容易产生结晶，这些硅溶胶结晶也会刮伤晶圆表面。

式中：y为粗糙度Sa和Sq，x为接触角θ.除延安煤外，随着表面粗糙度的增加，煤尘接触角逐渐增大，表面疏水性增强.出现这种现象的原因可能是，延安煤表面高含量的矿物质可以提高煤尘的润湿性，但同时也增加了其表面粗糙度.实验结果满足粗糙表面的Wenzel润湿模型[7].

Origin拟合的粗糙度Sa与表面自由能γs满足关系式：

y=3 133.65ex/(-3.90)+2.19

式中：y为粗糙度Sa，x为表面自由能γs(见图4).

  

图4 四种煤尘表面自由能与粗糙度关系Fig.4 Relationship between surface free energy and roughness of four kinds of samples

由图4可知，表面粗糙度与自由能之间存在一定相关性，随着煤尘表面自由能增加，粗糙度有降低趋势，但当自由能达到一定值后，煤尘粗糙度则随自由能的增加而增大.

从上述结果可知:编号为1,4,5的故障模式，即齿条移动过位、齿面疲劳磨损、齿条断齿，属于关键故障灰类；编号为3,6的故障模式，即齿条移动发出异响、齿条移动不平稳，属于主要故障灰类；编号为2的故障模式，即漏油，属于次要故障灰类。

综上所述，表面自由能和粗糙度是影响煤润湿能力的主要微观因素，通过量化分析确定二者在一定程度上可以定量评价预测煤的润湿能力.

3 结 论

1) 煤尘总表面自由能γs随变质程度增加，呈先增大后减小的趋势，且γs与接触角呈负相关关系，即γs越大，接触角越小.四种煤尘均为非极性低能表面且表现出较强的Lewis碱特征，表面自由能极性成分中的碱性力越大，润湿效果越好；煤尘与水界面之间存在范德华引力和疏水引力，四种煤尘的和值变化趋势由大到小依次为延安煤、榆林煤、新疆煤、阳泉煤，表明延安煤更具亲水性.

当前国有企业的会计信息披露由于工作不规范，对于会计信息披露的内容和方式缺乏统一标准，所以国有企业在进行会计信息披露工作时，就需要对信息披露的方式和内容进行规范，可以在遵循国家相关法律法规的基础上，结合本企业的实际经营内容和发展情况，建立一套更为统一和切实可行的规范，对于披露的会计信息，不仅要全面，更要有侧重点，加强表外信息的披露，完善信息披露的方式，保证信息披露工作的效率和质量。

2) 不同煤尘表现出不同的结构特性，颗粒大小及堆积方式是影响形貌结构的主要因素；四种煤样粗糙度由大到小依次为阳泉煤、新疆煤、延安煤、榆林煤，随变质程度的增加，粗糙度系数Sa和Sq的值呈现先减小后增大的趋势；除延安煤外，表面粗糙化使煤尘接触角逐渐增大，润湿性减弱.

3) 表面粗糙度与自由能之间存在一定相关性，相关系数R2=0.842 6.

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