煤尘是煤矿五大灾害之一,其严重影响矿井的高效生产和工人的生命健康。自2005年以来,我国发生11起与煤尘有关的爆炸事件,共造成397人死亡;每年约有10000例尘肺病案例,其中约1900例死亡。呼吸性粉尘由于粒径较小,其理化性质与大颗粒间产生显著差异,更容易悬浮于空气中,导致煤尘爆炸和尘肺病。因此,研究粒径变化对煤尘理化特性及降尘过程的影响是十分必要的。本文选取大柳塔褐煤、补连塔长焰煤、鹿洼1/3焦煤、黄岩汇无烟煤,系统地研究了同一煤化程度的粉尘在不同粒径条件下的理化性质、吸附性和润湿性的变化情况,并利用SPSS软件得到煤尘润湿性的主要影响因素,结合喷雾降尘实验测定并分析了粒径变化对煤尘沉降的影响。利用SEM和低温液氮吸附仪研究了不同粒径煤尘的表面形态、孔隙结构及比表面积的变化,结果表明,煤尘具有典型的分形特征,随着粒径的减小,粒度分形维数和表面分形维数增大,煤尘表面更加粗糙;同一煤种不同粒径的粉尘,其吸-脱附曲线形态基本一致;随着颗粒的细化,煤中所含小尺度孔增多,BET比表面积和BJH总孔容增加。利用FT-IR、电泳仪和紫外分光光度计研究了粒径对煤尘表面官能团、zeta电位、吸附性的影响。结果表明,随着粒度的减少,煤尘所含芳香烃(以芳香环和取代苯类为代表)增大,含氧官能团羟基、羧基和羰基减小。煤尘经细化后表面电负性增大,颗粒间静电斥力增大,使其难以团聚沉降。随着颗粒尺寸的缩小,煤尘对药剂的平衡吸附量增加,吸附动力学常数减小,达到平衡所需时间越长,导致颗粒表面吸附未完成,降尘效率降低。采用接触角法和煤尘沉降实验测定了不同粒径煤尘的润湿现象,发现随着粒径的减小,煤尘接触角和沉降时间增大,表面疏水性增强;结合SPSS多元逐步回归分析,筛选出煤尘润湿性的显著影响因素是表面分形维数、羧基和羟基。利用自制喷雾降尘实验系统,测定了四种变质程度煤样分别在不同粒度时的抑尘效率,分析了造成不同粒径煤尘沉降差异的原因。结果表明,同一变质程度煤样的降尘效率,随着粒径的减小而逐渐降低。这是由于煤尘经细化后,其微观特性发生变化,一方面表面zeta电位和吸附特性的变化直接作用于降尘过程,另一方面表面形貌、比表面积、孔结构、官能团等性质以润湿性为媒介,间接地影响煤尘的沉降,二者共同作用阻碍了颗粒间的团聚沉降。