一、煤塵危害
粉塵污染是世界污染難題之一，隨著工業(yè)化進程，揚塵污染問題日益嚴重。特別是采礦業(yè)，煤炭在開采、堆放、運輸、加工、利用幾乎所有的環(huán)節(jié)都會產生不同程度的煤塵，煤炭揚塵是煤炭生產和使用企業(yè)以及礦區(qū)城市主要的大氣污染塵源之一。
1.危害人們身體健康
一般來說，在煤礦井下如果沒有防塵措施，每晝夜產生的煤塵量約等于采煤量的1%左右。煤塵中大多數(shù)粉塵屬于可吸入顆粒，可以導致塵肺病，所以與煤炭工業(yè)相關的塵肺病在各類塵肺病患者中的人數(shù)zui多，比例也zui高[1]。例如前西德煤炭工人塵肺病患者占各類塵肺病患者的90%以上，英國占75%以上，美國占70%以上，我國煤炭工人塵肺病患病人數(shù)也都超過其他各類塵肺病患者。
2.造成資源浪費，污染環(huán)境
儲煤場是煤炭生產中的重要設施之一，儲煤場均屬露天形式，煤塵會隨風流失、拋撒揚塵，煤炭損失嚴重，浪費了大量寶貴的資源。在運輸過程中，由于一般采用敞篷運輸，由于路基、道岔和其他軌道造成的顛簸，以及列車交會和經過長隧道產生的風壓，都會產生煤塵，造成煤炭資源的損失 [2]。據(jù)統(tǒng)計，目前在鐵路、公路等運輸過程中，煤炭損耗率大約為0.8～1%。
煤揚塵解決不好，不止浪費了資源，還會嚴重污染沿線地區(qū)環(huán)境。煤塵是酸性的，拋撒后覆蓋在土地上污染了土壤資源，影響產量，依附在農作物上，對農作物的生長造成破壞；附著在建筑物、交通、民用設施上，有一定的腐蝕作用，帶來了安全隱患；進入大氣降低空氣質量，導致呼吸疾病，嚴重影響了周邊人民群眾的身體健康。
3.引發(fā)爆炸，威脅生命財產安全
煤塵爆炸是煤礦主要自然災害之一，這類事故死亡人數(shù)多，破壞性嚴重。煤塵爆炸可放出大量熱能，爆炸火焰溫度高達1600～1900度，使人員和設備受到嚴重損失。尤其是煤塵爆炸氣體中有大量的CO2和CO，這是造成人員死亡的主要原因。據(jù)統(tǒng)計，我國90%以上的煤礦的煤塵都具有爆炸危險性。煤塵爆炸濃度下限僅為45g/m3，預防煤塵爆炸的關鍵是防止煤塵存積和飛揚，減少工作面浮塵和落塵。
二、煤塵抑塵
粉塵防治在煤炭工業(yè)中極為重要，采取固塵、抑塵技術對煤炭揚塵進行控制是煤塵得到有效治理，是煤炭生產、運輸、使用企業(yè)降低污染安全生產的主要措施， 也是保護環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。
1.抑塵墻抑塵
利用空氣動力學原理，根據(jù)現(xiàn)場條件將擋風板組合成擋風抑塵墻，用于煤礦、焦化廠、洗煤廠、發(fā)電廠、公路煤炭集運站儲煤場、灰場等各種露天料場的抑塵。雖然防風抑塵墻有效防止煤塵隨風飛揚，可是存在投資高、靈活性差、使用維護二次投入得問題，限制了實際應用。
2.遮蓋抑塵
通過加設蓋板或利用篷布遮蓋，用于防治鐵路、公路運輸過程中的煤塵散落，是煤炭運輸通用的方法。由于裝煤、卸煤過程中多采取機械化作業(yè)，此種方法會導致運輸工作效率降低，占用大量的人力物力。
3.灑水抑塵
灑水抑塵是抑制煤炭揚塵的常見方法，這種方法優(yōu)點在于簡便易行，但是因為煤塵與水的結合力很弱，水分很容易蒸發(fā)，必須定期灑水才能有效抑塵，水資源用量大。夏季有效抑塵時間短，冬季不耐寒凍結，隨著人們對資源和環(huán)境問題的日益關注，單靠灑水來控制煤塵已不能滿足工業(yè)生產需要。
4.化學抑塵
化學抑塵是一種有效、新穎的粉塵防治方法[3]，自20世紀出現(xiàn)以來，化學抑塵技術不斷創(chuàng)新和發(fā)展，化學抑塵劑的開發(fā)和應用日益廣泛，深入到人們生活各個領域。在抑塵劑諸多應用領域中，采礦工業(yè)是應用化學抑塵劑的先行行業(yè)之一[4]，現(xiàn)有的大多數(shù)抑塵劑用于防治煤塵。按照化學抑塵劑的抑塵機理分類，化學抑塵劑可以分為潤濕型化學抑塵劑、粘結型化學抑塵劑和凝聚型化學抑塵劑三類。
4.1濕潤型化學抑塵劑
濕潤型化學抑塵劑由一種或多種表面活性劑組成，是由親水基和疏水基組成的化合物。濕潤劑溶于水時，其分子*被水分子包圍，親水基一端被水分子吸引，疏水基一端則被排斥伸向空中，這樣濕潤劑物質的分子在水溶液表面形成緊密的定向排列層（界面吸附層），使水的表層分子與空氣接觸狀態(tài)發(fā)生變化，接觸面積大大縮小，導致水的表面張力降低，同時朝向空氣的疏水基與粉塵之間有吸附作用，而把塵粒帶入水中，使得粉塵得到充分濕潤。
4.2粘結型化學抑塵劑
粘結型化學抑塵劑是利用覆蓋、粘結、硅化和聚合等原理防止泥土和粉塵飛揚。粉塵粘結劑按照它們的作用機理與材料可進一步分為無機化合物硅化粉塵粘結劑、有機化合物粉塵粘結劑和復合粉塵粘結劑。其經常應用于以下領域的泥土防止和粉塵飛揚：土質路面揚塵控制；物料搬運過程產塵控制；土質堤壩、路基、地基的穩(wěn)定土控制；地表和地下巖土結構工程漏水控制等。
4.3凝聚性化學抑塵劑
凝聚型化學抑塵劑是由能吸收大量水分的吸水劑組成，它們能使泥土或粉塵保持較高的含濕量從而防止揚塵。凝聚劑主要用于保水和吸收大氣中的水分以便使泥土或粉塵聚合。它們常用于路面揚塵控制，物料搬運和物料倉庫產塵的防治。凝聚劑按照作用機理與材料可分為吸濕性無機鹽凝聚劑和高倍吸水樹脂凝聚劑。
三、研究現(xiàn)狀
1.國外研究現(xiàn)狀
自上世紀20年代，英國、美國、前蘇聯(lián)等國先后通過試驗研究一些潤濕劑在礦井作業(yè)的應用，近年來，由于表面活性劑廣泛應用于礦業(yè)開采，化學抑塵劑的研究得到了迅速發(fā)展。在煤塵抑塵劑方面美國、日本、德國和俄羅斯等國取得了多項成果：如美國的DCL-1803型粘結型化學抑塵劑和Conherex型粘結型化學抑塵劑、德國的Mon-tan粘結型化學抑塵劑、日本的SS劑和TH-C劑、南非的ANT-1潤濕型化學抑塵劑等。
2.國內研究現(xiàn)狀
我國化學抑塵劑研究和應用起步較晚，始于20世紀70年代末，經過80、90年代的深入研究，抑塵劑的應用領域不斷拓寬，在煤塵抑塵劑方面，新的化學抑塵劑研究成果不斷出現(xiàn)。吳超博士[5]提出并驗證了陰離子表面活性劑添加硫酸鈉提高濕潤煤塵能力的機理；試驗測定了高倍吸水樹脂、復合表面活性劑、復合鹵化物、復合氧化物等20多種化學抑塵劑的性能，得到了這些化學抑塵劑的合理配方。韓放等[6] 通過對撫順礦業(yè)西露天煤礦現(xiàn)場的可行性試驗，制備并驗證了CM1、CM2兩種化學抑塵劑在自然環(huán)境晝夜周期吸濕和放濕能力測定。謝德瑜等[7]依據(jù)選煤廠兩個煤塵的表面性質特點開發(fā)了多種抑塵劑，并通過性能測試，得出*配方。杜翠鳳、蔣仲安等[8]研制了一種粘結型化學抑塵劑，噴灑于煤堆表面，經歷雨雪，在第56天揚塵濃度0.697mg/m3具有較好抑塵效果。孫三祥等[9]用高聚物POL1為基料制備的粘結型化學抑塵劑，在煤表面固化結膜，應用于列車運煤產生的煤塵，可使運煤列車沿線揚塵削減率在95.1～99.6%之間，隧道揚塵削減率在93.8～97.8%之間。李滿等[10]系統(tǒng)地論述了目前國內外化學抑塵劑在抑制煤塵中的研究開發(fā)現(xiàn)狀，探討了煤塵抑制劑開發(fā)與設計的技術思路。李偉[11]等以木質素磺酸鹽為原料制備出無刺激性、無腐蝕作用對環(huán)境安全的鐵路煤炭運輸抑塵劑，經現(xiàn)場列車多次運行試驗，確定該抑塵劑能有效抑制煤塵損失和污染。李翔、李長有[12]以淀粉為主鏈合成新型無毒害、無污染的煤塵抑塵劑，測試了其對煤塵的保水能力、凝聚能力、固結能力等應用性能。 楊靜[13]等通過煤塵的表面化學結構、表面電性和表面潤濕性，進一步研究煤塵表面潤濕機理。徐海宏[14]等比較了沉降法、毛細管滲透法和滴液法的傳統(tǒng)煤塵潤濕性測定方法，研發(fā)了新的測試裝置，并開發(fā)出系列潤濕劑。趙振保[15]等選取5種代表性煤塵，結合煤塵表面官能團分析和測得的煤塵潤濕性數(shù)據(jù)，探索了快速、簡便測定煤塵潤濕性的方法的可行性。
四、發(fā)展方向
經過近百年的發(fā)展，煤塵治理已經從物理方法轉變?yōu)榛瘜W手段，從利用物理性能轉化為利用物理化學綜合性能來實現(xiàn)抑塵。結合國內外研究現(xiàn)狀，可見用于煤塵治理的化學抑塵劑已經從瀝青、重油和無機鹽類過渡為有機高分子聚物、超級吸水劑。同時，將兩種或多種以上抑塵劑復合得到的復合型化學抑塵劑和新型堆場抑塵劑、煤炭運輸抑塵劑等型化學抑塵劑的開發(fā)得到了迅速發(fā)展。
煤塵種類多樣、性質復雜，煤塵煤質分析、煤塵表面潤濕機理、抑塵劑對煤塵作用的基礎理論研究仍需深入研究，傳統(tǒng)的煤塵潤濕性測定方法存在可靠性較低、重現(xiàn)性較差的問題，實際操作有局限性，也需要研發(fā)出更加科學有效的測定方法，
用于煤塵抑塵的化學抑塵劑種類很多，配方層出不窮，但是存在有局限、價格貴、有毒性、腐蝕性以及難降解造成二次污染等問題。目前通過改良抑塵劑配方，研制成本更低、無毒無害、無污染、無腐蝕性、不可燃的安全型化學抑塵劑，開發(fā)無污染對環(huán)境友好的生態(tài)型化學抑塵劑也是煤塵抑塵劑研究重要方向。
