泡沫抑尘是一条从源头高效防尘的重要途径。从材料角度入手提高抑尘泡沫的性能、降低使用成本是泡沫抑尘技术的重要发展方向,但过去这方面的研究还较薄弱。为实现抑尘泡沫的降本增效,作者从定性和定量两个层面研究了水溶性聚合物改善矿山抑尘泡沫形态及性能这一新课题。本文以界面流变学为理论基础,采用实验研究与理论分析相结合的方法,围绕界面流变特性与泡沫性能的关系、水溶性聚合物对抑尘泡沫形态特征和关键性能的量化影响进行了研究,并对其作用机理进行了探究,以综合评估水溶性聚合物对抑尘泡沫的降本增效作用。论文取得的主要成果和结论如下:研究了表面粘弹模量与泡沫发泡性能和稳定性之间的相互关系。首先泡沫液膜的粘弹模量通常随着发泡剂浓度(FAC)的增加而降低(0.1~1.0wt.‰),导致这种变化的原因是表面张力梯度的变化,且非离子表面活性剂的粘弹模量显著小于阴离子型。其次发泡性能和粘弹模量之间主要呈现负相关关系,负相关程度由于表面活性分子结构和性质的不同在不同类型发泡剂之间差异较大。发泡剂的粘弹模量对泡沫稳定性具有良好的促进作用,由于对膜强度和泡沫排液的影响,表面粘弹性较好地提升了泡沫的寿命,这种增效作用在FAC低于临界胶束浓度时尤为显著。研究并分析了纤维素醚类聚合物(CMC-Na)对抑尘泡沫的平均气泡尺寸,分布和均匀性的影响。在泡沫形成时,由于表面张力的变化,泡沫的平均气泡尺寸随发泡剂AOS的浓度(0.01~0.5%)的增加而减小,同时泡沫的均匀性增大。需注意的是当AOS浓度超过0.1%时,平均气泡尺寸和均匀性的变化开始缓慢,数据逐渐稳定,平均气泡半径最小约为0.13~0.16mm。在泡沫衰退时,泡沫随着衰退时间增加不断增大气泡尺寸并降低均匀性。而在不同的AOS浓度下,平均气泡尺寸/均匀性与AOS浓度之间的关系与泡沫形成时类似。加入CMC-Na后,两种情况泡沫形态参数的变化都有一个转折点(0.1%AOS),其中500~800mg/L CMC-Na添加在转折点浓度时的AOS对泡沫形态的影响最为显著,这时泡沫的平均半径可以达到最小0.13mm,并且均匀性达到最高。当AOS浓度高于转折点时,CMC-Na的添加对泡沫形成和衰退处的泡沫形态影响较小。实验表明,在0.1%AOS中添加500~800mg/L CMC-Na是优化抑尘泡沫形态的最佳方式。研究了不同种类和浓度的聚合物(HPAM、HEC、PVA)对抑尘泡沫关键性能的影响。向发泡剂中加入聚合物降低了泡沫对煤尘的润湿性,这是由于表面活性剂分子被聚合物疏水基团吸引,增大了混合溶液的表面张力,且随着聚合物浓度的增加,这种变化愈加明显。同时,聚合物的添加显著提高了溶液的表面粘性,由于聚合物本身的粘性及其分子链与表面活性剂胶束的相互作用,表面活性剂/聚合物溶液的表面粘性模量随着聚合物添加浓度的增加而有效提升。聚合物提升了泡沫稳定性,由于聚合物的强携液能力,泡沫的液体含量较纯发泡剂泡沫明显增加,且由于添加聚合物的溶液粘性增加,泡沫的排液速率降低,增加了泡沫“寿命”。通过性能对比分析得出,低浓度(不超过0.3‰)的聚合物添加下,聚合物对发泡剂的润湿性影响较小,并能良好地提升泡沫表面粘性和稳定性,聚合物添加浓度高于0.3‰时,泡沫的表面粘性、稳定性能够得到进一步增强,但润湿性表现相对较差。同时聚合物对泡沫输运与喷射还具有减阻作用。综合评估下,在泡沫形态的研究中0.5~0.8g/L的聚合物添加是泡沫最稳定的形态,泡沫性能的研究中添加0.3‰浓度以上的聚合物又会一定程度地影响泡沫润湿性,由于抑尘泡沫润湿性、表面粘性和稳定性都是影响抑尘性能的关键一环,因此总体上在0.8wt.‰以下(小于0.8g/L)根据需求适量地添加水溶性聚合物对矿山抑尘泡沫能够有效地起到增效降本作用。