CN101134886A - 一种煤料表面覆盖剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种煤料表面覆盖剂及其制备方法，涉及化工和环保的技术领域，其特征在于它采用天然淀粉、催化剂、氧化剂、表面活性剂和水经过可控的反应制得。该表面覆盖剂喷洒于煤料表面后可迅速形成一定厚度和高强度的覆盖层，保证运输过程中粉状煤料在车辆剧烈颠簸和经受隧道“活塞风”作用下煤粒不被颠落和被风吹失，达到有效覆盖，防止煤料损失和抑尘的效果，也可用于煤炭的堆放存储，对保护环境具有很好的效果，其经济效益和社会效益相当可观。

Description

一种煤料表面覆盖剂及其制备方法

一、技术领域

本发明一种煤料表面覆盖剂及其制备方法属于化工和环保技术领域，具体而言涉及一种新型煤料表面覆盖剂及其制备方法。

二、背景技术

煤炭运输过程中，由于运煤车运行过程本身的颠簸及多风气候环境的作用，特别是煤炭铁路运输过程中，在运煤车经过隧道时，由于受风洞效应的强力“活塞风”作用下，煤炭粉尘在隧道内飞扬并积聚，煤炭在运输过程中有大量小颗粒煤炭被风力吹走；一是造成了煤炭的大量损失；二是对周围环境和运输沿线造成严重的煤尘污染。粉状煤料表面喷洒覆盖剂后，可以在煤料表层形成覆盖层，当覆盖层的强度足够大时，可以防止煤料在运输过程中颠簸和受强力“活塞风”造成的煤料的颠落和风力吹失，从而可以有效减少在运输过程中的煤料损失，同时减少由于煤料散失造成粉尘污染，保护环境。

为解决粉状煤料堆放或运输过程中风力扬尘问题，国内外推出多种不同类型表面覆盖剂(封尘剂)。

专利(90107073.4)介绍了采用丙烯酸酯共聚物、乳蜡、工业除尘粉煤灰等为主要成分的煤及粉状物料堆场覆盖剂，将其喷洒后能在煤堆料表面形成固态薄膜层，使其下面的物料与大气隔离，从而使煤、粉状物料免受风力、雨水、大气侵袭。在其配方中加入了隔水剂，可进一步提高耐水性。其在室外煤堆以2升/米²的量进行喷洒，试验表明用覆盖剂保护的煤堆经数月的雨、雪侵袭后，煤的含水量增加缓慢，煤的挥发份无明显变化。

专利(03121546.7)介绍了采用总浓度为0.5～12％的粘结剂和保水剂的水溶液喷洒到运输和露天堆放的颗粒表面，可以使表层的颗粒互相牢固的粘结在一起，对表层以下的物料起到覆盖和保护的作用，减少粉尘的产生；保水剂可以有效避免水分的挥发，增加防尘的效果。其所述的粘结剂至少是聚丙烯酸乳液、丙烯酸酯共聚物、聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、可溶性淀粉、羧甲基淀粉、海藻酸钠的一种；所述的保水剂至少是乙二醇、丙二醇、甘油、废糖蜜、司潘、土温的一种。

专利(03121134.8)介绍了一种扬尘覆盖剂及其制备方法，其所述的覆盖剂包括水、秸秆、淀粉、石灰粉及钠、钾、磷类无机化合物添加剂。

综上所述，上述的各种类型的表面覆盖剂(封尘剂)由于以下一些原因，未能真正投入实际使用：

1、为了使覆盖剂能较好的使用和推广，降低成本是非常重要的因素。从喷洒量来说，无论封尘剂的原料组成如何，要达到良好的封闭覆盖效果，一般的喷洒量需要控制在1.5～2.0升/平方米。封尘剂的成本决定于原材料的成本和制备过程成本，最终的封尘剂的成本中原材料要占到75％左右。特别是要使覆盖层强度达到能够防止车辆颠簸和强“活塞风”造成的煤料散失，势必要增加喷洒量和覆盖剂配方中主体有效组分的浓度，因此覆盖剂的原料成本和制备工艺的选择对成本控制显的尤为重要。有些类型的覆盖剂在原材料选择上聚乙烯醇、丙烯酸酯共聚物等，相比一些天然的水溶性聚合物，非天然的水溶性聚合物价格要高出数倍，这不是覆盖剂的经济原料选择。另外，某些类型的封尘剂构造配方体现时强调保水剂的作用，配方上中加入一定量的具有保水作用的成分，从封尘剂的配方和原材料选择上来说，这大大增加了封尘剂的成本，失去了使用价值。某些类型封尘剂的制备过程复杂，同样增大了封尘剂的成本，从而失去了使用和推广价值。

2、相当多的覆盖剂(封尘剂)所用原材料及在制备过程有酸性介质存在，对反应器和存贮容器所用材质有耐酸腐蚀性要求；

3、覆盖剂(封尘剂)是以水为流动介质，对于喷洒到煤料表面的封尘剂必须考虑煤表面的疏水性。另外，覆盖剂适宜的渗透深度是保证覆盖层强度和经济喷洒量关键，覆盖剂适宜的粘度和良好粘度稳定性以及合适的表面活性剂添加能够保证所形成的覆盖层具有防止车辆颠簸和强“活塞风”造成的煤料散失作用。目前，相当多的覆盖剂(封尘剂)在配方体系中没有考虑表面活性剂的添加，覆盖剂(封尘剂)在使用过程中会影响覆盖防护效果。

4、某些覆盖剂(封尘剂)所使用的原材料中有无机物成分，喷洒到煤料表面后会对煤的灰分、发热量、煤灰熔融特性等各项煤质指标及外观有影响。

三、发明内容

本发明一种煤料表面覆盖剂及其制备方法，旨在提供一种原料来源广泛、可靠，价格低廉，制备工艺简单，综合成本低廉，以及对喷洒设备和工艺要求低。将其喷洒到煤料后，能够形成一定厚度的覆盖层，并且该覆盖层具有高强度，能够保证运煤车辆运行过程中由于颠簸和经过隧道受到“活塞风”作用下煤料不被颠落和吹走的覆盖剂的技术方案

本发明一种煤料表面覆盖剂，其特征在于是一种主要以下列重量比的原料组分经过可控制的反应制备的以水为分散体系的浆液，该浆液外观为黄色、半透亮液体，粘度范围为：20～150mPa.s，其原料组分按照重量比计为：天然淀粉：15-30、氧化剂：0.2-2.0、催化剂：0.1-2.0、氢氧化钠：12-25、表面活性剂：0.1-1.0、水：100，其中天然淀粉为：玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉和红薯淀粉或它们的混合物；其中氧化剂为：双氧水、次氯酸钠或高锰酸钾；其中表面活性剂：为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或硬脂酸钠；其中催化剂为：硫酸铜、硫酸亚铁、氯化铁或它们的混合物。

上述的一种用于煤料运输和储存的表面覆盖剂的制备方法，其特征在于按下述步骤进行：

I、原料为：天然淀粉为：玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉和红薯淀粉或它们的混合物；其中氧化剂为：双氧水、次氯酸钠或高锰酸钾；其中表面活性剂：为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或硬脂酸钠；其中催化剂为：硫酸铜、硫酸亚铁、氯化铁或它们的混合物；原料组分配比按照重量百分比计为：天然淀粉：15-30、氧化剂：0.2-2.0、催化剂：0.1-2.0、氢氧化钠：12-25、表面活性剂：0.1-1.0、水：100，

II、将天然淀粉与水充分混合均匀，制成淀粉乳浆；

III、用碱溶液调节淀粉乳浆pH值至8～10，在10～20分钟内添加催化剂和氧化剂，将淀粉乳浆升温至35～60℃进行反应；

IV、上述反应进行30～60分钟后，调节温度至45～60℃，加入氢氧化钠溶液，反应30～60分钟后，加入表面活性剂，然后降温至室温。

本发明一种煤料表面覆盖剂及其制备方法，的优点在于：多羟基天然淀粉本身不溶于水，在改性剂的作用下，改性剂进入淀粉团的深处，主要在团粒的低结晶区域发挥作用，生成高度降解的酸性片段，在一定pH值范围的反应介质中催化剂的加入使得天然淀粉葡萄糖的苷键部分断裂和降解，致使聚合度降低，分子量减少的反应过程加快并可控。由于煤表面的憎水性，要使表面固化封尘剂能够容易附着在煤料表面，而且在喷洒到煤料上后在一定时间能够达到一定的渗透深度，因此本发明选择了适宜的表面活性剂和添加量，从而使得形成的覆盖层有一定厚度保证了较强的覆盖强度。本发明原料来源广泛、可靠，价格低廉，制备工艺简单，综合成本低廉，以及对喷洒设备和工艺要求低。将其喷洒到煤料后，能够形成一定厚度的覆盖层，并且该覆盖层具有高强度，能够保证运煤车辆运行过程中由于颠簸和经过隧道受到“活塞风”作用下煤料不被颠落和吹走的覆盖剂的技术方案

四、具体实施方式

实施方式1：

将16kg玉米淀粉与100kg水放入反应釜中混合均匀制成淀粉乳浆，加入少量碱溶液调节pH值至8，加入双氧水0.8kg和0.2kg硫酸铜，升温至35℃，反应30分钟后，将12kg氢氧化钠加入反应溶液，反应30分钟，降温至35℃，加入0.5kg十二烷基苯磺酸钠，搅拌15分钟。降温至室温即可使用。将上述覆盖剂喷洒于运煤火车煤料表面，以2.0升/米²的量进行喷洒，运煤火车运行约800公里，与未喷洒覆盖剂相比，煤料损失减少约83％。

实施方式2：

将20kg玉米淀粉和马铃薯淀粉小麦淀粉混合物与水100kg的水放入反应釜中混合均匀制成淀粉乳浆，加入少量碱溶液调节pH值至10，加入双氧水1.2kg和0.3kg的硫酸铜和硫酸亚铁混合物，升温至60 ℃，反应60分钟后，将16kg氢氧化钠加入反应溶液，反应60分钟，降温至35℃，加入0.9kg硬脂酸钠，搅拌30分钟。降温至室温即可使用。将上述覆盖剂喷洒于运煤火车煤料表面，以2.0升/米²的量进行喷洒，运煤火车运行约800公里，与未喷洒覆盖剂相比，煤料损失减少约92％。

实施方式3：

将25kg小麦淀粉和玉米淀粉混合物与水100kg的水放入反应釜中混合均匀制成淀粉乳浆，加入少量碱溶液调节pH值至9，加入高锰酸钾1.0kg和0.4kg氯化铁，升温至55℃，反应45分钟后，将20kg氢氧化钠加入反应溶液，反应40分钟，然后降温至35℃，加入1.0kg十二烷基硫酸钠，搅拌28分钟。降温至室温即可使用。将上述覆盖剂喷洒于运煤汽车煤料表面，以2.0升/米²的量进行喷洒，运煤汽车运行约800公里，与未喷洒覆盖剂相比，煤料损失减少约90％。

Claims (2)

1.一种煤料表面覆盖剂，其特征在于是一种主要以下列重量比的原料组分经过可控制的反应制备的以水为分散体系的浆液，该浆液外观为黄色、半透亮液体，粘度范围为：20～150mPa.s，其原料组分按照重量比计为：天然淀粉：15-30、氧化剂：0.2-2.0、催化剂：0.1-2.0、氢氧化钠：12-25、表面活性剂：0.1-1.0、水：100，其中天然淀粉为：玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉和红薯淀粉或它们的混合物；其中氧化剂为：双氧水、次氯酸钠或高锰酸钾；其中表面活性剂：为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或硬脂酸钠；其中催化剂为：硫酸铜、硫酸亚铁、氯化铁或它们的混合物。

2.权利要求1所述的一种用于煤料运输和储存的表面覆盖剂的制备方法，其特征在于按下述步骤进行：

I、原料为：天然淀粉为：玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉和红薯淀粉或它们的混合物；其中氧化剂为：双氧水、次氯酸钠或高锰酸钾；其中表面活性剂：为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或硬脂酸钠；其中催化剂为：硫酸铜、硫酸亚铁、氯化铁或它们的混合物；原料组分配比按照重量百分比计为：天然淀粉：15-30、氧化剂：0.2-2.0、催化剂：0.1-2.0、氢氧化钠：12-25、表面活性剂：0.1-1.0、水：100，

II、将天然淀粉与水充分混合均匀，制成淀粉乳浆；

III、用碱溶液调节淀粉乳浆pH值至8～10，在10～20分钟内添加催化剂和氧化剂，将淀粉乳浆升温至35～60℃进行反应；

IV、上述反应进行30～60分钟后，调节温度至45～60℃，加入氢氧化钠溶液，反应30～60分钟后，加入表面活性剂，然后降温至室温。