CN102093845A - 一种核膜新型纳米纤维化结构精煤液体篷布及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核膜新型纳米纤维化结构精煤液体篷布及其制备方法。其配方为：0.1～0.3％重量的醇改性纳米二氧化硅，0.3～1.0重量％的羧甲基纤维素钠，0.1～0.5重量％的聚丙烯酰胺，0.1～0.2重量％的聚乙烯醇，98.0～99.4重量％的水。本发明的精煤液体篷布在60℃的温度下即可完成。成品在常温下喷洒或涂敷丁车厢煤炭的表面，能使煤炭在表面形成具有一定湿度的保护层，避免煤炭在运输过程中的扬尘污染和扬尘损失。并且不会导致环境污染。对运输企业和煤炭客户既有巨大的经济效益也有环境保护的社会效益。

Description

一种核膜新型纳米纤维化结构精煤液体篷布及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种核膜新型纳米纤维化结构煤炭液体篷布及其制备方法，该抑尘剂主要用于防止精煤在铁路、公路运输以及精煤堆放过程中的煤炭损失和对环境的污染。

背景技术

现阶段，中国煤炭在铁路运输中一般都采用敞车运输。运输过程中，由于路基、道岔和路轨设施造成的颠簸，再加上风力作用，特别是当列车进入隧道时，由于“活塞风”的作用，会形成瞬间强大的扰动气流，表面细小的煤粉粒被吹离车体，落洒到路面，再经过后续车辆的碾压，形成粒径更小浓度更高的二次扬尘。结果使车辆中煤层表面的煤粉散落，导致煤的损失和沿线的煤尘污染。精煤由于其粒径细小，导致其更容易被风吹起，而且其价格较一般煤炭昂贵，为此进行精煤运输过程进行抑尘研究，有重要的现实意义。

中国铁路煤炭运输过程中的现状。首先，对环境造成严重污染。散落在沿线的煤粉尘，在后续列车经过时产生二次扬尘，形成一条污染带，对于铁路沿线的生态环境造成污染。使铁路两侧50-100m以内的农田内庄稼、树木正常生长受到影响。并对经过的其它车辆车体也产生严重污染。其次，对设备影响非常大。煤尘严重污染了铁道线路的道床，加剧了板结程度，在污染严重的区段，煤尘已经埋没了扣件、轨枕板等零部件，给工务部门日常的养护维修带来相当大的困难，对钢轨和扣件的腐蚀严重，造成安全隐患。由于煤尘的污染，使信号通信设备日常维修非常困难。经常引起供电绝缘子短路、放电，缩短了使用寿命，给日常的检修作业带来了很大不便。第三，对行车安全构成威胁。列车通过隧道时，即便在装载货物高度低于车厢15cm情况下，直径较大(D＝2cm-5cm)的煤粒也能吹出车外。煤粒的厚度在隧道进口处以每月约20cm的速度增加，隧道内的煤尘浓度令人窒息，能见度不足10m，，不仅严重影响了机车乘务员的瞭望，而且由于煤尘堵塞了机车散热网，使机车内的电器设备工作环境温度升高，经常引起设备故障，使其完好率和安全度降低，严重威胁着列车的运行安全。第四，严重恶化了职工和乘客的环境。隧道内的煤尘大量侵入机车乘务室，恶化了乘务员工作环境，扬起的煤粉对路旁车站、道口等环境产生粉尘污染，特别是对经常在隧道内作业的工务、电务及供电职工的身体健康造成严重危害。对于一些密封不是很好的普通车辆，煤尘飞入车内，对乘客的健康带来了严重的威胁。第五，潜在着严重的安全隐患。据测算，若隧道内的煤尘浓度达到其粉尘爆炸浓度范围(煤粉尘爆炸浓度下限为114mg/m³)，一旦遇明火(如接触网放电、下坡道列车制动发生火花等)就可能引起爆炸事故，严重威胁行车和人身安全。除此之外，由于运输过程中煤的大量损失，使客户的经济利益也受到巨大损害。据统计，每车皮精煤在运输过程中每千米平均损失0.5吨，这对中国的能源也是一种巨大的浪费。同时，铁路部门为了清洗沿线的煤尘污染每年需要耗费大量的人力、物力。

目前，阻止煤炭散落的方法主要有以下几种。(1)加盖法。每节车体加盖可有效防止煤尘的污染，但成本高，有效负载低。而且开、盖等一系列动作及开、关位置与敞开方向会对现有机械化装煤、卸煤过程产生影响，很难和现有的自动化生产线相匹配，实际中在铁路车辆上行不通。(2)蓬布遮盖法。但铁路沿线自动化程度高、车流量大，作业速度快，需要大量人力才能完成，蓬布覆、撤速度太慢，还需回送蓬布，同时由于篷布丢失、破损，造成价格较高，一直不能广泛应用。三是洒水法。洒水是防治粉尘污染最常用的方法。但在自然条件特别干燥的环境中，因为蒸发迅速、喷洒频繁、耗时耗工、大量用水，不仅成本高昂，还难以连续达到环境质量的要求。

因此，提供一种无毒、无味，成本低廉，方便生产，便于作业实施并且符合环保要求的精煤抑尘剂就成为本技术领域急需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种无毒、无味，成本低廉，方便生产，便于作业实施并且符合环保要求的煤炭抑尘剂。

本发明制成的抑尘剂的重量百分比组成为：

醇改性纳米二氧化硅                 0.1～0.3％

羧甲基纤维素钠            0.3～1.0％

聚丙烯酰胺                0.1～0.5％

聚乙烯醇                  0.1～0.2％

水                        98.0～99.4％

本发明的抑尘剂是通过以下技术方案达到的：

(1)常温下将羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇分别用水溶解。

(2)将羧甲基纤维素钠水溶液、聚丙烯酰胺水溶液、聚乙烯醇水溶液在反应釜中混合均匀。

(3)将醇改性的纳米二氧化硅均匀分散于(2)的混合溶液中，加热系统至60℃，反应3～5小时即可得成品。

本发明中，羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇都是多羟基的大分子化合物，而经醇改性的纳米二氧化硅表面有许多羟基，在60℃时，它们可以互相吸附，形成以纳米二氧化硅为核羧甲基纤维钠和聚乙烯醇为膜的核膜新型纳米纤维化网络结构，使粘接强度明显提高。另外聚丙烯酰胺是大分子化合物，具有很强吸水能力。醇改性纳米二氧化硅、羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇的核膜新型纳米纤维化网络结构加上聚丙烯酰胺的吸水能力，可以在精煤表面形成一层具有一定湿度的保护层，该含水保护层能长期存在，避免精煤运输过程中的扬尘污染和扬尘损失。并且不会导致环境污染。对运输单位和煤炭客户既有巨大的经济效益也有环境保护的社会效益。

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

具体实施方式

实施例1：

分别将0.5g羧甲基纤维素钠，0.2g聚丙烯酰胺，0.1g聚乙烯醇溶于50g，20g和19g水中，待充分溶解后，将三种水溶液混合均匀，再加入0.2g醇改性纳米二氧化硅，在60℃下搅拌反应4小时即得成品。

实施例2：

分别将0.3g羧甲基纤维素钠，0.5g聚丙烯酰胺，0.1g聚乙烯醇溶于30g，50g和19g水中，待充分溶解后，将三种水溶液混合均匀，再加入0.1g醇改性纳米二氧化硅，在60℃下搅拌反应3小时即得成品。

实施例3：

分别将1.0g羧甲基纤维素钠，0.1g聚丙烯酰胺，0.1g聚乙烯醇溶于80g，10g和8.7g水中，待充分溶解后，将三种水溶液混合均匀，再加入0.1g醇改性纳米二氧化硅，在60℃下搅拌反应3小时即得成品。

实施例4：

分别将0.6g羧甲基纤维素钠，0.3g聚丙烯酰胺，0.2g聚乙烯醇溶于50g，30g和18.6g水中，待充分溶解后，将三种水溶液混合均匀，再加入0.3g醇改性纳米二氧化硅，在60℃下搅拌反应5小时即得成品。

实施例5：

分别将0.3g羧甲基纤维素钠，0.1g聚丙烯酰胺，0.1g聚乙烯醇溶于50g，30g和19.3g水中，待充分溶解后，将三种水溶液混合均匀，再加入0.2g醇改性纳米二氧化硅，在60℃下搅拌反应4小时即得成品。

Claims (6)

1.一种核膜新型纳米纤维化结构精煤液体篷布，由以下重量百分比的原料制备而成：

醇改性纳米二氧化硅            0.1～0.3％

羧甲基纤维素钠                0.3～1.0％

聚丙烯酰胺                    0.1～0.5％

聚乙烯醇                      0.1～0.2％

水                            98.0～99.4％

2.根据权利要求1所述的防止精煤扬尘的抑尘剂，其特征在于其制备方法为：

(1)常温下将羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇分别用水溶解。

(2)将羧甲基纤维素钠水溶液、聚丙烯酰胺水溶液、聚乙烯醇水溶液在反应釜中混合均匀。

(3)将醇改性的纳米二氧化硅均匀分散于(2)的混合溶液中，加热系统至60℃，反应3～5小时即可得成品。

3.根据权利要求1所述的防止精煤扬尘的抑尘剂，其特征在于所用硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅的粒径小于80nm。

4.根据权利要求1所述的防止精煤扬尘的抑尘剂，其特征在于所用羧甲基纤维素钠的粘度必须大于800mpa.s。

5.根据权利要求1所述的防止精煤扬尘的抑尘剂，其特征在于所用聚丙烯酰胺的分子量必须大于900万。

6.根据权利要求1所述的防止精煤扬尘的抑尘剂，其特征在于所用聚乙烯醇平均聚合度必须大于17，醇解度大于99％。