CN102093847B

CN102093847B - 一种铁矿石抑尘剂组合物

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Publication number: CN102093847B
Application number: CN 201010602938
Authority: CN
Inventors: 蔡觉先; 董波
Original assignee: BEIJING TIANJI BLUE SKY TECHNOLOGY Co Ltd; LANZHOU TIANJI ENVIRONMENTAL PROTECTION CO Ltd
Current assignee: BEIJING TIANJI BLUE SKY TECHNOLOGY Co Ltd; LANZHOU TIANJI ENVIRONMENTAL PROTECTION CO Ltd
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2030-12-23
Also published as: CN102093847A

Abstract

本发明涉及一种铁矿石抑尘剂组合物。所述的铁矿石抑尘剂组合物是由丁苯胶乳、水溶性高分子材料、表面活性剂与水组成的。本发明的铁矿石抑尘剂能够在铁矿石、矿粉表面上形成具有一定强度和韧性的固化层，将大块、颗粒、粉末状铁矿石粘结在一起，从而能够有效抑制铁矿粉扬尘。本发明铁矿石抑尘剂还可用于土壤的沙漠化治理、建筑工地防尘和其他矿石的防尘，不会对环境产生污染。

Description

一种铁矿石抑尘剂组合物

【技术领域】

本发明属于环境保护技术领域。更具体地，本发明涉及一种铁矿石抑尘剂组合物。

【背景技术】

在铁路运输中，煤炭所占比重最大，其次为各种矿物粉料，其中包括金属矿物和非金属矿物，如铁矿石、铜矿石、铅锌矿、铁矿、镍镉等重金属矿粉。各种矿物粉料由于其自身的特点，颗粒较小、颗粒重量较轻，在运输过程中会产生扬尘和损耗，带来多方面的问题：

(1)给电务、供电接触网等部门的工作造成影响，由于运输的部分金属矿物粉料具备导电性或磁性，对供电部门线路接触网、绝缘子的正常供电运行、维护作业产生影响；

(2)给工务、车辆部门的清扫、清洁工作加重负担，许多矿物的性质特殊，如赤铁矿等是天然的矿物染料，在机车、车辆表面附着后难以清洗彻底；

(3)矿物扬尘污染沿线环境，破坏沿线生态，矿物粉料中不仅含有所需元素矿物，部分矿石还含有许多重金属和有毒化合物如氰化物等，洒落在沿线后，经过雨水在土壤中渗透将严重的破坏沿线动植物的生态。

例如在铁矿石运输量较大的线路上，沿线两侧已被铁矿石粉尘染成了赤红色。

在国外，主要采用两种方式进行铁矿石抑尘：

一种方式是使用有盖车厢运输，如英国，散堆装货物的铁路运输都是使用有盖的货物列车运输。如果采用这种方式，对铁路运输进行改造量势必非常巨大，投资也非常巨大。

另一种方式是采用喷洒粘结物质，例如在澳大利亚南部的一个钢铁厂，将废报纸制成纸浆，再将纸浆喷洒在煤炭、颗粒状的铁矿石和混合状的铁矿石上，抑制扬尘。使用纸浆方式抑尘，受原材料的供给影响较大，而且需要较为复杂的制备过程。在德国，主要使用化学抑尘剂对散堆装货进行喷洒，在货物表面形成一层覆盖层。

这些措施大多数是针对散堆装矿石原料的抑尘措施，而不是针对运输过程中的抑制扬尘问题。

我国广大的科技工作者对粉尘污染控制也进行了大量卓有成效的研究工作。例如CN200610130475.8公开了一种润湿型抑尘剂，它的组成如下：壬基酚聚氧乙烯醚：OP-4 2～15％，OP-15 4～24％，乙二醇0.5～10％，甘油1～10％，十二烷基苯磺酸钠ABS 0.1～5％，余量用自来水补齐。CN200810212291.5公开了一种铁路煤炭运输抑尘剂，它的组成如下：合成水溶性聚合物2-7，改性纤维素类水溶性聚合物0.1-5，水85-95，硫酸铜0-2。CN200810228074.5公开一种抑尘剂，它的组成如下：水∶聚乙烯醇再分散胶粉∶羧甲基纤维素＝91.5～99.29∶0.5～5∶0.2～3。将它喷洒在物料表面时，可在表面形成连续且具有一定强度的硬壳，分散的物料被封闭在硬壳下面，从而具有防尘作用。CN200810006713.3公开一种粉体材料抑尘剂，它的组成如下：0.1-0.7％水溶性聚丙烯酸酯、0.1-0.5％聚丙烯酰胺、0.15-1.5％聚丙烯酸钠、0.5-1.5％表面活性剂和97-99％水组成。CN200910080877.5公开一种煤炭抑尘剂，它的组成如下：0.5～1.5重量％的羧甲基纤维素钠；0.5～1.5重量％的羧基淀粉钠；0.1～0.3重量％的甘油；96.7～98.9重量％的水。CN200910265220.6公开一种煤炭抑尘剂，它的组成如下：木质素磺酸钠20％～30％、丙烯酸12％～18％、双氧水0.4％～0.6％、氯化钙5％、四硼酸钠0.5％、甲基硅酸钠3％和水43％～59％。CN201019114060.5公开一种环保型煤炭抑尘剂，它的组成如下：1.0～2.0％的改性纤维素或改性淀粉，0.3～3.0％的纳米粒子母体和90.0～98.7％的水，把它喷洒或涂敷于煤炭表面，能使煤炭在表面形成一固化层，避免煤炭在铁路运输过程中对沿线的扬尘污染和煤炭的扬尘损失，并且不会导致环境污染。对铁路运输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。但是，这些抑尘剂并没有涉及用于铁矿粉的抑尘剂。由于铁矿粉具有特别的化学性质以及日益对环境的严重影响，迫切需要一种抑尘效率高、经济实用的铁矿石抑尘剂，因此，本发明人经过大量试验研究，终于完成了本发明。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种铁矿石抑尘剂组合物。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明涉及一种铁矿石抑尘剂组合物。所述的铁矿石抑尘剂组合物由以重量计的下述组分组成：

丁苯胶乳 1-10重量份

水溶性高分子材料 0.5-5.0重量份

表面活性剂 0.001-1.0重量份

水 100-200重量份。

根据本发明的一种优选实施方式，所述的铁矿石抑尘剂组合物由以重量计的下述组分组成：

丁苯胶乳 2-8重量份

水溶性高分子材料 1.0-4.0重量份

表面活性剂 0.01-0.8重量份

水 120-180重量份。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的铁矿石抑尘剂组合物由以重量计的下述组分组成：

丁苯胶乳 4-6重量份

水溶性高分子材料 1.5-3.0重量份

表面活性剂 0.1-0.6重量份

水 140-160重量份。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述水溶性高分子材料选自羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、变性淀粉或聚丙烯酰胺。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述水溶性高分子材料选自羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇或聚丙烯酰胺。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺或貂油酰胺丙基胺。

下面将更详细地描述本发明。

本发明涉及一种铁矿石抑尘剂组合物。

本发明的铁矿石抑尘剂是由丁苯胶乳与水溶性高分子材料复配，再添加表面活性剂，用水溶解而成的一种高分子水分散液，把这种高分子水分散液喷洒在铁矿石、矿粉表面形成可降解的高分子粘结固化层，该固化层具有一定强度和韧性，受雨水、暴晒环境影响小，也不影响铁矿石加工。在矿粉表面形成这种固化层可以达到防扬尘的目的，不影响矿石的运输装卸。本发明的铁矿石抑尘剂还可广泛应用于矿石抑尘、路面防尘和沙砾固定等领域。

所述的铁矿石抑尘剂组合物由以重量计的下述组分组成：

丁苯胶乳 1-10重量份

水溶性高分子材料 0.5-5.0重量份

表面活性剂 0.001-1.0重量份

水 100-200重量份。

丁苯胶乳是由丁二烯和苯乙烯聚合而成的，根据苯乙烯含量的不同，可以分为S/B胶乳(苯乙烯含量超过45％)和SBR胶乳(苯乙烯含量低于45％)。在合成中通常加入羧酸作为第三单体，因此丁苯胶乳通常泛称羧基丁苯胶乳。所述的羧酸通常为丙烯酸和甲基丙烯酸，其在丁苯胶乳中的含量不超过5％。所述的丁苯胶乳是把丁苯乳液浓缩成高固体物含量的胶乳，可直接使用。它通常只是作天然胶乳的代用品，如制造海绵橡胶等，其用途扩展至非橡胶制品，如用以浸渍纤维和织物，可改善其抗水、防皱、耐磨和手感等性能；用以处理纸张，可赋予耐磨、耐挠曲、防水等性能，并可增强对油墨的吸附力等；水泥砂浆中加入少量丁苯胶乳，可改善水泥的防水性和弹性；丁苯胶乳还可直接用作胶粘剂、涂料等。在合成胶乳中丁苯胶乳的总耗量约占80％。

在本发明的铁矿石抑尘剂组合物中，所述的丁苯胶乳的含量为1-10重量份。如果所述的丁苯胶乳的含量低于1.0重量份，则本发明的铁矿石抑尘剂组合物会无法达到有效的抑尘效果；如果所述的丁苯胶乳含量高于10重量份，则本发明的铁矿石抑尘剂组合物会由于产生的固化层太厚而影响铁矿石的冶炼。

因此，优选地，所述的丁苯胶乳的含量是2-8重量份。

更优选地，所述的丁苯胶乳的含量是4-6重量份。

本发明使用的丁苯胶乳是目前市场上大量销售的产品。

所述的水溶性高分子材料选自羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、变性淀粉或聚丙烯酰胺。

羧甲基纤维素钠又称羧甲基纤维素钠盐，羧甲基纤维素，属阴离子型纤维素醚，为白色或乳白色纤维状粉末或颗粒，无臭、无味，具吸湿性。易于分散在水中成澄明胶状液，在乙醇等有机溶媒中不溶。羧甲基纤维素钠通常是由天然纤维素与苛性碱及一氯醋酸反应后制得的一种阴离子型高分子化合物。它可作为絮凝剂、螯合剂、乳化剂、增稠剂、保水剂、上浆剂、成膜材料等，还广泛应用于电子、农药、皮革、塑料、印刷、陶瓷、日用化工等领域。

聚乙烯醇是一种高分子聚合物，无臭、无毒，外观为白色或微黄色絮状、片状或粉末状固体。分子式为(C₂H₄O)_n，部分醇解聚乙烯醇分子式为-(C₂H₄O)_n-(C₄H₆O₂)_m-。聚乙烯醇有较好的化学稳定性及良好的绝缘性、成膜性。聚乙烯醇的水溶性随醇解度和粘度的不同而稍有差异。

变性淀粉例如有物理变性淀粉，像预糊化淀粉、γ射线、超高频辐射处理淀粉、机械研磨处理淀粉、湿热处理淀粉等；化学变性淀粉，像酸解淀粉、氧化淀粉、焙烤糊精等；还如交联淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、接枝淀粉等；酶法变性淀粉，像α、β、γ-环状糊精、麦芽糊精、直链淀粉等；复合变性淀粉，采用两种以上处理方法得到的变性淀粉，像氧化交联淀粉、交联酯化淀粉等。本发明可以使用上述各种类型的淀粉。

聚丙烯酰胺为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的磨擦阻力，按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型。本发明可以使用上述各种类型的聚丙烯酰胺。

优选地，所述水溶性高分子材料选自羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇或聚丙烯酰胺。

在本发明的铁矿石抑尘剂组合物中，所述的水溶性高分子材料的含量为0.5-5.0重量份重量份。如果所述的水溶性高分子材料的含量低于0.5重量份，则本发明的铁矿石抑尘剂组合物会难以达到良好的抑尘效果；如果所述的水溶性高分子材料含量高于5.0重量份，则本发明的铁矿石抑尘剂组合物会因为原材料成本过高而难以投入实际应用。

因此，优选地，所述的水溶性高分子材料的含量是1.0-4.0重量份。

更优选地，所述的水溶性高分子材料的含量是1.5-3.0重量份。

本发明使用的水溶性高分子材料是目前市场上销售的产品，例如威怡化工(苏州)有限公司销售的羧甲基纤维素钠；三维集团公司以商品名聚乙烯醇销售的聚乙烯醇；任丘市燕兴化工有限公司以商品名玉米改性(变性)淀粉销售的变性淀粉；日本三井公司以商品名聚丙烯酰胺销售的聚丙烯酰胺。

在本发明中，使用表面活性剂的目的在于增进抑尘剂与矿物表面的亲和效果。所述的表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺或貂油酰胺丙基胺。

在本发明的组合物中，所述的表面活性剂的含量是0.001-1.0重量份。如果所述的表面活性剂的含量低于0.001重量份，则本发明的铁矿石抑尘剂组合物会因为表面活性剂的分量太低而无法达到增进抑尘剂与矿物表面的亲和效果的作用；如果所述的表面活性剂的含量高于1.0重量份，则本发明的铁矿石抑尘剂组合物会表面活性剂的分量太高而影响固化效果。

因此，优选地，所述的表面活性剂的含量是0.01-0.8重量份。

更优选地，所述的表面活性剂的含量是0.1-0.6重量份。

本发明使用的表面活性剂是目前市场上销售的产品，例如南京苏如化工有限公司以商品名十二烷基苯磺酸钠销售的十二烷基苯磺酸钠；广州市弘旺化工有限公司以商品名椰子油脂肪酸二乙醇酰胺销售的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺；上海奥利(OLI)生物科技有限公司公司以商品名温和型表面活性剂销售销售的貂油酰胺丙基胺。

本发明铁矿石抑尘剂的制备方法包括下述步骤：

A、0.5-5.0重量份本发明水溶性高分子材料用100-200重量份水进行溶解，得到一种溶液；

B、往所述溶液中加入1-10重量份丁苯胶乳；

C、然后加入0.001-1.0重量份表面活性剂，搅拌均匀，得到本发明的铁矿石抑尘剂。

本发明的铁矿石抑尘剂经稀释后使用喷洒设备喷洒在铁矿石、矿粉表面上，随着水分的蒸发，本发明的铁矿石抑尘剂在铁矿石、矿粉表面上形成1-3厘米的固化层，固化层将大块、颗粒、粉末状的铁矿石粘结在一起，具有一定的强度和韧性，在风蚀状况下，它们能够有效抑制矿石扬尘。这种固化层在机械力的破坏下，可能破碎成为1-5厘米的颗粒，这样不影响矿石转运、储存与加工。

本发明不同组成铁矿石抑尘剂的粘度与固化层厚度进行了测定。其中：

粘度是根据GB/T10247方法进行测定的。

固化层厚度是根据一般厚度测量方法进行测定的。

其试验结果列于表1。

表1：不同组成铁矿石抑尘剂的粘度与固化层厚度测定结果

从应用数据可以看出，铁矿石抑尘剂随着粘度的升高，所形成的固化层厚度有所降低，但对固化效果影响较小。

并且，使用上述不同组成铁矿石抑尘剂对铁矿石抑尘效果进行了试验。

试验条件：30m/s风速下吹蚀5min。

试验结果列于表2。

表2：不同组成铁矿石抑尘剂的铁矿石抑尘效果

本发明铁矿石抑尘剂不仅限于铁矿石的扬尘防治应用，还可用于土壤的沙漠化治理、建筑工地防尘和其他矿石的防尘。铁矿石抑尘剂无毒、无副作用、不会对环境产生污染，价格低廉、性能优异，原料易于购买、使用配制方法简单。

[有益效果]

本发明的有益效果是：本发明的铁矿石抑尘剂能够在铁矿石、矿粉表面上形成具有一定强度和韧性的固化层，将大块、颗粒、粉末状铁矿石粘结在一起，从而能够有效抑制铁矿粉扬尘。本发明铁矿石抑尘剂还可用于土壤的沙漠化治理、建筑工地防尘和其他矿石的防尘，不会对环境产生污染。

【具体实施方式】

实施例1：本发明的铁矿石抑尘剂

制备方法如下：

A、5.0重量份羧甲基纤维素钠水溶性高分子材料用200重量份水进行溶解，得到一种溶液；

B、往所述溶液中加入1.0重量份丁苯胶乳；

C、然后加入0.001重量份椰子油脂肪酸二乙醇酰胺表面活性剂，搅拌均匀，得到本发明的铁矿石抑尘剂。

采用在本说明书中描述的方法测定了所述铁矿石抑尘剂的粘度352mPa·S、固化层厚度11mm与固化层硬度63.2kPa。

采用在本说明书中描述的方法测定了所述铁矿石抑尘剂的铁矿石抑尘效果风蚀率为0.21％。

实施例2：本发明的铁矿石抑尘剂

制备方法如下：

A、0.5重量份聚乙烯醇(聚合度1700，醇解度88)水溶性高分子材料用100重量份水进行溶解，得到一种溶液；

B、往所述溶液中加入1.0重量份丁苯胶乳；

C、然后加入1.0重量份十二烷基苯磺酸钠表面活性剂，搅拌均匀，得到本发明的铁矿石抑尘剂。

采用在本说明书中描述的方法测定了所述铁矿石抑尘剂的粘度11mPa·S、固化层厚度17mm与固化层硬度37.1kPa。

采用在本说明书中描述的方法测定了所述铁矿石抑尘剂的铁矿石抑尘效果风蚀率为0.13％。

实施例3：本发明的铁矿石抑尘剂

制备方法如下：

A、4.0重量份聚丙烯酰胺水溶性高分子材料用180重量份水进行溶解，得到一种溶液；

B、往所述溶液中加入2.0重量份丁苯胶乳；

C、然后加入0.01重量份貂油酰胺丙基胺表面活性剂，搅拌均匀，得到本发明的铁矿石抑尘剂。

采用在本说明书中描述的方法测定了所述铁矿石抑尘剂的粘度23mPa·S、固化层厚度15mm与固化层硬度34.8kPa。

采用在本说明书中描述的方法测定了所述铁矿石抑尘剂的铁矿石抑尘效果风蚀率为0.08％。

实施例4：本发明的铁矿石抑尘剂

制备方法如下：

A、1.0重量份羧甲基纤维素钠水溶性高分子材料用120重量份水进行溶解，得到一种溶液；

B、往所述溶液中加入8.0重量份丁苯胶乳；

C、然后加入0.8重量份椰子油脂肪酸二乙醇酰胺表面活性剂，搅拌均匀，得到本发明的铁矿石抑尘剂。

采用在本说明书中描述的方法测定了所述铁矿石抑尘剂的粘度152mPa·S、固化层厚度13mm与固化层硬度51.3kPa。

采用在本说明书中描述的方法测定了所述铁矿石抑尘剂的铁矿石抑尘效果风蚀率为0.16％。

实施例5：本发明的铁矿石抑尘剂

制备方法如下：

A、3.0重量份聚乙烯醇(聚合度1700，醇解度88)水溶性高分子材料用160重量份水进行溶解，得到一种溶液；

B、往所述溶液中加入4.0重量份丁苯胶乳；

C、然后加入0.1重量份十二烷基苯磺酸钠表面活性剂，搅拌均匀，得到本发明的铁矿石抑尘剂。

采用在本说明书中描述的方法测定了所述铁矿石抑尘剂的粘度19mPa·S、固化层厚度18mm与固化层硬度32.9kPa。

采用在本说明书中描述的方法测定了所述铁矿石抑尘剂的铁矿石抑尘效果风蚀率为0.09％。

实施例6：本发明的铁矿石抑尘剂

制备方法如下：

A、1.5重量份聚丙烯酰胺水溶性高分子材料用140重量份水进行溶解，得到一种溶液；

B、往所述溶液中加入6.0重量份丁苯胶乳；

C、然后加入0.6重量份貂油酰胺丙基胺表面活性剂，搅拌均匀，得到本发明的铁矿石抑尘剂。

采用在本说明书中描述的方法测定了所述铁矿石抑尘剂的粘度32mPa·S、固化层厚度16mm与固化层硬度57.6kPa。

采用在本说明书中描述的方法测定了所述铁矿石抑尘剂的铁矿石抑尘效果风蚀率为0.12％。

对比实施例1

使用目前市场上销售的其它抑尘剂进行了抑尘试验，按照与实施例1-3中描述的同样方法进行了固化层厚度与固化层硬度测定以及铁矿石抑尘效果试验，这些试验结果列于表3中。

表3：固化层厚度、固化层硬度与抑尘效果试验结果

由表3的结果可以看出，本发明的铁矿石抑尘剂(序号1-3)与现有技术(序号4)相比具有固化层厚度高、固化层硬度高、风蚀率小等优异效果。

Claims

1.一种铁矿石抑尘剂组合物，其特征在于它由以重量计的下述组分组成：

所述水溶性高分子材料选自羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、变性淀粉或聚丙烯酰胺；

所述的表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺或貂油酰胺丙基胺。

2.根据权利要求1所述铁矿石抑尘剂组合物，其特征在于它由以重量计的下述组分组成：

3.根据权利要求1所述铁矿石抑尘剂组合物，其特征在于它由以重量计的下述组分组成：

4.根据权利要求1所述铁矿石抑尘剂组合物，其特征在于所述水溶性高分子材料选自羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇或聚丙烯酰胺。