CN102559145A - 一种抑尘覆盖剂 - Google Patents
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Abstract
一种抑尘覆盖剂，主要由以下原料组成：天然淀粉、水、丙烯酸、30%氢氧化钠、引发剂和交联剂；所述原料经过可控制的反应制备出以水为分散体系的浆液，该浆液为白色或淡黄色半透明液体，粘度范围为7~100cP。
Description
技术领域
本发明涉及到一种抑尘覆盖剂，更具体的说，是一种控制煤粉、矿粉、渣土运输、市政建设、露天矿山开采、裸土地面等粉尘飞扬的抑尘覆盖剂。
背景技术
我国是煤炭生产和消费大国，每年都有大量煤炭从生产地通过火车、汽车等运输工具运送到消费地，在运输过程中会产生大量的煤尘，不仅污染环境，也导致大量煤炭损失。另外，由于运量大，火车密度高，火车在隧道内穿行时引起的强大气流卷起的煤尘不仅严重污染隧道环境，而且隧道内煤尘的清除需要花费大量的人力物力，当隧道内煤尘达到一定浓度值时遇到火星还容易发生爆炸，同时隧道内粉尘增多会导致能见度降低，进而对运输安全构成严重威胁。因此，煤炭运输过程中的抑尘处理是一个世界性的难题。
与此同时，由于我国处于经济高速发展时期，建设项目多，各种市政建筑工程现场、物料堆场、拆迁场地及其它裸土地面等开放性扬尘场地引起的粉尘污染极大地危害了人们的正常生活和身体健康，破坏了生态环境。有资料显示，粉尘污染目前已成为我国城市面临的普遍问题，使得城市的大气环境质量进一步恶化，因此，粉尘飞扬所造成的环境污染越来越受到社会各界人士的广泛关注。
另外，随着我国露天矿山生产强度的不断加大，机械化水平的日益提高，必然导致在生产作业中的粉尘污染日趋严重。据统计，运输设备的产尘量为各露天开采作业之首，是露天矿山最大的粉尘污染源。路面扬尘不仅严重损害工作人员的身体健康，而且还污染矿区周围的环境，破坏生态系统。此外，扬尘进入运输汽车内，能缩短发动机的使用寿命，增加车辆保养、维修费用及耗油量。当路面扬尘的浓度较高时，还妨碍司机的安全驾驶，造成撞车、翻车等事故，直接影响矿山的安全生产和经济效益。
临时性施工场地（如市政建设、物料堆场、拆迁场地、露天矿山开采及其它裸土地面）抑尘的措施有采用密布网、编织布覆盖的方法，覆盖法抑尘虽然简单有效，但成本较高，且覆盖物使用后废弃又造成了新的环境污染。有的采用压实或硬化处理以及播种绿化的方法，但不适用临时性施工场地。有的采用洒水防尘的方法，但这种方法仅适用于气温为零度以上条件下的永久性混凝土中面，在露天矿山采场内很少使用。而露天矿山多为碎石路面，还有一部分为土质路面，如果洒水不及时以及洒水量不当，路面处于干湿交替状况，则路面微细粉尘含量将增多，路况更恶化，不仅达不到良好的抑尘效果，还浪费了大量的水资源。虽然有些国家在露天场所也尝试采用了比较新颖的洒水抑尘方法，如水雾除尘、泡沫除尘、磁化水除尘、高压水除尘以及人工降雪除尘等，但这些除尘方法所需设备费用较高以及技术不成熟而使其推广应用受到一定的限制。
针对粉状煤料堆放或运输过程中产生的风力扬尘问题，国内外推出了多种不同类型的表面抑尘剂。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、大气的侵袭。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2L/m2的量进行喷洒，试验表明用覆盖剂的煤堆经数月的雨、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%~1.2%的粘结剂和保水剂和水溶液喷哂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，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。专利（200710306831.1）介绍了一种散煤运输封尘剂及其使用方法，所述的封尘剂包括水、聚乙烯醇、甲基纤维、海藻酸钠、二甲基硅油。
上述的各类表面覆盖剂（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地使用和推广，降低成本是非常重要的因素。封尘剂的成本决定于原料成本和制备过程成本，因此覆盖剂的原料成本和制备工艺的选择对成本控制尤为重要。有些类型的覆盖剂的原材料选择了聚乙烯醇、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系时强调保水剂的作用，配方中加入了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，这大大地加大了封尘剂的成本，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，失去了使用和推广价值。
2、相当多的覆盖剂（封尘剂）所用原料及制备过程中有酸性介质存在，对反应器和贮存容器所用材质有耐酸腐蚀性要求。
3、覆盖剂（封尘剂）是以水为流动介质的，对于喷洒到煤料、露天矿山裸露地面、建筑工程、拆迁现场的抑尘覆盖剂必须考虑抑尘对象的表面疏水性。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，在使用过程中影响覆盖防护效果。
为此，研究开发一种适应性广、抑尘性能好、原料来源广泛、综合成本低廉、制备工艺简单、环境友好的抑尘覆盖剂，解决上述各种扬尘污染和资源浪费问题，具有重大的环境效益、经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的的提供一种适应性广、抑尘性能好、原料来源广泛、综合成本低廉、制备工艺简单、环境友好的抑尘覆盖剂和制备方法。
实现本发明的技术方案是：一种抑尘覆盖剂，主要由以下原料组成：天然淀粉、水、丙烯酸、30%氢氧化钠、引发剂和交联剂；所述原料经过可控制的反应制备出以水为分散体系的浆液，该浆液为白色或淡黄色半透明液体，粘度范围为7~100cP。
上述技术方案中，其中天然淀粉为：玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉或它们的混合物；其中交联剂为：环氧氯乙烷、环氧氯乙丙烷、丙三醇、1-3%N,N-亚甲基双丙烯酰胺水溶液中的一种或两种；其中引发剂为：2%~3% 过硫酸铵水溶液、1%~5% 过硫酸钠水溶液、1%~5% 过硫酸钾水溶液、30%过氧化氢、1%~3%亚硫酸钠水溶液、1%~3%硫酸亚铁铵水溶液、1%~5%高锰酸钾水溶液、1%~5%硝酸铈氨水溶液和二硫化碳中的一种或两种。
作为本发明的进一步改进，所述原料组分按重量比为：天然淀粉3~10份、水35~50份、丙烯酸10~20份、30%氢氧化钠30~40份、引发剂5~15份和交联剂1~5份。
所述可控制的反应为采用如下步骤：
（1）将丙烯酸和30%氢氧化钠混合配制成丙烯酸钠溶液备用；
（2）将天然淀粉与水充分混合均匀，加热至75~80℃后恒温糊化１小时；
（3）停止加热，使反应釜内温度降至45~50℃后恒温，通入氮气置换掉反应釜内的空气；
（4）将配置好的丙烯酸钠溶液、引发剂和交联剂依次加入到反应釜中，持续通入氮气，缓慢搅拌下恒温反应3小时后，降温至室温。
本发明生产方法的优点在于：所用原料来源广泛、可靠，价格低廉，制备工艺简单，综合成本低廉，对喷洒设备和工艺要求低。所制得的抑尘覆盖剂能快速形成一定厚度的具有高强度的覆盖层，能经受剧烈颠簸和强风的侵袭而不被破坏。
具体实施方式
下面结合实施例做进一步说明。
实施例1
一种抑尘覆盖剂，主要由以下列重量比的原料组成，其原料组分按重量比为：玉米淀粉3份、水35份、丙烯酸10份、30%氢氧化钠30份、2%~3% 过硫酸铵水溶液5份和环氧氯乙烷1份；所述原料经过下列反应过程，制备出以水为分散体系的浆液，该浆液为白色或淡黄色半透明液体，粘度范围为7cP。反应过程为：
（1）将10份丙烯酸和30%氢氧化钠混合配制成丙烯酸钠溶液备用；
（2）将玉米淀粉3份与35份水充分混合均匀，加热至75℃后恒温糊化１小时；
（3）停止加热，使反应釜内温度降至45℃后恒温，通入氮气置换掉反应釜内的空气；
（4）将配置好的丙烯酸钠溶液、5份2%~3% 过硫酸铵水溶液和5份环氧氯乙烷依次加入到反应釜中，持续通入氮气，缓慢搅拌下恒温反应3小时后，降温至室温。
实施例2
一种抑尘覆盖剂，主要由以下列重量比的原料组成，其原料组分按重量比（是百分比还是按份？）为：小麦淀粉10份、水50份、丙烯酸20份、30%氢氧化钠40份、1%~5% 过硫酸钠水溶液15份和环氧氯乙丙烷5份；所述原料经过下列反应过程，制备出以水为分散体系的浆液，该浆液为白色或淡黄色半透明液体，粘度范围为100cP。反应过程为：
（1）将20份丙烯酸和30%氢氧化钠40份混合配制成丙烯酸钠溶液备用；
（2）小麦淀粉10份与50份水充分混合均匀，加热至80℃后恒温糊化１小时；
（3）停止加热，使反应釜内温度降至50℃后恒温，通入氮气置换掉反应釜内的空气；
（4）将配置好的丙烯酸钠溶液、1%~5% 过硫酸钠水溶液15份和环氧氯乙丙烷5份加入到反应釜中，持续通入氮气，缓慢搅拌下恒温反应3小时后，降温至室温。
实施例3
一种抑尘覆盖剂，主要由以下列重量比的原料组成，其原料组分按重量比为：马铃薯淀粉6份、水42份、丙烯酸15份、30%氢氧化钠35份、1%~5% 过硫酸钾水溶液10份和丙三醇3份；所述原料经过下列反应过程，制备出以水为分散体系的浆液，该浆液为白色或淡黄色半透明液体，粘度范围为52cP。反应过程为：
（1）将15份丙烯酸和30%氢氧化钠35份混合配制成丙烯酸钠溶液备用；
（2）马铃薯淀粉6份与42份水充分混合均匀，加热至78℃后恒温糊化１小时；
（3）停止加热，使反应釜内温度降至46℃后恒温，通入氮气置换掉反应釜内的空气；
（4）将配置好的丙烯酸钠溶液、1%~5% 过硫酸钾水溶液10份和丙三醇3份加入到反应釜中，持续通入氮气，缓慢搅拌下恒温反应3小时后，降温至室温。
实施例4
一种抑尘覆盖剂，主要由以下列重量比的原料组成，其原料组分按重量比为：红薯淀粉8份、水45份、丙烯酸18份、30%氢氧化钠36份、30%过氧化氢12份和1-3%N,N-亚甲基双丙烯酰胺水溶液4份；所述原料经过下列反应过程，制备出以水为分散体系的浆液，该浆液为白色或淡黄色半透明液体，粘度范围为60cP。反应过程为：
（1）将18份丙烯酸和30%氢氧化钠36份混合配制成丙烯酸钠溶液备用；
（2）红薯淀粉8份与45份水充分混合均匀，加热至80℃后恒温糊化１小时；
（3）停止加热，使反应釜内温度降至48℃后恒温，通入氮气置换掉反应釜内的空气；
（4）将配置好的丙烯酸钠溶液、30%过氧化氢12份和1-3%N,N-亚甲基双丙烯酰胺水溶液4份加入到反应釜中，持续通入氮气，缓慢搅拌下恒温反应3小时后，降温至室温。
实施例5
一种抑尘覆盖剂，主要由以下列重量比的原料组成，其原料组分按重量比为：红薯淀粉和小麦淀粉混合物8份、水45份、丙烯酸18份、30%氢氧化钠38份、环氧氯乙丙烷与1-3%N,N-亚甲基双丙烯酰胺混合水溶液4份和1%~3%亚硫酸钠与硫酸亚铁铵混合水溶液11份；所述原料经过下列反应过程，制备出以水为分散体系的浆液，该浆液为白色或淡黄色半透明液体，粘度范围为65cP。反应过程为：
（1）将18份丙烯酸和30%氢氧化钠38份混合配制成丙烯酸钠溶液备用；
（2）红薯淀粉和小麦淀粉混合物8份与45份水充分混合均匀，加热至75℃后恒温糊化１小时；
（3）停止加热，使反应釜内温度降至50℃后恒温，通入氮气置换掉反应釜内的空气；
（4）将配置好的丙烯酸钠溶液、环氧氯乙丙烷与1-3%N,N-亚甲基双丙烯酰胺混合水溶液4份和1%~3%亚硫酸钠与硫酸亚铁铵混合水溶液11份加入到反应釜中，持续通入氮气，缓慢搅拌下恒温反应3小时后，降温至室温。
实施例6
一种抑尘覆盖剂，主要由以下列重量比的原料组成，其原料组分按重量比为：玉米淀粉和马铃薯淀粉混合物9份、水40份、丙烯酸16份、30%氢氧化钠36份、丙三醇与1-3%N,N-亚甲基双丙烯酰胺混合水溶液4份和1%~5%高锰酸钾与1%~5%硝酸铈氨混合水溶液10份；所述原料经过下列反应过程，制备出以水为分散体系的浆液，该浆液为白色或淡黄色半透明液体，粘度范围为60cP。反应过程为：
（1）将18份丙烯酸和30%氢氧化钠38份混合配制成丙烯酸钠溶液备用；
（2）红薯淀粉和小麦淀粉混合物8份与45份水充分混合均匀，加热至78℃后恒温糊化１小时；
（3）停止加热，使反应釜内温度降至48℃后恒温，通入氮气置换掉反应釜内的空气；
（4）将配置好的丙烯酸钠溶液、环氧氯乙丙烷与1-3%N,N-亚甲基双丙烯酰胺混合水溶液4份和1%~3%亚硫酸钠与硫酸亚铁铵混合水溶液11份加入到反应釜中，持续通入氮气，缓慢搅拌下恒温反应3小时后，降温至室温。
Claims (6)
1. 一种抑尘覆盖剂，其特征在于，主要由以下原料组成：天然淀粉、水、丙烯酸、30%氢氧化钠、引发剂和交联剂；所述原料经过可控制的反应制备出以水为分散体系的浆液，该浆液为白色或淡黄色半透明液体，粘度范围为7~100cP。
2. 根据权利要求1所述的抑尘覆盖剂，其特征在于，所述天然淀粉为：玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉或它们的混合物。
3. 根据权利要求1所述的抑尘覆盖剂，其特征在于，所述交联剂为：环氧氯乙烷、环氧氯乙丙烷、丙三醇、1-3%N,N-亚甲基双丙烯酰胺水溶液中的一种或两种。
4. 根据权利要求1所述的抑尘覆盖剂，其特征在于，所述引发剂为：2%~3% 过硫酸铵水溶液、1%~5% 过硫酸钠水溶液、1%~5% 过硫酸钾水溶液、30%过氧化氢、1%~3%亚硫酸钠水溶液、1%~3%硫酸亚铁铵水溶液、1%~5%高锰酸钾水溶液、1%~5%硝酸铈氨水溶液和二硫化碳中的一种或两种。
5. 根据权利要求1所述的抑尘覆盖剂，其特征在于，所述原料组分按重量比为：天然淀粉3~10份、水35~50份、丙烯酸10~20份、30%氢氧化钠30~40份、引发剂5~15份和交联剂1~5份。
6. 根据权利要求1所述的抑尘覆盖剂，其特征在于，所述可控制的反应为采用如下步骤：
（1）将丙烯酸和30%氢氧化钠混合配制成丙烯酸钠溶液备用；
（2）将天然淀粉与水充分混合均匀，加热至75~80℃后恒温糊化１小时；
（3）停止加热，使反应釜内温度降至45~50℃后恒温，通入氮气置换掉反应釜内的空气；
（4）将配置好的丙烯酸钠溶液、引发剂和交联剂依次加入到反应釜中，持续通入氮气，缓慢搅拌下恒温反应3小时后，降温至室温。
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