CN102604597B - 煤炭抑尘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种煤炭抑尘剂及其制备方法，该煤炭抑尘剂由以下重量百分含量的组分组成：醋酸乙烯-乙烯共聚乳液10～20％、淀粉10～20％、聚乙烯醇3～6％、羧甲基纤维素钠1～3％，其余组分为水。本发明提供的煤炭抑尘剂具有以下优点：因其中不包含无机物，煤炭在燃烧过程中不会产生多余的灰分，不会对煤炭的质量产生影响；成膜固化速度快，实际应用效率高；具有抑尘和防水功能，避免了运输过程中下雪等高湿度天气对煤炭的影响；成本低廉，适合大规模的煤炭长途运输过程中使用，尤其适合低阶煤炭的抑尘。

Description

煤炭抑尘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及煤炭运输领域，具体而言涉及一种煤炭抑尘剂及其制备方法。

背景技术

煤炭是重要的基础能源之一，在中国的能源消费结构中约占70％左右。煤炭大量的开采、储放和运输产生了严重的煤尘污染，为此，进行煤炭运输过程中煤表面固化的研究有重要的现实意义，同时也对其他细粉矿料等散体物料在运输中引起的损失和污染问题的解决也有一定的参考价值。

目前，对煤炭运输过程中煤炭散落的方法有加盖法、篷布遮盖法、洒水法和喷洒化学抑尘剂法，其中，对煤尘污染治理的效果最好、成本最低的方法就是喷洒化学抑尘剂法。目前国内已经有很多对于煤炭抑尘剂的研究，而且就煤炭抑尘剂提出了专利申请，其中，中国专利CN101747866A公布了一种用木质素、磺酸钠、丙烯酸、双氧水、氯化钙、四硼酸钠和甲基硅酸钠等为原料的煤炭抑尘剂；中国专利CN101805590A公布了一种用改性纤维素或改性淀粉、改性纳米粒子等为原料的新型核膜结构的煤炭抑尘剂；中国专利CN101775267A公布了一种用改性纤维素或改性淀粉、纳米粒子母体等为原料的环保型煤炭抑尘剂；中国专利CN101787261A公布了一种用改性纤维素或改性淀粉、纳米粒子母体、乙醇等为原料的核膜结构的煤炭抑尘剂；中国专利CN101457137A公布了一种抑尘剂的主要化学成分为烷基酚醚、十二烷基苯、AES等；中国专利CN101348706A公布了一种用水溶性聚合物、改性纤维素类水溶性聚合物、硫酸铜等为原料的铁路煤炭运输抑尘剂；中国专利CN101508884A公布了一种用羧甲基纤维素钠、羧基淀粉钠和甘油等为原料的煤炭抑尘剂，中国专利CN101230253A公布了一种用聚乙烯醇、甲基纤维素、海藻酸钠、二甲基硅油等为原料的散煤运输封尘剂。

但是，包括上述专利申请在内的用于煤炭运输过程中的抑尘剂，大部分选用纤维素类或淀粉类物质为原料，其防水性能较差，固化速度也难以提升，不利于经过提质后低阶煤炭的运输，而且抑尘剂中的无机物在煤炭燃烧时容易产生多余的灰分引起环境污染。

发明内容

本发明旨在提供一种煤炭抑尘剂及其制备方法，以解决现有技术中的煤炭抑尘剂固化速度慢，防水性较差的问题。

本发明提供了一种煤炭抑尘剂，煤炭抑尘剂由以下重量百分含量的组分组成：醋酸乙烯-乙烯共聚乳液10～20％、淀粉10～20％、聚乙烯醇3～6％、羧甲基纤维素钠1～3％，其余组分为水。

进一步地，上述醋酸乙烯-乙烯共聚乳液中醋酸乙烯中固含量为30～50wt％。

进一步地，上述聚乙烯醇的平均聚合度(n)为2400～2500。

进一步地，上述煤炭抑尘剂由以下重量百分含量的原料组成：20％的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、20％的淀粉、3％的聚乙烯醇、2％的羧甲基纤维素钠和55％的水。

进一步地，上述煤炭抑尘剂由以下重量百分含量的原料组成：15％的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、20％的淀粉、6％的聚乙烯醇、1％的羧甲基纤维素钠和58％的水。

本发明还提供了一种上述煤炭抑尘剂的制备方法，包括以下步骤：1)按比例称取淀粉，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠和水；2)将淀粉糊化，得到糊化淀粉；以及3)将上述醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、糊化淀粉、聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠加入水中搅拌至无沉淀物，形成煤炭抑尘剂。

进一步地，上述步骤2)的淀粉糊化温度为70～90℃。

进一步地，上述步骤3)进一步包括：A将聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠加入到第一部分水中，进行第一次搅拌形成没有沉淀物的混合溶液；B向混合溶液中加入醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、糊化淀粉和剩余的水，进行第二次搅拌形成煤炭抑尘剂。

进一步地，上述步骤A中第一次搅拌过程在70～90℃条件下进行。

进一步地，上述步骤B中第二次搅拌时间为10～20min。

根据本发明的煤炭抑制剂，由质量百分含量为10～20％的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、10～20％的淀粉、3～6％的聚乙烯醇、1～3％的羧甲基纤维素钠和水组成，因其中不包含无机物，煤炭在燃烧过程中不会产生多余的灰分，不会对煤炭的质量产生影响；成膜固化速度块，实际应用效率高；具有抑尘和防水功能，避免了运输过程中下雪等高湿度天气对煤炭的影响；成本低廉，适合大规模的煤炭长途运输过程中使用，尤其适合低阶煤炭的抑尘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的实施例中的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本发明，而不能限制本发明，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

在本发明的一种典型的实施方式中，本发明提供了一种煤炭抑尘剂，煤炭抑尘剂由以下重量百分含量的组分组成：醋酸乙烯-乙烯共聚乳液10～20％、淀粉10～20％、聚乙烯醇3～6％、羧甲基纤维素钠1～3％，其余组分为水。

本发明应用的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液中，存在醋酸乙烯单体和乙烯单体，由于乙烯分子链的存在，使得醋酸乙烯聚合物分子链中的乙酰基不再连续排列，一方面，减小了空间阻碍，有利于醋酸乙烯-乙烯共聚物和抑尘剂中其他组分的接触，促进了各组分之间的互溶性；另一方面，由于乙烯分子链的引入，增加了憎水基团的数量，憎水基团有利于水的挥发，从而提高了抑尘剂的固化速率，并使抑尘剂具有防水功能。同时，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液具有黏结性和成膜性，结合聚乙烯醇良好的成膜性，两者协同作用使得抑尘剂在煤炭表面形成比较均匀的薄膜，膜的性能也得到优化，能够更好的抑制运输过程中煤尘的污染。

羧甲基纤维素钠主要用于增加粘性，强化抑尘剂与煤炭表面的黏结性，但是，价格相对较高；本发明使用淀粉作为原料以代替部分羧甲基纤维素钠，一方面是因为淀粉价格低廉，另一方面淀粉具备一定的胶黏性，但是由于淀粉过多会不利于抑尘剂的干固化，减慢固化速度，因此，淀粉在抑尘剂中的质量含量必须控制在一定的范围内，本发明正是利用淀粉和羧甲基纤维素钠共同作用，进一步强化抑尘剂与煤炭表面的黏结性。可用于本发明的淀粉包括并不限于玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉。

综合醋酸乙烯-乙烯共聚乳液和聚乙烯醇的成膜性、淀粉和羧甲基纤维素钠的黏结性以及醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的防水性能，调节各组分在合适的比例范围内，使各组分的特性得以充分挥发，成膜性和黏结性能的协同作用，使得本发明的煤炭抑尘剂的成膜性能和固化速度得到优势组合，该煤炭抑尘剂的成膜固化速度块，具有抑尘和防水功能，成本低廉，适合大规模的煤炭长途运输过程中使用，尤其适合低阶煤炭的抑尘。

现有技术中的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液一般均可用于本发明，优选地，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液中固含量为30～50wt％。当醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的固含量限定在此范围时，既可以保证醋酸乙烯-乙烯共聚物的适合的乳液状态，与其它组分在常温下混溶，又有足够的乙烯分子链保留憎水功能，实现本发明的煤炭抑尘剂的快速干燥固化的目的。

可用于本发明的聚乙烯醇一般为中低聚合度的聚乙烯醇，其聚合度越低，流动性越好，因此，优选地，上述聚乙烯醇的平均聚合度(n)为2400～2500。为了使聚乙烯醇更快的溶解缩短煤炭抑尘剂的生产周期，并增强以其为原料制备得到的煤炭抑尘剂的流动性，更有利于以现有技术中的喷洒设备将其直接喷洒在煤炭上。

在本发明一种具体实施方式中，煤炭抑尘剂由以下重量百分含量的原料组成：20％的醋酸乙烯共聚乳液、20％的淀粉、3％的聚乙烯醇、2％的羧甲基纤维素钠和55％的水。以上述组分得到的煤炭抑尘剂，固化时间较短，得到的固化层具有良好的成膜性和耐水性。

在本发明另一种具体实施方式中，煤炭抑尘剂还可以由以下重量百分含量的原料组成：15％的醋酸乙烯共聚乳液、20％的淀粉、6％的聚乙烯醇、1％的羧甲基纤维素钠和58％的水。以上述组分得到的煤炭抑尘剂，固化时间较短，得到的固化层的成膜性和耐水性更优。

在本发明另一种典型的实施方式中，还提供了一种上述煤炭抑尘剂的制备方法，包括以下步骤：1)按比例称取淀粉，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠和水；2)将淀粉糊化，得到糊化淀粉；以及3)将醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、糊化淀粉、聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠加入水中搅拌至无沉淀物，形成煤炭抑尘剂。

形成煤炭抑尘剂的各种原料，性质稳定，来源广泛；为了更好的使淀粉溶解并与其他组分混溶，在将各组分混合之前，淀粉需要糊化；各组分的加入顺序没有特殊要求，本领域技术人员在利用本发明的各组成成分制备煤炭抑尘剂时，只要保证各组分能完全溶解，形成均匀的混合溶液即可得到本发明的抑尘剂，在各组分混合时，通过搅拌可以加快各组分的溶解、混合速率。

优选地，上述步骤2)的淀粉糊化温度为70～90℃。本发明的淀粉糊化温度根据所用的淀粉选择合适的糊化温度，一般是70～90℃的温度内糊化效果较好。

优选地，上述步骤3)进一步包括：A将聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠加入到第一部分水中，进行第一次搅拌形成没有沉淀物的混合溶液；B向混合溶液中加入醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、糊化淀粉和剩余的水，进行第二次搅拌形成煤炭抑尘剂。

本发明用于溶解聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠的第一部分水的水量为只要能使聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠充分溶解即可；当聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠完全溶解后再加入醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、糊化淀粉和剩余的水，使得形成煤炭抑尘剂的各组分在水中以液态的方式更充分的接触；此外，利用搅拌使各组分更快更充分的混合。

进一步地，上述步骤A中第一次搅拌过程在70～90℃条件下进行。聚乙烯醇在冷水或室温水中的溶解速度较慢，为了加快其溶解速度，第一次搅拌选择在70～90℃条件下进行。

进一步地，上述步骤B中第二次搅拌时间为10～20min。一般情况下，第二次搅拌15分钟左右即可完成，如果是环境温度较低或者水温较低可适当延长搅拌时间。

以下将结合实施例和对比例，进一步说明采用本发明的有益效果。

实施例1

制备煤炭抑尘剂：按照表1的重量百分比称取玉米淀粉，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠和水，其中，醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液中的固含量为40wt％，聚乙烯醇的平均聚合度(n)为2400～2500；将玉米淀粉在70℃下糊化，得到糊化淀粉；将聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠加入到水中，于70℃下搅拌25min，形成混合溶液；向混合溶液中加入醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、糊化淀粉和水，搅拌15min后得到实施例1的煤炭抑尘剂。

实施例2

制备煤炭抑尘剂：按照表1的重量百分比称取玉米淀粉，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠和水，其中，醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液中的固含量为30wt％，聚乙烯醇的平均聚合度(n)为2400～2500；将玉米淀粉在90℃下糊化，得到糊化淀粉；将聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠加入到水中，于80℃下搅拌20min，形成混合溶液；向混合溶液中加入醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、糊化淀粉和水，搅拌20min后得到实施例2的煤炭抑尘剂。

实施例3

制备煤炭抑尘剂：按照表1的重量百分比称取小麦淀粉，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠和水，其中，醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液中的固含量为50wt％聚乙烯醇的平均聚合度(n)为2400～2500；将小麦淀粉在85℃下糊化，得到糊化淀粉；将聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠加入到水中，室温下搅拌75min，形成混合溶液；向混合溶液中加入醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、糊化淀粉和水，搅拌10min后得到实施例3的煤炭抑尘剂。

实施例4

制备煤炭抑尘剂：按照表1的重量百分比称取马铃薯淀粉，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠和水，其中，醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液中的固含量为45wt％，聚乙烯醇的平均聚合度(n)为2400～2500；将马铃薯淀粉在80℃下糊化，得到糊化淀粉；将聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠加入到水中，于90℃下搅拌20min，形成混合溶液；向混合溶液中加入醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、糊化淀粉和水，搅拌30min后得到实施例4的煤炭抑尘剂。

实施例5

制备煤炭抑尘剂：按照表1的重量百分比称取马铃薯淀粉，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠和水，其中，醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液中的固含量为55wt％，聚乙烯醇的平均聚合度(n)为1700～1800；将马铃薯淀粉在60℃下糊化，得到糊化淀粉；将聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠加入到水中，于50℃搅拌45min，形成混合溶液；向混合溶液中加入醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、糊化淀粉和水，搅拌15min后得到实施例5的煤炭抑尘剂。

对比例1

按照公开号为CN101348706A的发明专利公开的技术方案制备对比例1的煤炭抑尘剂，并用与实施例1相同的测试方法对得到煤炭抑尘剂进行测试。

测试煤炭抑尘剂效果：将实施例1-5和对比例1的煤炭抑尘剂喷洒在表面皿上，进行固化，得到固化膜，对实施例1-5和对比例1的固化膜进行防水性能测试和拉伸强度测试，实验结果见表2。

表1是实施例1-5的各组分质量百分含量表。

表1

表2

	固化时间(min)	拉伸强度(MPa)	防水性	成膜性
					实施例1	25	1.92	优	良
实施例2	30	1.80	优	优
					实施例3	37	1.53	良	优
实施例4	28	1.76	优	优
					实施例5	35	1.74	一般	良

对比例1

42

1.47

差

良

根据表2的内容可以看出，实施例1-5所制备的煤炭抑尘剂的固化时间最长用时为37min，而对比例1的固化时间在40分钟以上；同时，实施例1-5的煤炭抑尘剂的防水效果明显而对比例1的煤炭抑尘剂防水性较差；而且，实施例1-5的煤炭抑尘剂的成膜性和拉伸强度也优于对比例1的煤炭抑尘剂的成膜性和拉伸强度。从而，根据本发明的煤炭抑尘剂在固化效果、耐水性、拉伸强度和成膜性上都具有明显优势。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种煤炭抑尘剂，其特征在于，所述煤炭抑尘剂由以下重量百分含量的组分组成：

醋酸乙烯–乙烯共聚乳液的重量百分比为15%、马铃薯淀粉的重量百分比为10%、聚乙烯醇的重量百分比为4%、羧甲基纤维素钠的重量百分比为3%，其余组分为水，所述醋酸乙烯–乙烯共聚物乳液中的固含量为45wt%，所述聚乙烯醇的平均聚合度n为2400～2500；

所述煤炭抑尘剂的制备方法为：

按所述重量百分含量称取所述马铃薯淀粉、所述醋酸乙烯–乙烯共聚乳液、所述聚乙烯醇、所述羧甲基纤维素钠和水；

将所述马铃薯淀粉在80℃下糊化，得到糊化淀粉；

将所述聚乙烯醇和所述羧甲基纤维素钠加入到水中，于90℃下搅拌20min，形成混合溶液；

向所述混合溶液中加入所述醋酸乙烯–乙烯共聚乳液、所述糊化淀粉和水，搅拌30min后得到所述煤炭抑尘剂。