CN103694959A

CN103694959A - 一种磷矿山路面生态抑尘技术

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Publication number: CN103694959A
Application number: CN201310713555.6A
Authority: CN
Inventors: 谭卓英; 李耀基; 刘文静; 张晖; 李季阳; 李小双; 刘正文; 台国光; 王莉; 王孟来; 邓兵杰; 李莹; 齐宽; 邱海涛
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2014-04-02

Abstract

本发明抑尘技术中抑尘剂的各个组分的质量百分比如下：羧甲基纤维素0.10-3.00%、聚丙烯酸钠0.05-1.50%、丙三醇0.01-1.00%。施用前，将三者于水中浸泡后或直接搅拌溶解即可。本发明的有益效果是，将凝并、吸湿和保水有效结合，抑尘时间长，性价比高，技术工艺及操作简单，独立组分及其溶液无任何毒副作用和腐蚀作用，抑尘作用期过后能在自然界很快生化降解，无任何二次污染，并可适当改良水土环境。此抑尘剂除用于矿山道路厚大粉尘的抑制外，还可用于城市道路、广场，建筑场地，车站码头等粉尘的抑制，几乎不受场地限制，具有广泛的应用性。

Description

一种磷矿山路面生态抑尘技术

技术领域：

本发明涉及一种主要用于路面厚大粉尘控制的抑尘剂，可用于矿山路面、生产场地、城市道路广场及车站码头等的粉尘控制的生态型抑尘剂及其制备方法。

背景技术：

目前，国内外常见的抑尘技术方法除普通洒水以及采用喷雾、超声波及静电水等洒水抑尘外，还有喷洒湿润剂、固体/液体吸湿剂、粘尘剂、高倍吸水树脂以及复合型抑尘剂几种。中、美、日、瑞典、德、俄、澳大利亚等国都开展了对抑尘剂的研究。近10年来，随着高分子精细化工技术的发展，在超强吸水剂方面已取得进展。但是，还普遍存在功能单一或价格高昂或存在毒理特性、腐蚀性、难降解和二次污染等弊端。如以原油、沥青和渣油等作基料的抑尘剂虽具有较强的黏结性，但不能吸湿保水，不能适应环境温度的变化，且具有毒性、难生化降解；以CaCl₂、 MgCl₂等卤化物和硫酸铵、碳酸氢钠等无机盐加表面活性剂如脂肪酸、十二烷基磺酸钠等作湿润剂以及采用超强吸水剂如聚丙烯酸钠等抑尘剂虽具有较强的吸水性，但黏结性差，且存在毒性、腐蚀性、挥发性和难生化降解等问题。近年来研制的生态型抑尘剂将黏结、凝并、吸湿与保水等综合性能结合起来，可生化降解，无任何毒副作用，喷洒无二次扬尘，固结路面，并可适当调节水土酸碱环境，抑尘剂性能及环境效果显著增强，使得抑尘方法达到了全新的水平。但此类抑尘剂的成本还是相对较高，配置时需要充分搅拌，需要增加相应的搅拌装置与设施。

发明内容：

为了克服前述方法中存在毒性、腐蚀性、难生化降解等二次污染环境以及现有抑尘剂功能单一，性价比偏低，特别是自适应差，工艺较复杂等问题，本发明在已有生态型抑尘剂的基础上提供一种针对露天磷矿弱酸性环境本底条件的新型抑尘剂配方与技术，该抑尘剂除具有生态型抑尘剂所有的优良特性外，还具有高黏结凝并及优良的表面张力特性，静电捕捉粉尘并吸收汽车尾气中的有害气体与固体颗粒；可自动适应环境温度，增强吸湿和保水性能；简易高效的制备及喷洒工艺。

本发明的技术方案是：该抑尘技术由一种新型生态型抑尘剂及其制备技术组成。该抑尘剂由黏结、吸湿和保水三个主要部分组成的水溶液胶体，为电解质溶液。其一，黏结因子。该因子具有很强的黏结性，能将细小的粉尘颗粒凝并成较大的颗粒并具有良好的固结强度。从而，减少粉尘的扬起率和地面（土质或水泥质）的抗辗压性。同时，吸附尾气排放中的固体颗粒并发生凝并效果。该因子在水溶液中同时也是一种阴离子型聚电解质。其二，吸湿因子。该因子具有很强的吸湿性，能吸收空气中的水份，维持抑尘路面的湿润。从而，增加粉尘颗粒的单重，减少扬尘。特别是当晚间气温降低，日间所蒸发的水份降临地表，路面在吸湿因子亲水基的作用下，充分吸湿，使蒸发的水份得到及时补充，从而增强抑尘的时效性。此外，该因子也是一种强吸水因子，可增大溶液的含水率，这有利于持续干燥、夜间大气水分极低环境下的抑尘。该因子的水溶液也是一种阳离子型电解质。其三，保水因子。该因子的作用是在被水包围的粉尘颗粒表面形成一层分子膜，以降低水份的蒸发速度，减少地面抑尘层的水份流失。同时，形成的分子膜可吸收硫化氢、氰化氢及二氧化硫等尾气。

所配置的抑尘剂溶液，按照电量的动态平衡理论，其配置的溶液整体对外为非电性，但其某一部分在某一时间却具有带电性，喷洒抑尘剂总是带有一定的电荷，由于喷洒剂的电荷特性与黏结性共同对具有电荷特性的粉尘颗粒及尾气颗尘产生电荷吸附、黏结和凝并效应。

根据粉尘的高比电阻及电荷特性，可以在系统外给溶液施加额外电场，使之产生所需静电荷。使溶液生成静电的基本原理是将溶液置于静电场之下或让溶液流过静电场区域。因此，通过静电处理的抑尘剂溶液具有黏结、吸湿、保水及电荷的综合性能，并通过浓度的合理配置获得优良表面张力，使溶液具有抗漫散性，并不失流动性。

抑尘剂中黏结因子为羧甲基纤维素（Caboxy Methyl Cellulose 简称CMC），是一种白色或微黄色絮状纤维粉末，无嗅、无味、无毒；易溶于冷水或热水，形成具有一定粘度的透明溶液，为阴离子型线性高分析，属聚电解质，溶液为中性或微碱性，耐酸耐碱，易黏结、成膜、持水；在抑尘剂中，该组分的含量为0.10-3.00%。吸湿因子为聚丙烯酸钠（Sodium Polyacrylate），白色絮状粉末，易溶于水为粘状透明液，可电离，无腐蚀、无毒，具有极强的吸水与吸湿性，在抑尘剂中该组分的含量为0.05-1.50%。保水因子为丙三醇（Glycerine，亦称甘油），为无色液体，其含量为0.01-1.00%。

制备抑尘剂时，采用即用即配的水压冲溶方法。以清洁淡水为溶剂，按溶液总重量和配比计算三组分的重量，先在配置容器中加入部分水溶液，并将黏结因子、吸湿因子、保水因子一次性加入水溶液中，然后采用压力水冲溶，工作水压为0.10-0.40MPa，冲溶完成后再将加足水量稀释至100％，采用普通洒水车进行喷洒或给抑尘剂施加外部静电荷，移动式静电发生系统由水箱1、注阀2、电极3、电极棒4、电极7及静电发生器8组成，电极棒4上焊接有一系列电晕针（钢针）5，在电极棒4两端安装绝缘6。在给抑尘剂施加静电荷时，先将电源开关9断开，然后，将电极棒4从注水阀2垂直插入水箱1，应避免钢针与水箱接触造成短路，按图2连接电路，外部电源为220V/60Hz交流电，检查无误后，接通电源开关9，通电1-5分钟后断开电源。静电发生器高压为1-50，000V。此外，亦可采用固定式静电生成系统，使抑尘剂在固定池内通过静电场，即可使抑尘剂产生外加静电荷。将连接水箱的电极接地，可使抑尘剂溶液产生单一极性的静电荷。

制备后抑尘剂的性能指标为：（1）pH值：7.2-8.5；（2）黏度：≥20000mpas；（3）耐高温：≥45℃；25℃恒温下72小时的蒸发量27.86%，60℃恒高温下达到含水率4%时的抗蒸发时间为295min；（4）提高饱和吸水率：提高粉尘的饱和吸水率23.86%；（5）降低渗透率：粉尘在自然条件下的入渗速率平均为12.66mm/min，在抑尘剂下为7.92mm/min，提高了粉尘的表面吸附作用，吸湿保水时间长；（6）提高抗研磨性：采用RK/XPM–Φ120×3型三头研磨机，转速220 r/min，将喷洒尘样经101FA-1型电热鼓风干燥箱高温烘干，连续研磨10秒钟，经150目标准分析筛连续振荡筛分1 min，然后用电子天平（JA21002）称量筛余量，获得筛余量所占百分比即抗研磨度为71.82%；（7）对细小粉尘具有强黏结作用，固结路面，可防止洒水对泥质路面造成的冲洗破坏；（8）采用BZY-101自动表面张力仪，表面张力为60.7mN/m，具有防漫散、黏结和电荷吸附特性，消除喷洒时的二次扬尘。

本实施例采用液体喷洒方式施用，无须增加抑尘剂配制设施，直接在洒水车内冲溶，配制时间与洒水加注水防尘相当。

本发明的有益效果是，除具有黏结、吸湿及保水功能外，还将黏结、吸附、冲溶技术和静电生成技术有效结合，抑尘时间长，性价比高，技术工艺及操作简单，独立组分及其溶液无任何毒副作用和腐蚀作用，在自然界可生化降解，无任何二次污染。此抑尘技术除用于矿山土质道路厚大粉尘的抑制外，还可用于城市道路、广场，建筑场地，车站码头及散体堆场等粉尘的抑制，几乎不受场地限制，具有广泛的应用性。该发明已在云南磷化集团股份有限公司下属露天矿山运输公路、采场及放矿平台厚大粉尘的土质场地进行工业应用。实践表明，喷洒一次（0.2-1.0 lit/m²）后，抑尘有效时间为3天以上，空气质量全部达到二级或三级标准，并且大大减少喷洒的人力、物力和财力消耗，降低矿石的单位成本。

附图说明：

图1为本发明的抑尘剂制备工艺图。

图2为本发明的移动式静电生成示意图。

图中，1.水箱，2.注水阀，3.电极，4.电极绑，5.电晕针， 6. 绝缘， 7. 电极，8.静电发生器，9.电源开关。

具体实施方式：

实施例1：用于土质道路及工业场地。

取羧甲基纤维素1.0kg、聚丙烯酸钠0.5kg、丙三醇0.5kg加入98kg水中，常温下充分搅拌15-20分钟即制备成100kg抑尘剂。在抑尘剂中，羧甲基纤维素的含量为1.0%，聚丙烯酸钠为0.5%，丙三醇为0.5%，水为98%。采用0.1-0.4MPa压力水冲溶。亦可先按比例配制到溶液总重，再用0.1-0.4MPa压缩空气管冲溶，完全溶解后抑尘剂即制备完成。此时，制备好的抑尘剂可灌装入洒水车或其他喷洒设备实现喷洒。

实施例2：用于街道及水泥公路。

取羧甲基纤维素0.1kg、聚丙烯酸钠0.2kg、丙三醇0.1kg加入99.6kg水中，常温下充分冲溶10-15分钟即制备成100kg抑尘剂。在抑尘剂中，羧甲基纤维素的含量为0.1%，聚丙烯酸钠为0.2%，丙三醇为0.1%，水为99.6%。其他同实施例（1）。

实施例3：用于室内水泥地面及砌面。

取羧甲基纤维素0.1kg、聚丙烯酸钠0.1kg、丙三醇0.05kg加入99.75kg水中，常温下充分冲溶10-15分钟即制备成100kg抑尘剂。在抑尘剂中，羧甲基淀粉的含量为0.1%，碳酸氢钠为0.1%，丙三醇为0.05%，水为99.75%。其他同实施例（1）。

如图2所示，在以上实施例中，给抑尘剂施加外部静电荷，移动式静电发生系统由水箱1、注水阀2、电极3、电极棒4、电极7及静电发生器8组成，电极棒4上焊接有一系列电晕针（钢针）5，在电极棒4两端安装绝缘6。在给抑尘剂施加静电荷时，先将电源开关9断开，然后，将电极棒4从注水阀2垂直插入水箱1，应避免钢针与水箱接触造成短路，按图2连接电路，外部电源为220V/60Hz交流电，检查无误后，接通电源开关9，通电1-5分钟后断开电源。静电发生器高压为1-50，000V。此外，亦可采用固定式静电生成系统，使抑尘剂在固定池内通过静电场，即可使抑尘剂产生外加静电荷。将连接水箱的电极接地，可使抑尘剂溶液产生单一极性的静电荷。

应用实例：

本抑尘方法曾在云南磷化集团有限公司下属晋宁矿运输主干公路、排土场运输公路、卸矿平台及采场进行实施。上述公路当时承担采区的运矿、采剥废石以及人员输送；而卸矿平台则承担矿区的全部含原矿卸矿任务，矿区采、剥、运、卸均为3班24小时连续作业，矿山采用大吨位沃尔沃（自重29t，载重90t，全重120t）运输。当时正值旱季，连续干旱4月，气温高达30摄氏度，风力最大达4-6级。实施时，采用30t洒水车喷洒，单次喷洒公路长度1km，路面宽25m，使用抑尘剂为12500千克。每喷洒1次，可抑尘3天以上，全部达到二级或三级环境质量标准。在上述地段或场地已累计喷洒85000千克。

Claims

1. 一种磷矿山路面生态抑尘技术，其特征在于：该抑尘技术中抑尘剂的各个组分的质量百分比如下：羧甲基纤维素0.10-3.00%、聚丙烯酸钠0.05-1.50%、丙三醇0.01-1.00%，其余为水；在实施前，抑尘剂为三种独立的组分；实施时，用水作溶剂，制备成相应配比的溶液。

2.根据权利要求1所述的磷矿山路面生态抑尘技术，其特征是：所述抑尘剂各组分在实施前，可按组分独立储存，亦可按配比制备成溶液储存。

3. 根据权利要求1所述的磷矿山路面生态抑尘技术，其特征是：所述抑尘剂溶液为一种电解质，具有黏结和电荷吸附特性；根据环境本底条件，通过移动式静电发生系统给溶液施加的静电荷。

4.一种如权利要求1所述的生态型抑尘剂的制备方法，其特征是：按溶液总重量和配比计算三组分和水的重量，先在配置容器中加入部分水，并将称取好的羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠和丙三醇一次性加入水溶液中，采用压力水冲溶，工作水压为0.10-0.40MPa，冲溶完成后再将加足水量稀释至100％，所述压力水冲溶采用压力水枪冲溶或压缩空气管发泡冲溶。