CN103756640A - 一种煤尘抑制剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤尘抑制剂及其制备方法。煤尘抑制剂包括有机粘结剂、渗透剂、保湿剂、消泡剂和水；所述有机粘结剂为聚丙烯酰胺和聚乙烯醇；保湿剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠和甘油。所述煤尘抑制剂的制备方法，包括如下步骤：将下述（1）或（2）中的组分进行混合，然后经混合均匀即得；（1）所述有机粘结剂、所述渗透剂、所述保湿剂、所述消泡剂和所述水；（2）所述有机粘结剂、所述渗透剂、所述保湿剂、所述消泡剂、pH值调节剂、调色乳液、所述助剂和所述水。本发明的煤尘抑制剂形成固化保护层速度快，适宜的机械强度与抗水性；且制备方法简单，所需要的生产设备少的特点。可用于以煤炭运输、贮存、建筑工地等的粉尘抑制。

Description

一种煤尘抑制剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种煤尘抑制剂及其制备方法。

背景技术

我国煤炭资源储量总数在1万亿吨以上，其中晋、陕、蒙三省（区）占到百分之六十以上，总体格局是北富南贫，西多东少。而煤炭消费主要在东部地区，我国煤炭生产和消费错位性的布局形成煤炭运输“北煤南运、西煤东运”的消费格局。铁路经过了几次大提速，高速公路增多，运输的速度大大加快，在运输过程中抛洒扬尘的程度加剧，现有运输方式的煤损耗达到0.8%～1%。在煤炭运输过程中，散落的煤粉对铁路、公路沿线、贮存地周围的环境造成污染，严重影响人民群众的身体健康，对运输安全等方面都造成了极大的危害性。随着经济的发展，煤炭开采量增加，未来我国煤炭运输量将进一步增加，如不采取有效的措施，所造成的环境污染问题将更加严重。

我国是富煤缺油少气的国家，在能源安全和环境保护要求越来越高的形势下，提高煤炭利用效率和严格控制环境污染是目前面临的一项重要课题。

在煤炭运输、贮存中，可采用运煤罐车、蓬布遮盖法、洒水法等。运煤罐车需要与现有的装煤、卸煤装置匹配，实际操作难度大，成本高；蓬布遮盖法工人劳动强度大，存在蓬布丢失、损坏、回收等问题，因而不利于广泛使用；洒水法是传统的抑尘方法，这种方式虽然单次成本较低，但是由于效果持续时间短，长期使用将浪费大量水资源，成本也将大大增加。比较新颖和有效的抑尘方法之一是利用化学抑制剂，通过喷淋的方式将抑制剂喷洒到煤炭表面，形成固化保护层，以减少煤炭在运输过程中的扬尘损失，降低对环境的污染，该方法自出现以来一直得到不断创新和发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤尘抑制剂及其制备方法，本发明的煤尘抑制剂具有无毒、无刺激性的特点，且不影响煤炭的原有质量，避免煤炭在运输、贮存过程中的扬尘污染和损失的化学抑制剂。同时，本发明的煤尘抑制剂的稳定性好，固化保护层具有一定的韧性、强度和耐水性能，并且制备方法简单，适合煤炭运输、贮存过程中使用的化学抑制剂。

本发明所提供的一种煤尘抑制剂，其包括有机粘结剂、渗透剂、保湿剂、消泡剂和水；

所述有机粘结剂为聚丙烯酰胺和聚乙烯醇；

所述保湿剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠和甘油。

上述的煤尘抑制剂中，所述煤尘抑制剂具体由所述有机粘结剂、所述渗透剂、所述保湿剂、所述消泡剂、pH值调节剂、调色乳液、助剂和水组成。

上述的煤尘抑制剂中，100质量份所述煤尘抑制剂的组成如下：

聚丙烯酰胺0.12～1.25份；聚乙烯醇3.2～10份；羟丙基甲基纤维素0.15～0.6份；

羧甲基纤维素钠0.2～1.5份；渗透剂0.5～0.8份；保湿剂1.0～3.0份；消泡剂0.3～0.6份；调色乳液10～15份；助剂2.0～4.0份；pH值调节剂0～1.0份；余量的水，所述pH值调节剂的添加量不为零。

本发明煤尘抑制剂的组成如下：

1）由聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、甘油、调色乳液、渗透剂、消泡剂、KCl、pH值调节剂和水组成，其质量份数比为0.4：3.2：0.3：1.1：2.0：10：0.5：0.4：2.9：0.2：79；

2）由聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、甘油、调色乳液、渗透剂、消泡剂、KCl、pH值调节剂和水组成，其质量份数比为0.45：4.5：0.3：0.4：3：13：0.5：0.3：2.8：0.3：74.45；

3）由聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、甘油、调色乳液、渗透剂、消泡剂、KCl和水组成，其质量份数比为0.8：6：0.36：0.3：2：10：0.6：0.4：4：75.54。

上述的煤尘抑制剂中，所述渗透剂可为水玻璃，可使本发明的抑制剂在使用过程中快速渗透到煤层中，提高抑制煤尘的效果；

所述消泡剂可为南通市晗泰化工有限公司生产的NXZ消泡剂，可使本发明的抑制剂在制备过程中产生的泡沫快速破泡性，并能持久的抑泡，以提高抑制剂的效果。

所述pH值调节剂可为氢氧化钠水溶液，可使本发明的抑制剂略偏碱性，避免对运输装置的腐蚀；

所述调色乳液可为丙烯酸乳液，如上海泽川化工有限公司生产的ZC-1026抗碱封闭乳液，便于在使用过程中观察喷淋效果；

所述助剂可为氯化钾，可促进所述渗透剂的快速渗透作用，另一方面可以降低煤炭燃烧时的灰熔点，减少煤炭燃烧时氮氧化物释放。

本发明煤尘抑制剂中，所述有机粘结剂可在煤炭表面上形成一层均匀固化的保护壳层，降低表面的张力，更利于颗粒润湿与凝聚；

所述保湿剂可使得到的保护层在具有一定强度的前提下，在低温、高温条件下保持体系所含水分，降低水份挥发速度。

本发明提供的煤尘抑制剂的pH值为7～8，如74、76或78，粘度为6～90KU，如86KU、88KU或89KU，密度为1.01g/mL～1.06g/mL，如1.0102g/mL、1.0131g/mL或1.0563g/mL，其对煤尘的抑制率达90%以上。

使用本发明的煤尘抑制剂时，具体可用喷淋的方式喷洒到煤尘表面，并自然形成固化保护层，厚可在1～3cm。

本发明还进一步提供了所述煤尘抑制剂的制备方法，包括如下步骤：将下述（1）或（2）中的组分进行混合，然后经混合均匀即得；

（1）所述有机粘结剂、所述渗透剂、所述保湿剂、所述消泡剂、所述pH值调节剂和所述水；

（2）所述有机粘结剂、所述渗透剂、所述保湿剂、所述消泡剂、所述pH值调节剂、所述调色乳液、所述助剂和所述水。

上述的制备方法中，所述聚丙烯酰胺可以聚丙烯酰胺水溶液的形式添加；

所述聚乙烯醇可以聚乙烯醇水溶液（即聚乙烯醇胶）的形式添加。

上述的制备方法中，所述聚丙烯酰胺水溶液的质量浓度可为1%～5%，具体可为2%、3%或4%；

所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度可为8%～20%，具体可为8%～15%、8%、10%或15%。

上述的制备方法中，所述羟丙基甲基纤维素可以羟丙基甲基纤维素水溶液的形式添加；

所述羧甲基纤维素钠可以羧甲基纤维素钠水溶液的形式添加。

上述的制备方法中，所述羟丙基甲基纤维素水溶液的质量浓度可为1.5%～3.0%，具体可为2%或3%；

所述羧甲基纤维素钠水溶液的质量浓度可为4%～10%，具体可为6%或8%。

本发明具有如下优点：

（1）抑制剂主要原料粘结剂采用廉价易得的聚乙烯醇胶与聚丙烯酰胺组合使用，有效地降低了原料成本；保水（湿）剂羟丙基甲基纤维素、甘油配合使用，可在低温、高温条件下保持体系所含水分，降低水份挥发速度；

（2）抑制剂原料中采用渗透剂与其它助剂配合使用，提高了渗透剂的效果，节约了原料成本；采用pH调节剂、调色乳液，以避免对运输设备的腐蚀，改善施工性能；

（3）抑制剂制备时，可采用高剪切乳化机、加热溶解装置分别配制聚丙烯酰胺溶液，羟丙基甲基纤维素和羧甲基纤维素钠溶液，保证了抑制剂产品的稳定性；

（4）抑制剂形成固化保护层适用温度区间范围大（-40℃～40℃），机械强度好，实际操作条件不苛刻；

（5）抑制剂的加入不影响煤炭的原有质量，可以降低煤炭燃烧时的灰熔点，减少煤炭燃烧时氮氧化物释放。

本发明的煤尘抑制剂形成固化保护层速度快，适宜的机械强度与抗水性；且制备方法简单，所需要的生产设备少的特点。可用于以煤炭运输、贮存、建筑工地等的粉尘抑制。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

本发明下述实施例1-3均是按照下述方法进行的：

首先分别称取一定量的聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素和羧甲基纤维素钠，制成一定浓度的溶液；然后在混合釜中按一定的质量比加入聚乙烯醇胶、渗透剂、甘油、消泡剂、调色乳液、羟丙基甲基纤维素水溶液、羧甲基纤维素钠水溶液、聚丙烯酰胺水溶液和助剂KCl，在常温下搅拌充分混均即得成品。

下述3个实施例制备的抑制剂的编号与质量百分含量组成如表1中所示。

表1抑制剂的编号与质量百分含量组成

下述实施例中，pH值是采用PBS-3B型pH计测定的；粘度是采用乌式粘度计测定的。

下述实施例中使用的NXZ消泡剂购自南通市晗泰化工有限公司；丙烯酸乳液使用的是ZC-1026抗碱封闭乳液，购自上海泽川化工有限公司。

实施例1、1#煤尘抑制剂的制备及其应用

按上述原料质量百分比与制备方法，制备得到1#煤尘抑制剂，其中，聚丙烯酰胺水溶液的质量百分含量为2%，聚乙烯醇胶的质量百分含量为8%，羟丙基甲基纤维素水溶液的质量百分含量为3%，羧甲基纤维素钠水溶液的质量百分含量为8%。调色乳液为ZC-1026抗碱封闭乳液；渗透剂为水玻璃；消泡剂为NXZ消泡剂；pH值调节剂32wt%的氢氧化钠水溶液。

本实施例制备的1#煤尘抑制剂中，各组分的质量比如下：

聚丙烯酰胺：聚乙烯醇：羟丙基甲基纤维素：羧甲基纤维素钠：甘油：调色乳液：渗透剂：消泡剂：KCl：pH值调节剂：水=0.4：3.2：0.3：1.1：2.0：10：0.5：0.4：2.9：0.2：79。

本实施例制备的1#煤尘抑制剂的技术指标如下：pH值为7.8，粘度为88KU，密度为1.0563g/mL。

将1#煤尘抑制剂用水稀释10倍（体积），气温为-10℃之下，在某煤场20m2内进行喷洒，1小时后观察，在表层形成2cm厚的保护层。24小时后，用风机对保护层表面连续吹10min，表面无扬尘，抑制效果明显。

实施例2、2#煤尘抑制剂的制备及其应用

按上述原料质量百分比与制备方法，制备得到2#煤尘抑制剂，其中，聚丙烯酰胺水溶液的质量百分含量为3%，聚乙烯醇胶的质量百分含量为10%，羟丙基甲基纤维素水溶液的质量百分含量为2%，羧甲基纤维素钠水溶液的质量百分含量为8%。调色乳液为ZC-1026抗碱封闭乳液；渗透剂为水玻璃；消泡剂为NXZ消泡剂；pH值调节剂为32wt%的氢氧化钠水溶液。

本实施例制备的2#煤尘抑制剂中，各组分的质量比如下：

聚丙烯酰胺：聚乙烯醇：羟丙基甲基纤维素：羧甲基纤维素钠：甘油：调色乳液：渗透剂：消泡剂：KCl：pH值调节剂：水=0.45：4.5：0.3：0.4：3：13：0.5：0.3：2.8：0.3：74.45。

本实施例制备的2#煤尘抑制剂的技术指标如下：pH值为7.6，粘度为86KU，密度为1.0131g/mL。

将2#抑制剂用水稀释25倍（体积），在某建筑物拆迁现场喷洒，观察对扬尘的抑制效果明显。

实施例3、3#煤尘抑制剂的制备及其应用

按上述原料质量百分比与制备方法，制备得到3煤尘抑制剂，其中，聚丙烯酰胺水溶液的质量百分含量为4%，聚乙烯醇胶的质量百分含量为15%，羟丙基甲基纤维素水溶液的质量百分含量为2%，羧甲基纤维素钠水溶液的质量百分含量为6%。调色乳液为ZC-1026抗碱封闭乳液；渗透剂为水玻璃；消泡剂为NXZ消泡剂。

本实施例制备的3#煤尘抑制剂中，各组分的质量比如下：

聚丙烯酰胺：聚乙烯醇：羟丙基甲基纤维素：羧甲基纤维素钠：甘油：调色乳液：渗透剂：消泡剂：KCl：水=0.8：6：0.36：0.3：2：10：0.6：0.4：4：75.54。

本实施例制备的3#煤尘抑制剂的技术指标如下：pH值为7.4，粘度为89KU，密度为1.0102g/mL。

将3#煤尘抑制剂用水稀释10倍（体积），在某煤场进行喷洒。在表层的2cm范围内，依靠抑制剂的吸湿、保湿、黏结性能，形成了完整、连续、具有一定强度的壳层（保护层）。自然风力作用下，煤层表面扬尘浓度为0.394mg/m³，低于国家岗位卫生标准。

Claims (10)

1.一种煤尘抑制剂，其包括有机粘结剂、渗透剂、保湿剂、消泡剂和水；

所述有机粘结剂为聚丙烯酰胺和聚乙烯醇；

所述保湿剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠和甘油。

2.根据权利要求1所述的煤尘抑制剂，其特征在于：所述煤尘抑制剂由所述有机粘结剂、所述渗透剂、所述保湿剂、所述消泡剂、pH值调节剂、调色乳液、助剂和水组成。

3.根据权利要求2所述的煤尘抑制剂，其特征在于：100质量份所述煤尘抑制剂的组成如下：

聚丙烯酰胺0.12～1.25；聚乙烯醇3.2～10；羟丙基甲基纤维素0.15～0.6；

羧甲基纤维素钠0.2～1.5；渗透剂0.5～0.8；保湿剂1.0～3.0；消泡剂0.3～0.6份；

调色乳液10～15；助剂2.0～4.0；pH值调节剂0～1.0；余量的水，所述pH值调节剂的添加量不为零。

4.根据权利要求2或3所述的煤尘抑制剂，其特征在于：所述渗透剂为水玻璃；

所述消泡剂为NXZ消泡剂；

所述pH值调节剂为氢氧化钠水溶液；

所述调色乳液为丙烯酸乳液；

所述助剂为氯化钾。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的煤尘抑制剂，其特征在于：所述煤尘抑制剂的pH值为7～8，粘度为6～90KU，密度为1.01g/mL～1.06g/mL。

6.权利要求1-5中任一项所述煤尘抑制剂的制备方法，包括如下步骤：将下述（1）或（2）中的组分进行混合，然后经混合均匀即得；

（1）所述有机粘结剂、所述渗透剂、所述保湿剂、所述消泡剂和所述水；

（2）所述有机粘结剂、所述渗透剂、所述保湿剂、所述消泡剂、所述pH值调节剂、所述调色乳液、所述助剂和所述水。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯酰胺以聚丙烯酰胺水溶液的形式添加；

所述聚乙烯醇以聚乙烯醇水溶液的形式添加。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯酰胺水溶液的质量浓度为1%～5%；

所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为8%～20%。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述羟丙基甲基纤维素以羟丙基甲基纤维素水溶液的形式添加；

所述羧甲基纤维素钠以羧甲基纤维素钠水溶液的形式添加。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述羟丙基甲基纤维素水溶液的质量浓度为1.5%～3.0%；

所述羧甲基纤维素钠水溶液的质量浓度为4%～10%。