CN105778867A

CN105778867A - 一种增渗促凝型湿式控尘用润湿剂

Info

Publication number: CN105778867A
Application number: CN201610273683.7A
Authority: CN
Inventors: 聂文; 刘阳昊; 魏文乐; 彭慧天; 刘强; 马骁; 蔡鹏�; 华赟; 晋虎
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2036-04-28
Also published as: CN105778867B

Abstract

本发明公开了一种增渗促凝型湿式控尘用润湿剂，其包括0.5％‑2％的椰油酰胺丙基甜菜碱、0.15％‑0.8％的丁基萘磺酸钠、0.2％‑1％的全氟辛基磺酰胺丙基三甲基胺碘化物、0.2‑1％的蔗糖脂肪酸酯、1％‑3％的玉米淀粉接枝丙烯酸钠、0.5％‑1.5％的异辛醇磷酸酯、0.06％‑0.35％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、0.5％‑1.3％的琥珀酸二辛酯磺酸钠、0.2％‑1.2％的聚丙烯酰胺、0.1％‑0.8％的甲壳素衍生物‑羧甲基壳聚糖、0.1％‑0.2％的聚天冬氨酸、辅料为0.3％‑0.6％的氯化钙，余量为水。增强水对煤体的润湿能力，可以使水分子迅速包裹煤尘颗粒，促进煤尘颗粒的凝聚进而降落。

Description

一种增渗促凝型湿式控尘用润湿剂

技术领域

本发明涉及煤矿采煤工作面湿式控尘润湿剂，尤其涉及一种增渗促凝型湿式控尘用润湿剂。

背景技术

在煤矿高效的机械化生产进程中，井下工作面的产尘量不断增大。据测定，采煤机割煤时，工作面粉尘浓度可达1000～3000mg/m³，有些煤矿个别瞬时原始总粉尘浓度甚至高达4000～6000mg/m³，采煤机割煤成为主要产尘源。高浓度、高分散度的粉尘弥散整个工作面和巷道，使工作面内的粉尘浓度严重超限。这些粉尘不但具有爆炸的潜在危险，还具有减少设备使用寿命和精度、降低生产现场可见度以及威胁作业人员身体健康的危害，因此，必须采取有效措施降低源头处的粉尘浓度，优化巷道工作环境。

目前，在国内外多种控尘措施中，湿式除尘是我国煤矿井下的主要降尘技术措施。通过在煤层注水以及湿式喷雾的过程中添加润湿剂，增大水在煤体中的渗透能力，使水分子快速的包裹煤尘颗粒，并且通过促进煤尘颗粒的牢固凝聚，生成大颗粒的办法来降低工作面扬尘，从而有效降低巷道内的粉尘浓度。因此，润湿剂成为影响降尘效果的最关键因素。然而，在使用现有技术水平下的润湿剂降尘过程中，存在着诸多问题，如：水在煤体中的渗透能力弱，渗透速度慢、保水性较差、蒸发速度快以及泡沫平均直径大等缺点，直接影响着润湿剂的除尘效率，工作面的降尘效果不够明显。

由此可见，该技术有待于进一步的改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于一种增渗促凝型湿式控尘用润湿剂，以提高水在煤体中的渗透润湿效率，改善煤矿井下工作面的粉尘浓度。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种增渗促凝型湿式控尘用润湿剂，特征在于，其按照重量百分比包括以下组分：

所述的增渗促凝型湿式控尘用润湿剂，其中，按照重量百分比包括以下组分：

所述的增渗促凝型湿式控尘用润湿剂，其中，其按照重量百分比包括以下组分：

本发明提供的一种增渗促凝型湿式控尘用润湿剂，其用于煤层注水润湿煤体时，能够快速的沿煤体裂隙渗透到煤体中，有效的降低水的表面张力，增强水对煤体的润湿能力；同时，其用于湿式喷雾降尘时，可以使水分子迅速包裹煤尘颗粒，促进煤尘颗粒的凝聚进而降落，更积极、有效的降低工作面粉尘浓度。本发明将润湿剂椰油酰胺丙基甜菜碱、全氟辛基磺酰胺丙基三甲基胺碘化物、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，渗透剂丁基萘磺酸钠、异辛醇磷酸酯、琥珀酸二辛酯磺酸钠、蔗糖脂肪酸酯，促凝剂玉米淀粉接枝丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、甲壳素衍生物-壳聚糖，保水剂聚丙烯酸钾，缓蚀剂聚天冬氨酸以及防冻剂氯化钙和水充分混合，之后将混合液分别压入矿井工作面的喷雾降尘系统喷洒和通过钻孔注入到煤体中。在此润湿剂所含的十几种表面活性剂中，会产生比较巨大的物理化学变化，椰油酰胺丙基甜菜碱是两性离子表面活性剂，其具有良好的稳定性和增稠润湿性，刺激性小，易溶于水，对酸碱稳定，在与阳离子表面活性剂全氟辛基磺酰胺丙基三甲基胺碘化物并用时，配伍性能良好；脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠是一种常用的润湿剂，其能显著降低水的表面张力，增强水对于煤尘颗粒的润湿性，促进水雾滴对于粉尘颗粒的包裹，提高捕尘效率；丁基萘磺酸钠，又称拉开粉BX，具有优异的渗透和润湿性能，常用作渗透剂；异辛醇磷酸酯是一种新型的阴离子表面活性剂，因其溶解度高、耐酸、润湿性好等优点，产生的增渗性能良好，同时，其还具有抑制其他表面活性剂凝聚的性能；琥珀酸二辛酯磺酸钠，又称快速渗透剂T，能够使溶液快速渗透到煤层裂隙中，提高煤体润湿速度；玉米淀粉接枝丙烯酸钠是一种新型的淀粉接枝共聚物，其主链骨架是淀粉，在其主链或接枝侧链上含有亲水性基团(-OH-COOH-CONH₂等)，经过交联产生的一种共聚物，其具有高度的保水性能和絮凝性能，能提高煤尘润湿性和凝聚能力；甲壳素衍生物-羧甲基壳聚糖是一种新型绿色环保高分子聚合物，其表面具有大量的亲水基团(如氨基、羟基等)，使煤尘更易润湿；聚丙烯酸钾作为保水剂，失水慢、吸水快，使煤体长时间保持一定的湿度，拥有长时间凝聚粉尘的能力，并且添加此表面活性剂之后，在应用于湿式喷雾除尘时，能够使被水分子包裹住的煤尘颗粒长时间粘结在地面，避免二次扬尘；蔗糖脂肪酸酯是一种无毒的亲水基表面活性剂，亲水性极强，能更有效的润湿煤尘；聚天冬氨酸是一种缓释剂，调节溶液的粘稠度使溶液质地均匀；氯化钙是一种防冻剂，且其所含的Ca²⁺离子所具有的吸湿保湿能力明显高于其他吸湿性化学物质，是润湿性化学抑尘剂的理想基料。以上所有表面活性剂均无毒、无污染、安全系数高，因此是一种绿色环保型高效润湿剂。

而且增渗促凝型湿式控尘用润湿剂按照一定的重量百分比溶于水并达到使用浓度后，可以有效解决水在煤体中的渗透能力弱，渗透速度慢、保水性较差、蒸发速度快以及泡沫平均直径大等问题，在已有的降尘剂的基础上进一步提高了降尘效果，同时降低成本。

附图说明

图1为本发明中玉米淀粉接枝丙烯酸钠的制备流程。

具体实施方式

本发明提供了一种增渗促凝型湿式控尘用润湿剂，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种增渗促凝型湿式控尘用润湿剂，其按照重量百分比包括：0.5％-2％的椰油酰胺丙基甜菜碱、0.15％-0.8％的丁基萘磺酸钠、0.2％-1％的全氟辛基磺酰胺丙基三甲基胺碘化物、0.2-1％的蔗糖脂肪酸酯、1％-3％的玉米淀粉接枝丙烯酸钠、0.5％-1.5％的异辛醇磷酸酯、0.06％-0.35％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、0.5％-1.3％的琥珀酸二辛酯磺酸钠、0.2％-1.2％的聚丙烯酰胺、0.1％-0.8％的甲壳素衍生物-羧甲基壳聚糖、0.1％-0.2％的聚天冬氨酸、辅料为0.3％-0.6％的氯化钙，余量为水。

其中，玉米淀粉接枝丙烯酸钠是以玉米淀粉为原料，过硫酸钾为引发剂，丙烯酸钠为接枝单体，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，NaOH为中和剂，在淀粉完全糊化后采用水溶液聚合法制备而成。

甲壳素衍生物-羧甲基壳聚糖是将壳聚糖溶于稀乙酸中，用过量的丙酮沉淀，得到壳聚糖乙酸盐，转入带有搅拌的反应瓶中，加入一定量的NaOH溶液和异丙醇，边搅拌边滴加氯乙酸的异丙醇溶液，控制反应温度为70℃，反应数小时，冷却至室温，用稀酸调pH值至中性，用85％甲醇洗涤，干燥，即得羧甲基壳聚糖。

当然玉米淀粉接枝丙烯酸钠、甲壳素衍生物-羧甲基壳聚糖在制备过程需要的具体条件以及具体操作规范，可以采用现有技术中的相关参数，在此不再一一赘述。

更进一步的，其按照重量百分比包括：1％-1.5％的椰油酰胺丙基甜菜碱、0.3％-0.6％的丁基萘磺酸钠、0.2-1.4％的全氟辛基磺酰胺丙基三甲基胺碘化物、0.4％-0.8％的蔗糖脂肪酸酯、1.5％-2.5％的玉米淀粉接枝丙烯酸钠、0.8％-1.2％的异辛醇磷酸酯、0.1％-0.3％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.7％-1.1％的琥珀酸二辛酯磺酸钠、0.45％-0.95％的聚丙烯酰胺、0.3％-0.6％的甲壳素衍生物-羧甲基壳聚糖、0.12％-0.18％的聚天冬氨酸、0.35％-0.55％的氯化钙，余量为水。

再进一步的，其按照重量百分比包括：1.2％-1.3％的椰油酰胺丙基甜菜碱、0.4％-0.5％的丁基萘磺酸钠、0.75％-0.85％的全氟辛基磺酰胺丙基三甲基胺碘化物、0.5％-0.7％的蔗糖脂肪酸酯、1.8％-2.2％的玉米淀粉接枝丙烯酸钠、0.9％-1.1％的异辛醇磷酸酯、0.15％-0.25％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、0.8％-1％的琥珀酸二辛酯磺酸钠、0.6％-0.7％的聚丙烯酰胺、0.4％-0.5％的甲壳素衍生物-羧甲基壳聚糖、0.14％-0.16％的聚天冬氨酸、辅料为0.4％-0.5％的氯化钙，余量为水。

为了更详尽的描述本发明技术方案，以下列举更详尽的实施例进行说明。

实施例1

按照以下质量标准分别称取：椰油酰胺丙基甜菜碱12kg，丁基萘磺酸钠4kg，全氟辛基磺酰胺丙基三甲基胺碘化物7.5kg，蔗糖脂肪酸酯5kg，玉米淀粉接枝丙烯酸钠18kg，异辛醇磷酸酯9kg，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1.5kg，琥珀酸二辛酯磺酸钠8kg，聚丙烯酰胺6kg，甲壳素衍生物-羧甲基壳聚糖4kg聚天冬氨酸1.4kg和4kg氯化钙。将以上配方原料加入919.6kg的清水中，充分混合后制备形成1000kg的湿式控尘用润湿剂。该润湿剂增渗、促凝性能尤其优异，并且保水性能良好。

其中，在该配方中，各种原料所占百分比分别为：椰油酰胺丙基甜菜碱1.2％，丁基萘磺酸钠0.4％，全氟辛基磺酰胺丙基三甲基胺碘化物0.75％，蔗糖脂肪酸酯0.5％，玉米淀粉接枝丙烯酸钠1.8％，异辛醇磷酸酯0.9％，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.15％，琥珀酸二辛酯磺酸钠0.8％，聚丙烯酰胺0.6％，甲壳素衍生物-羧甲基壳聚糖0.4％、聚天冬氨酸0.14％和0.4％的氯化钙，余量为水。

实施例2

按照以下质量标准分别称取：椰油酰胺丙基甜菜碱13kg，丁基萘磺酸钠5kg，全氟辛基磺酰胺丙基三甲基胺碘化物8.5kg，蔗糖脂肪酸酯7kg，玉米淀粉接枝丙烯酸钠22kg，异辛醇磷酸酯11kg，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠2.5kg，琥珀酸二辛酯磺酸钠10kg，聚丙烯酰胺7kg，甲壳素衍生物-羧甲基壳聚糖5kg聚天冬氨酸1.6kg和5kg氯化钙。将以上配方原料加入902.4kg的清水中，充分混合后制备形成1000kg的湿式控尘用润湿剂。该润湿剂质地均匀、泡沫量适宜、增渗、促凝性能尤其优异，并且保水性能良好。

其中，在该配方中，各种原料所占百分比分别为：椰油酰胺丙基甜菜碱1.3％，丁基萘磺酸钠0.5％，全氟辛基磺酰胺丙基三甲基胺碘化物0.85％，蔗糖脂肪酸酯0.7％，玉米淀粉接枝丙烯酸钠2.2％，异辛醇磷酸酯1.1％，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.25％，琥珀酸二辛酯磺酸钠1％，聚丙烯酰胺0.7％，甲壳素衍生物-羧甲基壳聚糖0.5％、聚天冬氨酸0.16％和0.5％的氯化钙，余量为水。

实施例3

按照以下质量标准分别称取：椰油酰胺丙基甜菜碱12.5kg，丁基萘磺酸钠4.5kg，全氟辛基磺酰胺丙基三甲基胺碘化物8kg，蔗糖脂肪酸酯6kg，玉米淀粉接枝丙烯酸钠20kg，异辛醇磷酸酯10kg，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠2kg，琥珀酸二辛酯磺酸钠9kg，聚丙烯酰胺6.5kg，甲壳素衍生物-羧甲基壳聚糖4.5kg聚天冬氨酸1.5kg和4.5kg氯化钙。将以上配方原料加入911.1kg的清水中，充分混合后制备形成1000kg的湿式控尘用润湿剂。该润湿剂质地均匀、泡沫量适宜、增渗、促凝性能尤其优异，并且保水性能良好。

其中，在该配方中，各种原料所占百分比分别为：椰油酰胺丙基甜菜碱1.25％，丁基萘磺酸钠0.45％，全氟辛基磺酰胺丙基三甲基胺碘化物0.8％，蔗糖脂肪酸酯0.6％，玉米淀粉接枝丙烯酸钠2％，异辛醇磷酸酯1％，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.2％，琥珀酸二辛酯磺酸钠0.9％，聚丙烯酰胺0.65％，甲壳素衍生物-羧甲基壳聚糖0.45％、聚天冬氨酸0.15％和0.45％的氯化钙，余量为水。

将实施例1、实施例2与实施例3所示的润湿剂在某煤矿的综采工作面进行了现场测试，并分别测定了工作面未采用任何防尘措施、仅采用清水喷雾以及在清水中添加本发明3个实施例后进行喷雾情况下的粉尘浓度，如表1所示的，表1为采用不同措施时综采工作面各测定的粉尘数据。

表1

从表1可以看出，应用实施例1、实施例2、与实施例3所述增渗促凝型湿式控尘润湿剂后，工作面平均降尘率全尘和呼尘分别为：73.3％和86.5％，77.4％和87.0％，78.1％和87.7％。与清水相比，实施例1、实施例2与实施例3平均降尘率全尘和呼尘分别提高了：23.2百分点和37.7个百分点，27.3个百分点和38.2个百分点，28.0个百分点和38.9个百分点，大幅度提高了降尘效率与降尘效果，是现有技术的极大进步。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims

1.一种增渗促凝型湿式控尘用润湿剂，特征在于，其按照重量百分比包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的增渗促凝型湿式控尘用润湿剂，其特征在于，按照重量百分比包括以下组分：

3.根据权利要求1所述的增渗促凝型湿式控尘用润湿剂，其特征在于，其按照重量百分比包括以下组分：

4.根据权利要求1所述的增渗促凝型湿式控尘用润湿剂，其特征在于，其按照重量百分比包括以下组分：

5.根据权利要求1所述的增渗促凝型湿式控尘用润湿剂，其特征在于，其按照重量百分比包括以下组分：

6.根据权利要求1所述的增渗促凝型湿式控尘用润湿剂，其特征在于，其按照重量百分比包括以下组分：