CN1059128A - 煤及粉状物料堆场覆盖剂 - Google Patents

Abstract

一种用于保护贮存煤、粉状物料堆场用覆盖剂。 由丙烯酸酯共聚物、乳蜡XT-SE-1、工业除尘粉煤 灰、Oπ-10和过硫酸钠组成的水状悬浮液。将其喷 洒于煤、粉状物料堆上时能在其表面形成固态薄膜 层，使在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、大气侵袭。采用XT-SE-1作为 隔水剂，使覆盖膜更紧密，可进一步提高其耐水性 能。本发明可使大气与周围环境和水资源免受污染， 还可使煤、粉状物料保持原有品位。

Description

本发明涉及一种用于保护贮存煤、粉状物料堆场用的覆盖剂。

众所周知，煤、粉状物料在贮存场地堆放或运输过程中由于受风力或雨水的影响，细小的煤颗粒、粉状物料颗粒将随风飞扬或随雨水流失，这不仅会使资源流失，并且将严重污染大气和周围环境以及宝贵的水资源，还将直接影响人们的身体健康，在经济上造成有形的或无形的损失无疑也是惊人的。

早年国内外一般采用喷洒水的方法来解决上述问题，但洒水法除对水质标准有一定要求外，在缺水地区实施尚受到限制，随着水份蒸发，需定时喷洒水，水耗量甚大。此外，洒水法还使煤炭含水量升高，这将直接影响生产。

为解决上述难题，近年来国外已研制出多种覆盖剂。

日本专利JP8675，710介绍了Goto，Tokio等人研究出一种用于煤堆的喷洒药剂。将它用于室外贮存煤堆可防止由于风和雨水造成煤的潮湿及损失。它是由2-4wt%烷烃以及100份乳化了的聚合物构成的（由亲水的α，β-单烯化合物＞30wt%，α，β-单烯羧酸4.1～5wt%，以及任何其他的α，β-单体化合物0-70wt%制得，在4，000吨煤堆上喷洒2吨上述药剂（使用5wt%的水溶液），经过50天后，煤的含水量从7.7wt%改变至8.8wt%。

日本专利JP86111，209介绍了Kitagawa，Kogo等人提出的防止雨水渗入煤堆的途径。采用在煤堆上喷洒一种吸收水的聚合物的方法，在19厘米煤堆上喷洒交联的聚丙烯酸酯的粉末，其用量达50克/米²，并进行50毫米的模拟雨淋试验，煤的含水量为2.5wt%，作为对照，喷洒十八胺的煤堆的含水量为18wt%。

美国专利US4，613，523介绍了Smith，Chanles.E.研究的一种煤覆盖剂，此覆盖剂包括按≥2∶1克分子比将一种脂肪酸（例如油酸）与一种碱性化合物混合，将≥1份脂肪酸皂化以形成一种皂的混合物，并用一种水溶性醇（例如甲醇）稀释以形成一低度的溶液，将此溶液喷洒于煤堆表面，并将煤堆置于雨中1小时，煤的含水量及失散性分别为1.12%及0.18%，作为比较，未喷洒覆盖剂的煤的含水量及失散性分别为5.12%及0.42%。

日本专利JP8784，110介绍了Ojaki，Tomio等提出的一种煤覆盖剂的配方。该覆盖剂可防止煤堆的煤尘扩散以及雨水渗透至煤中去。其制备过程是：将4、5份丙烯酸乙酯在一水状悬浮液中，在60°下聚合30分钟，然后与35份丙烯酸聚合，再进一步与4、5份甲基丙烯酸甲酯聚合，中和，并与0.1份腐蚀抑止剂、0.1份消泡剂、3份防水剂混合，得到固体含量为45%的多组份聚合物悬浮液。将此种悬浮液喷洒在一个呈锤形煤堆上，并对煤堆进行雨水渗透试验，其坍塌时间为525秒，作为对照，使用单组份的聚醋酸乙烯悬浮液，其坍塌时间为70秒。

日本专利JP87146，804还介绍了Yamamoto，Kajuhizo等人提出的一种防止煤堆湿度增加和煤尘扩散的方法：先在煤堆表面以8～500克/米²量喷洒丁二烯-苯乙烯胺液（Ⅰ），在表面干燥之后，仍以8～500克/米²的量喷洒一种丙烯酸酯-苯乙烯共聚物的悬浮液（Ⅱ）。在总量为3吨，表面积为8米²的煤堆表面上先喷洒Ⅰ（用量为18.75克/米²），之后喷洒Ⅱ（用量为26-25克/米²），其结果表明在减少煤堆的煤尘扩散是有效的。

综上所述，上述各种类型的覆盖剂喷洒在煤、焦炭、矿石等物料堆上，对于防雨水侵入，防止扬尘和坍塌起到了一定的作用，但存在下述缺点：

1、某些类别覆盖剂为了提高耐水性能，加入了烷烃类作为隔水剂，但为了达到完全分散的目的，需进行高速搅拌或使用特殊设备，因而使制造工艺复杂。如上述的JP8675，710就是其中的一种。

2、有的覆盖剂为了提高耐水性能，在配方中采用高浓度成膜剂甚致粉末，这就大大增加了产品的成本。JP86111，209所介绍的研究成果就是典型的代表。

3、相当多的覆盖剂本身的制作工艺不但复杂，而且操作程序也很麻烦，耐水性能不理想，使用寿命短。例如US4，613，523、JP8784，110及JP87146，804所介绍的覆盖剂制造工艺及喷洒程序均较复杂，而且使用寿命最长不超过2个月。

本发明的目的是研制一种使用寿命长，具有优良的耐水性、耐候性能，原料来源丰富，制造工艺简单且成本低的煤及粉状物料堆场用的覆盖剂。

为此，本发明的覆盖剂组成如下所述（按重量百分比计算）：

浓度0.8～10%的交联的丙烯酸酯共聚物悬浮液  34～89.3%

乳腊XT-SE-1  0.5～10%

工业除尘粉煤灰  10～50%

0π-10  0.1～5%

过硫酸钠  0.1～1%

上述的交联丙烯酸酯共聚物的组成是（按重量百分比计算）：

丙烯酸  1～10%

甲基丙烯酸  1～10%

丙烯酸甲酯  1～10%

丙烯酸丁酯  30～80%

丙烯酸辛酯  0.7～7%

N-羟甲基丙烯酰胺  0.5～5%

丙烯腈  1～30%

水溶性的交联丙烯酸酯共聚物是作为成膜剂。此成膜剂采用多元共聚，并加入N-羟甲基丙烯酰胺和丙烯腈，以形成主链和支链繁茂的致密形网状结构。以丙烯酸酯制得的聚合物，其特点是能形成柔软而富有弹性的膜。使用乳液聚合方法进行共聚，得到富含氢键的粘结力强的成膜物。经试验证实，上述共聚物各单体的含量变化能使生成的膜能够兼顾良好的硬度和柔性。

采用乳腊XT-SE-1作为隔水剂，它是由硬脂酸、精白蜡、非离子醚型和酯型抗静电剂、柔软剂、平滑剂、乳化剂复配而得。其中硬脂酸、精白蜡作用可显著提高覆盖剂的抗水性能;非离子醚型和酯型抗静电剂可使覆盖膜具有抗静电作用;柔软剂是使生成的覆盖膜更柔软;平滑剂的作用是使覆盖膜平滑;而乳化剂的功能是使硬脂酸、精白蜡等成份更易分散至覆盖剂中，起到了乳化作用，从而简化了生产工艺。

填充料采用工业除尘粉煤灰，其作用如下：具有滞流作用，能使覆盖剂填塞煤及粉状物料颗粒间的缝隙，从而形成一个连续、完整的覆盖膜，覆盖膜也更紧密;提高抗水性能，可以降低成本。0π-10作为分散剂起分散作用。助剂过硫酸钠具有催化作用。

将本覆盖剂喷洒于煤、粉状物料堆上时，能在其表面形成一固态薄膜层，使在其下面的物料与大气隔离，从而使被其保护的煤、粉状物料等免受风力、雨水、大气的侵袭。其作用除了可防止大气与周围环境和水资源遭受污染以及煤、矿物资源流失外，还可使煤、粉状物料等保持原有的品位，并减少煤堆自燃及坍塌机率。此外本覆盖剂也可用于垃圾堆场。

本覆盖剂具有如下优点：

1、由于采用丙烯酸酯系共聚物作为成膜剂，使本覆盖剂具有优良的结合力、耐水性和耐候性。

2、本覆盖剂由于采用复合型的乳腊XT-SE-1作为新型隔水剂，可进一步提高覆盖剂的耐水性能，并使覆盖膜更紧密，覆盖膜也略有弹性。在应用于煤堆时。由于煤含水量增加缓慢，除了可降低炼焦耗热，节约能源外，对稳定焦炭质量继而稳定高炉作业是极其重要的。

3、由于采用复合型的乳腊XT-SE-1作为隔水剂，使生产工艺大大简化。

4、采用“三废”产物一工业除尘粉煤灰作为填充料，除了可大幅度降低覆盖剂成本外，尚具有滞流作用，填充空隙，形成完整的薄膜层，从而提高了抗雨水性能。而且粉煤灰热值〔2931焦耳/克〕尚可得到利用，且不产生新的污染。

5、由于本覆盖剂成份是有机高分子材料、有机物组成，它不含有害元素或重金属离子，而且填充料采用煤系“三废”产物，因此在燃烧过程中它仅生成二氧化碳和水，而不会对煤的燃烧过程产生任何不利影响。

下面介绍本覆盖剂的实施例。

例1：

成膜剂交联丙烯酸共聚物水溶液63.5%;

作为隔水剂的乳腊XT-SE-1  2%;

作为填充料的工业除尘粉煤灰33.3%;

0π-10  1.1%

过硫酸钠  0.1%

当成膜剂的浓度为3%时，交联丙烯酸酯共聚物的各单体组成的重量百分比：

丙烯酸  5.82%

甲基丙烯酸  3.17%

丙烯酸甲酯  4.23%

丙烯酸丁酯  61.38%

丙烯酸辛酯  1.06%

N-羟甲基丙烯酰胺  5.29%

丙烯腈  19.05%

在室外一个表面积大约10米²的梯台形煤堆上，用上述实施例制成的覆盖剂悬浮液，以2升/米²的量进行喷洒。覆盖层使用寿命已达10个月余。试验期间耐最高气温达38.1℃，最低为-17.1℃，经受8级大风持续达9天，在试验期间降雨量达284.5毫米。在经过46天试验后（此期间累计降雨量为130.2毫米），在覆盖层表面下10厘米处（下同）所取的煤样，其外在水份W^o _wg%为1.0，而作为对照试验的空白煤堆的外在水份W^o _wg%为3.3，在经过221天试验期后（此期间累计降雨、雪量为281.2毫米）覆盖层保护的煤堆的W_wg%为5.5，空白煤堆W^o _wg%为13.2（大雪后第8天取样分析数据），在经过296天试验期后（此期间累计降雨、雪量为286.5毫米），覆盖层保护的煤堆的W_wg%为4.5，空白煤堆W^o _wg%为8.0（雨后第2天取样分析数据），在试验的第317天，对上述煤堆进行人工雨淋试验，人工雨淋时间均为15分钟，有覆盖层保护的煤堆的人工雨淋量为30毫米，其煤样的W_wg%为14.5，而空白煤堆的人工雨淋量为15毫米，其煤样的W^o _wg%为22.9。

试验表明用覆盖层保护的煤堆经数月的雨、雪侵袭后，煤的含水量增加缓慢，而空白煤堆的含水量在雨、雪后测试有明显的增加。

在经过296天室外堆放试验后，有覆盖层保护的煤堆其挥发份无明显变化，而空白煤堆的干基挥发份降低了3.39%。

本发明还介绍下述二个实施例。

编号	丙烯酸酯共聚物％	XT-SE-1%	Oπ-10%	过硫酸钠  ％	工业除尘粉煤灰％
						例2	63.5（2％水溶液）	2.0	1.1	0.1	33.3
例3	64（1％水溶液）	1.5	1.1	0.1	33.3

并对例2、例3覆盖剂的性能分别进行了测试，其测试结果如下表所示。

覆盖性能测试表

编号	成膜性	牢度（级）	冲击性（千克·厘米）	耐水性（天）	耐晒性（天）
						例1	优	5	1.0	30	180
例2	优	4	0.7	20	150
						例3	良	3	0.4	15	100

例2、例3中丙烯酸酯共聚物组份与例1相同。

Claims (1)

1、一种含有交联的丙烯酸酯共聚物的煤及粉状物料堆场覆盖剂，本发明的特征在于，其组份按重量百分比计算是：

浓度0.8～10%的交联的丙烯酸酯共聚物水状悬浮液

                  34～89.3%

乳腊XT-SE-1       0.5～10%

工业除尘粉煤灰    10～50%

Oπ-10            0.1～5%

过硫酸钠          0.1～1%

所述的交联丙烯酸酯共聚物的组份按重量百分比计算是：

丙烯酸            1～10%

甲基丙烯酸        1～10%

丙烯酸甲酯        1～10%

丙烯酸丁酯        30～80%

丙烯酸辛酯        0.1～7%

N-羟甲基丙烯酰胺  0.5～5%

丙烯腈            1～30%