CN105950116B - 一种环保型煤炭运输与堆存抑尘剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保型煤炭运输与堆存抑尘剂及制备方法，按照质量百分比包括：5％‑10％的木质素磺酸盐、5％‑10％的丙烯酰胺、10％‑15％的丙烯酸、0.5％‑1.4％的润湿剂、0.4％‑0.9％的增稠剂、0.3％‑0.5％的渗透剂、0.2％‑0.5％的防冻剂、0.05‑0.1％的引发剂、0.5％‑0.8％的交联剂与0.2％‑0.5％无机盐，余量为水；及制备方法。最终生成一种凝胶状态的物质，对煤体的包裹作用明显好于喷雾效果，在喷涂于煤体表面之后，能形成稳定的保护层。该抑尘剂具有润湿效果好，固化速度快，形成的保护层硬度大，抑尘效果明显等优点。

Description

一种环保型煤炭运输与堆存抑尘剂及制备方法
技术领域
本发明涉及矿井防尘用抑尘剂，尤其涉及一种环保型煤炭运输与堆存的抑尘剂及制备方法。
背景技术
随着矿山生产过程中机械化水平的提高，作业过程中产生的粉尘也严重超标，炮掘面、综掘面、炮采面、综采面等产生的粉尘都有明确的规定和合适的办法去降低其产尘浓度，虽然采掘生产过程中的粉尘得到了有效治理，但是关于煤炭在运输与堆存过程中的防尘措施、方法却很少，相关的抑尘剂发明则更少。
此外，由于受经济和地域条件的限制和影响，我国并不是所有的煤矿都是地下井工开采，露天煤矿占了大约17％的比例，在井工开采煤矿中有煤的堆场储放、皮带运输等环节，以及在露天煤矿中煤的开采和运输过程都会产生很多的粉尘，这些粉尘在风力的作用下严重影响环境，对矿工和矿区附近的居民造成很大的危害。特别是在煤炭车辆运输过程中，由于风力较大或运煤车辆经过隧道时在“活塞风”的作用下即会造成煤粉散落地面及煤粉漫天飞扬的现象，以上这些情况不仅浪费了能源而且对环境造成了极大的污染。现有技术中虽然有洒水降尘，但效果很不明显。
因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供的一种环保型煤炭运输与堆存的抑尘剂及制备方法，以大幅度减少运输与堆存过程中扬尘的产生。
为解决上述技术问题，本发明方案包括：
一种环保型煤炭运输与堆存抑尘剂，其中，按照质量百分比包括以下组分：
5％-10％的木质素磺酸盐、5％-10％的丙烯酰胺、10％-15％的丙烯酸、0.5％-1.4％的润湿剂、0.4％-0.9％的增稠剂、0.3％-0.5％的渗透剂、0.2％-0.5％的防冻剂、0.05-0.1％的引发剂、0.5％-0.8％的交联剂与0.2％-0.5％无机盐，余量为水。
所述的环保型煤炭运输与堆存抑尘剂，其中，上述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙中的一种或其混合物；引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或其混合物；交联剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺；无机盐为氯化钙、氯化镁中的一种或其混合物。
所述的环保型煤炭运输与堆存抑尘剂，其中，上述润湿剂为仲烷基磺酸钠；增稠剂为羟乙基纤维素、蓖麻油聚氧乙烯醚磺酸盐中的一种或其混合物；渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；防冻剂为单十二烷基磷酸酯钾。
一种制备所述环保型煤炭运输与堆存抑尘剂的方法，其包括以下步骤：
步骤一，将木质素磺酸盐与无机盐溶液混合均匀，然后再向其中加入丙烯酰胺和交联剂在40-60℃下搅拌反应2小时，得到第一溶液；
步骤二，向第一溶液中逐步加入丙烯酸和引发剂，将恒温搅拌仪的温度设置为60-80℃后搅拌反应3小时，得到凝胶状物质；
步骤三，将上述凝胶状物质进行破碎，加入润湿剂、增稠剂、渗透剂和防冻剂，并按照1：30-1:60的比例加入水进行充分搅拌，并调节PH值为7-10，即可得到所述环保型煤炭运输与堆存抑尘剂。
所述的制备方法，其中，该环保型煤炭运输与堆存抑尘剂与水的质量比为1:30-1:60，其最佳的比例为1：40。
所述的制备方法，其中，步骤三中的PH值为7-10，其最佳PH值为9。
所述的制备方法，其中，其更为具体的包括：
分别称量5g木质素磺酸钠，0.5g氯化钙，5g的丙烯酰胺和0.8g的N-N亚甲基丙烯酰胺溶于100ml水中，在50℃下恒温反应2小时，之后再加入10ml丙烯酸和0.06g的过硫酸铵,在80℃下恒温反应3小时得到凝胶状物质，将凝胶状物质切碎，加入0.8ml仲烷基磺酸钠,0.3ml羟乙基纤维素，0.3ml蓖麻油聚氧乙烯醚磺酸盐；0.4ml脂肪醇聚氧乙烯醚；0.3ml单十二烷基磷酸酯钾进行混合搅拌，将所得物质与水的质量比按照1:50的比例混合，并且调节PH值为9，得到所述环保型煤炭运输与堆存抑尘剂。
本发明提供的一种环保型煤炭运输与堆存的抑尘剂及制备方法，采用木质素磺酸盐与丙烯酰胺与丙烯酸分别进行交联和接枝共聚反应，再添加多种表面活性剂来增强生成物的性能，最终生成一种凝胶状态的抑尘剂，对煤体的包裹作用要比喷雾的效果好很多，将其喷涂于煤体表面之后，能形成稳定的保护层。该抑尘剂具有润湿效果好，固化速度快，形成的保护层硬度大，抑尘效果明显等优点，使用时可以将本发明涂抹在煤体表面，形成较厚的凝固层覆盖煤体，若将本发明按照一定比例溶于水中之后，也可切割成小颗粒喷洒在煤体表面；此外，在无机盐的作用下该抑尘剂的抗风化能力也比较强，可以有效的抑制煤尘飞扬，大幅度减少了运输与堆存过程中扬尘的产生。
附图说明
图1为本发明中环保型煤炭运输与堆存抑尘剂之制备方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种环保型煤炭运输与堆存的抑尘剂及制备方法，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。
本发明提供了一种环保型煤炭运输与堆存的抑尘剂，按照质量百分比包括以下组分：
5％-10％的木质素磺酸盐、5％-10％的丙烯酰胺、10％-15％的丙烯酸、0.5％-1.4％的润湿剂、0.4％-0.9％的增稠剂、0.3％-0.5％的渗透剂、0.2％-0.5％的防冻剂、0.05-0.1％的引发剂、0.5％-0.8％的交联剂与0.2％-0.5％无机盐，余量为水。
而且上述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙等木质素磺酸盐中的一种或其混合物；引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾等过硫化物中的一种或其混合物；交联剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺；无机盐为氯化钙、氯化镁中的一种或其混合物。上述润湿剂为仲烷基磺酸钠；增稠剂为羟乙基纤维素、蓖麻油聚氧乙烯醚磺酸盐中的一种或其混合物；渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；防冻剂为单十二烷基磷酸酯钾。
本发明提供了一种制备所述环保型煤炭运输与堆存抑尘剂的方法，如图1所示的，其包括以下步骤：
步骤一，将木质素磺酸盐与无机盐溶液混合均匀，然后再向其中加入丙烯酰胺和交联剂在40-60℃下搅拌反应2小时，得到第一溶液；
步骤二，向第一溶液中逐步加入丙烯酸和引发剂，将恒温搅拌仪的温度设置为60-80℃后搅拌反应3小时，得到凝胶状物质；
步骤三，将上述凝胶状物质进行破碎，加入润湿剂、增稠剂、渗透剂和防冻剂，并按照1：30-1:60的比例加入水进行充分搅拌，并调节PH值为7-10，即可得到所述环保型煤炭运输与堆存抑尘剂。
而且该环保型煤炭运输与堆存抑尘剂与水的质量比为1:30-1:60，其最佳的比例为1：40。步骤三中的PH值为7-10，其最佳PH值为9。
比如其更为具体的包括：
分别称量5g木质素磺酸钠，0.5g氯化钙，5g的丙烯酰胺和0.8g的N-N亚甲基丙烯酰胺溶于100ml水中，在50℃下恒温反应2小时，之后再加入10ml丙烯酸和0.06g的过硫酸铵,在80℃下恒温反应3小时得到凝胶状物质，将凝胶状物质切碎，加入0.8ml仲烷基磺酸钠,0.3ml羟乙基纤维素，0.3ml蓖麻油聚氧乙烯醚磺酸盐；0.4ml脂肪醇聚氧乙烯醚；0.3ml单十二烷基磷酸酯钾进行混合搅拌，将所得物质与水的质量比按照1:50的比例混合，并且调节PH值为9，得到所述环保型煤炭运输与堆存抑尘剂。
其选用廉价、易降解和无污染的木质素作为接枝共聚的主要载体，利用丙烯酰胺与木质素磺酸盐接枝会发生粘稠现象的性能，选用木质素磺酸盐与丙烯酰胺通过交联剂进行反应；再结合木质素接枝丙烯酸形成高吸水的功能，通过引发剂在一定条件下使其进行接枝共聚反应，生成共聚物。为了进一步提高共聚物在抗盐、抗风化和抗冻等方面的性能，通过在反应过程中添加少量的表面活性剂来增强和改善生成的抑尘剂，使其性能更加完善，形成的这种抑尘剂无论是在抑尘效果还是在环保廉价方面都具有一定的优势。而且本发明的另一个优势是可根据实际情况来控制生成的凝胶状物质的颗粒大小及其与水混合的比例，如果在雨水较多的环境中，适当降低抑尘剂中添加水的比例，在干燥的环境中即可增加其中水的比例。
为了更进一步的描述本发明，以下列举更为详尽的实施例进行说明。
实施例1
分别称量5g木质素磺酸钠，0.5g氯化钙，5g的丙烯酰胺和0.8g的N-N亚甲基丙烯酰胺溶于100ml水中，在50℃下恒温反应2小时，之后再加入10ml丙烯酸和0.06g的过硫酸铵,在80℃下恒温反应3小时得到凝胶状物质，将凝胶状物质切碎，加入0.8ml仲烷基磺酸钠,0.3ml羟乙基纤维素，0.3ml蓖麻油聚氧乙烯醚磺酸盐；0.4ml脂肪醇聚氧乙烯醚；0.3ml单十二烷基磷酸酯钾进行混合搅拌，将所得物质与水的质量比按照1:50的比例混合，并且调节PH值为9，最终测试相关性能。
实施例2
分别称量5g木质素磺酸钠，0.5g氯化钙，5g的丙烯酰胺和0.8g的N-N亚甲基丙烯酰胺溶于100ml水中，在50℃下恒温反应2小时，之后再加入13ml丙烯酸和0.06g的过硫酸铵,在80℃下恒温反应3小时得到凝胶状物质，将凝胶状物质切碎，加入0.8ml仲烷基磺酸钠,0.3ml羟乙基纤维素，0.3ml蓖麻油聚氧乙烯醚磺酸盐；0.4ml脂肪醇聚氧乙烯醚；0.3ml单十二烷基磷酸酯钾进行混合搅拌，将所得物质与水的质量比按照1:50的比例混合，并且调节PH值为9，最终测试相关性能。
首先对该抑尘剂的防尘效果进行检测，取相同质量的煤样，一组没有涂抹抑尘剂，另一组按照1L/m3的量进行涂抹抑尘剂，在实验室使用吹风机进行模拟实验，30min的测试结果，如表1所示的。
表1
通过设置3个监测点来监测露天煤矿汽车行使运动带起的地面飞扬煤尘，来评判抑尘剂的实际防尘效果，如表2所示的。
表2
采样点 原始粉尘(mg/m3) 使用抑尘剂后(mg/m3) 抑尘效率(％)
采样点1 149.2 12.4 91.7
采样点2 131.3 10.1 92.3
采样点3 103.2 9.9 90.4
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 (5)

1.一种环保型煤炭运输与堆存抑尘剂，其特征在于，按照质量百分比包括以下组分：
5％-10％的木质素磺酸盐、5％-10％的丙烯酰胺、10％-15％的丙烯酸、0.5％-1.4％的润湿剂、0.4％-0.9％的增稠剂、0.3％-0.5％的渗透剂、0.2％-0.5％的防冻剂、0.05-0.1％的引发剂、0.5％-0.8％的交联剂与0.2％-0.5％无机盐，余量为水；
上述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙中的一种或其混合物；引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或其混合物；交联剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺；无机盐为氯化钙、氯化镁中的一种或其混合物；
上述润湿剂为仲烷基磺酸钠；增稠剂为羟乙基纤维素、蓖麻油聚氧乙烯醚磺酸盐中的一种或其混合物；渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；防冻剂为单十二烷基磷酸酯钾。
2.一种制备如权利要求1所述环保型煤炭运输与堆存抑尘剂的方法，其包括以下步骤：
步骤一，将木质素磺酸盐与无机盐溶液混合均匀，然后再向其中加入丙烯酰胺和交联剂在40-60℃下搅拌反应2小时，得到第一溶液；
步骤二，向第一溶液中逐步加入丙烯酸和引发剂，将恒温搅拌仪的温度设置为60-80℃后搅拌反应3小时，得到凝胶状物质；
步骤三，将上述凝胶状物质进行破碎，加入润湿剂、增稠剂、渗透剂和防冻剂，并按照1：30-1:60的比例加入水进行充分搅拌，并调节pH 值为7-10，即可得到所述环保型煤炭运输与堆存抑尘剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，该环保型煤炭运输与堆存抑尘剂与水的质量比为1:30-1:60。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤三中的pH 值为7-10。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，其更为具体的包括：
分别称量5g木质素磺酸钠，0.5g氯化钙，5g的丙烯酰胺和0.8g的N-N亚甲基丙烯酰胺溶于100ml水中，在50℃下恒温反应2小时，之后再加入10ml丙烯酸和0.06g的过硫酸铵,在80℃下恒温反应3小时得到凝胶状物质，将凝胶状物质切碎，加入0.8ml仲烷基磺酸钠,0.3ml羟乙基纤维素，0.3ml蓖麻油聚氧乙烯醚磺酸盐；0.4ml脂肪醇聚氧乙烯醚；0.3ml单十二烷基磷酸酯钾进行混合搅拌，将所得物质与水的质量比按照1:50的比例混合，并且调节pH 值为9，得到所述环保型煤炭运输与堆存抑尘剂。
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