CN106010447B - 煤炭抑尘剂以及抑制煤炭运输扬尘的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤炭抑尘剂，该煤炭抑尘剂含有半合成高分子材料、水性丙烯酸树脂、固化剂和保湿剂；相对于1重量份半合成高分子材料，水性丙烯酸树脂的含量为0.5‑1.8重量份，固化剂的含量为0.03‑0.08重量份，保湿剂的含量为0.2‑0.6重量份。将本发明的煤炭抑尘剂喷洒到煤炭表面时，其中的半合成高分子材料等水溶性组分可以起到粘附煤炭颗粒的作用，可固化的水性丙烯酸树脂组分可以在煤炭表面颗粒上形成具有一定厚度的固化层，从而提高煤炭抑尘剂的防尘效果。同时本发明的煤炭抑尘剂具有原料组分来源广泛、制备和使用方便且成本低的优点。

Description

煤炭抑尘剂以及抑制煤炭运输扬尘的方法

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体地，涉及一种煤炭抑尘剂以及抑制煤炭运输扬尘的方法。

背景技术

据国家统计数据显示，随着国民经济的发展和科学技术的进步，我国原煤产量在1998年是12.50亿吨，经过煤炭的“黄金十年”持续增长，到2014年原煤产量达到创纪录的38.7亿吨，接近当年世界煤产量的50％，成为世界上最大的产煤国和消费国。特别是经历煤炭市场的黄金十年期间，煤炭需求量大幅提升，以全国最大的煤炭生产企业神华神东煤炭集团为例，2013年的煤炭产销量2.1亿吨，较2003年时产销量2000万吨增长了近10多倍。如此多的煤炭经从地下开采出来，有一小部分就地转化，或经公路、水路运输渠道发送，而绝大部分都选择了通过经济高效的铁路进行运输。

为了满足市场运力需求，提升货运能力，铁路总公司数次在全国范围内对货运列车提高运行速度。通过铁路运输的煤炭在各站点装车后，在火车高速行驶中因自身车速、自然风力等原因，导致敞篷车厢顶部的细小煤颗粒脱落，洒落铁路沿线；尤其是火车高速通过隧道洞体时因为瞬间压力差的改变，在隧道内煤粒洒落情况更为严重。隧道洞体洒落的煤粒或煤尘大量积聚后存在尘爆的安全风险，威胁行车安全。煤炭在火车运输途中的洒落，导致运输损耗增加、环境治理难度加大、隧道行车安全风险升高。

为解决铁路运输煤炭过程中存在的煤料表层小颗粒洒落这一难题，国内外多家企业推出各种型号、种类繁多、组成各异的煤炭抑尘剂。但是现有的抑尘剂对煤炭长距离运输时的抑尘效果不够理想，同时还存在原料来源不广泛、生产成本高的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤炭抑尘剂，该抑尘剂可以解决现有技术中抑尘剂对煤炭长距离运输时的抑尘效果不理想，以及原料来源不广泛、生产成本高的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种煤炭抑尘剂，该煤炭抑尘剂含有半合成高分子材料、水性丙烯酸树脂、固化剂和保湿剂；相对于1重量份半合成高分子材料，水性丙烯酸树脂的含量为0.5-1.8重量份，固化剂的含量为0.03-0.08重量份，保湿剂的含量为0.2-0.6重量份。

本发明还提供一种抑制煤炭运输扬尘的方法，该方法包括：在煤炭堆积表面喷洒上述煤炭抑尘剂，其中，相对于每平方米煤炭的堆积表面，所述煤炭抑尘剂的喷洒量为1.3-3kg。

通过上述技术方案，本发明采用半合成高分子材料和水性丙烯酸树脂作为煤炭抑尘剂的主要成分，将煤炭抑尘剂喷洒到煤炭表面时，其中的半合成高分子材料等水溶性组分可以起到粘附煤炭颗粒的作用，可固化的水性丙烯酸树脂组分可以在煤炭表面颗粒上形成具有一定厚度的固化层，从而提高煤炭抑尘剂的防尘效果。同时本发明的煤炭抑尘剂具有原料组分来源广泛、制备和使用方便且成本低的优点。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种煤炭抑尘剂，该煤炭抑尘剂含有半合成高分子材料、水性丙烯酸树脂、固化剂和保湿剂；相对于1重量份半合成高分子材料，水性丙烯酸树脂的含量为0.5-1.8重量份，固化剂的含量为0.03-0.08重量份，保湿剂的含量为0.2-0.6重量份。将本发明的煤炭抑尘剂喷洒到煤炭表面时，其中的半合成高分子材料等水溶性组分可以起到粘附煤炭颗粒的作用，可固化的水性丙烯酸树脂组分可以在煤炭表面颗粒上形成具有一定厚度的固化层，从而提高煤炭抑尘剂的防尘效果。同时本发明的煤炭抑尘剂具有原料组分来源广泛、制备和使用方便且成本低的优点。

根据本发明，半合成高分子材料的种类可以在很大范围内变化，优选情况下，上述半合成高分子材料可以为改性纤维素和/或改性淀粉；具体地，改性纤维素优选为选自羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羧甲基羟乙基纤维素中的一种或几种；改性淀粉优选为选自羧甲基淀粉、羟乙基淀粉、氰乙基淀粉、醋酸淀粉和磷酸淀粉中的一种或几种。上述种类的半合成高分子材料可以在水中形成凝胶状，制备得到的抑尘剂可以更有效地粘附煤炭颗粒，提高抑尘效果。

作为本发明优选的一种实施方式，上述半合成高分子材料可以为改性纤维素和改性淀粉的混合物，且改性纤维素和改性淀粉的质量比可以为1：(2-4)。采用改性纤维素和改性淀粉的混合物可以提高抑尘剂粘附煤炭颗粒的能力，并且在上述优选的改性纤维素和改性淀粉的质量比例下，抑尘剂的抑尘效果更好。符合上述要求的改性纤维素和改性淀粉可以通过商购方式得到，例如，购自美国陶氏化学的羟乙基纤维素QP-4400H、QP-100MH，购自任丘市浩春化工有限公司的羧甲基纤维素HV-CMC、羧甲基淀粉；购自成都鑫豪化工有限公司的甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素；购自西安康诺化工有限公司的羟乙基淀粉200/0.5。

根据本发明，水性丙烯酸树脂的含义为本领域技术人员所熟知，可以为丙烯酸树脂以微粒、液滴或胶体形式分散于水相中所形成的乳液、水分散体或水溶液，其中水性丙烯酸树脂的固含量可以在很大范围内变化，本发明不做特别的要求，优选情况下，水性丙烯酸树脂的固含量可以为40-70重量％。符合上述条件的水性丙烯酸树脂易于与其他组分混合，制备得到的煤炭抑尘剂可以在煤炭表面形成厚度和强度适宜的固化层。

根据本发明，水性丙烯酸树脂中可以含有作为主要固化组分的丙烯酸树脂，丙烯酸树脂的种类没有特别的要求，只要满足可以稳定地分散于水性丙烯酸树脂体系中即可，例如可以为本领域技术人员所熟知的纯丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液、硅丙乳液和氟丙乳液中的一种或几种；其中，纯丙乳液为通过甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，引发剂，乳化剂等原料经聚合反应制备得到的乳液；苯丙乳液(苯乙烯-丙烯酸酯乳液)是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得；醋丙乳液是以醋酸乙烯和丙烯酸丁酯为主要功能单体共聚而成的水性高分子树脂；硅丙乳液是将含有不饱和键的有机硅单体与丙烯酸类单体加入合适的助剂，通过核壳包覆聚合工艺聚合而成的乳液。

优选情况下，水性丙烯酸树脂中可以含有纯丙树脂和/或苯丙树脂。更优选地，水性丙烯酸树脂中可以含有纯丙树脂和苯丙树脂，且纯丙树脂和苯丙树脂的质量比可以为1：(0.5-2)。在固化剂的作用下，上述种类和质量比范围的丙烯酸树脂可以在常温使用状态下发生交联反应，在煤炭表面形成稳定的固化层，有利于固定煤炭表面颗粒，提高抑尘效果。符合上述要求的水性丙烯酸树脂可以通过商购得到，例如，可以为购自广州市淇盛化工有限公司的纯丙乳液4700、纯丙乳液2800，购自济宁佰一化工有限公司的苯丙乳液等。

根据本发明，固化剂的含义为本领域技术人员所熟知，可以为丙烯酸树脂常用固化剂，其种类没有特别的要求，优选情况下，固化剂可以为异氰酸酯和/或氨基树脂；其中，氨基树脂固化剂可以为本领域技术人员所熟知的种类，例如为脲醛树脂(UF)、三聚氰胺甲醛树脂(MF)和聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE)中的一种或几种。上述种类的固化剂可以促进水性丙烯酸树脂固化，提高煤炭抑尘剂的抑尘效果。符合上述条件的异氰酸酯可以为德国拜耳水性异氰酸酯固化剂3100，氨基树脂可以为购自济宁市乐天工艺品有限公司的三聚氰胺甲醛树脂XT-303、购自上海风标化学科技有限公司的苯并三聚氰二胺树脂FB8561等。

根据本发明，保湿剂可以为本领域技术人员熟知的具有保湿和/或吸水作用的物质，例如可以为有机多元醇，具体地，有机多元醇优选为选自为丙三醇、丁二醇、聚乙二醇、丙二醇、已二醇、木糖醇、聚丙二醇和山梨糖醇中的一种或几种。上述种类的保湿剂可以提高煤炭抑尘剂的保水能力，从而改善抑尘效果。

根据本发明，为了便于在煤炭表面喷洒使用，煤炭抑尘剂中还可以含有水，其中水的含量可以在很大范围内变化，优选情况下，相对于1重量份的半合成高分子材料，水的含量可以为30-150重量份。

本发明还提供一种抑制煤炭运输扬尘的方法，该方法包括：在煤炭堆积表面喷洒上述煤炭抑尘剂，其中，相对于每平方米煤炭的堆积表面，所述煤炭抑尘剂的喷洒量为1.3-3kg。在煤炭表面喷洒上述含量范围的煤炭抑尘剂，可以有效地粘附并包裹煤炭表层颗粒，防止煤炭颗粒扬尘，有利于减少煤炭长距离运输时扬尘造成的质量损失和对环境的污染。

在根据本发明的抑制煤炭运输扬尘的方法中，煤炭的粒径可以在很大范围内变化，优选情况下，本发明的煤炭抑尘剂对粒径为0.01-20mm的煤炭具有更优异的抑尘效果。

以下通过实施例进一步详细说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。在本发明的下述实施例中，羟乙基纤维素QP-4400H、QP-100MH为购自美国陶氏化学，羧甲基纤维素HV-CMC、羧甲基淀粉为购自任丘市浩春化工有限公司，甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素为购自成都鑫豪化工有限公司，羟乙基淀粉200/0.5为购自西安康诺化工有限公司；纯丙乳液4700、纯丙乳液2800为购自广州市淇盛化工有限公司，苯丙乳液为购自济宁佰一化工有限公司；异氰酸酯为购自德国拜耳的水性异氰酸酯固化剂3100，氨基树脂为购自济宁市乐天工艺品有限公司的三聚氰胺甲醛树脂XT-303；在未做出特别说明的情况下，其余原料和试剂均为市售产品。

实施例1

本实施例用于说明本发明的煤炭抑尘剂及其制备方法。

将1重量份羟乙基纤维素QP-4400H，0.5重量份水性丙烯酸树脂(纯丙乳液4700，固含量为70重量％)，0.03重量份水性异氰酸酯固化剂3100和0.2重量份丙三醇与30重量份水混合均匀，得到本实施例的煤炭抑尘剂。

实施例2

本实施例用于说明本发明的煤炭抑尘剂及其制备方法。

将1重量份羟乙基淀粉200/0.5，1.8重量份水性丙烯酸树脂(纯丙乳液2800，固含量为40重量％)，0.08重量份水性异氰酸酯固化剂3100和0.6重量份聚乙二醇与150重量份水混合均匀，得到本实施例的煤炭抑尘剂。

实施例3

本实施例用于说明本发明的煤炭抑尘剂及其制备方法。

将1重量份羧甲基纤维素HV-CMC，1重量份水性丙烯酸树脂(苯丙乳液，固含量为45重量％)，0.04重量份氨基树脂和0.5重量份丙二醇与80重量份水混合均匀，得到本实施例的煤炭抑尘剂。

实施例4

本实施例用于说明本发明的煤炭抑尘剂及其制备方法。

将0.8重量份羧甲基纤维素HV-CMC，0.2重量份羟丙基甲基纤维素，0.65重量份水性丙烯酸树脂(苯丙乳液，固含量为50重量％)，0.02重量份氨基树脂，0.02重量份水性异氰酸酯固化剂3100和0.4重量份丁二醇与60重量份水混合均匀，得到本实施例的煤炭抑尘剂。

实施例5

本实施例用于说明本发明的煤炭抑尘剂及其制备方法。

将0.2重量份羧甲基纤维素HV-CMC，0.8重量份羧甲基淀粉，0.8重量份水性丙烯酸树脂(其中纯丙乳液2800和苯丙乳液重量比1：1，固含量50％)，0.03重量份水性异氰酸酯固化剂3100，0.02重量份氨基树脂和0.4重量份丁二醇与60重量份水混合均匀，得到本实施例的煤炭抑尘剂。

实施例6

本实施例用于说明本发明的煤炭抑尘剂及其制备方法。

采用与实施例5相同的原料和方法制备煤炭抑尘剂，所不同的是，将羧甲基纤维素HV-CMC替换为等重量的羧甲基淀粉。

实施例7

本实施例用于说明本发明的煤炭抑尘剂及其制备方法。

采用与实施例5相同的原料和方法制备煤炭抑尘剂，所不同的是，将苯丙乳液替换为等重量的纯丙乳液2800。

实施例8

本实施例用于说明本发明的煤炭抑尘剂及其制备方法。

采用与实施例5相同的原料和方法制备煤炭抑尘剂，所不同的是，煤炭抑尘剂中不含有水。

对比例1

本实施例用于说明与本发明不同的煤炭抑尘剂及其制备方法。

采用与实施例5相同的原料和方法制备煤炭抑尘剂，所不同的是，将水性丙烯酸树脂替换为等重量的水。

对比例2

本实施例用于说明与本发明不同的煤炭抑尘剂及其制备方法。

采用与实施例5相同的原料和方法制备煤炭抑尘剂，所不同的是，将水性丙烯酸树脂替换为等重量的环氧树脂E-44(购自济宁华凯树脂有限公司)。

对比例3

取1.5kg羧甲基纤维素钠，加入20kg水中溶胀约2小时，50℃下搅拌溶解20分钟备用。将30kg二水氯化钙在搅拌下溶解在30kg水中，然后加入15kg甘油、2.5Kg苯丙三氮唑、1kg十二烷基磺酸钠，搅拌溶解均匀，真空过滤。

将上述两种溶液搅拌混合均匀，得到本对比例的煤炭抑尘剂。

测试实施例

将粒径为0.01-20mm的精煤(产地为内蒙古鄂尔多斯市)分别装入11个相同的列车车厢(长13米，宽2.9米)，精煤堆的堆积面积为37.7平方米。将实施例1-8和对比例1-3的煤炭抑尘剂分别均匀喷洒在11个列车车厢的精煤堆的堆积表面，喷洒量为2kg/平方米。

以80km/h的平均运输速度，经过1050km的运输距离后，测定运输损耗，结果如下表1所示：

表1

煤炭抑尘剂	平均运输损耗(重量％)
		实施例1	0.24
实施例2	0.22
		实施例3	0.23
实施例4	0.21
		实施例5	0.19
实施例6	0.29
		实施例7	0.35
实施例8	0.52
		对比例1	2.2
对比例2	3.6
		对比例3	3.9

根据表1数据，从实施例5与对比例3的数据对比可知，相对于含有其他组分的煤炭抑尘剂，本发明的煤炭抑尘剂能够显著地抑制0.01-20mm粒径的精煤的运输扬尘。从实施例5与对比例1-2的数据对比可以看出，本发明的煤炭抑尘剂中含有的水性丙烯酸树脂可以在煤炭堆积表面形成固化层，从而有效地提高煤炭抑尘剂的抑尘能力。

并且，从实施例5与实施例6的数据对比可以看出，在本发明优选的半合成高分子材料为改性纤维素和改性淀粉的混合物，且改性纤维素和改性淀粉的质量比为1：(2-4)的情况下，本发明的煤炭抑尘剂能够进一步提高抑尘的效果；从实施例5与实施例7的数据对比可以看出，在本发明优选的水性丙烯酸树脂中含有纯丙树脂和苯丙树脂，且纯丙树脂和苯丙树脂的质量比为1：(0.5-2)的情况下，本发明的煤炭抑尘剂能够进一步提高抑尘的效果；从实施例5与实施例8的数据对比可以看出，在本发明优选的煤炭抑尘剂还含有水，且相对于1重量份的半合成高分子材料，水的含量为30-150重量份的情况下，本发明的煤炭抑尘剂抑制煤炭运输扬尘的能力更强。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种煤炭抑尘剂，其特征在于，该煤炭抑尘剂含有半合成高分子材料、水性丙烯酸树脂、固化剂和保湿剂；相对于1重量份半合成高分子材料，水性丙烯酸树脂的含量为0.5-1.8重量份，固化剂的含量为0.03-0.08重量份，保湿剂的含量为0.2-0.6重量份；所述半合成高分子材料为改性纤维素和改性淀粉的混合物，且改性纤维素和改性淀粉的质量比为1：(2-4)；所述水性丙烯酸树脂中含有纯丙树脂和苯丙树脂，且纯丙树脂和苯丙树脂的质量比为1：(0.5-2)。

2.根据权利要求1所述的抑尘剂，其特征在于，所述改性纤维素为选自羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羧甲基羟乙基纤维素中的一种或几种，所述改性淀粉为选自羧甲基淀粉、羟乙基淀粉、氰乙基淀粉、醋酸淀粉和磷酸淀粉中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的煤炭抑尘剂，其特征在于，所述水性丙烯酸树脂的固含量为40-70％。

4.根据权利要求1所述的煤炭抑尘剂，其特征在于，所述固化剂为异氰酸酯和/或氨基树脂。

5.根据权利要求1所述的煤炭抑尘剂，其特征在于，所述保湿剂为有机多元醇，所述有机多元醇为选自为丙三醇、丁二醇、聚乙二醇、丙二醇、已二醇、木糖醇、聚丙二醇和山梨糖醇中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的煤炭抑尘剂，其特征在于，所述煤炭抑尘剂还含有水，且相对于1重量份的半合成高分子材料，水的含量为30-150重量份。

7.一种抑制煤炭运输扬尘的方法，其特征在于，该方法包括：在煤炭堆积表面喷洒权利要求6所述的煤炭抑尘剂，其中，相对于每平方米煤炭的堆积表面，所述煤炭抑尘剂的喷洒量为1.3-3kg。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述煤炭的粒径为0.01-20mm。