CN106010448B - 一种抑尘剂及抑制煤炭运输扬尘的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑尘剂，该抑尘剂含有天然高分子材料、水性环氧树脂、固化剂和保湿剂；相对于1重量份天然高分子材料，水性环氧树脂的含量为0.2‑1.5重量份，固化剂的含量为0.01‑0.05重量份，保湿剂的含量为0.15‑0.6重量份。将本发明的抑尘剂喷洒到煤炭表面时，其中的天然高分子材料等水溶性组分可以起到粘附煤炭颗粒的作用，可固化的水性环氧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，从而提高抑尘剂的防尘效果。同时本发明的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
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体地，涉及一种抑尘剂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，本发明提供一种抑尘剂，该抑尘剂含有天然高分子材料、水性环氧树脂、固化剂和保湿剂；相对于1重量份天然高分子材料，水性环氧树脂的含量为0.2-1.5重量份，固化剂的含量为0.01-0.05重量份，保湿剂的含量为0.15-0.6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抑尘剂，其中，相对于每平方米煤炭的堆积表面，所述抑尘剂的喷洒量为1.3-3kg。
通过上述技术方案，本发明采用天然高分子材料和水性环氧树脂作为抑尘剂的主要成分，将抑尘剂喷洒到煤炭表面时，其中的天然高分子材料等水溶性组分可以起到粘附煤炭颗粒的作用，可固化的水性环氧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，从而提高抑尘剂的防尘效果。同时本发明的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。
本发明提供一种抑尘剂，该抑尘剂含有天然高分子材料、水性环氧树脂、固化剂和保湿剂；相对于1重量份天然高分子材料，水性环氧树脂的含量为0.2-1.5重量份，固化剂的含量为0.01-0.05重量份，保湿剂的含量为0.15-0.6重量份。将本发明的抑尘剂喷洒到煤炭表面时，其中的天然高分子材料等水溶性组分可以起到粘附煤炭颗粒的作用，可固化的水性环氧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，从而提高抑尘剂的防尘效果。同时本发明的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，天然高分子材料的种类可以在很大范围内变化，优选情况下，上述天然高分子材料可以为选自淀粉、纤维素和高分子胶中的一种或几种；具体地，淀粉优选为选自小麦淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉和玉米淀粉中的一种或几种，纤维素优选为选自聚葡萄糖、果胶、低聚果糖、低聚异麦芽糖、低聚乳糖、低聚木糖和大豆低聚糖中的一种或几种，高分子胶优选为选自阿拉伯胶、黄芪胶、槐豆胶、大豆胶、骨胶、明胶、干酪素、胍胶和黄原胶中的一种或几种。上述种类的天然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，上述天然高分子材料可以为淀粉和高分子胶的混合物；其中，淀粉和高分子胶的质量比优选为1：(1-3)。采用淀粉和高分子胶的混合物可以提高抑尘剂粘附煤炭颗粒的能力，并且在上述优选的淀粉和高分子胶的质量比例下，抑尘剂的抑尘效果更好。符合上述要求的淀粉和高分子胶可以通过商购方式得到，例如，淀粉可以为购自郑州龙生化工产品有限公司的小麦淀粉、红薯淀粉等；高分子胶可以为购自天津市东丽区丽昌化工有限公司的LBL阿拉伯胶、购自阜城县邦杰胶粘剂有限公司的骨胶、明胶等。
根据本发明，水性环氧树脂的含义为本领域技术人员所熟知，可以为环氧树脂以微粒、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，其中水性环氧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，水性环氧树脂的固含量可以为35-80重量％。符合上述条件的水性环氧树脂易于与其他组分混合，制备得到的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，水性环氧树脂中可以含有作为主要可固化组分的环氧树脂，环氧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环氧树脂体系中即可，例如可以为本领域技术人员所熟知的缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂和脂环族类环氧树脂中的一种或几种。优选情况下，水性环氧树脂中可以含有缩水甘油醚类环氧树脂，例如，水性环氧树脂中可以含有双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂。优选情况下，水性环氧树脂中可以含有双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂，且双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂的质量比可以为1：(0.5-1.2)。在固化剂的作用下，上述种类和质量比范围的环氧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环氧树脂可以通过商购得到，例如，可以为购自巴陵石化的双酚A型水性环氧树脂365，购自广州亿珲盛化工有限公司的双酚F环氧树脂NPEF-170等。
根据本发明，固化剂的含义为本领域技术人员所熟知，可以为环氧树脂常用固化剂，其种类没有特别的要求，优选情况下，固化剂可以为脂肪多元胺固化剂和/或芳香胺固化剂；具体地，脂肪胺固化剂可以为选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和二乙氨基丙胺中的一种或几种，芳香胺固化剂可以为选自间苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜和间苯二胺中的一种或几种。上述种类的固化剂可以促进水性环氧树脂固化，提高抑尘剂的抑尘效果。
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，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重量份的天然高分子材料，水的含量可以为20-100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抑尘剂，其中，相对于每平方米煤炭的堆积表面，所述抑尘剂的喷洒量为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，小麦淀粉和红薯淀粉为购自郑州龙生化工产品有限公司，LBL阿拉伯胶为购自天津市东丽区丽昌化工有限公司，骨胶和明胶为购自阜城县邦杰胶粘剂有限公司；双酚A型水性环氧树脂为购自巴陵石化的双酚A型水性环氧树脂365，双酚F环氧树脂为购自广州亿珲盛化工有限公司的双酚F环氧树脂NPEF-170，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抑尘剂及其制备方法。
将1重量份小麦淀粉，0.2重量份水性环氧树脂(其中双酚A型环氧树脂含量为80重量％)，0.01重量份乙二胺和0.15重量份丙三醇与20重量份水混合均匀，得到本实施例的抑尘剂。
实施例2
将1重量份红薯淀粉，1.5重量份水性环氧树脂(其中双酚F型环氧树脂含量为35重量％)，0.05重量份三乙烯四胺和0.6重量份聚乙二醇与100重量份水混合均匀，得到本实施例的抑尘剂。
实施例3
将1重量份LBL阿拉伯胶，1重量份水性环氧树脂(其中双酚A型环氧树脂含量为45重量％)，0.02重量份二氨基二苯基甲烷和0.5重量份丙二醇与80重量份水混合均匀，得到本实施例的抑尘剂。
实施例4
将0.8重量份LBL阿拉伯胶，0.2重量份骨胶，0.45重量份水性环氧树脂(其中双酚A型环氧树脂含量为50重量％)，0.02重量份二氨基二苯基甲烷，0.01重量份二乙烯三胺和0.4重量份丁二醇与60重量份水混合均匀，得到本实施例的抑尘剂。
实施例5
将0.5重量份LBL阿拉伯胶，0.5重量份小麦淀粉，0.4重量份水性环氧树脂(其中双酚A型环氧树脂含量为30重量％，双酚F型环氧树脂的含量为30重量％)，0.03重量份二氨基二苯基甲烷，0.01重量份二乙烯三胺和0.4重量份丁二醇与60重量份水混合均匀，得到本实施例的抑尘剂。
实施例6
本实施例用于说明本发明的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抑尘剂，所不同的是，将小麦淀粉替换为等重量的LBL阿拉伯胶。
实施例7
本实施例用于说明本发明的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抑尘剂，所不同的是，将双酚F型环氧树脂替换为等重量的双酚A型环氧树脂。
实施例8
本实施例用于说明本发明的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抑尘剂，所不同的是，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抑尘剂，所不同的是，将水性环氧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抑尘剂，所不同的是，将水性环氧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
| 抑尘剂 | 平均运输损耗(重量％) |
| 实施例1 | 0.16 |
| 实施例2 | 0.18 |
| 实施例3 | 0.15 |
| 实施例4 | 0.21 |
| 实施例5 | 0.12 |
| 实施例6 | 0.23 |
| 实施例7 | 0.21 |
| 实施例8 | 0.45 |
| 对比例1 | 2.3 |
| 对比例2 | 3.4 |
| 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抑尘剂，本发明的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，本发明的抑尘剂中含有的水性环氧树脂可以在煤炭堆积表面形成固化层，从而有效地提高抑尘剂的抑尘能力。
并且，从实施例5与实施例6的数据对比可以看出，在本发明优选的天然高分子材料为淀粉和高分子胶的混合物，且淀粉和高分子胶的质量比为1：(1-3)的情况下，本发明的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环氧树脂中含有双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂，且双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂的质量比为1：(0.5-1.2)的情况下，本发明的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，在本发明优选的抑尘剂还含有水，且相对于1重量份的天然高分子材料，水的含量为20-100重量份的情况下，本发明的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)
1.一种抑尘剂，其特征在于，该抑尘剂含有天然高分子材料、水性环氧树脂、固化剂和保湿剂；相对于1重量份天然高分子材料，水性环氧树脂的含量为0.2-1.5重量份，固化剂的含量为0.01-0.05重量份，保湿剂的含量为0.15-0.6重量份；所述天然高分子材料为淀粉和高分子胶的混合物，且淀粉和高分子胶的质量比为1：(1-3)；所述水性环氧树脂中含有双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂，且双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂的质量比为1：(0.5-1.2)。
2.根据权利要求1所述的抑尘剂，其特征在于，所述淀粉为选自小麦淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉和玉米淀粉中的一种或几种，所述纤维素为选自聚葡萄糖、果胶、低聚果糖、低聚异麦芽糖、低聚乳糖、低聚木糖和大豆低聚糖中的一种或几种，所述高分子胶为选自阿拉伯胶、黄芪胶、槐豆胶、大豆胶、骨胶、明胶、干酪素、胍胶和黄原胶中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的抑尘剂，其特征在于，所述水性环氧树脂的固含量为35-80重量％。
4.根据权利要求1所述的抑尘剂，其特征在于，所述固化剂为脂肪多元胺固化剂和/或芳香胺固化剂。
5.根据权利要求1所述的抑尘剂，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所述的抑尘剂，其特征在于，所述抑尘剂还含有水，且相对于1重量份的天然高分子材料，水的含量为20-100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所述的抑尘剂，其中，相对于每平方米煤炭的堆积表面，所述抑尘剂的喷洒量为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。
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