CN106367028B - 用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂及其制备方法，其原料成分按质量份数为：保湿剂：1~10份；表面活性剂：0.01~5份；化学团聚剂：0.01~5份；抗冻剂：5~20份；水：200份；制备方法为：（1）将羧甲基纤维素钠等加入水中搅拌溶解，制得化学团聚剂；（2）准备原料保湿剂、表面活性剂、化学团聚剂、抗冻剂和水；（3）将水分成A部分水和B部分水；（4）将表面活性剂和化学团聚剂与A部分水混合；（5）在搅拌条件下加入保湿剂；溶解后加入抗冻剂和B部分水。本发明的化学凝并剂集润湿、团聚、抗冻、保湿等功能于一体，所涉及原料廉价易得、环保无毒，可生物降解。

Description

用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及环境污染治理技术领域，具体涉及一种用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂及其制备方法。

背景技术

粉尘污染是导致爆破现场环境污染的主要因素之一。随着我国露天矿开采的不断增加，生产强度不断加大，机械化水平不断提高，爆破的面积和深度也在逐渐增大；在爆破过程中，会产生大量的粉尘，这些粉尘90%的粒径都在10μm以下，这些细小粒径的粉尘，不但会对周围的环境造成污染，而且会严重危害现场施工人员的安全。

目前为止，还没有一种可以在爆破过程中实现动态抑尘的有效方法，主要原因在于爆破面积大，无法对产生的粉尘进行试剂喷洒。国内外对矿山爆破粉尘的控制研究主要集中在对爆炸工艺技术的改良，以及爆破粉尘扩散模拟和模型的建立及理论分析等方面；国内外有大量抑尘剂相关专利产品的报道，其适用范围主要针对矿山运输道路与堆场。

凝并技术是近几年新兴的技术，它的原理是增加外力作用于颗粒物，通过颗粒间的惯性碰撞、颗粒扩散、空间电荷力、颗粒间的异极性吸引、颗粒间或颗粒与壁面的象力等使微细粒子凝并成较粗的粒子后再加以去除，现在的凝并技术研究最多的是声凝并和电凝并。化学凝并技术是通过添加化学凝并剂（吸附剂、团聚剂）促进微细粉尘长大的方法，其主要是由物理吸附和化学反应相结合的机理来实现的。但廉价实用的高效多功能化学凝并剂难以得到，使用化学凝并剂还可能造成二次污染。因此研究高效多功能无污染的化学凝并剂是化学凝并研究的关键点。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂及其制备方法，将化学凝并剂的原理应用于露天矿山爆破开采中，通过合理设计成分，制备多功能的生态型化学凝并剂；矿山爆破时，炸药起爆后形成高温、高压气体瞬间膨胀产生巨大爆炸力，在粉碎岩石产生细小粉尘的同时也能使化学凝并剂充分雾化，有利于化学凝并剂对产生粉尘的捕捉。通过现场试验，对爆破过程中产生的粉尘，尤其是细小粉尘具有良好的效果。

本发明的用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂的原料成分按质量份数为：

保湿剂：1~10份；

表面活性剂：0.01~5份；

化学团聚剂：0.01~5份；

抗冻剂：5~20份；

水：200份；

所述的保湿剂为丙三醇或山梨醇；

所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠+硫酸钠、吐温60、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或两种以上；十二烷基苯磺酸钠+硫酸钠中十二烷基苯磺酸钠和硫酸钠的质量比为1:0.5~1.2；

所述的化学团聚剂为将羧甲基纤维素钠、黄原胶、柠檬酸钠、柠檬酸和海藻酸钠溶于水中制成的混合溶液，其中羧甲基纤维素钠的质量浓度为0.1~0.5%、黄原胶的质量浓度为0.1~0.3%、柠檬酸钠的质量浓度为0.01~0.06、柠檬酸的质量浓度为0.01~0.03%、海藻酸钠的质量浓度为0.1~0.5%；

所述的抗冻剂为亚硝酸钠和二甘醇中的一种或两种。

上述的用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂的粘度在10~70kPa·s。

本发明的用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂及其制备方法为：

1、将羧甲基纤维素钠、黄原胶、柠檬酸钠、柠檬酸和海藻酸钠加入水中搅拌溶解，制得化学团聚剂；其中羧甲基纤维素钠的质量浓度为0.1~0.5%、黄原胶的质量浓度为0.1~0.3%、柠檬酸钠的质量浓度为0.01~0.06、柠檬酸的质量浓度为0.01~0.03%、海藻酸钠的质量浓度为0.1~0.5%；

2、准备原料，各成分按质量份数比为：保湿剂1~10份，表面活性剂0.01~5份，化学团聚剂0.01~5 份，抗冻剂5~20份，水200份；

3、将水分成A部分水和B部分水；

4、将表面活性剂和化学团聚剂与A部分水混合形成A混合液；

5、在搅拌条件下，先向A混合液中加入保湿剂；待保湿剂完全溶解，加入抗冻剂和B部分水，使抗冻剂溶解，获得用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂。

本发明在选择试剂方面充分考虑爆破过程中化学凝并剂的扩散性能，添加保湿剂、抗冻剂、化学团聚剂形成耐冻防尘水溶液，能使水溶性高分子形成一层柔韧、致密的连续高分子微膜，使防尘化学凝并剂集润湿、团聚、抗冻、保湿等功能于一体，利于爆破过程中化学凝并剂扩散并迅速捕捉微尘，使细小无法沉降的颗粒物迅速被捕捉，并凝聚成较大的颗粒物沉降下来，从而达到动态抑尘的效果，同时本发明中所涉及原料廉价易得、环保无毒，可生物降解。

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。

本发明实施例中采用的丙三醇、山梨醇、十二烷基苯磺酸钠、硫酸钠、吐温60、脂肪醇聚氧乙烯醚、羧甲基纤维素钠、黄原胶、柠檬酸钠、柠檬酸、海藻酸钠、亚硝酸钠、二甘醇为市购工业产品。

本发明的用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂的使用方法是将用于露天矿山爆破过程中的生态型化学凝并剂用水稀释10~30倍，在爆破中使用；爆破过程中化学凝并剂扩散并迅速捕捉微尘，对粒径10μm以下的细粉尘颗粒的沉降效果明显，沉降率均在80%以上；比采用清水替代化学凝并剂的沉降效率提高2倍以上；用于露天矿山爆破过程中的生态型化学凝并剂经过稀释后在-15℃条件不冻结，不影响使用效果，适合在寒冷地区使用。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1

将羧甲基纤维素钠、黄原胶、柠檬酸钠、柠檬酸和海藻酸钠加入水中搅拌溶解，制得化学团聚剂；其中羧甲基纤维素钠的质量浓度为0.1%、黄原胶的质量浓度为0.2%、柠檬酸钠的质量浓度为0.01、柠檬酸的质量浓度为0.03%、海藻酸钠的质量浓度为0.1%；

准备原料，各成分按质量份数比为：保湿剂1份，表面活性剂0.01份，化学团聚剂0.01 份，抗冻剂5份，水200份；

所述的保湿剂为丙三醇；

所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠+硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠和硫酸钠的质量比为1:0.5；

所述的抗冻剂为亚硝酸钠；

将水分成A部分水和B部分水；

将表面活性剂和化学团聚剂与A部分水混合形成A混合液；

在搅拌条件下，先向A混合液中加入保湿剂；待保湿剂完全溶解，加入抗冻剂和B部分水，使抗冻剂溶解，获得用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂，粘度为12.5kPa·s。

实施例2

方法同实施例1，不同点在于：

（1）化学团聚剂；其中羧甲基纤维素钠的质量浓度为0.2%、黄原胶的质量浓度为0.1%、柠檬酸钠的质量浓度为0.03、柠檬酸的质量浓度为0.02%、海藻酸钠的质量浓度为0.2%；

（2）准备原料，各成分按质量份数比为：保湿剂3份，表面活性剂0.5份，化学团聚剂0.5份，抗冻剂8份；

所述的保湿剂为山梨醇；

所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠+硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠和硫酸钠的质量比为1:0.8；

所述的抗冻剂为二甘醇；

（3）用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂粘度为21.8kPa·s。

实施例3

方法同实施例1，不同点在于：

（1）化学团聚剂；其中羧甲基纤维素钠的质量浓度为0.3%、黄原胶的质量浓度为0.1%、柠檬酸钠的质量浓度为0.03、柠檬酸的质量浓度为0.02%、海藻酸钠的质量浓度为0.3%；

（2）准备原料，各成分按质量份数比为：保湿剂5份，表面活性剂1份，化学团聚剂1份，抗冻剂10份；

所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠+硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠和硫酸钠的质量比为1:1；

所述的抗冻剂为亚硝酸钠和二甘醇的等质量混合物；

（3）用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂粘度为36.6kPa·s。

实施例4

方法同实施例1，不同点在于：

（1）化学团聚剂；其中羧甲基纤维素钠的质量浓度为0.4%、黄原胶的质量浓度为0.3%、柠檬酸钠的质量浓度为0.05、柠檬酸的质量浓度为0.01%、海藻酸钠的质量浓度为0.4%；

（2）准备原料，各成分按质量份数比为：保湿剂8份，表面活性剂3份，化学团聚剂2份，抗冻剂15份；

所述的保湿剂为山梨醇；

所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠+硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠和硫酸钠的质量比为1:1；

（3）用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂粘度为46.8kPa·s。

实施例5

方法同实施例1，不同点在于：

（1）化学团聚剂；其中羧甲基纤维素钠的质量浓度为0.5%、黄原胶的质量浓度为0.3%、柠檬酸钠的质量浓度为0.06、柠檬酸的质量浓度为0.01%、海藻酸钠的质量浓度为0.5%；

（2）准备原料，各成分按质量份数比为：保湿剂10份，表面活性剂5份，化学团聚剂5份，抗冻剂20份；

所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠+硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠和硫酸钠的质量比为1:1.2；

所述的抗冻剂为二甘醇；

（3）用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂粘度为52.4kPa·s。

实施例6

方法同实施例2，不同点在于：

表面活性剂为吐温60；

用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂粘度为66.3kPa·s。

实施例7

方法同实施例3，不同点在于：

表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；

用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂粘度为41.7kPa·s。

实施例8

方法同实施例4，不同点在于：

所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠+硫酸钠、吐温60和脂肪醇聚氧乙烯醚的等质量混合物；十二烷基苯磺酸钠+硫酸钠中十二烷基苯磺酸钠和硫酸钠的质量比为1:1；

用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂粘度为55.1kPa·s。

实施例9

方法同实施例5，不同点在于：

表面活性剂为吐温60和脂肪醇聚氧乙烯醚的等质量混合物；

用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂粘度为34.6kPa·s。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (2)

1.一种用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂，其特征在于原料成分按质量份数为：

保湿剂：1～10份；

表面活性剂：0.01～5份；

化学团聚剂：0.01～5份；

抗冻剂：5～20份；

水：200份；

粘度在10～70kPa·s；

所述的保湿剂为丙三醇或山梨醇；

所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠+硫酸钠、吐温60、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或两种以上；十二烷基苯磺酸钠+硫酸钠中十二烷基苯磺酸钠和硫酸钠的质量比为1∶0.5～1.2；

所述的化学团聚剂为将羧甲基纤维素钠、黄原胶、柠檬酸钠、柠檬酸和海藻酸钠溶于水中制成的混合溶液，其中羧甲基纤维素钠的质量浓度为0.1～0.5％、黄原胶的质量浓度为0.1～0.3％、柠檬酸钠的质量浓度为0.01～0.06％、柠檬酸的质量浓度为0.01～0.03％、海藻酸钠的质量浓度为0.1～0.5％；

所述的抗冻剂为亚硝酸钠和二甘醇中的一种或两种。

2.一种权利要求1所述的用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂制备方法，其特征在于按以下步骤进行：

(1)将羧甲基纤维素钠、黄原胶、柠檬酸钠、柠檬酸和海藻酸钠加入水中搅拌溶解，制得化学团聚剂；其中羧甲基纤维素钠的质量浓度为0.1～0.5％、黄原胶的质量浓度为0.1～0.3％、柠檬酸钠的质量浓度为0.01～0.06％、柠檬酸的质量浓度为0.01～0.03％、海藻酸钠的质量浓度为0.1～0.5％；

(2)准备原料，各成分按质量份数比为：保湿剂1～10份，表面活性剂0.01～5份，化学团聚剂0.01～5份，抗冻剂5～20份，水200份；

(3)将水分成A部分水和B部分水；

(4)将表面活性剂和化学团聚剂与A部分水混合形成A混合液；

(5)在搅拌条件下，先向A混合液中加入保湿剂；待保湿剂完全溶解，加入抗冻剂和B部分水，使抗冻剂溶解，获得用于露天矿山爆破的生态型化学凝并剂。