CN106905924B - 一种环保型煤粉捕捉沉降剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型煤粉捕捉沉降剂及其制备方法，属于煤炭扬尘治理领域。该环保型煤粉捕捉沉降剂包括捕捉剂3‑5重量％，促进剂6‑10重量％，粘结剂2‑5重量％，成膜剂3‑5重量％，其余为水。本发明的配方对被沉降煤尘具有长效保持效果，抑制煤尘被再次飞扬，减少二次扬尘产生；本发明将表面活性物质与多功能高分子聚合物成分相结合，聚合物分子的网状结构，有更强的煤尘亲合力，可将煤尘紧紧锁住，从而起到抑制二次扬尘的效果。

Description

一种环保型煤粉捕捉沉降剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种煤粉捕捉沉降剂及其制备方法，特别涉及一种环保型煤粉捕捉沉降剂及其制备方法，属于煤炭扬尘治理领域。

背景技术

雾霾问题已经成为公众关注度最高的环境问题，我国最主要的大气污染源为煤扬尘污染，贡献率达90％。所以大气粉尘污染治理的工作重点为煤扬尘防治。煤扬尘不仅会损害相关从业人员健康，带来职业尘肺病危害，还会导致严重的安全生产事故，如悬浮的煤尘浓度过高会造成煤矿爆炸。另外，工作环境中的高浓度煤尘还会加速机械设备的磨损，缩短精密仪器的使用寿命，加大生产过程投资。我国接触煤扬尘的作业人员众多，如何治理煤扬尘是现阶段必须解决的重大技术问题。

目前，针对港口煤炭储运、装卸，煤矿开采、储运、装卸过程中所产生煤扬尘进行治理的技术手段主要为：架设高雾炮向装卸点、扬尘点喷水雾降尘，煤炭开采过程中煤层注水，掘进面注水，向喷洒用水中掺入降尘剂等方式。

中国发明专利CN201410221611.9公开了一种电厂输煤系统环保型复合降尘剂，包含以下质量百分比组分，表面活性剂20～40％，凝并剂1～20％，吸湿剂30～40％，消泡剂0.1～1％，其余为水。具体为：表面活性剂采用十二烷基磺酸钠，占30％，即3公斤，聚丙烯酰胺占5％，即0.5公斤，吸湿剂采用淀粉接枝聚丙烯酸钠，占30％，即3公斤。有机硅烷消泡剂占1％，即100g。剩余用水3.4公斤补足10公斤。倒入搅拌设备的容器中，搅拌至少3小时，得到混合均匀溶液。溶液为无色无味粘稠透明水溶液。

上述对比文献公开的技术方案所制作出的成品被稀释后成线性状态，雾化效果差，并且使用过程中，凭借感观很难区分是否在煤粉尘表面形成了结膜，虽能够使煤粉尘沉降，却不能长效保持煤粉尘的持续沉降状态，煤粉尘仍会在短时间内被二次扬起。另外，此技术方案更适用于环境湿度大的气候条件地区，不能适用各种扬尘环境。

中国发明专利CN201410303220.1公开了一种燃煤锅炉超细烟尘降尘剂。该燃煤锅炉超细烟尘降尘剂，以润湿剂、化学团聚剂和促进剂为原料，按照一定的重量配比加水混合制成，具体配方如下：称取1公斤的聚丙烯酰胺溶于200公斤的水中，放入温度为60℃的水浴锅内加热并搅拌待溶液为无色透明时，加入0.5公斤的十二烷基磺酸钠，0.5公斤的磷酸铵，继续搅拌即可制得产品。

按上述对比文献公开的技术方案制作的成品虽能够做到捕捉粉尘，并使粉尘沉降，不能长时间有效保持被沉降的煤粉尘不被再次扬起，达到持续抑制粉尘的效果。

中国发明专利CN201510019262.7公开了湿式保水性降尘剂，其按照重量百分比包括：0.2％-0.15％的淀粉接枝丙烯酸盐、0.5％-2％的月桂酰胺丙基甜菜碱、0.01％-0.1％的十六烷基三甲基溴化铵、0.2％-0.6％的十二烷基硫酸钠、0.3％-0.8％的十二烷基苯磺酸钠、0.1％-0.3％的十二烷基磺酸钠、0.4％-1.3％的油酰甲胺乙磺酸钠、0.02％-0.3％的十二烷基二甲基甜菜碱、0.2％-0.6％的椰子油二乙醇酰胺和0.1％-1％的异辛醇硫酸钠，余量为水。

按以上方法进行试验制作的成品，虽能够做到捕捉粉尘，并使粉尘沉降，同样不能长时间有效保持被沉降的煤粉尘不被再次扬起，达到持续抑制粉尘的效果。

中国发明专利CN201310450400.8公开了一种煤矿用环保型降尘剂，其特征在于包括如下质量分配比的原料：表面活性剂60～100份，可生物降解的高分子聚合物5～30份，溶剂20～60份，防冻剂6～20份和金属缓蚀剂0.5～4份，其中：所述表面活性剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂或二者的复配；所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、全氟己基磺酸钾中的一种或多种的复配物；所述非离子表面活性剂为异构十三醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇油酸酯、吐温中的一种或多种的复配物；所述阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的重量分配比为1：0-6；所述可生物降解的高分子聚合物为可溶性纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠中的一种或多种的复配物；所述可溶性纤维素为羧甲基纤维素钠或羟乙基纤维素钠；所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种的复配物；所述防冻剂为乙二醇或甘油或二者的复配；所述金属缓蚀剂为乙醇胺磷酸酯、钼酸钠和氨基磺酸中的一种或多种的复配物。

按以上方法进行试验制作的成品，配方中表面活性成分虽种类多，但制作工艺繁琐，成本高，虽能够做到有效捕捉粉尘，却不能长时间有效保持被沉降的煤粉尘不被再次扬起，达到持续抑制粉尘的效果。

中国专利CN103756642A公开了一种降尘剂，其技术方案为：由下列重量百分比的原料构成的：10-20％的壬基酚聚氧乙烯醚OP-10，5-10％的脂肪醇聚氧乙烯醚AEO9，4-8％的十二烷基苯磺酸钠LAS，2-5％的乙醇，2-5％的甘油，1-5％的三聚磷酸钠STPP，其余为水。主要解决了现有降尘剂对憎水性粉尘无法降尘的问题。

按以上方法进行试验，制作的成品虽能够迅速捕捉粉尘并使粉尘沉降，但由于此成分中没有能够固结粉尘的成分，不能有效保持被沉降粉尘不被再次扬起，达到持续抑制粉尘的效果。配方中的三聚磷酸钠为含磷物质，如大量使用或进行无组织配方，会污染水源，造成水源富营养化。

现有降尘技术手段主要针对煤炭储运、开采、装卸过程中扬起的煤尘进行沉降，却忽略了被沉降的扬尘被再次扬起的现象，沉降下的煤尘如果未被即时清理，则会在降尘剂溶液干透后，被再次扰动飞起，产生二次扬尘。

因此，提供一种环保型煤粉捕捉沉降剂及其使用方法，解决现有技术中的降尘剂降尘时效短、产生二次扬尘的问题就成为该技术领域急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种环保型煤粉捕捉沉降剂，解决现有技术中的降尘剂降尘时效短、产生二次扬尘的问题。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种环保型煤粉捕捉沉降剂，其特征在于：包括捕捉剂6-10重量％，促进剂12-16重量％，粘结剂3-5重量％，成膜剂0.5-1.0重量％，其余为水；

所述捕捉剂由阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和两性离子表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱复配而成，添加比例为1:1；

所述促进剂由非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚复配而成，添加比例为2:1；

所述粘结剂由羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素中的一种或多种任意比例的混合物；

所述成膜剂由聚乙烯醇1788、聚乙烯醇2488、丙烯酸水性树脂或聚丙烯酸钠中的一种或多种任意比例的混合物。

本发明的另一目的是提供一种上述环保型煤粉捕捉沉降剂的制备方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种环保型煤粉捕捉沉降剂的制备方法，其步骤如下：

(1)按一定量和比例称取捕捉剂与促进剂中组分，加入盛有水的容器中，缓缓搅拌，静置，待溶液溶解完全，制成A溶液；

(2)按一定量和比例称取粘结剂和成膜剂中所需组分，缓缓向盛有足量水的容器中，边搅拌，边加入所需组分，直至溶液溶解完全，制成B溶液；

(3)将B溶液倾倒入A溶液中，混合均匀，即制成产品；

(4)使用时按煤扬尘环境情况进行稀释，稀释比例范围为：1：500至1:6000。

优选地，步骤(1)中所述捕捉剂由阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和两性离子表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱复配而成，添加比例为1:1。

优选地，步骤(1)中所述促进剂由非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚复配而成，添加比例为2:1。

优选地，步骤(2)中所述粘结剂为羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素中的一种或多种任意比例的混合物。

优选地，步骤(2)中所述成膜剂为聚乙烯醇1788、聚乙烯醇2488、丙烯酸水性树脂或聚丙烯酸钠中的一种或多种任意比例的混合物。

本发明的产品的使用：按煤扬尘环境情况进行稀释，稀释比例范围为：1：500至1:6000。

本发明的优点：

1、本发明的配方中的组分为环保可生物降解的材料，不会造成二次污染；

2、对被沉降煤尘具有长效保持效果，抑制煤尘被再次飞扬，减少二次扬尘产生；

3、本发明对PM2.5、PM10等级的煤尘均具有良好的沉降抑制效果，可广泛应用于各种动态扬尘环境；

4、本发明为速溶浓缩液产品，稀释比例最高可达1:6000倍，对于治理不同环境和不同浓度的煤扬尘，只需将产品按建议比例添加至喷洒使用的各式装置即可，使用方便；

5、本发明中，将表面活性物质与多功能高分子聚合物成分相结合，聚合物分子的网状结构，有更强的煤尘亲合力，可将煤尘紧紧锁住，从而起到抑制二次扬尘的效果。

下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明。应该理解的是，所述的实施例仅涉及本发明的优选实施方案，在不脱离本发明的精神和范围情况下，各种成分及含量的变化和改进都是可能的。

具体实施方式

实施例1

一种环保型煤粉捕捉沉降剂，包括捕捉剂6公斤，促进剂12公斤，粘结剂3公斤，成膜剂0.5公斤，其余为水78.5公斤。

所述捕捉剂由阴离子表面活性剂市售十二烷基苯磺酸钠和两性离子表面活性剂市售十二烷基二甲基甜菜碱复配而成，添加比例为1:1。

所述促进剂由非离子表面活性剂市售壬基酚聚氧乙烯醚和市售脂肪醇聚氧乙烯醚复配而成，添加比例为2:1。

所述粘结剂为市售羧甲基纤维素。

所述成膜剂为市售聚乙烯醇1788。

制备方法如下：

(1)、称取捕捉剂与促进剂中组分，加入盛有水的容器中，缓缓搅拌，使其不挂在容器壁上，之后静置24小时，待溶液溶解完全，制成A溶液；

(2)、称取粘结剂和成膜剂中所需组分，缓缓向盛有足量水的容器中，边搅拌，边加入所需组分，直至溶液溶解完全，制成B溶液；

(3)、将B溶液倾倒入A溶液中，混合均匀，即制成产品1；

(4)、使用时，按煤扬尘环境情况进行稀释，稀释比例为：1：1000。

实施例2

一种环保型煤粉捕捉沉降剂，包括捕捉剂8公斤，促进剂14公斤，粘结剂4公斤，成膜剂0.6公斤，其余为水73.4公斤。

所述捕捉剂由阴离子表面活性剂市售十二烷基苯磺酸钠和两性离子表面活性剂市售十二烷基二甲基甜菜碱复配而成，添加比例为1:1。

所述促进剂由非离子表面活性剂市售壬基酚聚氧乙烯醚和市售脂肪醇聚氧乙烯醚复配而成，添加比例为2:1。

所述粘结剂为市售羧羟丙基甲基纤维素。

所述成膜剂为市售聚乙烯醇2488。

制备方法如下：

(1)、称取捕捉剂与促进剂中组分，加入盛有水的容器中，缓缓搅拌，使其不挂在容器壁上，之后静置24小时，待溶液溶解完全，制成A溶液；

(2)、称取粘结剂和成膜剂中所需组分，缓缓向盛有足量水的容器中，边搅拌，边加入所需组分，直至溶液溶解完全，制成B溶液；

(3)、将B溶液倾倒入A溶液中，混合均匀，即制成产品2；

(4)、使用时，按煤扬尘环境情况进行稀释，稀释比例为：1：2000。

实施例3

一种环保型煤粉捕捉沉降剂，包括捕捉剂9公斤，促进剂15公斤，粘结剂4公斤，成膜剂0.6公斤，其余为水71.4公斤。

所述捕捉剂由阴离子表面活性剂市售十二烷基苯磺酸钠和两性离子表面活性剂市售十二烷基二甲基甜菜碱复配而成，添加比例为1:1。

所述促进剂由非离子表面活性剂市售壬基酚聚氧乙烯醚和市售脂肪醇聚氧乙烯醚复配而成，添加比例为2:1。

所述粘结剂为市售羟乙基纤维素。

所述成膜剂为市售丙烯酸水性树脂。

制备方法如下：

(1)、称取捕捉剂与促进剂中组分，加入盛有水的容器中，缓缓搅拌，使其不挂在容器壁上，之后静置24小时，待溶液溶解完全，制成A溶液；

(2)、称取粘结剂和成膜剂中所需组分，缓缓向盛有足量水的容器中，边搅拌，边加入所需组分，直至溶液溶解完全，制成B溶液；

(3)、将B溶液倾倒入A溶液中，混合均匀，即制成产品3；

(4)、使用时，按煤扬尘环境情况进行稀释，稀释比例范围为：1：3000。

实施例4

一种环保型煤粉捕捉沉降剂，包括捕捉剂10公斤，促进剂16公斤，粘结剂5公斤，成膜剂1公斤，其余为水66公斤。

所述捕捉剂由阴离子表面活性剂市售十二烷基苯磺酸钠和两性离子表面活性剂市售十二烷基二甲基甜菜碱复配而成，添加比例为1:1。

所述促进剂由非离子表面活性剂市售壬基酚聚氧乙烯醚和市售脂肪醇聚氧乙烯醚复配而成，添加比例为2:1。

所述粘结剂为羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羟乙基纤维素中任意比例的混合物。

所述成膜剂为市售聚乙烯醇1788、聚乙烯醇2488、丙烯酸水性树脂和聚丙烯酸钠中按1:1:1:1的比例的混合物。

制备方法如下：

(1)、称取捕捉剂与促进剂中组分，加入盛有水的容器中，缓缓搅拌，使其不挂在容器壁上，之后静置24小时，待溶液溶解完全，制成A溶液；

(2)、称取粘结剂和成膜剂中所需组分，缓缓向盛有足量水的容器中，边搅拌，边加入所需组分，直至溶液溶解完全，制成B溶液；

(3)、将B溶液倾倒入A溶液中，混合均匀，即制成产品4；

(4)、使用时，按煤扬尘环境情况进行稀释，稀释比例范围为：1：6000。

实施例5应用试验

将对比文献：CN201410221611.9，CN201410303220.1，CN201510019262.7，CN201310450400.8和CN103756642A中实施例1制备的产品，与本发明实施例1-4所制备的产品，分别在实验室及某煤矿的矿井采掘坑道进行对比实验，分别测量溶液表面张力，全浸煤尘沉降速度和煤尘二次扬起时间，所得结果如下表1所示。

表1

1、由于各配方方案里均添加了表面活性成分，各方案中的表面张力值数值均相差不大；

2、由于本发明中粘结成分的加入，加速整体捕捉速度，全浸实验数据表明，本发明中的速度最快；

3、本发明中粘结成分与结膜剂的加入，使被沉降的煤尘表面形成了结膜，延长了被沉降煤尘的二次扬尘时间，治理效果更加明显。

本发明为解决现有煤扬尘治理技术中，扬尘治理时效短，产生二次扬尘问题，研究开发了一种环保型煤粉捕捉沉降剂及其使用方法。该产品配方可延长被沉降粉尘二次扬起时间，时效最长可达15天。

产品成分由不会产生二次污染的可生物降解物质组成，首先通过表面活性物质降低溶液表面张力，加强水雾对各种粒径的游离煤尘的包覆润湿，结合配方中融入的粘附物质将煤尘凝并粘结，煤尘沉降后，在配方中成膜物质的作用下，被沉降下的煤尘凝并在一起，连结成片，进而形成表面结膜，此结膜具有抑制煤尘被再次扰动飞扬的作用，从而达到延长被沉降煤尘二次扬起时间的效果，最终实现长效保持煤尘治理效果的目的。本发明配方应用于港口煤炭储运、装卸，煤矿开采、储运、装卸过程中动态煤扬尘环境。

捕捉剂为阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和两性离子表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱复配而成，添加比例为1:1；具有良好的去污杀菌、柔软性，抗静电性、耐硬水性和防锈性，可有效捕捉空气中游离煤粉尘，尤其对呼吸性粉尘有良好捕捉润湿渗透效果。

促进剂由非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚复配而成，添加比例为2:1，促进剂与所述的捕捉剂有良好的协同增效作用，实验数据表明，促进剂的加入可使溶液表面张力降低到20-30mN/m范围之内。

粘结剂为羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素中一种或多种任意比例的混合，通过吸附、凝并，将捕捉的煤粉尘吸附凝并在一起，由细小煤尘形成团聚物，加速粉尘沉降速度，通过粘接作用，将落下的煤尘逐步粘接成片状整体，从而将被沉降的煤尘粘接在一起，在表面形成可将捕捉到煤尘沉降速度，5g煤粉尘的全浸沉降实验表明，粘结剂的加入可将煤尘沉降速度，从15s加快到5s，效率提高3倍。

成膜剂由聚乙烯醇1788、聚乙烯醇2488、丙烯酸水性树脂或聚丙烯酸钠中一种或多种任意比例的混合，配方中含有易结膜成分，被沉降落下的煤粉尘团聚物水分被蒸发干后，由于成膜物质的存在，会在煤炭粉尘表面结成软膜，该结膜可防止自然状态下扰动，可长效保持煤炭粉尘沉降效果，不会产生二次扬尘。

与中国发明专利CN201410221611.9公开的技术方案相比，本发明提出的方案是利用产品成分中的粘接性能，使被沉降下来的煤粉尘表面形成固状结膜，故二次煤扬尘治理效果更好。

Claims (9)

1.一种煤粉捕捉沉降剂，其特征在于：包括捕捉剂3-5重量％，促进剂6-10重量％，粘结剂2-5重量％，成膜剂3-5重量％，其余为水；所述捕捉剂由阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂复配而成；所述促进剂由壬基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚复配而成；所述粘结剂由羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素中的一种或多种任意比例的混合物；所述成膜剂由聚乙烯醇1788、聚乙烯醇2488、丙烯酸水性树脂或聚丙烯酸钠中的一种或多种任意比例的混合物。

2.根据权利要求1所述的煤粉捕捉沉降剂，其特征在于：所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，所述两性离子表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱。

3.根据权利要求2所述的煤粉捕捉沉降剂，其特征在于：所述十二烷基苯磺酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱的添加比例为1:1。

4.根据权利要求1所述的煤粉捕捉沉降剂，其特征在于：所述壬基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚的添加比例为2:1。

5.一种如权利要求1所述的煤粉捕捉沉降剂的制备方法，其步骤如下：

(1)、按一定量和比例称取捕捉剂与促进剂中组分，加入盛有水的容器中，缓缓搅拌，使其不挂在容器壁上，之后静置24小时，待溶液溶解完全，制成A溶液；

(2)、按一定量和比例称取粘结剂和成膜剂中所需组分，缓缓向盛有足量水的容器中，边搅拌，边加入所需组分，直至溶液溶解完全，制成B溶液；

(3)、将B溶液倾倒入A溶液中，混合均匀，即制成产品。

6.根据权利要求5所述的煤粉捕捉沉降剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中所述捕捉剂由阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和两性离子表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱复配而成，添加比例为1:1。

7.根据权利要求5所述的煤粉捕捉沉降剂的制备方法，其特征在于：所述促进剂由非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚复配而成，添加比例为2:1。

8.根据权利要求5所述的煤粉捕捉沉降剂的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素中的一种或多种任意比例的混合物。

9.根据权利要求5所述的煤粉捕捉沉降剂的制备方法，其特征在于：所述成膜剂为聚乙烯醇1788、聚乙烯醇2488、丙烯酸水性树脂或聚丙烯酸钠中的一种或多种任意比例的混合物。