CN106978139A - 一种灰渣结壳剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种灰渣结壳剂，以质量百分比计包含：羟甲基淀粉钠0.1％～6％，聚乙烯醇0.1％～5％，丙三醇0.1％～2％，水93％～97％；本发明还提供了一种所述灰渣结壳剂的制备方法，包括：将羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇、丙三醇与水按配比混合，搅拌后静置得到结壳剂。本发明提供的结壳剂喷洒后使灰渣得到润湿并渗入灰渣内部，在结壳剂凝固后灰渣表面可达到5～12毫米壳体，可有效使灰渣固结以达到防尘效果，有效防尘期≥150天，抑尘率≥90％；本发明提供的结壳剂的制备方法工序较少，工艺简单，大幅度降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及一种灰渣结壳剂及其制备方法和应用。
背景技术
现阶段按照化学抑尘剂的抑尘机理分类，化学抑尘剂可以分为粉尘湿润剂、粘结剂和凝聚剂三大类。而现有的湿润型抑尘化学制剂，主要适用于铁路运输、建筑施工、物料堆场、矿区等地的小范围、短期一次性的防尘抑尘。但火力发电厂灰场灰渣堆积量大，火力发电厂根据设计一般会设置专用灰库，防尘措施主要采取灰水覆盖表面，而为了节约水资源，会对部分灰水进行回收，经过多年运行后灰库积灰已满，灰水已无法大面积覆盖灰渣表面，原灰水防尘设计已无法起到抑尘效果。这些灰渣一年四季都处于裸露状态，给周围农作物及附近居民造成很大伤害。灰尘在风天扬尘严重，致使生长的农作物内含有30μm～60μm灰粒。这些可吸入的颗粒物，可随人的呼吸进行人体的呼吸道中，对人体健康产生较大危害。空气微粒不仅可引起肺癌，而且与心脏病的发病有很大关系。因此火力发电厂灰场粉煤灰需要进行长期防尘抑尘，结壳剂就是针对火力发电厂灰场粉煤灰长期防尘问题而进行研制的。
公开号为CN 101392039A的中国专利公开了一种化学结壳剂的制备方法，其结壳剂的组分构成复杂，而且防尘周期较短，制备过程需经过预乳化、预聚合、聚合等化学反应才能获得化学结壳剂产品，制备工艺复杂，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种化学成分无毒、无害、环保、节能，可有效使灰渣固结达到长期防尘效果的灰渣结壳剂；同时本发明所述结壳剂的制备工艺简单，生产成本较低。
本发明提供了一种灰渣结壳剂，以质量百分比计，包含：
优选的，所述灰渣结壳剂组分包含：
更优选的，所述灰渣结壳剂组分包含：
本发明还提供了一种灰渣结壳剂的制备方法，包括：
将羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇、丙三醇与水按配比混合，搅拌后静置得到结壳剂。
优选的，所述混合具体为：
1)将占总水质量的40％～50％的水进行升温；
2)将羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇和丙三醇与所述升温后的水混合，得到混合溶液；
3)将所述混合溶液与余量的水混合。
优选的，所述升温后的水温度为40～60℃。
优选的，所述步骤2)中混合在40～60℃的条件下保温进行。
优选的，所述静置的时间为1～5h。
将本发明所述的灰渣结壳剂还可用于扬尘作业区的防尘抑尘。
优选的，所述防尘抑尘包括如下步骤：将灰渣结壳剂按照1：15～1：200的质量比用水稀释后，喷洒于扬尘作业区表面。
本发明提供的是一种润湿型结壳剂，以质量百分比计，包含：羟甲基淀粉钠：0.1％～6％，聚乙烯醇：0.1％～5％，丙三醇0.1％～2％，水：93％～97％。本发明所述结壳剂的主要化学成分无毒、无害、无腐蚀性，安全、环保、节能，将其用水稀释后，喷洒于扬尘作业区表面能够使得灰渣得到润湿，结壳剂渗入灰渣内部，在灰渣表层凝固形成5～12毫米的均匀壳体，通过物理隔绝的方式，避免了灰渣在空气中的扩散，达到防尘、抑尘的效果，本发明所述结壳剂可以减缓灰渣壳体干裂、风化现象，在≥150天的周期内保持较高的抑尘效果。经实验检测利用本发明所述结壳剂凝固后的壳体抗风能力达到8级，有效防尘期≥150天，抑尘率≥90％，治理后的灰厂中空气质量API＜100，空气质量达到二级；
本发明提供的结壳剂的制备方法工序较少，工艺简单，结合简单的组分构成，大幅度降低了生产成本。
具体实施方式
本发明提供了一种灰渣结壳剂，以质量百分比计，包含：
本发明中对原料羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇、丙三醇的来源没有要求，采用市售商品即可。
在本发明中，所述羟甲基淀粉钠的质量百分比优选为1％～4％，更优选为1.5％～3％。在本发明实施例中，羟甲基淀粉钠的质量含量可具体为1.83％。本发明中的羟甲基淀粉钠(CMS-Na)是一种阴离子淀粉醚。在结壳剂中具有增稠、悬浮、分散、乳化、粘结、保水、保护胶体等多方面作用。
在本发明中，所述聚乙烯醇的质量百分比优选1％～3％，更优选1.2％～2％。在本发明实施例中具体为1.5％。在本发明中，所述聚乙烯醇的分子式为：[CH2CH(OH)]n，所述聚乙烯的聚合度n优选为超高聚合度(数均分子量25～30万)、高聚合度(数均分子量17～22万)、中聚合度(数均分子量12～15万)和低聚合度(数均分子量2.5～3.5万)中的任意一种，更优选超高聚合度。在本发明中，所述分子量为25～30万的聚乙烯醇具有独特的强力粘结性，能够有效地凝固灰渣成膜直至固化，提高其强度和耐熔性。
在本发明中，所述丙三醇的质量百分比优选0.1％～1.5％，更优选0.2％～0.5％，在本发明实施例中具体为0.3％；在本发明中，所述丙三醇能从空气中吸收潮气，补充结壳剂凝结后壳体中的水分，延缓水分缺失造成壳体干裂、风化现象，延长结壳剂的有效使用周期；而且丙三醇也能吸收硫化氢、氰化氢和二氧化硫等污染性气体，降低环境污染，提高了空气质量。
本发明提供的灰渣结壳剂包括余量的水。本产品水溶液在碱中较稳定，在酸中较差，生成不溶于水的游离酸，粘度降低，因此不适用于强酸环境。
在本发明中，所述聚乙烯醇具有较高的粘结性，但在水中溶解性较低、成膜后伸长率下降。本发明利用羧甲基淀粉钠具有较高的水溶性能够有效地弥补聚乙烯醇的水溶性的不足，使得结壳剂各组分在水溶液中混合均匀，有利于喷洒后灰渣结壳过程的稳定性，消除壳层形成时厚度的差异性，进而提高凝固后壳体的牢固程度，达到长期防尘的目的。
本发明还提供了上述技术方案所述灰渣结壳剂的制备方法，包括如下步骤：
将羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇、丙三醇与水按配比混合，搅拌后静置得到结壳剂。
本发明优选先按照配比称取各组分的用量，将占总水质量的40％～50％的水升温。在本发明中，首次称取的水的质量优选为总水量的42％～48％，更优选为45％。
在本发明中，所述升温后的水的温度优选为40～60℃，更优选为45～55℃，最优选为50℃，本发明对升温过程没有特殊要求。
本发明优选将所述升温后的水与羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇、丙三醇混合得到混合溶液。在本发明中，优选的混合为：在搅拌的条件下向所述升温后的水中依次加入羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇和丙三醇；所述搅拌促进各组分在水中均匀分散，避免了同时加入的结块现象的发生。本发明对混合过程中的搅拌没有特殊要求，采用常规搅拌方式即可。本发明对混合时间也没有要求，能够使得各组分完全溶解即可。
在本发明中，所述混合优选在40～60℃的条件下保温进行的，所述保温的温度优选为45～55℃，更优选为50℃；所述保温的总时间为60min～120min，优选为60min～90min。
得到混合溶液后，本发明将所述混合溶液与剩余的水混合，搅拌后静置得到结壳剂。在本发明中，所述静置是指在反应容器中进行冷却的过程，静置过程可以促进结壳剂中各组分与水的缓释，使得结壳剂各组分混合均匀，提高结壳剂喷洒时的效果。在本发明中所述静置时间为1～5h，优选为2～4h，更优选为3h。本发明对混合溶液与剩余的水的混合顺序没有要求，搅拌采用常规搅拌方式即可；本发明对所述反应容器的种类没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的反应釜即可。
在本发明中，优选将水分两次加入能够进一步稀释组分含量，提高分散效果。
本发明还涉及将所述结壳剂用于扬尘作业区的防尘抑尘的应用，所述应用的方法包括如下步骤：将所述结壳剂按照1：15～1：200的质量比用水稀释后装入喷淋装置，喷洒于扬尘作业区表面。在本发明中，所述扬尘作业区包括煤堆、建筑工地、散料堆放场。
在本发明中，所述结壳剂与水的质量比优选为1:15～1:200，更优选为1:20～1:150。
本发明提供的是一种润湿型结壳剂，以质量百分比计，包含：羟甲基淀粉钠：0.1％～6％，聚乙烯醇：0.1％～5％，丙三醇0.1％～2％，水：93％～97％。本发明所述结壳剂的主要化学成分无毒、无害、无腐蚀性，安全、环保、节能，将其用水稀释后，喷洒于扬尘作业区表面能够使得灰渣得到润湿，结壳剂渗入灰渣内部，在灰渣表层凝固形成5～12毫米的均匀壳体，通过物理隔绝的方式，避免了灰渣在空气中的扩散，达到防尘、抑尘的效果。本发明提供的结壳剂能够广泛应用于城市路面、乡村道路、煤场煤堆、建筑工地、散料堆放场等扬尘区，且具有较高的抑尘率和防尘周期。经实验检测凝固后的壳体抗风能力达到8级，有效防尘期≥150天，抑尘率≥90％，治理后的灰厂中空气质量API＜100，空气质量达到二级；本发明提供的结壳剂的制备方法工序较少，工艺简单，结合简单的组分构成大幅度降低了生产成本。而且喷淋的结壳剂要比传统苫网防尘经济实用，且喷淋效率要高出人工铺设苫网防尘高出很多倍，单位成本是传统苫网费用的1/3-1/2。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的结壳剂及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
在反应釜中预先加入47g水，升温至50℃，然后在50℃条件下依次加入2.8g羧甲基淀粉钠、2.2g聚乙烯醇、1g丙三醇，边混合边搅拌，保温1小时后加入剩余47g的水进行搅拌，在反应釜内静置冷却3h，得到所述灰渣结壳剂。
实施例2
在反应釜中预先加入38g水，升温至60℃，然后在60℃条件下依次加入2.4g羧甲基淀粉钠、2g聚乙烯醇、0.6g丙三醇，边混合边搅拌，保温2小时后加入剩余55g的水进行搅拌，在反应釜内静置冷却1h，得到所述灰渣结壳剂。
实施例3
在反应釜中预先加入40g水，升温至50℃，然后在50℃条件下依次加入1.5g羧甲基淀粉钠、1.3g聚乙烯醇、0.2g丙三醇，边混合边搅拌，保温1小时后加入剩余57g的水进行搅拌，在反应釜内静置冷却5h，得到所述灰渣结壳剂。
实施例4
在反应釜中预先加入40g水，升温至50℃，然后在50℃条件下依次加入1g羧甲基淀粉钠、0.8g聚乙烯醇、0.2g丙三醇，边混合边搅拌，保温1小时后加入剩余55g的水进行搅拌，在反应釜内静置冷却2h，得到所述灰渣结壳剂。
实施例5
在反应釜中预先加入48g水，升温至40℃，然后在40℃条件下依次加入0.5g羧甲基淀粉钠、0.4g聚乙烯醇、0.1g丙三醇，边混合边搅拌，保温2小时后加入剩余48g的水进行搅拌，在反应釜内静置冷却4h，得到所述灰渣结壳剂。
实施例6
在反应釜中预先加入99g水，升温至50℃，然后在50℃条件下依次加入0.2g羧甲基淀粉钠、0.2g聚乙烯醇、0.1g丙三醇，边混合边搅拌，保温1小时后加入剩余100g的水进行搅拌，在反应釜内静置冷却3h，得到所述灰渣结壳剂。
对比例1
按照专利CN101392039A中所述方法制备得到化学结壳剂，将100g上述化学结壳剂按照1:32的质量比用水稀释后喷洒于电厂灰厂表面，测试其性能指标。
对比例2
与实施例3相比，结壳剂组分中没有添加0.2g丙三醇。
本发明将实施例1～6的制备的结壳剂以及对比例1～2制备的结壳剂分别按照1：15～1：200的质量比用水稀释后装入喷淋装置，喷洒于电厂灰厂表面，待其表面形成壳体后测试其性能指标，同时研究壳体能够达到高效抑尘的有效周期；
本发明采用五点取样法、平行取样法分别截取块状壳体测量其厚度，求得平均厚度；
本发明利用7.6KW的轴流风机(相当于8级风力)定点进行吹扫试验，将吹扫出的灰尘收集称取与灰渣总量进行比较得出抑尘率；
本发明结壳试验在电厂灰场实地进行实地测试，实验面积50000m2。在经过夏季雨水，冬季的风雪实际测试后，在有效周期内壳体始终保持坚固状态，测试数据如表1所示：
表1本发明实施例和对比例制备得到的结壳剂的实验效果
由表1中实施例(1-6)的效果数据分析可知，本发明提供的灰渣结壳剂用水稀释后喷洒于灰厂灰渣表面，使灰渣得到润湿，结壳剂渗入灰渣内部，在灰渣表面凝固形成5-12毫米的均匀壳体，通过物理隔绝的方式，避免了灰渣在空气中的扩散，达到防尘、抑尘的效果，经实验检测结壳剂凝固后的壳体抗风能力达到8级，有效防尘期≥150天，抑尘率≥90％，治理后空气质量API＜100，空气质量达到二级；壳体厚度、抗风能力、抑尘率、防尘周期等方面均高于对比例1。
将实施例3和对比例2分别按照比例1：32用水稀释喷洒至灰渣表面，实施例3所述的结壳剂与对比例2所述结壳剂试验50天后相比，壳体表面裂缝大幅度减少，风化程度低，而且实施例3的有效防尘周期远高于对比例2。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种灰渣结壳剂，以质量百分比计，包含：
2.根据权利要求1所述的灰渣结壳剂，其特征在于，包含：
3.根据权利要求1或2所述的灰渣结壳剂，其特征在于，包含：
4.权利要求1～3任意一项所述灰渣结壳剂的制备方法，包括步骤如下：
将羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇、丙三醇与水按配比混合，搅拌后静置得到结壳剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合具体为：
1)将占总水质量的40％～50％的水进行升温；
2)将羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇和丙三醇与所述升温后的水混合，得到混合溶液；
3)将所述混合溶液与余量的水混合。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述升温后的水温度为40～60℃。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中混合在40～60℃的条件下保温进行。
8.根据权利要求4所述灰渣结壳剂的制备方法，其特征在于，所述静置的时间为1～5h。
9.权利要求1～3任意一项所述灰渣结壳剂或权利要求4～8任意一项所述方法制备得到的灰渣结壳剂的应用，用于扬尘作业区的防尘抑尘。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用具体为：将所述结壳剂按照1：15～1：200的质量比用水稀释后，喷洒于扬尘作业区表面。
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