CN108467710A - 一种仿生膜粉尘抑制剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生膜粉尘抑制剂及其制备方法，由高分子材料共聚物、阴离子型高分子材料、双极性及络合性高分子材料、交联剂、催化剂、增塑剂、硅烷偶联剂等原料制备而得。本发明的仿生膜粉尘抑制剂解决了煤炭行业内特殊煤种抑尘“老大难煤种”问题；本质解决了抑尘剂残留问题；对人体无毒害、环境友好；适应性强可在极端环境中正常使用；抑尘效果好、时效长；极大节约用水，成本低；特别适用于国家开发西北煤炭事业的粉尘治理问题。

Description

一种仿生膜粉尘抑制剂及其制备方法

技术领域

本发明属于无机材料技术领域，更具体地，本发明涉及一种仿生膜粉尘抑制剂及其制备方法。

背景技术

传统抑尘除直接用水外，近些年也选择加入改性淀粉、纤维素、树脂等高分子材料对煤炭等易形成粉尘物进行处理，通过保湿剂、表面活性剂、高分子材料等对水的表面张力、分子性状及高分子粘附团聚等办法以起到能迅速捕尘、降尘，并有一定时效的抑尘剂。但传统抑尘剂需要在煤炭中进行水分留存，进行保水或吸收空气中的水分使煤炭具备一定湿润度才可实现有效降尘。或在煤堆表面进行结壳喷洒，但此类抑尘剂抑尘后的煤堆不可搬运、扬洒，因为一旦结壳被破坏，就无法实现控尘。

这样传统抑尘剂就出现问题：1、对煤炭热值影响较大：因为煤炭增加水分的存在使煤炭热值受影响。2、受环境影响较大，适应性不够好：在环境较恶劣地区如空气湿度极低，环境温度较高，使煤炭水份保持能力较差，并很难在环境空气中吸收水分时，该传统抑尘剂的抑尘效果变得不尽人意。特别在西北地区的炎热高温(夏季气温常超过45℃，空气湿度年平均在30以下)的地方如新疆、甘肃等地。3、耗水量大、成本相对较高：要实现长效抑尘一般需要每隔一段时间重复添加，造成了耗水量大，成本偏高，特别是在西北许多煤场没有水源，使用很不不便。4、针对特别煤种抑尘效果不佳：例如针对焦沫、煤制油后的余煤、半焦类的煤炭，因其经干馏等工艺使煤炭具有多孔机理，比表面积大，该种煤炭遇水携水能力强，保水能力却差，遇高温干燥失水非常迅速，故造成该种煤炭在传统抑尘过程中吸水量大，对煤炭热值影响较大；但若遇干燥高温气候其失水又较快，即使使用了传统抑尘剂其效果也不佳，扬尘严重，5、不能搬运、扬洒：煤堆表面进行结壳抑尘，但此类抑尘剂抑尘后的煤堆不可搬运、扬洒，因为一旦结壳被破坏，就无法实现控尘。

发明内容

基于此，为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种仿生膜粉尘抑制剂及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：

一种仿生膜粉尘抑制剂，由以下重量份的原料制备而得：

在其中一些实施例中，所述仿生膜粉尘抑制剂，由以下重量份的原料制备而得：

在其中一些实施例中，所述高分子材料共聚物为聚乙烯醇与改性淀粉的共聚物。

在其中一些实施例中，所述阴离子型高分子材料为阴离子纤维素类、或阴离子型聚丙烯酰胺。

在其中一些实施例中，所述双极性及络合性高分子材料为腐植酸钠、或腐殖酸钾。

在其中一些实施例中，所述交联剂为对苯二异氰酸酯或聚氨基甲酸酯。

在其中一些实施例中，所述增塑剂为山梨醇或丙三醇。

在其中一些实施例中，所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、或乙烯基三乙氧基硅烷。可以使高分子材料之间形成较好共融载体，改善材料间交合界面共融性，使高分子材料间形成互穿网络特性，增强制备仿生膜在煤粒表面沉淀层的稳定性。

本发明还提供了上述仿生膜粉尘抑制剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)、取原料共混投入反应釜中，同时加入水或工业中水，原料与水的比例为1：19～99，搅拌；

(2)、对反应釜通入蒸汽加热，达到85℃停蒸汽，并在90℃恒温条件下保持50分钟以上或在常温水中搅拌120分钟以上，制备出5％的药剂原液；稀释后，即得。

本发明的仿生膜粉尘抑制剂的使用方法如下：对煤炭进行搅拌并同时加入配置好的占煤炭质量3-4％的粉尘抑制剂，选用WBZ300型或WBZ600双轴稳定土搅拌站主机达到搅拌均匀，加入粉尘抑制剂的煤炭可进行长时间堆放，等待出库发运。

本发明的发明人由鸡蛋内膜的由纤维交织成的网状膜结构，及其透水性透气性得到启发，发明出一种仿生膜结构的粉尘抑制剂，该粉尘抑制剂除了具备粘附、捕获粉尘的能力，同时在煤粒表面制备了一种功能特性类似于鸡蛋内膜的仿生膜结构。该抑制剂实现抑尘的关键技术点已脱离传统的保水、吸收水分为抑尘的办法，而是采用多种高分子材料，在煤粒表面制备了一种类似于鸡蛋内膜的仿生膜结构，实现了对粉尘的捕获、凝聚成团、成膜保护的抑尘机理；通过对高分子材料进行再加成反应改性，调整该种抑尘剂仿生膜的降解速度，实现长效抑尘的效果；通过交联、络合反应使高分子材料聚合物的有效承载网链数增大，改善组成仿生膜纤维的拉伸性能，制备具备透水透气，并具备一定强度的仿生膜结构。该仿生膜技术在保证了抑尘效果的同时实现了煤炭的长效抑尘，同时仿生膜技术的使用使抑尘过程所加入的水量大大降低，而且煤炭中的水分可以顺利被自然蒸发，又使煤炭热值受抑尘的水分影响较小甚至在100Cal以内。

与现有技术相比，本发明的抑制剂具备以下有益效果：

1、本发明的仿生膜粉尘抑制剂解决了煤炭行业内抑尘“老大难煤种”问题：传统抑尘剂针对焦沫、提质煤、煤制油余煤、长焰煤、褐煤等高挥发份或有多孔、海绵机理极易自然煤种的堆煤、散煤使用效果不理想，此类煤种是行业内抑尘环保较为头痛的棘手问题，而仿生膜粉尘抑制剂治理效果极佳；

2、抑尘效果好、时效长：本发明的仿生膜粉尘抑制剂在一次加性入抑尘时效可达30日以上，降尘率在90％以上。

3、本发明的仿生膜粉尘抑制剂本质解决了抑尘剂残留问题：解决了传统长效抑尘剂降解不完全，和降解速度过快，抑尘效果时间短的问题，即：该仿生膜粉尘抑制剂既可以实现完全降解，又进行了调控降解速率。

4、本发明的仿生膜粉尘抑制剂可在极端环境中正常使用：解决了传统抑尘剂在高温、干燥环境中使用效果不佳问题。在新疆哈密地区夏季环境温度达40-45℃，年平均相对湿度在30％左右，以广汇清洁炼化公司的煤制油余煤进行抑尘实验，抑尘效果根据使用剂量调整，本发明的仿生膜粉尘抑制剂一次性加入，抑尘时效在10天内，降尘率可达98％以上，20日内可达95％以上，30日内可达90％以上；抑尘效果可从10天到30天甚至更长；其抑尘效果表现优异；

5、本发明的粉尘抑制剂耗水量小，极大节约用水，并可使用工业中水，特别适合西北干旱少水地区：抑尘过程一般只需加入煤炭质量的3％-4％的水量，只需要一次性加入，中途不需要补充添加，即可保证抑尘时效达到30日以上，特别适合西北干旱少水地区；

6、对煤炭热值影响较小，因该仿生膜具备优良透气性，故煤炭抑尘过程中加入的水分，可顺利蒸发，煤炭热值可迅速回升，减少因水分造成的煤炭热值损失；

7、本发明的仿生膜粉尘抑制剂处理过的煤炭可随意扬洒，该抑尘剂可实现较好控尘，克服了原有煤堆表面结壳降尘方法不可搬运扬洒的缺点，保证煤炭装车搬运扬洒过程的控尘，是真正有效的抑尘剂；

8、本发明的粉尘抑制剂使用原料均为有机物质，对人体无毒害作用，可自然降解，对环境友好。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。以下实施例中所使用的试剂或原料，如无特殊说明，均来源于市售。

以下实施例中，所述高分子材料共聚物为聚乙烯醇与改性淀粉的共聚物，所述阴离子型高分子材料为阴离子型聚丙烯酰胺；所述双极性及络合性高分子材料为腐植酸钠；所述交联剂为对苯二异氰酸酯；所述增塑剂为山梨醇；所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷。

实施例1

本实施例的仿生膜粉尘抑制剂，由以下重量份的原料制备而得：

本实施例的仿生膜粉尘抑制剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)、取原料共混投入反应釜中，同时配入水或工业中水，原料与水比例为1：19，搅拌；

(2)、对反应釜通入蒸汽加热，达到85℃停蒸汽，并在90℃恒温条件下保持50分钟以上或在常温水中搅拌120分钟以上，制备出5％的药剂原液；

(3)、将原液放入容器中稀释，与水稀释比例为1：4，即得：浓度为1％的仿生膜粉尘抑制剂。

使用该实施例的仿生膜粉尘抑制剂对煤制油余煤进行20天以内治理。

对煤炭进行搅拌并同时加入配置好的占煤炭质量3％的粉尘抑制剂(1吨煤加入30kg配置好的药剂)，选用选用WBZ300型双轴稳定土搅拌站主机达到搅拌均匀，加入粉尘抑制剂的煤炭可进行长时间堆放，等待出库发运。

此抑尘效果可达20天左右，抑尘率可达90％以上，热值降低在150Cal以内，而传统抑尘剂抑尘时效一般在3天以内，若想延长需再次喷洒抑尘剂，热量降低一般维持在400-500Cal，且许多次喷洒，结果如表1所示。

表1

使用该实施例的仿生膜粉尘抑制剂对煤制油余煤进行30天以内治理。

对煤炭进行搅拌并同时加入配置好的占煤炭质量4％的粉尘抑制剂(1吨煤加入40kg配置好的药剂)，选用选用WBZ300型双轴稳定土搅拌站主机达到搅拌均匀，加入粉尘抑制剂的煤炭可进行长时间堆放，等待出库发运。

抑尘效果如表2所示。

表2

实施例2

本实施例的仿生膜粉尘抑制剂，由以下重量份的原料制备而得：

本实施例的仿生膜粉尘抑制剂的制备方法，与实施例1相同，备出5％的药剂原液，与水稀释比例为1：5.5，对煤炭进行搅拌并同时加入配置好的占煤炭质量6.5％的粉尘抑制剂(1吨煤加入65kg配置好的药剂)。

使用该实施例的仿生膜粉尘抑制剂对煤制油余煤全水较低在4-8，进行30天以上粉尘治理。

对煤炭进行搅拌并同时加入配置好的占煤炭质量6.5％的粉尘抑制剂(1吨煤加入65kg配置好的药剂)，选用选用WBZ300型双轴稳定土搅拌站主机达到搅拌均匀，加入粉尘抑制剂的煤炭可进行长时间堆放，等待出库发运。

抑尘效果如表3所示。

表3

实施例3

本实施例的仿生膜粉尘抑制剂，由以下重量份的原料制备而得：

本实施例的仿生膜粉尘抑制剂的制备方法，与实施例1相同，备出5％的药剂原液，与水稀释比例为1：3，对煤炭进行搅拌并同时加入配置好的占煤炭质量2.5％的粉尘抑制剂(吨煤加入25kg配置好的药剂)。

使用该实施例的仿生膜粉尘抑制剂对煤制油余煤全水较高在9以上，进行30天以上粉尘治理。

对煤炭进行搅拌并同时加入配置好的占煤炭质量2.5％的粉尘抑制剂(1吨煤加入25kg配置好的药剂)，选用选用WBZ300型双轴稳定土搅拌站主机达到搅拌均匀，加入粉尘抑制剂的煤炭可进行长时间堆放，等待出库发运。

抑尘效果如表4所示。

表4

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种仿生膜粉尘抑制剂，其特征在于，由以下重量份的原料制备而得：

2.根据权利要求1所述的仿生膜粉尘抑制剂，其特征在于，由以下重量份的原料制备而得：

3.根据权利要求1或2所述的仿生膜粉尘抑制剂，其特征在于，所述高分子材料共聚物为聚乙烯醇与改性淀粉的共聚物。

4.根据权利要求1或2所述的仿生膜粉尘抑制剂，其特征在于，所述阴离子型高分子材料为阴离子纤维素类、或阴离子型聚丙烯酰胺。

5.根据权利要求1或2所述的仿生膜粉尘抑制剂，其特征在于，在其中一些实施例中，所述双极性及络合性高分子材料为腐植酸钠、或腐殖酸钾。

6.根据权利要求1或2所述的仿生膜粉尘抑制剂，其特征在于，所述交联剂为对苯二异氰酸酯或聚氨基甲酸酯。

7.根据权利要求1或2所述的仿生膜粉尘抑制剂，其特征在于，所述增塑剂为山梨醇或丙三醇。

8.根据权利要求1或2所述的仿生膜粉尘抑制剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、或乙烯基三乙氧基硅烷。可以使高分子材料之间形成较好共融载体，改善材料间交合界面共融性，使高分子材料间形成互穿网络特性，增强制备仿生膜在煤粒表面沉淀层的稳定性。

9.一种权利要求1～8任一项所述的仿生膜粉尘抑制剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、取原料共混投入反应釜中，同时加入水或工业中水，原料与水的比例为1：19～99，搅拌；

(2)、对反应釜通入蒸汽加热，达到85℃停蒸汽，并在90℃恒温条件下保持50分钟以上或在常温水中搅拌120分钟以上，制备出5％的药剂原液；稀释后，即得。