CN108774495A - 一种煤尘泡沫抑尘剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤尘泡沫抑尘剂的制备方法，属于抑尘剂技术领域。本发明采用化学纤维和铁粉的互相摩擦作用，产生静电磁力，使得制备的煤尘泡沫抑尘剂具备静电磁力，从而通过静电磁力吸附空中大量煤尘，达到抑制煤尘污染的目的；本发明通过在水中加入复合表面活性剂，降低水的表面张力，使水与煤尘的接触角变小，使水溶液对煤尘具有较高的润湿性和粘附性，提高水对煤尘的亲和力，大大增加水对煤尘的湿润能力和抑尘效果，制备的煤尘泡沫抑尘剂在使用时，利用喷嘴呈泡沫雾化型喷射出去，耗水量少、抑尘效率高，对于大颗粒煤尘在低速条件下，截留和重力起主要作用，而对于微细煤尘，扩散、静电力等因素起主要作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤尘泡沫抑尘剂的制备方法，属于抑尘剂技术领域。
背景技术
煤矿的井下漂浮粉尘问题日趋严峻，特别是随着综采放顶煤技术、综采一次采全高技术、大断面岩巷综掘技术等现代化开采技术的推广，采掘工作面的产尘量和呼吸性粉尘的比例逐渐提高；如综掘工作面的呼吸性粉尘浓度常在300mg/m3（300×103ug/m3）以上，是地面环境污染严重时的1000倍，现有的降尘技术已不能完全满足降尘的实际需要。
安全问题也是重中之重，由煤尘和瓦斯引起的爆炸在煤矿爆炸中都属于重大事故。煤的可燃性较高，煤尘与氧发生反应会释放出热量。若煤尘反应所释放出来的热量尽数被旁边的介质所吸收，那么就不会发生爆炸；反之，则吸收热量使周围空气的温度越来越高，反应中心越来越大、越来越多，当热量和反应点的数量超过爆炸界限时，就会发生非常剧烈的爆炸。因此，减少环境和人体污染，预防煤尘事故，研制抑尘剂就是解决问题的重要手段。
在煤矿井下工作面操作的工人，每年因吸入煤尘而导致的煤尘尘肺病，占所有职业尘肺病的比例从2011年至今均高达50%以上，井下呼吸性粉尘对人体的伤害相当严重，同时造成相应的经济损失也是逐年增大。因此，本发明主要针对井下呼吸性煤尘进行研究，降低煤尘的漂浮浓度，保障工人的人身安全。
与传统润湿降尘方式相比，泡沫除尘技术具有以下特点：
（1）与水雾降尘相比较，对全尘和呼吸性粉尘的除尘效率提高了2～5倍；
（2）与水雾降尘的用水量相比较，泡沫降尘可节约水资源达80%以上；
（3）泡沫抑尘剂形成的泡沫体，其比表面积和总体积均有效升高，大幅度提高降尘效率；（4）该泡沫抑尘剂喷洒出的泡沫体，可以有效抑制采煤工作面产生火花，减少煤尘爆炸事故；
（5）产生的泡沫润湿性和保湿性能好，可有效提高降尘的速度和效率；
（6）泡沫体中含有的表面活性剂，可有效降低水的表面张力，增加粉尘被润湿的概率。但现有的泡沫抑尘技术均缺少针对性研究，面临的问题是除尘泡沫制备困难、制备成本高的瓶颈，且现有的泡沫制备技术复杂、安全可靠性低，这些问题制约着泡沫除尘技术的大范围推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有泡沫制备技术复杂、安全可靠性低，且抑尘效果差的问题，提供了一种煤尘泡沫抑尘剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
按重量份数计，分别称取50～70份表面活性剂、20～50份化学纤维、10～30份铁粉、1～7份稳泡剂、0.2～0.8份乳化剂、100～200份去离子水，将化学纤维、铁粉和去离子水混合，搅拌处理，得悬浮液，加入表面活性剂，超声分散并搅拌处理，得基液，将稳泡剂和乳化剂加入到基液中，继续搅拌3～5min，即得煤尘泡沫抑尘剂；将制得的煤尘泡沫抑尘剂和去离子水混合均匀使用。
所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化胺和十二烷基二甲基甜菜碱中的任意一种。
所述的化学纤维为聚酰胺纤维、聚氯乙烯纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维中的任意一种。
所述的稳泡剂为聚丙烯酰胺。
所述的乳化剂为乙二醇、乙醇、丙二醇、甘油中的任意一种。
所述的搅拌处理为在搅拌速度为50～100r/min中搅拌20～30min。
所述的超声分散并搅拌处理为在功率为300～350W下超声分散5～10min后，在搅拌速度为1000～3000r/min下搅拌3～5min。
所述的使用方法为按质量比1∶10将制得的煤尘泡沫抑尘剂和去离子水混合均匀，并倒入除尘喷嘴的水箱中，在水压为10～15kg下由管道系统输送，经除尘喷嘴喷出形成泡沫型细微雾粒，雾化泡沫覆盖区，达到控制煤尘污染的目的。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明采用化学纤维和铁粉的互相摩擦作用，产生静电磁力，使得制备的煤尘泡沫抑尘剂具备静电磁力，从而通过静电磁力吸附空中大量煤尘，达到抑制煤尘污染的目的；空气中存在着大量的灰尘，当化学纤维和铁粉摩擦带电且产生的静电极性与煤尘带电极性相反时，便会由于静电引力而产生吸附，对中性灰尘也会在静电作用下被极化，呈相反电性被吸附；
（2）本发明通过在水中加入复合表面活性剂，降低水的表面张力，使水与煤尘的接触角变小，使水溶液对煤尘具有较高的润湿性和粘附性，提高水对煤尘的亲和力，大大增加水对煤尘的湿润能力和抑尘效果，制备的煤尘泡沫抑尘剂在使用时，利用喷嘴呈泡沫雾化型喷射出去，耗水量少、抑尘效率高，对于大颗粒煤尘在低速条件下，截留和重力起主要作用，而对于微细煤尘，扩散、静电力等因素起主要作用。
具体实施方式
按重量份数计，分别称取50～70份表面活性剂、20～50份化学纤维、10～30份铁粉、1～7份稳泡剂、0.2～0.8份乳化剂、100～200份去离子水，将化学纤维、铁粉和去离子水混合，在搅拌速度为50～100r/min中搅拌20～30min，得悬浮液，加入表面活性剂，在功率为300～350W下超声分散5～10min后，在搅拌速度为1000～3000r/min下搅拌3～5min，得基液，将稳泡剂和乳化剂加入到基液中，继续搅拌3～5min，即得煤尘泡沫抑尘剂，按质量比1∶10将制得的煤尘泡沫抑尘剂和去离子水混合均匀，并倒入除尘喷嘴的水箱中，在水压为10～15kg下由管道系统输送，经除尘喷嘴喷出形成泡沫型细微雾粒，雾化泡沫覆盖区，达到控制煤尘污染的目的。
按重量份数计，分别称取50份表面活性剂、20份化学纤维、10份铁粉、1份稳泡剂、0.2份乳化剂、100份去离子水，将化学纤维、铁粉和去离子水混合，在搅拌速度为50r/min中搅拌20min，得悬浮液，加入表面活性剂，在功率为300W下超声分散5min后，在搅拌速度为1000r/min下搅拌3min，得基液，将稳泡剂和乳化剂加入到基液中，继续搅拌3min，即得煤尘泡沫抑尘剂，按质量比1∶10将制得的煤尘泡沫抑尘剂和去离子水混合均匀，并倒入除尘喷嘴的水箱中，在水压为10kg下由管道系统输送，经除尘喷嘴喷出形成泡沫型细微雾粒，雾化泡沫覆盖区，达到控制煤尘污染的目的。
按重量份数计，分别称取60份表面活性剂、35份化学纤维、20份铁粉、5份稳泡剂、0.5份乳化剂、150份去离子水，将化学纤维、铁粉和去离子水混合，在搅拌速度为80r/min中搅拌25min，得悬浮液，加入表面活性剂，在功率为325W下超声分散8min后，在搅拌速度为2000r/min下搅拌4min，得基液，将稳泡剂和乳化剂加入到基液中，继续搅拌4min，即得煤尘泡沫抑尘剂，按质量比1∶10将制得的煤尘泡沫抑尘剂和去离子水混合均匀，并倒入除尘喷嘴的水箱中，在水压为12kg下由管道系统输送，经除尘喷嘴喷出形成泡沫型细微雾粒，雾化泡沫覆盖区，达到控制煤尘污染的目的。
按重量份数计，分别称取70份表面活性剂、50份化学纤维、30份铁粉、7份稳泡剂、0.8份乳化剂、200份去离子水，将化学纤维、铁粉和去离子水混合，在搅拌速度为100r/min中搅拌30min，得悬浮液，加入表面活性剂，在功率为350W下超声分散10min后，在搅拌速度为3000r/min下搅拌5min，得基液，将稳泡剂和乳化剂加入到基液中，继续搅拌5min，即得煤尘泡沫抑尘剂，按质量比1∶10将制得的煤尘泡沫抑尘剂和去离子水混合均匀，并倒入除尘喷嘴的水箱中，在水压为15kg下由管道系统输送，经除尘喷嘴喷出形成泡沫型细微雾粒，雾化泡沫覆盖区，达到控制煤尘污染的目的。
对照例：山西某公司生产的泡沫抑尘剂。
将实例及对照例制备得到的泡沫抑尘剂进行检测，具体检测如下：
起泡性：配制等量泡沫抑尘剂溶液于带刻度且封闭器皿中，均剧烈摇晃5min后，观察抑尘剂的泡沫体积。
稳泡性：配制不同质量分数水溶液后与起泡剂混合，配制等量泡沫抑尘剂溶液于封闭器皿中后，均剧烈摇晃5min后，取等量泡沫体于5mL量筒中，观察泡沫随时间的变化。
润湿性：选择1.0%水玻璃溶液作为润湿剂，滴加适量于抑尘剂中，检测泡沫抑尘剂对煤尘的接触角。
具体测试结果如表1。
表1性能表征对比表
| 检测项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 对照例 |
| 泡沫高度/mL | 5 | 4.5 | 4.7 | 2.3 |
| 维持时间/min | 180 | 150 | 165 | 30 |
| 接触角/° | 16.86 | 17.93 | 18.61 | 39.95 |
由表1可知，本发明制备的泡沫抑尘剂具有良好的抑尘效果。
Claims (8)
1.一种煤尘泡沫抑尘剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：
按重量份数计，分别称取50～70份表面活性剂、20～50份化学纤维、10～30份铁粉、1～7份稳泡剂、0.2～0.8份乳化剂、100～200份去离子水，将化学纤维、铁粉和去离子水混合，搅拌处理，得悬浮液，加入表面活性剂，超声分散并搅拌处理，得基液，将稳泡剂和乳化剂加入到基液中，继续搅拌3～5min，即得煤尘泡沫抑尘剂；将制得的煤尘泡沫抑尘剂和去离子水混合均匀使用。
2.根据权利要求1所述的一种煤尘泡沫抑尘剂的制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化胺和十二烷基二甲基甜菜碱中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种煤尘泡沫抑尘剂的制备方法，其特征在于：所述的化学纤维为聚酰胺纤维、聚氯乙烯纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种煤尘泡沫抑尘剂的制备方法，其特征在于所述的稳泡剂为聚丙烯酰胺。
5.根据权利要求1所述的一种煤尘泡沫抑尘剂的制备方法，其特征在于：所述的乳化剂为乙二醇、乙醇、丙二醇、甘油中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种煤尘泡沫抑尘剂的制备方法，其特征在于：所述的搅拌处理为在搅拌速度为50～100r/min中搅拌20～30min。
7.根据权利要求1所述的一种煤尘泡沫抑尘剂的制备方法，其特征在于：所述的超声分散并搅拌处理为在功率为300～350W下超声分散5～10min后，在搅拌速度为1000～3000r/min下搅拌3～5min。
8.根据权利要求1所述的一种煤尘泡沫抑尘剂的制备方法，其特征在于：所述的使用方法为按质量比1∶10将制得的煤尘泡沫抑尘剂和去离子水混合均匀，并倒入除尘喷嘴的水箱中，在水压为10～15kg下由管道系统输送，经除尘喷嘴喷出形成泡沫型细微雾粒，雾化泡沫覆盖区，达到控制煤尘污染的目的。
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