CN108822800A - 一种用于矿山皮带运输的粉尘润湿粘结剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于矿山皮带运输的粉尘润湿粘结剂及制备方法，其包括：5％‑10％的羟乙基纤维素、3％‑6％的2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、5％‑10％的丙烯酸、0.7％‑1.4％的润湿剂、0.3％‑0.5％的渗透剂、0.2％‑0.5％的防冻剂、0.3％‑0.5％的缓蚀剂、0.1％‑0.3％的降粘剂、0.05％‑0.1％的引发剂、0.05％‑0.1％的交联剂，余量为水。本发明粉尘润湿粘结剂洒在煤的表面后，可以有效渗透在煤体之间，对粉尘进行有效的润湿、粘结，极大减少碰撞产尘；干燥时间短，干燥后能在煤的表面形成坚硬的固化层，使煤在皮带运输过程中不受风力的影响，可以有效抑制煤尘飞扬。

Description

一种用于矿山皮带运输的粉尘润湿粘结剂及制备方法

技术领域

本发明涉及煤矿防尘、抑尘的粘结剂，尤其涉及一种用于矿山皮带运输的粉尘润湿粘结剂及制备方法。

背景技术

随着煤矿开采过程中机械化水平的不断提高，作业生产过程中的粉尘也严重超标。粉尘的存在会带来大量的危害：细小颗粒的粉尘会通过人的呼吸进入肺泡当中，长期处在粉尘环境中很容易得尘肺病；当大量粉尘充斥在一定空间时，一旦发生爆炸会瞬间释放巨大的能量，不仅会对生产过程中的设备以及工作人员造成巨大的伤害，还可能会引起瓦斯爆炸，后果极其严重；细小颗粒的粉尘会进入仪器设备当中，加剧仪器零部件的磨损，影响仪器的精度；另外粉尘充斥在空间当中会影响视线，导致工作人员发生误操作等后果。

目前，主要针对综掘、综采等产尘量极其明显的工作位置进行降尘研究，对煤矿生产中因皮带运输产生的粉尘研究较少。皮带运输由于其具备省力、经济、快速安装以及运输效率高的特点，非常适合煤矿开采复杂多变的工作环境，不管是井工开采还是露天开采的煤矿都大量使用皮带运输。在皮带运煤过程中，在皮带转载点、运煤入仓过程中，煤与煤之间不可避免的会碰撞产生粉尘，受井下风流和露天环境下自然风的影响，碰撞产生的粉尘或受风力吹起的粉尘会四处飞扬，不仅会造成资源的浪费、严重污染环境，还会对矿工和矿区的居民造成严重的危害。因此，对皮带运输产生的粉尘进行有效的防治是煤矿生产安全研究的一项重点内容。

现在针对皮带运输产尘最主要的措施是喷水和设除尘器，但由于水对于煤的润湿性效果差、作用时间短，难以达到较好的效果，除尘器噪声大、除尘效果差、使用不方便，也达不到理想的效果。

化学抑尘是对粉尘防治有效的方法之一，现如今化学抑尘的技术比较单一，例如复配表面活性剂应用于喷雾降尘系统中来提高对煤尘的润湿能力；采用具有粘结效果的材料对粉尘进行粘结。两种技术抑尘的方式、应用的工作位置也不同，但针对皮带运输过程中由碰撞、风力产生的粉尘，需要即润湿又粘结的抑尘剂才能满足防尘的要求，所以功能效果单一的抑尘剂无法达到煤矿皮带运输防尘的要求，且由于材料本身的原因可能会造成二次污染。因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于矿山皮带运输的粉尘润湿粘结剂及制备方法，大幅度捕捉皮带运输过程中产生的粉尘，降低降尘成本。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种用于矿山皮带运输的粉尘润湿粘结剂，其按照质量百分比包括以下组分：

5％-10％的羟乙基纤维素、3％-6％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、5％-10％的丙烯酸、0.7％-1.4％的润湿剂、0.3％-0.5％的渗透剂、0.2％-0.5％的防冻剂、0.3％-0.5％的缓蚀剂、0.1％-0.3％的降粘剂、0.05％-0.1％的引发剂、0.05％-0.1％的交联剂，余量为水。

所述的粉尘润湿粘结剂,其中，上述羟乙基纤维素由棉短绒或低粕浆制得；引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或其混合物；交联剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺。

所述的粉尘润湿粘结剂,其中，上述润湿剂为十二烷基苯磺酸钠；渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；防冻剂为氯化钙；缓蚀剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种或其混合物；降粘剂为氯化钠、硫酸钠中的一种或其混合物。

一种制备上述粉尘润湿粘结剂的方法，其包括以下步骤：

步骤一，将羟乙基纤维素与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸在溶液中混合均匀，然后向其加入过硫酸铵在60-70℃下搅拌反应2小时，即得到第一溶液；

步骤二，向第一溶液中逐步加入丙烯酸和交联剂，将恒温搅拌仪的温度继续保持60-70℃搅拌反应2小时，得到略微粘稠的第二溶液；

步骤三，在上述的第二溶液当中加入润湿剂、渗透剂、防冻剂、缓蚀剂和降粘剂，并调节pH为中性，即可得到上述粉尘润湿粘结剂。

所述的方法，其中，制备的上述粉尘润湿粘结剂再与水进行充分搅拌混合备用，粉尘润湿粘结剂与水按照质量比为1：30-1：50的比例进行充分搅拌混合。

所述的方法，其中，步骤三中的pH值为7-8。

所述的方法,其中，上述羟乙基纤维素由棉短绒或低粕浆制得；引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或其混合物；交联剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺。

所述的方法,其中，上述润湿剂为十二烷基苯磺酸钠；渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；防冻剂为氯化钙；缓蚀剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种或其混合物；降粘剂为氯化钠、硫酸钠中的一种或其混合物。

本发明提供了一种用于矿山皮带运输的粉尘润湿粘结剂及制备方法，采用羟乙基纤维素与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与丙烯酸分别进行交联和接枝共聚反应，再添加多种表面活性剂和性能辅助剂来增强生成物的性能，最终形成可喷洒的抑尘剂，对煤体的润湿、包裹作用大幅度提高；本发明粉尘润湿粘结剂洒在煤的表面后，可以有效渗透在煤体之间，对粉尘进行有效的润湿、粘结，极大减少碰撞产尘；干燥时间短，干燥后能在煤的表面形成坚硬的固化层，使煤在皮带运输过程中不受风力的影响，可以有效抑制煤尘飞扬，极大减少皮带运输产尘；具有耐盐性，在矿化度较高的水溶液中反应后抑尘剂的性能基本不受影响；此抑尘剂无毒无害，pH值呈中性，对煤的性能、设备的长期使用无不良影响，且环保无污染，经过一段时间可自行降解。

尤其是本发明选用廉价、易于降解、无污染的羟乙基纤维素作为接枝共聚物的主要载体，利用羟乙基纤维素本身所具有的粘性，选择2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸能加强产物抗盐和力学性能的特性。反应机理是通过引发剂在一定条件下引发纤维素的-OH成为初级自由基，初级自由基进攻丙烯酸2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的C＝C，使得C＝C的双键断裂，在溶液中生成可以聚合的自由基，利用交联剂断开的C＝C进一步交联，生成重复叠加的三维网络空间结构。为进一步提高高分子聚合物在抗风蚀、润湿和抗冻等方面的性能，通过在产物的溶液当中添加少量的表面活性剂及抗冻剂、缓蚀剂等来增强和改善生成的抑尘剂，使其性能更加完善，生成的抑尘剂无论是在环保方面还是抑尘剂效果、廉价方面都具有一定的优势；本发明的另一个优势在于可以根据具体的环境来调配抑尘剂的浓度，在井下相对于露天环境风力较小，可以使用浓度较低的抑尘剂溶液，在露天环境下，风力较大，就使用浓度稍高的抑尘剂溶液，可以避免不必要的浪费，节约资源。

本发明对羟乙基纤维素进行分子改性，分别引入了氨基、磺酸基、羧基基团，并通过交联剂将它们相互交联，形成稳定的多分子网状结构。其中，氨基基团可以增强产物对煤尘的粘附性能；磺酸基对盐离子的吸附性能强，可以有效的将矿井水中的盐离子吸附集中，大大减少了盐离子对分子改性的干扰；羧基基团有效的镶嵌在网状结构内，并通过氢键作用使整体结构力学性能更强。整体结构稳定、力学性能强，可以有效的对粉尘进行粘附，防止粉尘飞扬。

附图说明

图1为本发明中粉尘润湿粘结剂制备方法的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于矿山皮带运输的粉尘润湿粘结剂及制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种用于矿山皮带运输的粉尘润湿粘结剂，其按照质量百分比包括以下组分：

5％-10％的羟乙基纤维素、3％-6％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、5％-10％的丙烯酸、0.7％-1.4％的润湿剂、0.3％-0.5％的渗透剂、0.2％-0.5％的防冻剂、0.3％-0.5％的缓蚀剂、0.1％-0.3％的降粘剂、0.05％-0.1％的引发剂、0.05％-0.1％的交联剂，余量为水。

而且上述羟乙基纤维素以的棉短绒或低粕浆为原料制备而成，其具体的制备过程可以参考现有的相关技术手段；引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或其混合物；交联剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺。上述润湿剂为十二烷基苯磺酸钠；渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；防冻剂为氯化钙、缓蚀剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种或其混合物；降粘剂为氯化钠、硫酸钠中的一种或其混合物。

本发明还提供了一种制备上述粉尘润湿粘结剂的方法，其包括以下步骤：

步骤一，将羟乙基纤维素与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸在溶液中混合均匀，然后向其加入过硫酸铵在60-70℃下搅拌反应2小时，即得到第一溶液；

步骤二，向第一溶液中逐步加入丙烯酸和交联剂，将恒温搅拌仪的温度继续保持60-70℃搅拌反应2小时，得到略微粘稠的第二溶液；

步骤三，在上述的第二溶液当中加入润湿剂、渗透剂、防冻剂、缓蚀剂和降粘剂，并调节pH为中性，即可得到上述粉尘润湿粘结剂。

为了更进一步描述本发明，以下列举更为详尽的实施例进行说明。

实施例1

分别称量2g的羟乙基纤维素，1g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，将它们充分混合到250ml的水中充分搅拌，称取0.2g的过硫酸铵加入到溶液当中，调节温度为60℃，恒温反应1小时，之后再加入2ml的丙烯酸和0.02ml的N-N亚甲基双丙烯酰胺，在65℃下反应2小时得到略微粘稠的第二液体，然后再加入0.6ml的十二烷基苯磺酸钠，0.3ml的脂肪醇聚氧乙烯醚，0.2g的氯化钙，0.3g的六偏磷酸钠和0.1g的氯化钠并进行充分混合均匀，最后调节pH为7-8，得到上述粉尘润湿粘结剂，最终测试相关性能。

实施例2

分别称量2g的羟乙基纤维素，1g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，将它们充分混合到250ml的水中充分搅拌，称取0.2g的过硫酸铵加入到溶液当中，调节温度为60℃，恒温反应1小时，之后再加入4ml的丙烯酸和0.06的N-N亚甲基双丙烯酰胺，在65℃下反应2小时得到略微粘稠的第二液体，然后再加入0.6ml的十二烷基苯磺酸钠，0.3ml的脂肪醇聚氧乙烯醚，0.2g的氯化钙，0.3g的六偏磷酸钠和0.1g的氯化钠并进行充分混合均匀，最后调节pH为7-8，得到上述粉尘润湿粘结剂，最终测试相关性能。

实施例3

分别称量2g的羟乙基纤维素，1g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，将它们充分混合到250ml的水中充分搅拌，称取0.2g的过硫酸铵加入到溶液当中，调节温度为60℃，恒温反应1小时，之后再加入8ml的丙烯酸和0.1ml的N-N亚甲基双丙烯酰胺，在65℃下反应2小时得到略微粘稠的第二液体，然后再加入0.6ml的十二烷基苯磺酸钠，0.3ml的脂肪醇聚氧乙烯醚，0.2g的氯化钙，0.3g的六偏磷酸钠和0.1g的氯化钠并进行充分混合均匀，最后调节pH为7-8，得到上述粉尘润湿粘结剂，最终测试相关性能。

首先，对上述粉尘润湿粘结剂的抑尘效果进行检测，取相同质量的煤样，一组不做任何措施作为实验样，另一组按照1L/m³的量喷洒在煤样上，在实验室用风机进行模拟实验，进行1小时的测量结果，如表1所示。

表1

通过设置不同风速来检测皮带转载点产生的粉尘浓度，来评判抑尘剂的抑尘效果，如表2所示。

通过表1可以发现，进行抗风实验，喷洒抑尘剂之前煤的质量损失率达到了10％左右，采取措施之后煤的质量损失率大大降低；通过表2可以发现，在实验皮带运输产尘方面，使用抑尘剂后的抑尘效率达到了90％以上，采取措施后的粉尘平均浓度为19.8mg/m³，使浓度控制在了可接受的范围之内。可以发现本发明对于碰撞产尘和风力扬尘具有很好的抑制效果。在风力作用以及自由下落碰撞的过程中相对于不做任何处理具有很高的抑尘效率，所以在煤矿皮带运输中使用抑尘剂，可以大大减少因皮带运输而产生的粉尘，保证了工作人员的工作环境、附近居民的身体健康及良好的环境，且本抑尘剂由天然产物制成，无害无毒，可以自行降解。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (8)

1.一种用于矿山皮带运输的粉尘润湿粘结剂，特征在于，其按照质量百分比包括以下组分：

5％-10％的羟乙基纤维素、3％-6％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、5％-10％的丙烯酸、0.7％-1.4％的润湿剂、0.3％-0.5％的渗透剂、0.2％-0.5％的防冻剂、0.3％-0.5％的缓蚀剂、0.1％-0.3％的降粘剂、0.05％-0.1％的引发剂、0.05％-0.1％的交联剂，余量为水。

2.根据权利要求1所述的粉尘润湿粘结剂,其特征在于，上述羟乙基纤维素由棉短绒或低粕浆制得；引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或其混合物；交联剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺。

3.根据权利要求1所述的粉尘润湿粘结剂,其特征在于，上述润湿剂为十二烷基苯磺酸钠；渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；防冻剂为氯化钙；缓蚀剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种或其混合物；降粘剂为氯化钠、硫酸钠中的一种或其混合物。

4.一种制备如权利要求1所述粉尘润湿粘结剂的方法，其包括以下步骤：

步骤一，将羟乙基纤维素与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸在溶液中混合均匀，然后向其加入过硫酸铵在60-70℃下搅拌反应2小时，即得到第一溶液；

步骤二，向第一溶液中逐步加入丙烯酸和交联剂，将恒温搅拌仪的温度继续保持60-70℃搅拌反应2小时，得到略微粘稠的第二溶液；

步骤三，在上述的第二溶液当中加入润湿剂、渗透剂、防冻剂、缓蚀剂和降粘剂，并调节pH为中性，即可得到上述粉尘润湿粘结剂。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，制备的上述粉尘润湿粘结剂再与水进行充分搅拌混合备用，粉尘润湿粘结剂与水按照质量比为1：30-1：50的比例进行充分搅拌混合。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤三中的pH值为7-8。

7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于，上述羟乙基纤维素由棉短绒或低粕浆制得；引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或其混合物；交联剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺。

8.根据权利要求4所述的方法,其特征在于，上述润湿剂为十二烷基苯磺酸钠；渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；防冻剂为氯化钙；缓蚀剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种或其混合物；降粘剂为氯化钠、硫酸钠中的一种或其混合物。