CN108865069A

CN108865069A - 一种强水溶性增稠型矿用泡沫降尘剂

Info

Publication number: CN108865069A
Application number: CN201710316322.0A
Authority: CN
Inventors: 于海明; 谢瑶; 程卫民; 王宇; 王怀远
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2018-11-23

Abstract

本发明公开了一种强水溶性增稠型矿用泡沫降尘剂，按照质量百分比包括以下组分：0.2%~0.3%的脂肪醇醚硫酸钠、0.05%~0.1%的椰油酸甲基单乙醇酰胺、0.3%~0.4%的琥珀酸二辛酯磺酸钠、0.01%~0.03%的脂肪酸二乙醇酰胺、0.01%~0.02%的羟丙基甲基纤维素、0.2%~0.3%的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、0.05%~0.1%的十二烷基二羟乙基氧化胺、0.01%~0.04%的辛癸基酰基丙基二甲基叔胺、0.05%~0.1%的黄原胶、0.02%~0.03%的聚乙烯吡咯烷酮，余量为水。使用了用于增大泡沫粘稠度的黄原胶，以及用于增强物质溶解性能的聚乙烯吡咯烷酮，有效提高了降尘剂粘稠度和水溶性。该降尘剂具有良好的发泡性、水溶性，其生成的泡沫具备较好地稳定性、润湿性，可扩大泡沫覆盖面积，有效拦截细小粉尘，提高泡沫降尘效果，且对人体无毒害作用，用水量减少。

Description

一种强水溶性增稠型矿用泡沫降尘剂

技术领域

本发明涉及一种用于煤矿的降尘剂，尤其涉及一种强水溶性增稠型矿用泡沫降尘剂。

背景技术

近年来，煤矿开采深度不断增加，机械化水平也逐步提高，大功率采煤机、刮板输送机的使用，使井下产尘源增多，粉尘浓度增加。据实测，综采工作面产尘量占据矿井总尘量的60%以上，尤其是进行采煤机割煤、移架平行作业时，个别矿井作业场所瞬间粉尘浓度高达4000~6000mg/m³，即使采取防尘措施，作业环境依然相当恶劣。高浓度粉尘对井下作业人员的身心健康带来了极大的威胁，降低工作场所能见度，增加事故发生率，同时也缩短了采煤机、液压支架等仪器设备的使用年限。

目前，国内煤矿常用的降尘措施主要有：喷雾降尘、煤层注水、湿式捕尘等，这些防尘技术利用水对粉尘的吸附作用，对降低粉尘浓度起到了重要作用，但也存在不足之处，尤其对呼吸性粉尘的降尘效果不太明显。泡沫降尘技术是利用井下水管，在其中加入定量发泡剂，通过发泡装置将泡沫喷射于尘源处，防止尘源处的粉尘向外逸散，从而降低作业空间粉尘浓度。但是目前采用的泡沫降尘剂大多存在发泡倍数小、粘附力低、半衰期短、水溶性差等问题，导致现场应用过程中泡沫降尘剂的除尘效率不高，且耗水量大。

发明内容

鉴于上述泡沫降尘技术的不足，本发明提供的一种强水溶性增稠型矿用泡沫降尘剂，以提高降尘剂的润湿性能及发泡能力，有效降低现场工作面的粉尘浓度，提高降尘效率。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种强水溶性增稠型矿用泡沫降尘剂，其中，按照质量百分比其包括以下组分：

脂肪醇醚硫酸钠： 0.2%~0.3%

椰油酸甲基单乙醇酰胺： 0.05%~0.1%

琥珀酸二辛酯磺酸钠： 0.3%~0.4%

脂肪酸二乙醇酰胺： 0.01%~0.03%

羟丙基甲基纤维素： 0.01%~0.02%

椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱： 0.2%~0.3%

十二烷基二羟乙基氧化胺： 0.05%~0.1%

辛癸基酰基丙基二甲基叔胺： 0.01%~0.04%

黄原胶： 0.05%~0.1%

聚乙烯吡咯烷酮： 0.02%~0.03%

余量为水。

所述的矿用泡沫降尘剂，其中，按照质量百分比其包括以下组分：

脂肪醇醚硫酸钠： 0.2%

椰油酸甲基单乙醇酰胺： 0.06%

琥珀酸二辛酯磺酸钠： 0.3%

脂肪酸二乙醇酰胺： 0.02%

羟丙基甲基纤维素： 0.01%

椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱： 0.2%

十二烷基二羟乙基氧化胺： 0.05%

辛癸基酰基丙基二甲基叔胺： 0.02%

黄原胶： 0.05%

聚乙烯吡咯烷酮： 0.02%

水： 99.07%。

脂肪醇醚硫酸钠： 0.3%

椰油酸甲基单乙醇酰胺： 0.05%

琥珀酸二辛酯磺酸钠： 0.3%

脂肪酸二乙醇酰胺： 0.03%

羟丙基甲基纤维素： 0.02%

椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱： 0.3%

十二烷基二羟乙基氧化胺： 0.08%

辛癸基酰基丙基二甲基叔胺： 0.01%

黄原胶： 0.08%

聚乙烯吡咯烷酮： 0.03%

水： 98.8%。

脂肪醇醚硫酸钠： 0.2%

椰油酸甲基单乙醇酰胺： 0.05%

琥珀酸二辛酯磺酸钠： 0.3%

脂肪酸二乙醇酰胺： 0.02%

羟丙基甲基纤维素： 0.01%

椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱： 0.3%

十二烷基二羟乙基氧化胺： 0.05%

辛癸基酰基丙基二甲基叔胺： 0.04%

黄原胶： 0.05%

聚乙烯吡咯烷酮： 0.02%

水： 98.96%。

脂肪醇醚硫酸钠： 0.3%

椰油酸甲基单乙醇酰胺： 0.1%

琥珀酸二辛酯磺酸钠： 0.3%

脂肪酸二乙醇酰胺： 0.01%

羟丙基甲基纤维素： 0.02%

椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱： 0.2%

十二烷基二羟乙基氧化胺： 0.06%

辛癸基酰基丙基二甲基叔胺： 0.03%

黄原胶： 0.1%

聚乙烯吡咯烷酮： 0.03%

水： 98.85%。

本发明提供的一种强水溶性增稠型矿用泡沫降尘剂，添加了用于增强发泡性能的脂肪醇醚硫酸钠、琥珀酸二辛酯磺酸钠和椰油酸甲基单乙醇酰胺，其中，脂肪醇醚硫酸钠具有优良的发泡和抗硬水性能，琥珀酸二辛酯磺酸钠具有较高的渗透力，两者均为阴离子表面活性剂，水溶性好，椰油酸甲基单乙醇酰胺具有良好的发泡及抗冻性能，从而增加了降尘剂的发泡倍数；添加了用于增强泡沫稳定性的脂肪酸二乙醇酰胺和羟丙基甲基纤维素，两种物质可增加泡沫的粘弹性，减小泡沫的透气性，从而增强泡沫的稳定性；添加了用于提升润湿性能的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、十二烷基二羟乙基氧化胺和辛癸基酰基丙基二甲基叔胺，三种物质的分子结构由亲水基和亲油基基团组成，溶于水后亲水基被水分子吸引，引入水中，亲油基被水分子排斥，伸向空气中，因此在水溶液表面形成紧密的界面吸附层，接触面积大大缩小，水的表面张力降低，从而提高泡沫捕尘能力；添加了用于增加泡沫粘稠度的黄原胶，其具有良好的水溶性，且具有低浓度高粘度的特性，从而增强了泡沫的稳定性；添加了用于增强物质溶解性能的聚乙烯吡咯烷酮，其提高了降尘剂在水中的溶解能力，从而进一步加强了泡沫降尘剂的发泡、稳泡及润湿性能。该发明配制而成的降尘剂具有良好的发泡性、水溶性，其生成的泡沫具备较好地稳定性、润湿性，可扩大泡沫覆盖面积，有效拦截细小粉尘，提高泡沫降尘效果。且对人体无毒害作用，用水量减少。

附图说明

图1是本发明中山东菏泽龙固煤矿综采工作面不同防尘措施条件下粉尘浓度对比图；

图中包括未采取防尘措施、仅采取清水喷雾、采用本发明实施例1、采用本发明实施例2、采用本发明实施例3共五种防尘方式的数据对比。

具体实施方式

本发明提供了一种强水溶性增稠型矿用泡沫降尘剂，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。

本发明提供了一种强水溶性增稠型矿用泡沫降尘剂，其中，按照质量百分比其包括以下组分：0.2%~0.3%的脂肪醇醚硫酸钠、0.05%~0.1%的椰油酸甲基单乙醇酰胺、0.3%~0.4%的琥珀酸二辛酯磺酸钠、0.01%~0.03%的脂肪酸二乙醇酰胺、0.01%~0.02%的羟丙基甲基纤维素、0.2%~0.3%的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、0.05%~0.1%的十二烷基二羟乙基氧化胺、0.01%~0.04%的辛癸基酰基丙基二甲基叔胺、0.05%~0.1%的黄原胶、0.02%~0.03%的聚乙烯吡咯烷酮，余量为水。其中，添加的用于增强发泡性能的脂肪醇醚硫酸钠、琥珀酸二辛酯磺酸钠和椰油酸甲基单乙醇酰胺大幅度提高了降尘剂的发泡倍数，能够达到120~230倍之间；添加的用于增强泡沫稳定性的脂肪酸二乙醇酰胺和羟丙基甲基纤维素大大提高了泡沫的存活时间，在无任何外力干扰的情况下，半衰期增加至50分钟，稳定性强，并且脂肪酸二乙醇酰胺与脂肪醇醚硫酸钠、琥珀酸二辛酯磺酸钠等阴离子表面活性剂复配时，能显著提高泡沫降尘剂的起泡能力，使泡沫更加丰富细腻、持久稳定，从而大大提高了泡沫的生成数量及捕尘效率；添加的用于提升润湿性能的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、十二烷基二羟乙基氧化胺和辛癸基酰基丙基二甲基叔胺大幅度提升了捕尘效率，全尘及呼尘的平均降尘率提高了近35个百分点；添加的用于增大泡沫粘稠度的黄原胶，以及用于增强物质溶解性能的聚乙烯吡咯烷酮，有效提高了降尘剂粘稠度和水溶性。

更优选的可以采用如下比例关系，0.2%的脂肪醇醚硫酸钠、0.06%的椰油酸甲基单乙醇酰胺、0.3%的琥珀酸二辛酯磺酸钠、0.02%的脂肪酸二乙醇酰胺、0.01%的羟丙基甲基纤维素、0.2%的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、0.05%的十二烷基二羟乙基氧化胺、0.02%的辛癸基酰基丙基二甲基叔胺、0.05%的黄原胶、0.02%的聚乙烯吡咯烷酮、99.07%的水。或者0.3%的脂肪醇醚硫酸钠、0.05%的椰油酸甲基单乙醇酰胺、0.3%的琥珀酸二辛酯磺酸钠、0.03%的脂肪酸二乙醇酰胺、0.02%的羟丙基甲基纤维素、0.3%的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、0.08%的十二烷基二羟乙基氧化胺、0.01%的辛癸基酰基丙基二甲基叔胺、0.08%的黄原胶、0.03%的聚乙烯吡咯烷酮、98.8%的水。又或者0.2%的脂肪醇醚硫酸钠、0.05%的椰油酸甲基单乙醇酰胺、0.3%的琥珀酸二辛酯磺酸钠、0.02%的脂肪酸二乙醇酰胺、0.01%的羟丙基甲基纤维素、0.3%的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、0.05%的十二烷基二羟乙基氧化胺、0.04%的辛癸基酰基丙基二甲基叔胺、0.05%的黄原胶、0.02%的聚乙烯吡咯烷酮、98.96%的水。又或者0.3%的脂肪醇醚硫酸钠、0.1%的椰油酸甲基单乙醇酰胺、0.3%的琥珀酸二辛酯磺酸钠、0.01%的脂肪酸二乙醇酰胺、0.02%的羟丙基甲基纤维素、0.2%的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、0.06%的十二烷基二羟乙基氧化胺、0.03%的辛癸基酰基丙基二甲基叔胺、0.1%的黄原胶、0.03%的聚乙烯吡咯烷酮、98.85%的水。

当然在上述各个组分百分含量的范围内还可以变换出多种组合，由于篇幅所限，在此不再一一列举。

为了更进一步的描述本发明，以下列举更为详尽的实施例进行说明。

实施例1

将2g的脂肪醇醚硫酸钠、0.6g的椰油酸甲基单乙醇酰胺、3g的琥珀酸二辛酯磺酸钠、0.2g的脂肪酸二乙醇酰胺、0.1g的羟丙基甲基纤维素、2g的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、0.5g的十二烷基二羟乙基氧化胺、0.2g的辛癸基酰基丙基二甲基叔胺、0.5g的黄原胶、0.2g的聚乙烯吡咯烷酮加入990.7g的水中，使其充分混合，完全溶解，最终配置成1000kg泡沫降尘剂溶液。在该泡沫降尘剂中，脂肪醇醚硫酸钠所占比例为0.2%，椰油酸甲基单乙醇酰胺所占比例为0.06%，琥珀酸二辛酯磺酸钠所占比例为0.3%，脂肪酸二乙醇酰胺所占比例为0.02%，羟丙基甲基纤维素所占比例为0.01%，椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱所占比例为0.2%，十二烷基二羟乙基氧化胺所占比例为0.05%，辛癸基酰基丙基二甲基叔胺所占比例为0.02%，黄原胶所占比例为0.05%，聚乙烯吡咯烷酮所占比例为0.02%，水所占比例为99.07%。

实施例2

将3g的脂肪醇醚硫酸钠、0.5g的椰油酸甲基单乙醇酰胺、3g的琥珀酸二辛酯磺酸钠、0.3g的脂肪酸二乙醇酰胺、0.2g的羟丙基甲基纤维素、3g的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、0.8g的十二烷基二羟乙基氧化胺、0.1g的辛癸基酰基丙基二甲基叔胺、0.8g的黄原胶、0.3g的聚乙烯吡咯烷酮加入988g的水中，使其充分混合，完全溶解，最终配置成1000kg泡沫降尘剂溶液。在该泡沫降尘剂中，脂肪醇醚硫酸钠所占比例为0.3%，椰油酸甲基单乙醇酰胺所占比例为0.05%，琥珀酸二辛酯磺酸钠所占比例为0.3%，脂肪酸二乙醇酰胺所占比例为0.03%，羟丙基甲基纤维素所占比例为0.02%，椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱所占比例为0.3%，十二烷基二羟乙基氧化胺所占比例为0.08%，辛癸基酰基丙基二甲基叔胺所占比例为0.01%，黄原胶所占比例为0.08%，聚乙烯吡咯烷酮所占比例为0.03%，水所占比例为98.8%。

实施例3

将3g的脂肪醇醚硫酸钠、1g的椰油酸甲基单乙醇酰胺、3g的琥珀酸二辛酯磺酸钠、0.1g的脂肪酸二乙醇酰胺、0.2g的羟丙基甲基纤维素、2g的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、0.6g的十二烷基二羟乙基氧化胺、0.3g的辛癸基酰基丙基二甲基叔胺、1g的黄原胶、0.3g的聚乙烯吡咯烷酮加入988.5g的水中，使其充分混合，完全溶解，最终配置成1000kg泡沫降尘剂溶液。在该泡沫降尘剂中，脂肪醇醚硫酸钠所占比例为0.3%，椰油酸甲基单乙醇酰胺所占比例为0.1%，琥珀酸二辛酯磺酸钠所占比例为0.3%，脂肪酸二乙醇酰胺所占比例为0.01%，羟丙基甲基纤维素所占比例为0.02%，椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱所占比例为0.2%，十二烷基二羟乙基氧化胺所占比例为0.06%，辛癸基酰基丙基二甲基叔胺所占比例为0.03%，黄原胶所占比例为0.1%，聚乙烯吡咯烷酮所占比例为0.03%，水所占比例为98.85%。

将实施例1-3所示的降尘剂在山东菏泽龙固煤矿综采工作面进行了现场试验，并分别测定了工作面未采用任何防尘措施、仅采用清水喷雾以及在清水中添加本发明3个实施例后各测点粉尘浓度分布情况，测定结果如图1所示。

从图1可以看出，实施例1-3所述降尘剂应用后，工作面的全尘和呼尘平均降尘率分别为：77.4%和83.3%，78.0%和84.0%，78.8%和84.8%。与清水相比，全尘和呼尘实施例1-3平均降尘率分别提高了：29.83个百分点和37.65个百分点，30.45个百分点和38.33个百分点，31.23个百分点和39.15个百分点，大幅度提高了泡沫降尘效果。

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

1.一种强水溶性增稠型矿用泡沫降尘剂，其特征在于，按照质量百分比其包括以下组分：

脂肪醇醚硫酸钠： 0.2%~0.3%

椰油酸甲基单乙醇酰胺： 0.05%~0.1%

琥珀酸二辛酯磺酸钠： 0.3%~0.4%

脂肪酸二乙醇酰胺： 0.01%~0.03%

羟丙基甲基纤维素： 0.01%~0.02%

椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱： 0.2%~0.3%

十二烷基二羟乙基氧化胺： 0.05%~0.1%

辛癸基酰基丙基二甲基叔胺： 0.01%~0.04%

黄原胶： 0.05%~0.1%

聚乙烯吡咯烷酮： 0.02%~0.03%

余量为水。

2.根据权利要求书1所述的矿用泡沫降尘剂，其特征在于，按照质量百分比其包括以下组分：

脂肪醇醚硫酸钠： 0.2%

椰油酸甲基单乙醇酰胺： 0.06%

琥珀酸二辛酯磺酸钠： 0.3%

脂肪酸二乙醇酰胺： 0.02%

羟丙基甲基纤维素： 0.01%

椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱： 0.2%

十二烷基二羟乙基氧化胺： 0.05%

辛癸基酰基丙基二甲基叔胺： 0.02%

黄原胶： 0.05%

聚乙烯吡咯烷酮： 0.02%

水： 99.07%。

3.根据权利要求书1所述的矿用泡沫降尘剂，其特征在于，按照质量百分比其包括以下组分：

脂肪醇醚硫酸钠： 0.3%

椰油酸甲基单乙醇酰胺： 0.05%

琥珀酸二辛酯磺酸钠： 0.3%

脂肪酸二乙醇酰胺： 0.03%

羟丙基甲基纤维素： 0.02%

椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱： 0.3%

十二烷基二羟乙基氧化胺： 0.08%

辛癸基酰基丙基二甲基叔胺： 0.01%

黄原胶： 0.08%

聚乙烯吡咯烷酮： 0.03%

水： 98.8%。

4.根据权利要求书1所述的矿用泡沫降尘剂，其特征在于，按照质量百分比其包括以下组分：

脂肪醇醚硫酸钠： 0.2%

椰油酸甲基单乙醇酰胺： 0.05%

琥珀酸二辛酯磺酸钠： 0.3%

脂肪酸二乙醇酰胺： 0.02%

羟丙基甲基纤维素： 0.01%

椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱： 0.3%

十二烷基二羟乙基氧化胺： 0.05%

辛癸基酰基丙基二甲基叔胺： 0.04%

黄原胶： 0.05%

聚乙烯吡咯烷酮： 0.02%

水： 98.96%。

5.根据权利要求书1所述的矿用泡沫降尘剂，其特征在于，按照质量百分比其包括以下组分：

脂肪醇醚硫酸钠： 0.3%

椰油酸甲基单乙醇酰胺： 0.1%

琥珀酸二辛酯磺酸钠： 0.3%

脂肪酸二乙醇酰胺： 0.01%

羟丙基甲基纤维素： 0.02%

椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱： 0.2%

十二烷基二羟乙基氧化胺： 0.06%

辛癸基酰基丙基二甲基叔胺： 0.03%

黄原胶： 0.1%

聚乙烯吡咯烷酮： 0.03%

水： 98.85%。