CN109337651A - 抑尘剂及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抑尘剂及其制备方法和用途。该抑尘剂由如下组分组成：氯化钙3～10wt％、糊精0.06～0.5wt％和含有烷基链的钠盐0.03～0.17wt％，余量为水；所述含有烷基链的钠盐为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。本发明的抑尘剂具有较高的抑尘率以及较长的抑尘周期。

Description

抑尘剂及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种抑尘剂及其制备方法和用途。

背景技术

人类的多数生活和生产活动都会产生扬尘。例如，与煤炭和矿粉有关的开采、生产、装卸、运输和使用过程中会产生扬尘；又如，建筑的施工、拆除和爆破过程中会产生扬尘；再如，堆料场、土方卸载场、钢铁厂、冶金厂、水泥厂、道路运输等作业过程中也会产生扬尘。悬浮在空气中的扬尘的大面积扩散不仅会造成严重的空气污染，严重危害人类健康；并且当空气中的粉尘达到一定浓度时，很容易发生粉尘爆炸事故，存在安全隐患。

目前，抑制扬尘的方法主要有湿法降尘和化学降尘。湿法降尘操作简单且不会造成二次污染。向待抑尘区喷洒水可以抑制扬尘，该方法的抑尘周期短，且需持续洒水，由于多数扬尘不溶于水而导致该方法具有局限性。化学降尘存在抑尘率低，毒副作用强，容易造成二次污染。

CN106281226A中公开了一种用于露天矿山爆破的环保动态防尘凝并剂，其原料成分按质量份数为：保湿剂4～25份、表面活性剂0.05～10份、Span-80 0.5～2.5份、可溶性淀粉0.5～2.5份、抗冻剂0.1～25份以及水200份。CN106867459A公开了一种抑尘剂，由如下原料制成：氯化钙5～10份、木质素磺酸钠15～25份、羧甲基纤维素钠10～15份、双乙酸钠5～10份、甘油5～10份、聚乳酸5～10份、海藻酸钠2～8份、聚丙烯酰胺2～8份、天然植物纤维5～10份、淀粉2～8份、蓖麻油1～3份以及去离子水80～120份。上述抑尘剂包含多种试剂且配制步骤复杂，因而不利于推广应用。

CN101712861A公开了一种湿润型降尘剂组合物，包括十二烷基磺酸钠0.04～0.06％、十二烷基苯磺酸钠0.04～0.06％、水99.547～99.91％与氯化钙0.111～0.333％。上述降尘剂的氯化钙含量较低，抑尘率仅在90％左右，且抑尘周期较短。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种抑尘剂，其具有较高的抑尘率以及较长的抑尘周期。本发明的另一个目的在于提供一种抑尘剂的制备方法，其制备方法简单，易于工业化生产。本发明的再一目的在于提供所述抑尘剂的用途。本发明采用如下技术方案实现上述目的。

一方面，本发明提供一种抑尘剂，由如下组分组成：

氯化钙3～10wt％、糊精0.06～0.5wt％和含有烷基链的钠盐0.03～0.17wt％，余量为水；

所述含有烷基链的钠盐为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。

根据本发明的抑尘剂，优选地，所述糊精选自白糊精、黄糊精或英国胶中的一种或多种。

根据本发明的抑尘剂，优选地，由如下组分组成：氯化钙4～9wt％、糊精0.08～0.45wt％和含有烷基链的钠盐0.03～0.1wt％，余量为水。

根据本发明的抑尘剂，优选地，由如下组分组成：氯化钙4～7wt％、糊精0.08～0.3wt％和含有烷基链的钠盐0.03～0.08wt％，余量为水。

根据本发明的抑尘剂，优选地，由如下组分组成：氯化钙4～6wt％、黄糊精0.08～0.2wt％和十二烷基苯磺酸钠0.03～0.06wt％，余量为水。

根据本发明的制备方法，包括如下步骤：

(1)将所述氯化钙、糊精、含有烷基链的钠盐以及部分水混合均匀，得到浆液；

(2)将所述浆液与剩余水混合均匀，得到抑尘剂。

根据本发明的制备方法，优选地，部分水的重量与剩余水的重量比为1:8～16。

本发明还提供一种上述抑尘剂用于抑制扬尘的用途。

根据本发明的用途，优选地，将抑尘剂喷洒至待抑尘区域，且所述抑尘剂的喷洒量为18～30m³/km²。

根据本发明的用途，优选地，所述抑尘剂的喷洒量为20～25m³/km²。

本发明中的抑尘剂组成简单，具有较高的抑尘率以及较长的抑尘周期。进一步地，本发明的抑尘剂对不同种类的扬尘均具有较高的抑尘率以及较长的抑尘周期。本发明抑尘剂的制备方法简单可控，易于工业化生产，便于推广和应用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

<抑尘剂>

本发明的抑尘剂由氯化钙、糊精、含有烷基链的钠盐和水组成。当然，该抑尘剂可以含有不可避免的杂质等。本发明意外地发现，糊精与氯化钙的配合作用可以增强抑尘剂的锁水功能，且糊精内部的三维网状空间结构可以将水分以及扬尘锁在网状结构内部，进一步提高抑尘率并延长抑尘周期。淀粉在加热、酸或淀粉酶作用下发生分解和水解时，将大分子的淀粉首先转化成为小分子的中间物质，这时的中间小分子物质叫做糊精。糊精与淀粉在物理、化学性质上存在许多不同，二者之间并没有可替代性。尤其在抑尘剂领域，二者通常不会替换使用。

氯化钙可以采用常规的氯化钙粉末或二水氯化钙等。氯化钙的用量为3～10wt％，优选为4～9wt％，更优选为4～7wt％，最优选为4～6wt％。本发明将氯化钙用量控制在上述范围，既能够保证较高的抑尘率，又能维持较长的抑尘周期。

糊精可以分为三类：白糊精、黄糊精和英国胶(或称“不列颠胶”。它们之间的差异在于对淀粉的预处理方法及热处理条件不同。本发明的糊精可以选自白糊精、黄糊精或英国胶中的一种或多种，优选为黄糊精。糊精的用量为0.06～0.5wt％，优选为0.08～0.45wt％，更优选为0.08～0.3wt％，最优选为0.08～0.2wt％。本发明将糊精用量控制在上述范围，可以保证较高的抑尘率，并延长抑尘周期。

含有烷基链的钠盐可以为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠，优选为十二烷基苯磺酸钠。所述含烷基链的钠盐可以进一步增强抑尘剂捕获扬尘的能力。含有烷基链的钠盐的用量为0.03～0.17wt％，优选为0.03～0.1wt％，更优选为0.03～0.08wt％，最优选为0.03～0.06wt％。本发明将含有烷基链的钠盐用量控制在上述范围，可以保证较高的抑尘率，并提高对不同种类的扬尘的适用性。

水可以选自任意类型的水，例如自来水、雨水、中水、纯净水、去离子水等。水的用量为90～97wt％，优选为91～96wt％，更优选为93～95wt％。

根据本发明的一个实施方式，本发明的抑尘剂由如下组分组成：氯化钙3～10wt％、糊精0.06～0.5wt％和含有烷基链的钠盐0.03～0.17wt％，余量为水；且所述含有烷基链的钠盐为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。优选地，氯化钙4～9wt％、糊精0.08～0.45wt％、含有烷基链的钠盐0.03～0.1wt％，余量为水；更优选地，氯化钙4～7wt％、糊精0.08～0.3wt％、含有烷基链的钠盐0.03～0.08wt％，余量为水。根据本发明一个具体实施方式，所述抑尘剂由如下组分组成：氯化钙4～6wt％、黄糊精0.08～0.2wt％和十二烷基苯磺酸钠0.03～0.06wt％，余量为水。

<抑尘剂的制备方法>

本发明的抑尘剂的制备方法包括浆液制备步骤、浆液稀释步骤。在浆液制备步骤中，将氯化钙、糊精、含有烷基链的钠盐以及部分水混合均匀，得到浆液。例如，将氯化钙、糊精、含有烷基链的钠盐以及部分水在20～80℃，优选40～80℃混合均匀。氯化钙可以以氯化钙粉末、氯化钙水合物或者氯化钙水溶液的形式提供，所述氯化钙水合物可以为二水合氯化钙。为了提高效率，氯化钙优选以氯化钙粉末以及二水合氯化钙的形式提供。

根据本发明的一个实施方式，将氯化钙、糊精、含有烷基链的钠盐以及部分水的混合的方式可以为超声分散。具体地，将氯化钙、糊精、含有烷基链的钠盐一起加入部分水中后进行超声分散。超声分散的功率为1000～3000kw，优选为1500～2500kw，更优选为1800～2200kw。超声时间优选为10～30min，更优选为15～25min。超声温度为10～80℃，优选为20～60℃，更优选为30～50℃。超声分散有利于氯化钙、糊精、含有烷基链的钠盐快速均匀分散于水中。

根据本发明的一个实施方式，将氯化钙、糊精、含有烷基链的钠盐依次加入水中，混合均匀。例如，可以采用如下步骤：(1’)在40～80℃，向部分水中加入氯化钙，搅拌并使其充分溶解得到第一混合液；(2’)然后向第一混合液中加入糊精，搅拌并混合均匀得到第二混合液；(3’)向第二混合液中加入含有烷基链的钠盐，得到浆液。这样可以使氯化钙分子充分分散到糊精的三维网状空间内部。根据本发明的一个实施方式，向第二混合液中加入含有烷基链的钠盐后，搅拌或超声分散10～50min，优选为20～40min，更优选为20～30min。

在浆液稀释步骤中，将浆液与剩余水混合均匀，得到抑尘剂。部分水的重量与剩余水的重量比为1:8～16，优选为1:9～13，更优选为1:9～12。将浆液与剩余水按上述比例混合，可以获得性能良好的抑尘剂。

根据本发明的一个具体实施方式：(1)将氯化钙、糊精、含有烷基链的钠盐一起加入到部分水中，在20～60℃以1500～2500kw的超声功率超声分散15～25min，得到浆液；(2)将所述浆液与剩余水混合均匀得到抑尘剂，所述部分水与剩余水的重量比为1:9～12。

根据本发明的另一个具体实施方式：(1’)在40～80℃，向部分水中加入氯化钙，搅拌并使其充分溶解得到第一混合液；(2’)然后向第一混合液中加入黄糊精，搅拌并混合均匀得到第二混合液；(3’)向第二混合液中加入含有十二烷基苯磺酸钠后，搅拌20～40min，得到浆液；(4’)将所述浆液与剩余水混合均匀得到抑尘剂，所述浆液与剩余水的重量比为1:9～12。

<抑尘剂的用途>

本发明的抑尘剂可用于消除不同种类或不同浓度的扬尘。将抑尘剂喷洒至待抑尘区域。抑尘剂的喷洒量可以为18～30m³/km²，优选为20～28m³/km²，更优选为20～25m³/km²。这样可以获得更好的抑尘效果。

本发明的待抑尘区域包括但不限于矿渣堆料场、煤炭及矿粉运输场、煤炭及矿物卸料场、灰渣场、建筑物拆迁区、在建道路沿线区、煤炭厂、火电厂、尾矿库干滩区、水泥厂、钢铁厂、冶金厂、粉尘车间以及人工沙场。

下面介绍以下实施例和对比例的测试方法：

<测试方法>

结壳厚度的测定方法：

将抑尘剂按照喷洒量20～25m³/km²喷洒在不同的物料表面，在无雨水和风沙天气影响状况下放置48小时，用精度为0.1mm的游标卡尺对喷洒表面的断面表层结壳厚度进行测量，每平方公里平均分布25个点(200×200米一个测量点)，测量结果取其平均值。

颗粒物(PM2.5)浓度测定方法：

采用博世瑞公司的PC-3A(C)型激光粉尘连续测试仪测定PM2.5浓度。

抑尘率的测定方法：

采用同一区域、同一时间内未喷洒抑尘剂区域连续15天的PM2.5浓度的平均值为M₀，喷洒区域连续10天的PM2.5浓度的平均值为M₁，抑尘率α的计算公式如下：

α＝(M₀-M₁)/M₀×100％

抑尘周期的测定方法：

抑尘周期是指抑尘后的第一天起，每天测量抑尘区域的抑尘率，抑尘率低于90％的天数。

实施例1

(1)将50kg氯化钙、1kg黄糊精、0.5kg十二烷基苯磺酸钠加入到100kg水中，在30℃以2000kw的超声功率超声分散20min，得到浆液；(2)将所述浆液与900kg水混合均匀得到抑尘剂。将抑尘剂喷洒于尾矿库干滩区，喷洒量为20m³/km²，所述抑尘剂的抑尘效果参见表1。

实施例2

(1’)在50℃，将60kg二水合氯化钙加入100kg水中，搅拌并使其充分溶解得到第一混合液；(2’)然后向第一混合液中加入1kg白糊精，搅拌并混合均匀得到第二混合液；(3’)向第二混合液中加入含有0.5kg十二烷基硫酸钠后，搅拌50min，得到浆液；(4’)将所述浆液与900kg水混合均匀得到抑尘剂。将所述抑尘剂喷洒于灰渣场，喷洒量为25m³/km²，所述抑尘剂的抑尘效果参见表1。

对比例1

将实施例1的黄糊精更换为玉米淀粉，其余条件均与实施例1相同，所得抑尘剂的抑尘效果参见表1。

对比例2

将实施例1的50kg氯化钙更换为20kg氯化钙，其余条件均与实施例1相同，所得抑尘剂的抑尘效果参见表1。

对比例3

将实施例1的1kg黄糊精更换为0.5kg黄糊精，其余条件均与实施例1相同，所得抑尘剂的抑尘效果参见表1。

对比例4

将实施例1的抑尘剂的喷洒量为20m³/km²更换为10m³/km²，其余条件均与实施例1相同，所得抑尘剂的抑尘效果参见表1。

表1

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1.一种抑尘剂，其特征在于，由如下组分组成：

氯化钙3～10wt％、糊精0.06～0.5wt％和含有烷基链的钠盐0.03～0.17wt％，余量为水；

所述含有烷基链的钠盐为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。

2.根据权利要求1所述的抑尘剂，其特征在于，所述糊精选自白糊精、黄糊精或英国胶中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的抑尘剂，其特征在于，由如下组分组成：氯化钙4～9wt％、糊精0.08～0.45wt％和含有烷基链的钠盐0.03～0.1wt％，余量为水。

4.根据权利要求1所述的抑尘剂，其特征在于，由如下组分组成：氯化钙4～7wt％、糊精0.08～0.3wt％和含有烷基链的钠盐0.03～0.08wt％，余量为水。

5.根据权利要求1所述的抑尘剂，其特征在于，由如下组分组成：氯化钙4～6wt％、黄糊精0.08～0.2wt％和十二烷基苯磺酸钠0.03～0.06wt％，余量为水。

6.根据权利要求1～5任一项所述的抑尘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将氯化钙、糊精、含有烷基链的钠盐以及部分水混合均匀，得到浆液；

(2)将所述浆液与剩余水混合均匀，得到抑尘剂。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，部分水的重量与剩余水的重量比为1:8～16。

8.根据权利要求1～5所述的抑尘剂在抑制扬尘中的用途。

9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，将抑尘剂喷洒至待抑尘区域，且所述抑尘剂的喷洒量为18～30m³/km²。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述抑尘剂的喷洒量为20～25m³/km²。