CN109944628A

CN109944628A - 矿用高分子喷雾降尘剂、制备方法及其应用

Info

Publication number: CN109944628A
Application number: CN201910230025.3A
Authority: CN
Inventors: 聂文; 张海涵; 鲍秋; 王泓坤; 闫嘉祎; 晋虎; 陈大伟; 刘志强; 杨士博
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2019-06-28
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: CN109944628B

Abstract

本发明公开了一种矿用高分子喷雾降尘剂、制备方法及其应用，属于降尘剂技术领域。各主要原料的重量百分比组成为：0.5％‑1.5％的丙酮、0.5％‑1.3％的对氨基苯磺酸钠、0.1％‑0.2％的碳酸氢钠、1％‑4.5％的瓜尔豆胶、0.5％‑2.5％的丙三醇、0.4％‑0.8％的羧甲基纤维素、0.3％‑1.3％的十二烷基苯磺酸钠、0.06％‑0.35％的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.2％‑0.6％的十二烷基二甲基甜菜碱等，将原料充分混合即得喷雾降尘剂。本发明高分子喷雾降尘剂具有高度保水、吸湿、粘结性能，能提高煤尘颗粒和降尘剂液滴的碰撞几率，并长时间包裹煤尘，从而利于控制煤尘扩散，改善工作面作业环境。

Description

矿用高分子喷雾降尘剂、制备方法及其应用

技术领域

本发明属于降尘剂技术领域，涉及煤矿采煤工作面湿式控尘喷雾降尘剂，尤其涉及一种矿用高分子喷雾降尘剂。

背景技术

世界公害污染中粉尘颗粒已成为第一大污染源，矿山中的粉尘颗粒污染尤其突出，在煤矿的诸多生产环节中，包括煤矿开采、煤炭堆存、运输到加工利用等，都会产生不同程度的煤炭扬尘，除了导致煤炭损失，降低生产场所环境质量外，还可以引起大气中可吸入颗粒物浓度的急剧升高。并且，煤炭扬尘中的绝大多数粉尘属于可吸入颗粒物，其中可吸入颗粒物PM10(空气动力学当量直径小于10μm的颗粒物)是诱发尘肺病的主因，不仅危害工人的身心健康，而且直接影响煤矿企业的安全生产和经济效益。

当前煤矿常采用喷雾降尘、洒水灭尘等防尘方式，其中主要采取的措施是喷雾降尘。但是，由于水的表面张力很高，微细粉尘难以快速有效地被水润湿，水的降尘效率有限。而在水中加入化学降尘剂的喷雾降尘能降低水的表面张力，对粉尘治理有很好的效果。当今已存在的喷雾降尘剂存在粘度低、润湿效果差等缺点，且在实际应用中会对环境造成不利影响，成本较高。

目前现有技术有关喷雾降尘剂的研究报道主要有：

CN104531076A公开了一种湿式保水性降尘剂，其按照重量百分比包括：0.2％-0.15％的淀粉接枝丙烯酸盐、0.5％-2％的月桂酰胺丙基甜菜碱、0.01％-0.1％的十六烷基三甲基溴化铵、0.2％-0.6％的十二烷基硫酸钠、0.3％-0.8％的十二烷基苯磺酸钠、0.1％-0.3％的十二烷基磺酸钠、0.4％-1.3％的油酰甲胺乙磺酸钠、0.02％-0.3％的十二烷基二甲基甜菜碱、0.2％-0.6％的椰子油二乙醇酰胺和0.1％-1％的异辛醇硫酸钠，余量为水。

CN101717617A公开了一种降尘剂组合物及其使用方法，按照重量百分比将0.04-0.06％磺基琥珀酸二异辛脂钠、0.04-0.06％的十二烷基甜菜碱、99.547-99.91％的水与0.111-0.333％的氯化钙充分混合，并将其压入到煤矿工作面喷雾降尘系统中进行喷洒。

CN103821552A公开了一种喷雾沉降煤尘用降尘剂，其按照重量百分比包括：0.025％-0.5％的磺化琥珀酸二辛酯钠盐、0.025％-0.5％的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和0.3％-0.9％的二乙烯三胺五甲叉膦酸钠，余量为水。

上述现有技术对矿用降尘剂的研究虽然取得了一定的进步，但仍然存在降尘效果差、对环境存在二次污染的缺陷。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种矿用高分子喷雾降尘剂、制备方法及其应用，其在已有的降尘剂的基础上进一步提高了降尘效果，且解决了由此引发的二次污染问题。

本发明的任务之一在于提供一种矿用高分子喷雾降尘剂，其采用了如下技术方案：

一种矿用高分子喷雾降尘剂，按照重量百分比其由下述原料制备而成：

作为本发明的一个优选方案，上述原料的重量百分比为：

作为本发明的另一个优选方案，上述原料的重量百分比为：

进一步的，上述原料的重量百分比为：

本发明的另一任务在于提供上述矿用高分子喷雾降尘剂的制备方法，其包括以下步骤：

a、将丙酮、对氨基苯磺酸钠、碳酸氢钠依次加入到瓜尔豆胶中，经洗涤、干燥后，得到改性瓜尔豆胶；

b、将步骤a所得改性瓜尔豆胶与丙三醇、羧甲基纤维素、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基二甲基甜菜碱、氯化钠、氯化钙及水混合，即得。

本发明的另一任务在于提供上述矿用高分子喷雾降尘剂的应用，其步骤为：所述的矿用高分子喷雾除尘剂由喷雾液压装置加压后，经喷嘴形成喷雾喷洒至工作面产尘点。

与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：

本发明矿用高分子喷雾降尘剂，用于煤矿工作面喷雾降尘时，能够快速的沿喷嘴喷出渗透到煤尘中，有效的降低水的表面张力，减小与煤尘的接触角，增强雾化效果，提高尘粒和液滴的碰撞几率，增强水对煤尘的润湿能力；同时，由于其本身具有一定的粘度，可以使降尘剂分子迅速包裹煤尘颗粒，促进煤尘颗粒的捕集与沉降，更积极、有效的降低工作面粉尘浓度。

本发明中所含的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠是常用的阴离子型表面活性剂，易溶于水，其具有良好的稳定性和润湿性；脂肪醇聚氧乙烯醚是非离子表面活性剂中发展最快、用量最大的品种，具有优良的生物降解性和低温性能，将其添加到降尘剂中可提升对煤尘的润湿、渗透作用；十二烷基二甲基甜菜碱具有良好的润湿、分散特性，耐硬水性能好；丙三醇可与水以任何比例溶解，对人体无毒，用作保水剂，能从空气中吸收水分，具有良好保湿、保水性，延缓煤尘中水分的蒸发；瓜尔豆胶是天然高分子材料，无毒、易于生物降解，对其进行改性，-OH的H原子被-(C₆NH₅SO₃Na)₂N₃Cl部分取代，引入大量氨基等亲水性基团，改善其保水性能，使粘度得到控制，具有可降解性且对皮肤无刺激作用，提高对煤尘的保水和凝聚作用，煤尘表面由于黏附了大量的降尘剂，使得尘粒相互粘结，增大了粉尘颗粒的粒径与重量，使尘粒在重力的作用下沉降，从而起到降尘效果；羧甲基纤维素是一种新型绿色环保高分子多糖，其表面具有大量的亲水基团——羟基，使煤尘更易润湿，具有可降解性；氯化钠、氯化钙具有较强的吸湿能力，作为吸湿剂已在许多领域的降尘中发挥巨大作用，延长降尘剂的喷洒使用周期，具有一定经济性；以上各组分均无毒、无污染、主要原料可降解，因此是一种高分子降尘剂。

上述降尘剂各组分按照一定的重量百分比溶于水并达到使用浓度后，可以有效解决现有降尘剂在煤体中的润湿效果较差、蒸发速度快、粘结能力弱以及引发二次污染等问题，在已有的降尘剂的基础上进一步提高了降尘效果，同时降低成本。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明矿用高分子喷雾降尘剂的制备工艺流程图。

具体实施方式

本发明提出了一种矿用高分子喷雾降尘剂、制备方法及其应用，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

本发明所选取原料均可通过商业渠道购买获得。

实施例1：

按照以下质量标准分别称取：丙酮6kg、对氨基苯磺酸钠8kg、碳酸氢钠1.5kg、瓜尔豆胶20kg、丙三醇10kg、羧甲基纤维素5kg、十二烷基苯磺酸钠8kg、脂肪醇聚氧乙烯醚1kg、十二烷基二甲基甜菜碱3.5kg、氯化钠4kg、氯化钙2.5kg。将以上配方原料加入930.5kg的清水中，充分混合后制备形成1000kg的高分子降尘剂。该降尘剂保水、促凝性能尤其优异，并且降解性能良好。

其中，在该配方中，各种原料所占百分比分别为：丙酮0.6％，对氨基苯磺酸钠0.8％，碳酸氢钠0.15％，瓜尔豆胶2％，丙三醇1％，羧甲基纤维素0.5％，十二烷基苯磺酸钠0.8％，脂肪醇聚氧乙烯醚0.1％，十二烷基二甲基甜菜碱0.35％，氯化钠0.4％和0.25％的氯化钙。

实施例2：

按照以下质量标准分别称取：丙酮10kg、对氨基苯磺酸钠10kg、碳酸氢钠1.7kg、瓜尔豆胶40kg、丙三醇15kg、羧甲基纤维素7kg、十二烷基苯磺酸钠10kg、脂肪醇聚氧乙烯醚2kg、十二烷基二甲基甜菜碱4.5kg、氯化钠5kg、氯化钙3.5kg。将以上配方原料加入891.3kg的清水中，充分混合后制备形成1000kg的高分子降尘剂。该润湿剂质地均匀、泡沫量适宜、增渗、凝并性能尤其优异，并且保水性能良好。

其中，在该配方中，各种原料所占百分比分别为：丙酮1％，对氨基苯磺酸钠1％，碳酸氢钠0.17％，瓜尔豆胶4％，丙三醇1.5％，羧甲基纤维素0.7％，十二烷基苯磺酸钠1％，脂肪醇聚氧乙烯醚0.2％，十二烷基二甲基甜菜碱0.45％，氯化钠0.5％和0.35％的氯化钙。

实施例3：

按照以下质量标准分别称取：丙酮8kg、对氨基苯磺酸钠9kg、碳酸氢钠1.6kg、瓜尔豆胶30kg、丙三醇12.5kg、羧甲基纤维素6kg、十二烷基苯磺酸钠9kg、脂肪醇聚氧乙烯醚1.5kg、十二烷基二甲基甜菜碱4kg、氯化钠4.5kg、氯化钙3kg。将以上配方原料加入910.9kg的清水中，充分混合后制备形成1000kg的高分子降尘剂。该润湿剂质地均匀、增润、促凝性能尤其优异，并且絮凝、降解性能良好。

其中，在该配方中，各种原料所占百分比分别为：丙酮0.8％，对氨基苯磺酸钠0.9％，碳酸氢钠0.16％，瓜尔豆胶3％，丙三醇1.25％，羧甲基纤维素0.6％，十二烷基苯磺酸钠0.9％，脂肪醇聚氧乙烯醚0.15％，十二烷基二甲基甜菜碱0.4％，氯化钠0.45％和0.3％的氯化钙。

实施例4：

按照以下质量标准分别称取：丙酮5kg、对氨基苯磺酸钠13kg、碳酸氢钠1kg、瓜尔豆胶45kg、丙三醇5kg、羧甲基纤维素8kg、十二烷基苯磺酸钠3kg、脂肪醇聚氧乙烯醚3.5kg、十二烷基二甲基甜菜碱2kg、氯化钠8kg、氯化钙2kg。将以上配方原料加入904.5kg的清水中，充分混合后制备形成1000kg的高分子降尘剂。该润湿剂质地均匀、增润、促凝性能尤其优异，并且絮凝、降解性能良好。

其中，在该配方中，各种原料所占百分比分别为：丙酮0.5％，对氨基苯磺酸钠1.3％，碳酸氢钠0.1％，瓜尔豆胶4.5％，丙三醇0.5％，羧甲基纤维素0.8％，十二烷基苯磺酸钠0.3％，脂肪醇聚氧乙烯醚0.35％，十二烷基二甲基甜菜碱0.2％，氯化钠0.8％和0.2％的氯化钙。

实施例5：

按照以下质量标准分别称取：丙酮15kg、对氨基苯磺酸钠5kg、碳酸氢钠2kg、瓜尔豆胶10kg、丙三醇25kg、羧甲基纤维素4kg、十二烷基苯磺酸钠13kg、脂肪醇聚氧乙烯醚0.6kg、十二烷基二甲基甜菜碱6kg、氯化钠1kg、氯化钙4kg。将以上配方原料加入914.4kg的清水中，充分混合后制备形成1000kg的高分子降尘剂。该润湿剂质地均匀、增润、促凝性能尤其优异，并且絮凝、降解性能良好。

其中，在该配方中，各种原料所占百分比分别为：丙酮1.5％，对氨基苯磺酸钠0.5％，碳酸氢钠0.2％，瓜尔豆胶1％，丙三醇2.5％，羧甲基纤维素0.4％，十二烷基苯磺酸钠1.3％，脂肪醇聚氧乙烯醚0.06％，十二烷基二甲基甜菜碱0.6％，氯化钠0.1％和0.4％的氯化钙。

水中添加本发明3个实施例后进行喷雾情况下的粉尘浓度，如表1所示的，表1为采用不同措施时综采工作面各测定的粉尘数据。

表1

从表1可以看出，应用实施例1、实施例2、与实施例3的高分子降尘剂后，工作面平均降尘率全尘和呼尘分别为：73.8％和85.0％，77.4％和86.1％，77.8％和87.3％。与清水相比，实施例1、实施例2与实施例3平均降尘率全尘和呼尘分别提高了：28.7百分点和37.2个百分点，32.2个百分点和38.3个百分点，32.7个百分点和39.6个百分点，大幅度提高了降尘效率与降尘效果，是现有技术的极大进步。

本发明中未述及的部分借鉴现有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种矿用高分子喷雾降尘剂，其特征在于按照重量百分比其由下述原料制备而成：

2.根据权利要求1所述的一种矿用高分子喷雾降尘剂，其特征在于，所述原料的重量百分比为：

3.根据权利要求2所述的一种矿用高分子喷雾降尘剂，其特征在于，所述原料的重量百分比为：

4.根据权利要求3所述的一种矿用高分子喷雾降尘剂，其特征在于，所述原料的重量百分比为：

5.根据权利要求3所述的一种矿用高分子喷雾降尘剂，其特征在于，所述原料的重量百分比为：

6.根据权利要求3所述的一种矿用高分子喷雾降尘剂，其特征在于，所述原料的重量百分比为：

7.根据权利要求1～6任一项所述的矿用高分子喷雾降尘剂的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

8.根据权利要求1～6任一项所述的矿用高分子喷雾降尘剂的应用，其特征在于：所述的矿用高分子喷雾除尘剂由喷雾液压装置加压后，经喷嘴形成喷雾喷洒至工作面产尘点。