CN111087976A - 一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂及其制备方法，其中抑尘剂包括如下重量百分含量的组分：2～5％重量份的复合成胶剂、1～3％重量份的成膜剂、1～3％重量份的改性秸秆粉、2～4‰重量份的杀菌剂，2～4‰重量份的防腐剂，其余为水。本发明通过制备和添加了复合成胶剂和改性秸秆粉，并合理调配各组分的添加比例，降低了各组分添加量，达到良好抑尘效果同时降低原料成本；本发明抑尘剂经稀释后喷洒于煤炭粉或矿粉表面，与煤炭粉或矿粉结合后形成柔性固化层，柔韧性好，受外力震动或碾压不易开裂，抗风蚀抑尘效果好；抑尘剂稀释液粘度低，喷洒需要的动力小；配制后的抑尘剂溶液稳定性好、不易分层。
Description
技术领域：
本发明涉及抑尘剂及其制备方法，特别是涉及一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂及其制备方法。
背景技术：
在露天堆放和运输粉煤、矿粉和各类粉尘过程中，随着空气流动，会造成粉堆表面粉尘随风飞扬，对周边环境产生严重污染，同时会造成粉煤、矿粉等有价值粉料损失，尤其是在风大地区，污染和损失情况更加严重。
目前，通常采用在其表面喷洒水以起到抑尘作用，但在气温高、风速大以及空气干燥的时候，水分很快就会挥发掉，每天需要多次喷洒水，抑尘效果差，且耗费大量水资源，成本高。
除采用喷洒水以起到抑尘作用外，也有各种抑尘剂产品，例如采用角豆胶、田菁胶、瓜尔胶、黄原胶、天然乳胶、麦芽糖糊精、乳胶粉、糊化淀粉、聚丙烯酰胺等组合使用，但因组合配比不合理，导致各原料用量大，成本高，且制备得到的抑尘剂稀释喷散后，虽然能够形成厚度大于10mm的固化层，但固化层硬而脆，在受到外力震动或碾压后容易开裂破碎，例如在运输过程中，车辆颠簸产生震动，就会导致硬化层开裂，失去抑尘效果，实际应用效果不佳。
发明内容：
为克服上述缺陷，本发明的第一个目的在于提供一种成本低、固化时间短、且能够形成柔性固化层、固化效果好的一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂。
本发明的第二个目的在于提供一种制备工艺简单、操作方便，制备得到的抑尘剂具有良好抑尘效果的一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂的制备方法。
本发明的第一个目的由如下技术方案实施：一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂，其包括如下重量百分含量的组分：2～5％重量份的复合成胶剂、1～3％重量份的成膜剂、1～3％重量份的改性秸秆粉、2～4‰重量份的杀菌剂，2～4‰重量份的防腐剂，其余为水，以上各组分重量百分含量之和为百分之百。
进一步，所述改性秸秆粉按如下方法制备得到：将秸秆清洗干净，烘干后粉碎筛选得到0.1-0.15mm的秸秆粉，秸秆粉中加入质量浓度为10％的NaOH溶液，固液质量比1:5，80-90℃下浸泡2-3h，然后加稀盐酸中和至中性，抽滤，烘干得到改性秸秆粉。秸秆可以为各种玉米、谷物秸秆。
进一步，复合成胶剂包括如下重量份组分：角豆胶2-3份、田菁胶3-5份、瓜尔胶10-15、黄原胶2-3份、天然乳胶4-7份。
进一步，所述成膜剂为玉米预糊化淀粉、土豆预糊化淀粉、木薯预糊化淀粉中的一种或多种。
进一步，所述防腐剂为亚硝酸钠。
进一步，所述杀菌剂为异噻唑啉酮。
本发明的第二个目的由如下技术方案实施：一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将成膜剂按比例缓慢加入水中边搅拌边溶解，充分搅拌溶解后，得到第一溶液；
(2)向步骤(1)得到的所述第一溶液中按比例加入改性秸秆粉，充分搅拌混合均匀后，得到第二溶液；
(3)向步骤(2)得到的所述第二溶液中按比例加入复合成胶剂，混合搅拌1-2h，得到第三溶液；
(4)向步骤(3)得到的所述第三溶液中按比例加入防腐剂、杀菌剂，混匀后即得成品抑尘剂。
进一步，各组分的重量百分含量比例为：2～5％重量份的复合成胶剂、1～3％重量份的成膜剂、1～3％重量份的改性秸秆粉、2～4‰重量份的杀菌剂，2～4‰重量份的防腐剂，其余为水，以上各组分重量百分含量之和为百分之百。
进一步，所述改性秸秆粉按如下方法制备得到：将秸秆清洗干净，烘干后粉碎筛选得到0.1-0.15mm的秸秆粉，秸秆粉中加入质量浓度为10％的NaOH溶液，固液质量比1:5，80-90℃下浸泡2-3h，然后加稀盐酸中和至中性，抽滤，烘干得到改性秸秆粉。秸秆可以为各种玉米、谷物秸秆。
进一步，所述复合成胶剂包括如下重量份组分：角豆胶2-3份、田菁胶3-5份、瓜尔胶10-15、黄原胶2-3份、天然乳胶4-7份；按比例称取如上组分，加入90-100份水中，搅拌充分溶解后，边搅拌边加热升温，升温速度控制在每分钟3-4℃，温度升至50-60℃后恒温搅拌1-2小时，制得所述复合成胶剂。
本发明的优点：本发明通过制备和添加了复合成胶剂和改性秸秆粉，并合理调配各组分的添加比例，降低了各组分添加量，达到良好抑尘效果同时降低原料成本；本发明抑尘剂经稀释后喷洒于煤炭粉或矿粉表面，与煤炭粉或矿粉结合后形成柔性固化层，柔韧性好，受外力震动或碾压不易开裂，抗风蚀抑尘效果好；抑尘剂稀释液粘度低，喷洒需要的动力小；配制后的抑尘剂溶液稳定性好、不易分层。
具体实施方式：
实施例1：一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂，其包括如下重量百分含量的组分：2％重量份的复合成胶剂、3％重量份的玉米预糊化淀粉、3％重量份的改性秸秆粉、2‰重量份的异噻唑啉酮，4‰重量份的亚硝酸钠，其余为水，以上各组分重量百分含量之和为百分之百。
其中，所述改性秸秆粉按如下方法制备得到：将玉米秸秆清洗干净，烘干后粉碎筛选得到0.1-0.15mm的秸秆粉，秸秆粉中加入质量浓度为10％的NaOH溶液，固液质量比1:5，80℃下浸泡3h，然后加稀盐酸中和至中性，抽滤，烘干得到改性秸秆粉。
复合成胶剂包括如下重量份组分：角豆胶2份、田菁胶3份、瓜尔胶15、黄原胶3份、天然乳胶4份。
实施例2：实施例1一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂的制备方法，其包括如下步骤：
制备改性秸秆粉：将玉米秸秆清洗干净，烘干后粉碎筛选得到0.1-0.15mm的秸秆粉，秸秆粉中加入质量浓度为10％的NaOH溶液，固液质量比1:5，80℃下浸泡3h，然后加稀盐酸中和至中性，抽滤，烘干得到改性秸秆粉。
制备复合成胶剂，按比例称取如下组分：角豆胶2份、田菁胶3份、瓜尔胶15、黄原胶3份、天然乳胶4份，加入90份水中，搅拌充分溶解后，边搅拌边加热升温，升温速度控制在每分钟3-4℃，温度升至60℃后恒温搅拌1小时，制得所述复合成胶剂。
按如下重量百分含量比例，称取如下组分：2％重量份的复合成胶剂、3％重量份的玉米预糊化淀粉、3％重量份的改性秸秆粉、2‰重量份的异噻唑啉酮，4‰重量份的亚硝酸钠，其余为水，以上各组分重量百分含量之和为百分之百。
(1)将成膜剂按比例缓慢加入水中边搅拌边溶解，充分搅拌溶解后，得到第一溶液；
(2)向步骤(1)得到的所述第一溶液中按比例加入改性秸秆粉，充分搅拌混合均匀后，得到第二溶液；
(3)向步骤(2)得到的所述第二溶液中按比例加入复合成胶剂，混合搅拌1h，得到第三溶液；
(4)向步骤(3)得到的所述第三溶液中按比例加入异噻唑啉酮、亚硝酸钠，混匀后即得成品抑尘剂。
本实施例所得抑尘剂产品的粘度为42mPa·s，对本实施例抑尘剂产品与水按质量比1：50比例进行稀释后，粘度在2mPa·s，喷洒时动力小，分散性好，风蚀率0.1％，柔性固化层厚度为15mm，颠簸路面行驶20公里，柔性固化层无裂纹。
抑尘效果测试采用风蚀率进行测定，测试方法是将定量的煤渣(10～30目)喷洒抑尘剂溶液，完全干燥后在30米/秒的风洞中进行测试，然后再次进行称重，经过风洞后损失的煤渣重量除以抑尘前段煤渣这重量即为风蚀率。
固化层厚度测定：将制得的抑尘剂喷洒量不少于2.0L/m2均匀喷洒，干燥后任取3处固化层，用游标卡尺分测其厚度，再算平均值即得。
实施例3：一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂，其包括如下重量百分含量的组分：5％重量份的复合成胶剂、1％重量份的木薯预糊化淀粉、1％重量份的改性秸秆粉、4‰重量份的异噻唑啉酮，2‰重量份的亚硝酸钠，其余为水，以上各组分重量百分含量之和为百分之百。
其中，所述改性秸秆粉按如下方法制备得到：将稻谷秸秆清洗干净，烘干后粉碎筛选得到0.1-0.15mm的秸秆粉，秸秆粉中加入质量浓度为10％的NaOH溶液，固液质量比1:5，90℃下浸泡2h，然后加稀盐酸中和至中性，抽滤，烘干得到改性秸秆粉。
复合成胶剂包括如下重量份组分：角豆胶3份、田菁胶5份、瓜尔胶10、黄原胶2份、天然乳胶7份。
实施例4：实施例3一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂的制备方法，其包括如下步骤：
制备改性秸秆粉：将稻谷秸秆清洗干净，烘干后粉碎筛选得到0.1-0.15mm的秸秆粉，秸秆粉中加入质量浓度为10％的NaOH溶液，固液质量比1:5，90℃下浸泡2h，然后加稀盐酸中和至中性，抽滤，烘干得到改性秸秆粉。
制备复合成胶剂，按比例称取如下组分：角豆胶3份、田菁胶5份、瓜尔胶10、黄原胶2份、天然乳胶7份，加入90-100份水中，搅拌充分溶解后，边搅拌边加热升温，升温速度控制在每分钟3-4℃，温度升至50℃后恒温搅拌2小时，制得所述复合成胶剂。
按如下重量百分含量比例，称取如下组分：5％重量份的复合成胶剂、1％重量份的木薯预糊化淀粉、1％重量份的改性秸秆粉、4‰重量份的异噻唑啉酮，2‰重量份的亚硝酸钠，其余为水，以上各组分重量百分含量之和为百分之百。
(1)将成膜剂按比例缓慢加入水中边搅拌边溶解，充分搅拌溶解后，得到第一溶液；
(2)向步骤(1)得到的所述第一溶液中按比例加入改性秸秆粉，充分搅拌混合均匀后，得到第二溶液；
(3)向步骤(2)得到的所述第二溶液中按比例加入复合成胶剂，混合搅拌2h，得到第三溶液；
(4)向步骤(3)得到的所述第三溶液中按比例加入防腐剂、杀菌剂，混匀后即得成品抑尘剂。
本实施例所得抑尘剂产品的粘度为36mPa·s，对本实施例抑尘剂产品与水按质量比1：50比例进行稀释后，粘度在1.2mPa·s，喷洒时动力小，分散性好，风蚀率0.08％，柔性固化层厚度为16mm，颠簸路面行驶20公里，柔性固化层无裂纹。
抑尘效果测试采用风蚀率进行测定，测试方法是将定量的煤渣(10～30目)喷洒抑尘剂溶液，完全干燥后在30米/秒的风洞中进行测试，然后再次进行称重，经过风洞后损失的煤渣重量除以抑尘前段煤渣这重量即为风蚀率。
固化层厚度测定：将制得的抑尘剂喷洒量不少于2.0L/m2均匀喷洒，干燥后任取3处固化层，用游标卡尺分测其厚度，再算平均值即得。
实施例5：一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂，其包括如下重量百分含量的组分：3％重量份的复合成胶剂、2％重量份的土豆预糊化淀粉、2％重量份的改性秸秆粉、3‰重量份的异噻唑啉酮，3‰重量份的亚硝酸钠，其余为水，以上各组分重量百分含量之和为百分之百。
其中，所述改性秸秆粉按如下方法制备得到：将高粱秸秆清洗干净，烘干后粉碎筛选得到0.1-0.15mm的秸秆粉，秸秆粉中加入质量浓度为10％的NaOH溶液，固液质量比1:5，85℃下浸泡2.5h，然后加稀盐酸中和至中性，抽滤，烘干得到改性秸秆粉。
复合成胶剂包括如下重量份组分：角豆胶2份、田菁胶4份、瓜尔胶13、黄原胶3份、天然乳胶6份。
实施例6：实施例5一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂的制备方法，其包括如下步骤：
制备改性秸秆粉：将高粱秸秆清洗干净，烘干后粉碎筛选得到0.1-0.15mm的秸秆粉，秸秆粉中加入质量浓度为10％的NaOH溶液，固液质量比1:5，85℃下浸泡2.5h，然后加稀盐酸中和至中性，抽滤，烘干得到改性秸秆粉。
制备复合成胶剂，按比例称取如下组分：角豆胶2份、田菁胶4份、瓜尔胶13、黄原胶3份、天然乳胶6份，加入95份水中，搅拌充分溶解后，边搅拌边加热升温，升温速度控制在每分钟3-4℃，温度升至55℃后恒温搅拌1.5小时，制得所述复合成胶剂。
按如下重量百分含量比例，称取如下组分：3％重量份的复合成胶剂、2％重量份的土豆预糊化淀粉、2％重量份的改性秸秆粉、3‰重量份的异噻唑啉酮，3‰重量份的亚硝酸钠，其余为水，以上各组分重量百分含量之和为百分之百。
(1)将成膜剂按比例缓慢加入水中边搅拌边溶解，充分搅拌溶解后，得到第一溶液；
(2)向步骤(1)得到的所述第一溶液中按比例加入改性秸秆粉，充分搅拌混合均匀后，得到第二溶液；
(3)向步骤(2)得到的所述第二溶液中按比例加入复合成胶剂，混合搅拌1.5h，得到第三溶液；
(4)向步骤(3)得到的所述第三溶液中按比例加入防腐剂、杀菌剂，混匀后即得成品抑尘剂。
本实施例所得抑尘剂产品的粘度为38mPa·s，对本实施例抑尘剂产品与水按质量比1：50比例进行稀释后，粘度在1.8mPa·s，喷洒时动力小，分散性好，风蚀率0.08％，柔性固化层厚度为18mm，颠簸路面行驶20公里，柔性固化层无裂纹。
抑尘效果测试采用风蚀率进行测定，测试方法是将定量的煤渣(10～30目)喷洒抑尘剂溶液，完全干燥后在30米/秒的风洞中进行测试，然后再次进行称重，经过风洞后损失的煤渣重量除以抑尘前段煤渣这重量即为风蚀率。
固化层厚度测定：将制得的抑尘剂喷洒量不少于2.0L/m2均匀喷洒，干燥后任取3处固化层，用游标卡尺分测其厚度，再算平均值即得。
对比例1：一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂的制备方法，与实施例2的区别在于：按比例称取如下组分：角豆胶2份、田菁胶3份、瓜尔胶15、黄原胶3份、天然乳胶4份，混合均匀后得到复合成胶剂，其余步骤与实施例2完全相同。
本实施例所得抑尘剂产品的粘度为30mPa·s，对本实施例抑尘剂产品与水按质量比1：50比例进行稀释后，粘度在1.1mPa·s，喷洒时动力小，分散性好，风蚀率0.08％，固化层厚度为11mm，固化层硬而脆，与实施例2同样颠簸路面行驶20公里，固化层表面布满裂纹，部分裂缝处有煤粉溢出。
抑尘效果测试采用风蚀率进行测定，测试方法是将定量的煤渣(10～30目)喷洒抑尘剂溶液，完全干燥后在30米/秒的风洞中进行测试，然后再次进行称重，经过风洞后损失的煤渣重量除以抑尘前段煤渣这重量即为风蚀率。
固化层厚度测定：将制得的抑尘剂喷洒量不少于2.0L/m2均匀喷洒，干燥后任取3处固化层，用游标卡尺分测其厚度，再算平均值即得。
对比例2：一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂的制备方法，与实施例2的区别在于：没有添加改性秸秆粉，其余步骤与实施例2完全相同。
本实施例所得抑尘剂产品的粘度为38mPa·s，对本实施例抑尘剂产品与水按质量比1：50比例进行稀释后，粘度在1.9mPa·s，喷洒时动力小，分散性好，风蚀率0.08％，柔性固化层厚度为18mm，与实施例2同样颠簸路面行驶20公里，柔性固化层个别处有裂纹出现。
抑尘效果测试采用风蚀率进行测定，测试方法是将定量的煤渣(10～30目)喷洒抑尘剂溶液，完全干燥后在30米/秒的风洞中进行测试，然后再次进行称重，经过风洞后损失的煤渣重量除以抑尘前段煤渣这重量即为风蚀率。
固化层厚度测定：将制得的抑尘剂喷洒量不少于2.0L/m2均匀喷洒，干燥后任取3处固化层，用游标卡尺分测其厚度，再算平均值即得。
对比例3：一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂的制备方法，与实施例2的区别在于：按比例称取如下组分：角豆胶2份、田菁胶3份、瓜尔胶15、黄原胶3份、天然乳胶4份，混合均匀后得到复合成胶剂，同时，没有添加改性秸秆粉，其余步骤与实施例2完全相同。
本实施例所得抑尘剂产品的粘度为32mPa·s，对本实施例抑尘剂产品与水按质量比1：50比例进行稀释后，粘度在0.9mPa·s，喷洒时动力小，分散性好，风蚀率1.1％，固化层厚度为12mm，形成的固化层硬而脆，与实施例2同样颠簸路面行驶20公里，固化层分裂为小块，煤粉与分裂的小块固化层混合在一起，失去抑尘效果。
抑尘效果测试采用风蚀率进行测定，测试方法是将定量的煤渣(10～30目)喷洒抑尘剂溶液，完全干燥后在30米/秒的风洞中进行测试，然后再次进行称重，经过风洞后损失的煤渣重量除以抑尘前段煤渣这重量即为风蚀率。
固化层厚度测定：将制得的抑尘剂喷洒量不少于2.0L/m2均匀喷洒，干燥后任取3处固化层，用游标卡尺分测其厚度，再算平均值即得。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂，其特征在于，其包括如下重量百分含量的组分：2～5％重量份的复合成胶剂、1～3％重量份的成膜剂、1～3％重量份的改性秸秆粉、2～4‰重量份的杀菌剂，2～4‰重量份的防腐剂，其余为水，以上各组分重量百分含量之和为百分之百。
2.根据权利要求1所述的一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂，其特征在于，所述改性秸秆粉按如下方法制备得到：将秸秆清洗干净，烘干后粉碎筛选得到0.1-0.15mm的秸秆粉，秸秆粉中加入质量浓度为10％的NaOH溶液，固液质量比1:5，80-90℃下浸泡2-3h，然后加稀盐酸中和至中性，抽滤，烘干得到改性秸秆粉。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂，其特征在于，复合成胶剂包括如下重量份组分：角豆胶2-3份、田菁胶3-5份、瓜尔胶10-15、黄原胶2-3份、天然乳胶4-7份。
4.根据权利要求1所述的一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂，其特征在于，所述成膜剂为玉米预糊化淀粉、土豆预糊化淀粉、木薯预糊化淀粉中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂，其特征在于，所述防腐剂为亚硝酸钠。
6.根据权利要求1所述的一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂，其特征在于，所述杀菌剂为异噻唑啉酮。
7.一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)将成膜剂按比例缓慢加入水中边搅拌边溶解，充分搅拌溶解后，得到第一溶液；
(2)向步骤(1)得到的所述第一溶液中按比例加入改性秸秆粉，充分搅拌混合均匀后，得到第二溶液；
(3)向步骤(2)得到的所述第二溶液中按比例加入复合成胶剂，混合搅拌1-2h，得到第三溶液；
(4)向步骤(3)得到的所述第三溶液中按比例加入防腐剂、杀菌剂，混匀后即得成品抑尘剂。
8.根据权利要求7所述的一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂的制备方法，其特征在于，各组分的重量百分含量比例为：2～5％重量份的复合成胶剂、1～3％重量份的成膜剂、1～3％重量份的改性秸秆粉、2～4‰重量份的杀菌剂，2～4‰重量份的防腐剂，其余为水，以上各组分重量百分含量之和为百分之百。
9.根据权利要求7或8所述的一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂的制备方法，其特征在于，所述改性秸秆粉按如下方法制备得到：将秸秆清洗干净，烘干后粉碎筛选得到0.1-0.15mm的秸秆粉，秸秆粉中加入质量浓度为10％的NaOH溶液，固液质量比1:5，80-90℃下浸泡2-3h，然后加稀盐酸中和至中性，抽滤，烘干得到改性秸秆粉。
10.根据权利要求7或8所述的一种用于铁路煤炭和矿粉堆放、运输的抑尘剂，其特征在于，所述复合成胶剂包括如下重量份组分：角豆胶2-3份、田菁胶3-5份、瓜尔胶10-15、黄原胶2-3份、天然乳胶4-7份；按比例称取如上组分，加入90-100份水中，搅拌充分溶解后，边搅拌边加热升温，升温速度控制在每分钟3-4℃，温度升至50-60℃后恒温搅拌1-2小时，制得所述复合成胶剂。
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