CN111117568B

CN111117568B - 用于露天矿山粉尘治理的生态抑尘剂及其制备方法

Info

Publication number: CN111117568B
Application number: CN201911353283.7A
Authority: CN
Inventors: 许灏; 高江; 孙健; 徐连生; 赵虹; 崔兆杰; 崔媚华; 杜冰峰
Original assignee: Angang Group Mining Co Ltd
Current assignee: Angang Group Mining Co Ltd
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2022-09-16
Anticipated expiration: 2039-12-25
Also published as: CN111117568A

Abstract

本发明的目的在于针对于现有抑尘剂存在的对环境不友好的问题，提供了一种用于露天矿山粉尘治理的生态抑尘剂及其制备和使用方法。该生态抑尘剂，由吸湿剂，表面活性剂，聚丙烯酸钠，丙三醇，乳酸钠和水组成；再加入适量柠檬酸，使体系中的pH为7.0±0.5。本发明的抑尘剂原料配比科学合理，能够显著降低粉尘的表面张力，快速润湿粉尘使其迅速凝聚沉降，同时还具有反复吸湿性能、抗蒸发性等，使粉尘含水率大于临界值(＞4％)，达到抑制粉尘的目的，而且可在粉尘表面形成一层具有一定强度和韧性的固化膜，提升抑尘效率、时间，能够有效的解决矿山大气粉尘污染，并且原料环保无污染。

Description

用于露天矿山粉尘治理的生态抑尘剂及其制备方法

技术领域

本发明属于粉尘治理技术领域，特别涉及一种用于露天矿山粉尘治理的生态抑尘剂及其制备方法。

背景技术

众所周知，粉尘污染是世界公害之一，严重威胁大气、水体和人体安全。其中，矿物粉体扬尘中的可吸入颗粒物和细颗粒物容易富集重金属离子、有机氧化物、细菌和病毒，对人体危害极大。国内矿山开采废弃物存放大多数采用露天存放，占地面积广，由于秋冬季节气候干燥、多风，特别在北方地区。导致堆场的物料粉尘飞扬，不仅造成大气中可吸入颗粒物浓度急剧升高，严重污染环境，影响员工身体健康，降低采矿机器使用寿命。因此，采取措施控制散体颗粒物料扬尘飞扬，不仅有利于环境保护、节约能源，而且对安全生产也十分必要。

现有的解决办法是在散体物料上覆盖蓬布或洒水，覆盖蓬布降低作业效率，回收困难、成本高洒水只能短时间防尘，而且要经常洒水，这种方式是对能源的严重浪费，对于长时间堆放的尾矿堆和排土场也起不到防尘和防飞溅的作用。因此开发新的防尘方法是非常必要的。

现阶段在众多防尘方法中，喷洒化学抑尘剂作为一种方便又有效地抑尘方法已经在国内外得到广泛的应用，具有成本低廉、便于作业、实用性强、有效期长、防尘效果明显并且符合环保要求等特征。

近年来，国内外在抑尘剂研究方面取得了许多成果，中国专利CN106190036A公开了利用工业明胶与玉米淀粉制备生物质抑尘剂的方法。将工业明胶用酶降解，再用碱降解玉米淀粉。将两种物质混合交联并与稳定剂复合获得一种胶状液体。该物质能够粘合落在其表面的粉尘，防止二次飞扬，获得抑制粉尘作用。中国专利CN107955583A公开了一种高效环保型抑尘剂及其制备方法、应用。但现有专利存在抑尘剂成本高、该发明解决了现有产品功能单一、引入二次污染等问题，并且应用广泛，尤其适用于粉尘颗粒较小的道路，例如对总悬浮微粒(TSP)、PM10、PM2.5和氮氧化物的捕捉吸附。但现有技术存在抑尘剂成本高、酸碱平衡难以维持造成的抑尘剂存在腐蚀性的问题，同时抑尘剂酸碱度过大(＞7.5或＜6.5)会造成喷洒物料酸碱度的变化，酸碱度的改变会使喷洒物料存在进一步发生化学反应从而改变物化性质的问题，所以抑尘剂的酸碱平衡会影响抑尘剂喷洒后对物料及周围生态环境，对抑尘剂还需要做进一步的性能改进。

发明内容

本发明的目的在于针对于现有抑尘剂存在的对环境不友好的问题，提供了一种用于露天矿山粉尘治理的生态抑尘剂及其制备和使用方法。本发明的抑尘剂原料配比科学合理，能够显著降低粉尘的表面张力，快速润湿粉尘使其迅速凝聚沉降，同时还具有反复吸湿性能、抗蒸发性等，使粉尘含水率大于临界值(>4％)，达到抑制粉尘的目的，而且可在粉尘表面形成一层具有一定强度和韧性的固化膜，提升抑尘效率、时间，能够有效的解决矿山大气粉尘污染，并且原料环保无污染。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于露天矿山粉尘治理的生态抑尘剂，由下述重量百分数的原料组分组成，总量为100％：

吸湿剂：1～10％

表面活性剂：0.1～5％

聚丙烯酸钠：1～6％

丙三醇：0.1～3.1％

乳酸钠：0.1～3.1％

水：余量；

再在上述100％的组分中加入适量柠檬酸，使体系中的pH为7.0±0.5。

上述的生态抑尘剂，所述的吸湿剂为硅酸钠、尿素、无水硫酸钠中的一种或多种；

上述的生态抑尘剂，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、丁二酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、吐温60中的一种或多种。

本发明还包括上述用于露天矿山粉尘治理的生态抑尘剂的制备方法，具体步骤如下：

1)按比例称取各原料，在容器中加入水，开启搅拌，加入吸湿剂，溶解；

2)缓慢升温至40±5℃，加入聚丙烯酸钠，溶解；

3)依次加入丙三醇、乳酸钠、表面活性剂搅拌均匀；

4)加入柠檬酸，使得在200-400r/min转速下搅拌30-50分钟后的溶液pH值为7.0±0.5，冷却至常温即得。

本发明还包括上述生态抑尘剂的使用方法，将抑尘剂按重量比稀释2-10倍，然后喷洒在尾矿或排土场土堆表面，喷洒量为1.0-2.0kg/m²。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明抑尘剂配方中的吸湿剂能够吸收空气中的水分，提高抑尘剂保湿性能；表面活性剂能够增进抑尘剂与矿物表面的亲和效果，提高溶液浸润能力；柠檬酸作为抑尘剂的pH缓冲剂，能够在抑尘剂稀释使用加入水时大大减低pH变动对抑尘剂pH性能的影响，同时柠檬酸也具有增加溶液黏度，增加表面张力的作用；聚丙烯酸钠选用分子量为1200万左右的，是一种高倍吸水性树脂，不仅可以吸收空气中的水分，使粉尘表面保持一定的含湿量，而且由于聚丙烯酸钠的黏性作用，粉尘受到黏附力不能飞扬，并且在粉尘表面形成一层柔韧致密的高分子薄膜，防止粉尘再次飞扬；丙三醇具有保湿性能，降低水分流失，与吸湿剂结合使用，使路面持续保持一定含水量，使抑尘剂的保湿性能更加长效；乳酸钠具有抗冻、防腐的功能，能够延长抑尘剂的存放时间。同时，乳酸钠也是一种强吸湿剂，能够增加抑尘剂的吸湿性能。综上所述，这几种原材料具有优良的化学性能，进行复配使抑尘剂具有反复吸湿放湿能力的同时作用粉尘表面形成网状结构，使粉尘难以再次飞扬，提高抑尘剂抑尘效果。

2、本发明的抑尘剂各组分均无毒无害，可生物降解，且制备工艺简单、原料来源广泛、价格低廉，同时柠檬酸作为一种pH缓冲剂能够保证抑尘剂在使用和稀释时的酸碱平衡，为抑尘剂在使用过程中最大的降低对生态环境的影响提供了技术保障。

3、本发明的化学抑尘剂是复合型化学抑尘剂，添加浓度低，抑尘效率高，适用范围广，适合尾矿库、矿山道路、建筑材料贮运场、渣土和垃圾堆场固体物料表面。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容并不仅仅局限于以下实施例。

下述实施例中的聚丙烯酸钠分子量范围为1100万～1300万分子量。

实施例1

一种生态抑尘剂，各个组分的含量：

硅酸钠：5％

十二烷基苯磺酸钠：1％

聚丙烯酸钠：2％

丙三醇：2％

乳酸钠：1.75％

水：88.25％。

1)在反应釜中加入2030g水，开启搅拌，加入115g硅酸钠；

2)缓慢升温到35℃，加入46g聚丙烯酸钠，配成聚丙烯酸钠溶液，搅拌溶解；

3)依次加入46g丙三醇、40.3g乳酸钠、23g十二烷基苯磺酸钠，溶液搅拌均匀；

4)再加入柠檬酸，在转速400r/min搅拌30min，pH测定为7.2，即得到抑尘剂。

将抑尘剂按比例稀释5倍，然后喷洒在尾矿或排土场土堆表面，单位面积喷洒量为1.5kg/m²，土堆喷洒覆盖抑尘剂溶液24h后，在土堆表面形成层连续完整的膜。

对比例1

各组分同实施例1，区别在于不加入柠檬酸。

使用方法同实施例1。

对比例2

各组分同实施例1，区别在于不加入硅酸钠，乳酸钠的含量为6.75％。

使用方法同实施例1。

对比例3

各组分同实施例1，区别在于不加入乳酸钠，硅酸钠的含量为6.75％。

使用方法同实施例1。

实施例2

一种生态抑尘剂，各个组分的含量：

尿素：3.45％

脂肪醇聚氧乙烯醚：3.45％

聚丙烯酸钠：1.725％

丙三醇：3％

乳酸钠：1.725％

水：86.66％。

1)在反应釜中加入2009g水，开启搅拌，加入80g尿素；

2)缓慢升温到40℃，加入40g聚丙烯酸钠，配成聚丙烯酸钠溶液，搅拌溶解；

3)依次加入70g丙三醇、40g乳酸钠、80g脂肪醇聚氧乙烯醚，溶液搅拌均匀；

4)加入适量柠檬酸，在转速400r/min搅拌机下搅拌30分钟，搅拌均匀，适pH测定为6.8，即得到抑尘剂。

将抑尘剂按比例稀释3倍，然后喷洒在尾矿或排土场土堆表面，单位面积喷洒量为2kg/m²，土堆喷洒覆盖抑尘剂溶液24h后，在土堆表面形成层连续完整的膜。

实施例3

一种生态抑尘剂，各个组分的含量：

硅酸钠：9.80％

吐温60：3.52％

聚丙烯酸钠：4.70％

丙三醇：1.57％

乳酸钠：1.57％

水：78.84％；

1)在反应釜中加入2011g水，开启搅拌，加入250g硅酸钠；

2)缓慢升温到40℃，加入120g聚丙烯酸钠，配成聚丙烯酸钠溶液，搅拌溶解；

3)依次加入40g丙三醇、40g乳酸钠、90g吐温60，溶液搅拌均匀；

4)加入适量柠檬酸，在转速300r/min搅拌机下搅拌50分钟，搅拌均匀，pH测定为6.5，即得到抑尘剂。

将抑尘剂按比例稀释8倍，然后喷洒在尾矿或排土场土堆表面，单位面积喷洒量为1.5kg/m²，土堆喷洒覆盖抑尘剂溶液24h后，在土堆表面形成层连续完整的膜。

实施例4

一种生态抑尘剂，各个组分的含量：

硅酸钠：7.74％

脂肪醇聚氧乙烯醚：2.32％

聚丙烯酸钠：5.80％

丙三醇：3％

乳酸钠：3.10％

水：78.04％。

1)在反应釜中加入2016.5g水量，开启搅拌，加入的200g硅酸钠；

2)缓慢升温到45℃，加入150g聚丙烯酸钠，配成聚丙烯酸钠溶液，搅拌溶解；

3)依次加入77.5g丙三醇、80g乳酸钠、60g脂肪醇聚氧乙烯醚，溶液搅拌均匀；

4)加入适量柠檬酸，然后再加入在转速200r/min搅拌机下搅拌40分钟，搅拌均匀，pH测定为7.5，即可得到抑尘剂。

将抑尘剂按比例稀释10倍，然后喷洒在尾矿或排土场土堆表面，单位面积喷洒量为1.5kg/m²，土堆喷洒覆盖抑尘剂溶液24h后，在土堆表面形成层连续完整的膜。

风蚀率按照行业标准TB/T3210的方法测定。

实施例5

一种生态抑尘剂，各个组分的含量：

硫酸钠：1％

十二烷基硫酸钠：5％

聚丙烯酸钠：1％

丙三醇：0.1％

乳酸钠：3.10％

水：89.8％。

制备方法同实施例1，区别在于，采用柠檬酸将pH调节至7.0。

使用方法同实施例3。

实施例6

一种生态抑尘剂，各个组分的含量：

硫酸钠：10％

丁二酸钠：0.1％

聚丙烯酸钠：6％

丙三醇：3.1％

乳酸钠：0.1％

水：80.7％。

制备方法同实施例1，区别在于，采用柠檬酸将pH调节至7.0。

使用方法同实施例3。

Claims

1.一种用于露天矿山粉尘治理的生态抑尘剂，其特征在于，由下述重量百分数的原料组分组成：

吸湿剂：1~10%

表面活性剂：0.1~5%

聚丙烯酸钠：1~6%

丙三醇：0.1~3.1%

乳酸钠：0.1~3.1%

水：余量；

再在上述100%的组分中加入适量柠檬酸，使体系中的pH为7.0±0.5；

所述的吸湿剂为硅酸钠、尿素和无水硫酸钠中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的生态抑尘剂，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、丁二酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和吐温60中的一种或多种。

3.权利要求1所述的生态抑尘剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1）按比例称取各原料，在容器中加入水，开启搅拌，加入吸湿剂，溶解；

2）升温至40±5℃，加入聚丙烯酸钠，溶解；

3）依次加入丙三醇、乳酸钠和表面活性剂搅拌均匀；

4）加入柠檬酸，使得在200-400r/min转速下搅拌30-50分钟后的溶液pH值为7.0±0.5，然后冷却至常温即得。

4.权利要求1所述的生态抑尘剂的使用方法，其特征在于，将抑尘剂按重量比稀释2-10倍，然后喷洒在尾矿或排土场土堆表面，喷洒量为1.0-2.0kg/m²。