CN111951995A - 一种环保型物理降阻剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型物理降阻剂,原料组成包括:石墨粉、水泥和膨润土;还包括导电吸附剂;所述导电吸附剂的颗粒度为20目‑100目;所述导电吸附剂由一种或多种导电吸附物质组成。本发明提供了一种具有良好的防粉尘污染的粉状物理降阻剂,通过在降阻剂原料中加入导电吸附剂,利用该导电吸附剂对小颗粒的石墨的吸附作用,将较大颗粒的导电吸附剂与石墨粉、水泥和膨润土等其他粉料混合后,使小颗粒石墨会吸附在导电吸附剂表面,起到良好的防扬尘等问题。
Description
技术领域
本发明涉及导电材料技术领域,具体涉及一种环保型物理降阻剂。
背景技术
降阻剂是一种用于接地装置包裹在水平和垂直接地极周围,有降低接地电阻功能的复合材料。其本身的电阻率很低,能减少电极与土壤间的接触电阻,延长接地装置的使用寿命。广泛地应用地变配电所、发电厂和工业民用设施的接地装置上,尤其在高土壤电阻率地区。
现有接地工程用物理降阻剂主要是颗粒度较小的石墨粉、水泥等主要成分组成,存在以下的危害:
1、颗粒度小,现场施工时扬尘,空气漂浮物多,造成环境污染。
2、降阻剂与水搅拌时,人工倾倒降阻剂,对人体和空气造成漂浮物的吸入侵害等。
3、降阻剂中还有重金属元素,在地下水会以离子状态浸出,污染地下水源、土壤等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:现有的接地工程用物理降阻剂,主成分颗粒度小,粉尘污染严重,本发明提供了解决上述问题的一种环保型物理降阻剂。
本发明通过下述技术方案实现:
一种环保型物理降阻剂,原料组成包括:石墨粉、水泥和膨润土;还包括导电吸附剂;所述导电吸附剂的颗粒度为20目-100目;所述导电吸附剂由一种或多种导电吸附物质组成。
接地工程用降阻剂主要成分为石墨粉,现有市面上常规的降阻剂用石墨粉的颗粒度普遍在200目以上,即颗粒度直径小于0.075mm。颗粒直径约小,颗粒的比表面积越大,同等原子结构的石墨,导电性越好,电阻率越低,降阻效果越明显。但石墨的密度一般为1.6-2.2g/cm3,密度小,容易形成扬尘。为了达到降阻剂的降阻效率,以及现有石墨粉原材料对颗粒度的生产现状,不可避免的都会存在颗粒度在200目以上的颗粒。这种粉末状的物理降阻剂存在以下的危害:颗粒度小,现场施工时扬尘,空气漂浮物多,造成环境污染;降阻剂与水搅拌时,人工倾倒降阻剂,对人体和空气造成漂浮物的吸入侵害等。
针对常规降阻剂粉尘污染问题,专利(申请号CN100490020C)给出了一种降阻剂,通过改进降阻剂原料组成,将降阻剂制成膏状结构,即通过改变降阻剂的状态,将降阻剂的粉状目改为膏状,最终达到防止粉尘污染的目的。但是膏状的降阻剂在使用过程中,释放速度较慢等问题。
为了开发新的理降阻剂防尘技术,本发明提供了一种具有良好的防粉尘污染的粉状物理降阻剂,通过在降阻剂原料中加入导电吸附剂,即加入具有较低电阻率的吸附剂,利用该导电吸附剂对小颗粒的石墨的吸附作用,将较大颗粒的导电吸附剂与石墨粉、水泥和膨润土等其他粉料混合后,使小颗粒石墨会吸附在导电吸附剂表面,一方面利用的导电吸附剂对石墨粉末的“吸力”,石墨粉随重力加大的大颗粒导电吸附剂下落不会发生飞扬问题;另一方面,较多的石墨粉末吸附在较大颗粒的导电吸附剂上,形成聚集状态,进一步增加了导电吸附剂的重量,防止倾倒等施工作业过程中发生扬尘现象发生。基于从粉尘的吸附性原理,石墨粉末与导电吸附剂的吸附作用力较弱,在将所有粉料倾倒加入水中时,受搅拌等作用,石墨会脱离导电性吸附剂,并不会影响石墨等粉末本身的性能。
进一步优选,原料按质量百分含量计包括:石墨粉:30%-80%,水泥:8%-15%,膨润土:3%-10%,导电吸附剂:5%-45%,重金属离子捕捉剂:0%-4%。
进一步优选,原料按质量百分含量计包括:石墨粉:50%-70%,水泥:8%-15%,膨润土:3%-10%,导电吸附剂:8%-25%,重金属离子捕捉剂:0.5%-3%。
进一步优选,所述导电吸附剂的颗粒度为40目-60目;
进一步优选,所述导电吸附剂包括活性炭和焦炭中的一种或两种的组合。
进一步优选,所述导电吸附剂包括活性炭和焦炭,且活性炭和焦炭的质量配比为:1:(1-3)。
为了提高降阻剂防尘效果、同时保障物理降阻剂本身的降阻性能,本发明对导电吸附剂类型的选择、组分配比以及颗粒度等参数进行优化设计。本发明通过进一步优化设计原理组成以及配比、导电吸附剂的组成及配比以及导电吸附剂的颗粒度等参数于合理范围值内,利于在起到防粉尘污染的同时,还利于保障物理降阻剂保持良好的电阻率以及流失性等降阻性能。
进一步优选,所述焦炭为煅烧石油焦炭,视密度为0.88g/cm3-1.1g/cm3,真密度为1.8g/cm3-2.0g/cm3,气孔率为30%-45%,碳百分含量≥60%。
进一步优选,所述活性炭的密度为0.4g/cm3-0.60g/cm3,孔隙尺寸10-3mm-0.5mm,孔容积为0.1mL/g-0.5mL/g。
本发明利用焦炭和活性炭的导电性和吸附性,对物理降阻剂起到良好的防粉尘污染问题,为了进一步提高防扬尘效果,可以选择性能更优的其他类型的导电吸附剂、或通过表面处理改性等方法提高焦炭或活性炭的吸附性、甚至同时提高导电性、或从所有活性炭或焦炭类型中选择吸附性更好的一种。如本发明通过实验研究,优选参数满足“视密度为0.88g/cm3-1.1g/cm3,真密度为1.8g/cm3-2.0g/cm3,气孔率为30%-45%,碳百分含量≥60%”的焦炭作为导电吸附剂,或优选参数满足“密度为0.4g/cm3-0.60g/cm3,孔隙尺寸10- 3mm-0.5mm,孔容积为0.1mL/g-0.5mL/g”的活性炭作为导电吸附剂,这样获得的物理降阻剂防粉尘效果更佳。
进一步优选,所述重金属离子捕捉剂包括硅碳素和4A沸石中的一种或多种。
进一步优选,所述重金属离子捕捉剂包括硅碳素和4A沸石,且硅碳素和4A沸石的质量配比为:1:(0.5-2)。
此外,现有的降阻剂中还有重金属元素,在地下水会以离子状态浸出,污染地下水源、土壤等,无法满足越来越严格的环保标准。本发明在物理降阻剂的原料中加入重金属离子捕捉剂,在干态与其它组成不进行反应,当降阻剂埋入地下时,遇到潮湿环境,或者用水与降阻剂搅拌时,如果其中的石墨粉、焦炭、水泥等材料的重金属有呈现离子浸出时,重金属耦合剂可以和重金属离子耦合,形成稳定的络合物,不使重金属离子进入土壤,只有重金属呈现离子状态,才会对土壤有污染危害。基于防重金属离子污染效果、对降阻剂电阻率、环境影响等方面综合考虑,本发明优选采用硅碳素和4A沸石中的一种或多种作为重金属离子捕捉剂。
本发明具有如下的优点和有益效果:
1、本发明提供了一种具有良好的防粉尘污染的粉状物理降阻剂,通过在降阻剂原料中加入导电吸附剂,利用该导电吸附剂对小颗粒的石墨的吸附作用,将较大颗粒的导电吸附剂与石墨粉、水泥和膨润土等其他粉料混合后,使小颗粒石墨会吸附在导电吸附剂表面,起到良好的防扬尘等问题。
2、本发明对导电吸附剂类型的选择、组分配比以及颗粒度等参数进行优化设计。本发明通过进一步优化设计原理组成以及配比、导电吸附剂的组成及配比以及导电吸附剂的颗粒度等参数于合理范围值内,利于在起到防粉尘污染的同时,还利于保障物理降阻剂保持良好的电阻率以及流失性等降阻性能。
3、本发明在降阻剂中加入金属离子捕捉剂,在干态与其它组成不进行反应,当降阻剂埋入地下,遇到潮湿环境,或者用水与降阻剂搅拌时,从降阻剂中浸出的金属元素离子,与金属离子捕捉剂形成稳定的络合物,不会对土壤形成污染,并且降低了降阻剂在浸出土壤中的金属离子含量。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例提供了一种环保型物理降阻剂,原料组成为:石墨粉40g,水泥10g,膨润土5g,导电吸附剂45g。导电吸附剂为普通焦炭,导电吸附剂的颗粒度为40目-60目。相对于对照例的的常规降阻剂,扬尘距离降低了35%。
实施例2
本实施例提供了一种环保型物理降阻剂,原料组成为:石墨粉75g,水泥:12%,膨润土:8%,导电吸附剂5g。导电吸附剂为普通活性炭,导电吸附剂的颗粒度为40目-60目。相对于对照例的的常规降阻剂,扬尘距离降低了21%。
实施例3
本实施例提供了一种环保型物理降阻剂,原料组成为:石墨粉50g,水泥15g,膨润土10g,导电吸附剂25g。导电吸附剂为普通焦炭和普通活性炭的组成,两者质量比为1:2。导电吸附剂的颗粒度为40目-80目。相对于对照例的的常规降阻剂,扬尘距离降低了29%。
实施例4
本实施例提供了一种环保型物理降阻剂,原料组成为:石墨粉69g,水泥13g,膨润土8g,导电吸附剂10g。导电吸附剂为煅烧石油焦炭,视密度为0.95g/cm3,真密度为1.8g/cm3,气孔率为39%,碳百分含量为60%;导电吸附剂的颗粒度为40目-80目。
实施例5
本实施例提供了一种环保型物理降阻剂,原料组成为:石墨粉69g,水泥13g,膨润土8g,导电吸附剂10g。导电吸附剂为活性炭,活性炭的密度为0.50g/cm3,孔隙尺寸0.02mm,孔容积为0.3mL/g;导电吸附剂的颗粒度为40目-80目。
实施例6
本实施例提供了一种环保型物理降阻剂,原料组成为:石墨粉69g,水泥13g,膨润土8g,导电吸附剂10g。导电吸附剂为污水氯化钙颗粒;导电吸附剂的颗粒度为40目-80目。
实施例7
本实施例提供了一种环保型物理降阻剂,原料组成为:石墨粉64.5g,水泥12g,膨润土8g,导电吸附剂15g,重金属离子捕捉剂0.5g。导电吸附剂为焦炭和活性炭的组成,两者质量比为1:2;导电吸附剂的颗粒度为40目-80目。焦炭采用实施例4的焦炭,活性炭采用实施例5的活性炭。
重金属离子捕捉剂为硅碳素。
实施例8
本实施例提供了一种环保型物理降阻剂,原料组成为:石墨粉64.5g,水泥12g,膨润土8g,导电吸附剂15g,重金属离子捕捉剂0.5g。导电吸附剂为焦炭和活性炭的组成,两者质量比为1:2;导电吸附剂的颗粒度为40目-80目。焦炭采用实施例4的焦炭,活性炭采用实施例5的活性炭。
重金属离子捕捉剂为4A沸石。
实施例9
本实施例提供了一种环保型物理降阻剂,原料组成为:石墨粉64.5g,水泥12g,膨润土8g,导电吸附剂15g,重金属离子捕捉剂0.5g。导电吸附剂为焦炭和活性炭的组成,两者质量比为1:2;导电吸附剂的颗粒度为40目-80目。原料组成为:石墨粉64.5g,水泥12g,膨润土8g,导电吸附剂15g,重金属离子捕捉剂0.5g。导电吸附剂为焦炭和活性炭的组成,两者质量比为1:2;导电吸附剂的颗粒度为40目-80目。焦炭采用实施例4的焦炭,活性炭采用实施例5的活性炭。
重金属离子捕捉剂为多硫化钙。
实施例10
本实施例提供了一种环保型物理降阻剂,原料组成为:石墨粉64.5g,水泥12g,膨润土8g,导电吸附剂15g,重金属离子捕捉剂0.5g。导电吸附剂为焦炭和活性炭的组成,两者质量比为1:2;导电吸附剂的颗粒度为40目-80目。原料组成为:石墨粉64.5g,水泥12g,膨润土8g,导电吸附剂15g,重金属离子捕捉剂0.5g。导电吸附剂为焦炭和活性炭的组成,两者质量比为1:2;导电吸附剂的颗粒度为40目-80目。焦炭采用实施例4的焦炭,活性炭采用实施例5的活性炭。
重金属离子捕捉剂采用4A沸石和硅碳素的混合物,两者质量比为1:1。
对照例
常规降阻剂:原料组成按重量份计为:石墨粉60g、膨润土20g和水泥20g。
物理降阻剂性能测试
(一)测试方法
扬尘距离检测:模拟现场施工状态,从0.8m高度,1kg重量,向水平方向同等力度抛洒,测量最远点与抛洒点的水平距离(m)。测尘试验位于室内空旷无风状态,从人站立的位置,沿抛洒方向,画长度为3m的刻度线,人站立的位置为0m刻度点,抛洒后静置10min,待降阻剂完全沉落后,记录每次抛洒后降阻剂沉落达到的最远距离,其中测量收集统计方法按照GB5748-85《作业场所空气中粉尘测定方法》标准执行。
4、土壤重金属离子含量检测:
(二)检测结果
1、导电吸附剂对降阻剂影响的检测
表1实施例4-6制备的降阻剂的测试结果
注:表1中,后三列(扬尘距离、电阻率和流失性)的百分比,基准对比数据为对照例的未添加吸附物质的原常规降阻剂。
由表1的试验数据看出,三种吸附性物质在扬尘距离上,与未添加吸附性物质的原降阻剂比较,均对扬尘距离具有一定效果的吸附和抑制,但含有无水氯化钙的降阻剂在埋入土壤中,遇到地下潮湿土壤,会形成离子态水溶性物质,成分随之流失,会使降阻剂的导电性能参数不稳定;添加焦炭、活性炭的物质,与未添加吸附性物质的原降阻剂比较,对扬尘距离分别可降低45%、39%,电阻率变化较小,因物理性能稳定,且埋入土壤中没有流失性。
因此,本发明可优选环保型物理降阻剂的导电性吸附剂功能材料采用焦炭、活性炭中的一种或者组合。
2、重金属离子捕捉剂对降阻剂影响的检测
表2实施例7-9制备的降阻剂的测试结果
注:表2中,电阻率和浸出的重金属离子含量的百分比,基准对比数据为未对照例的未添加吸附物质的原常规降阻剂。
由表2的试验数据看出,硅碳素、多硫化钙、4A沸石在降阻剂的微量重金属离子浸出捕捉时,都有较为良好的效果,适量添加后,对土壤环境无污染。但降阻剂与水混合后,多硫化钙呈现臭鸡蛋的微臭气味。本专利优选硅碳素、4A沸石两种成份,占降阻剂成品的重量比均为0.5-2份,可以选择其中一个或者组合。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种环保型物理降阻剂,原料组成包括:石墨粉、水泥和膨润土,其特征在于,还包括导电吸附剂;所述导电吸附剂的颗粒度为20目-100目;所述导电吸附剂由一种或多种导电吸附物质组成。
2.根据权利要求1所述的一种环保型物理降阻剂,其特征在于,原料按质量百分含量计包括:
石墨粉:30%-80%,
水泥:8%-15%,
膨润土:3%-10%,
导电吸附剂:5%-45%,
重金属离子捕捉剂:0%-4%。
3.根据权利要求2所述的一种环保型物理降阻剂,其特征在于,原料按质量百分含量计包括:
石墨粉:50%-70%,
水泥:8%-15%,
膨润土:3%-10%,
导电吸附剂:8%-25%,
重金属离子捕捉剂:0.5%-3%。
4.根据权利要求1所述的一种环保型物理降阻剂,其特征在于,所述导电吸附剂的颗粒度为40目-60目。
5.根据权利要求1所述的一种环保型物理降阻剂,其特征在于,所述导电吸附剂包括活性炭和焦炭中的一种或两种的组合。
6.根据权利要求5所述的一种环保型物理降阻剂,其特征在于,所述导电吸附剂包括活性炭和焦炭,且活性炭和焦炭的质量配比为:1:(1-3)。
7.根据权利要求5所述的一种环保型物理降阻剂,其特征在于,所述焦炭为煅烧石油焦炭,视密度为0.88g/cm3-1.1g/cm3,真密度为1.8g/cm3-2.0g/cm3,气孔率为30%-45%,碳百分含量≥60%。
8.根据权利要求5所述的一种环保型物理降阻剂,其特征在于,所述活性炭的密度为0.4g/cm3-0.60g/cm3,孔隙尺寸10-3mm-0.5mm,孔容积为0.1mL/g-0.5mL/g。
9.根据权利要求1所述的一种环保型物理降阻剂,其特征在于,所述重金属离子捕捉剂包括硅碳素和4A沸石中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的一种环保型物理降阻剂,其特征在于,所述重金属离子捕捉剂包括硅碳素和4A沸石,且硅碳素和4A沸石的质量配比为:1:(0.5-2)。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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