CN112300760A - 一种固体铁路煤炭抑尘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及粉尘治理技术领域，具体涉及一种固体铁路煤炭抑尘剂及其制备方法。包括原料结壳剂30～65％，成膜剂10～20％，分散剂3～5％，缓蚀剂3～5％，表面活性剂3～5％。解决现有固体抑尘剂溶解困难、堵塞喷洒管路、固化壳渗透性差、气味大、难降解等问题。本发明更加速溶，使用原料为生物质，生物质来源广泛，成本低，可降解，不污染环境，形成的固化壳为网状结构，在固定锁住粉尘的同时具有良好的渗透性，便于煤炭运输过程中煤粉热量的散发，避免运输过程中热量堆积造成燃烧；抑尘剂基础材料为绿色环保材料，对使用人员减少危害，无氯安全环保，可自然降解，对环境无二次污染的问题，且制备过程简单，制备时消耗能源少，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及粉尘治理技术领域，具体涉及一种固体铁路煤炭抑尘剂及其制备方法。
背景技术
随着工业的进步，环境污染问题越来越严重，空气污染问题是环境问题中最重要的问题之一，其中粉尘污染严重危害着工业的安全生产和人类的呼吸和健康，有效预防和治理粉尘污染是治理空气污染中不可或缺的一个方面。
煤炭是现代工业中使用较大的工业原材料之一，煤炭生产运输过程中，会产生大量的粉尘。通常在铁路煤炭运输中，传统使用洒水的方式抑制粉尘，然而，随着运输时间的增加，火车的颠簸，水分蒸发严重，抑尘效果下降，煤粉飘扬，进而污染环境，造成煤粉的损耗等。为此，发明了一些化学抑制剂进行辅助抑制煤炭产生的粉尘。现有化学抑制剂通常使用高分子聚合物喷洒到煤炭及煤粉表面，高分子聚合物无相粘结、聚合、固化成壳，牢牢锁住煤粉，不让煤粉四处飘扬。目前市场上已有此类型的产品流通，市面上此类产品仍存在一些问题，如溶解困难、固体抑尘剂在制成溶液进行喷洒时，固化速度快导致喷洒端管路堵塞，形成的固化壳渗透性差、且有明显刺鼻性气味，且固化壳不可自然降解，煤炭使用终端用户进行焚烧，造成新的污染等一系列问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种固体铁路煤炭抑尘剂及其制备方法，解决现有固体抑尘剂溶解困难、堵塞喷洒管路、固化壳渗透性差、气味大、难降解等问题。吸附煤粉，煤粉不易被吹飞，形成的固化壳为网状结构，在固定锁住粉尘的同时具有良好的渗透性，便于煤炭运输过程中煤粉之间热量的散发，避免运输过程中热量堆积造成的煤炭燃烧。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种固体铁路煤炭抑尘剂，包括以下重量百分比的原料：
优选，固体铁路煤炭抑尘剂，包括以下重量份数的原料：结壳剂40～55份；成膜剂10～15份；分散剂3～5份；缓蚀剂3～5份；表面活性剂3～5份。
优选，固体铁路煤炭抑尘剂，包括以下重量百分比的原料：结壳剂45％；成膜剂15％；分散剂4％；缓蚀剂4％；表面活性剂4％。
所述结壳剂为淀粉类或纤维素类高分子接枝共聚得到的改性高分子有机化合物。改性高分子有机化合物的制备方法为：机械活化固相法对高分子有机化合物进行改性，即取一定量的淀粉或纤维素，加入1～3倍的丙烯酸盐或丙烯酸酯或丙烯丙烯酰胺混合，加入引发剂，引发剂为过硫酸钾或亚硫酸氢钠，搅拌混合均匀，将混合物放入球磨罐中，并在球磨罐中装入锆球，球磨罐接好恒温水浴管路，球磨时间为1～3h，取出过筛，即得到改性后的淀粉改性高分子有机化合物或纤维素改性高分子有机化合物。
优选，淀粉为羧甲基淀粉，纤维素为羧甲基纤维素。
所述成膜剂为丙烯酸树脂、丁二烯树脂、聚氨酯、硝酸纤维中的一种或多种混合物。
所述分散剂为十二烷基硫酸钠或聚丙烯酰胺。
所述缓蚀剂为活性氧化铝、硅酸钠、甲基硅酸钠中的一种或多种。
所述表面活性剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺或烷基苯磺酸盐。
还包括重量百分比为10～20％的氢氧化钠。
所述的固体铁路煤炭抑尘剂，制备方法包括以下步骤：
(1)、称取重量百分比的结壳剂，加入结壳剂重量2～3倍的水，水浴加热并磁力搅拌，水浴加热60～80℃，将结壳剂充分溶解，溶解后冷却到室温，形成溶液A；
(2)、将重量百分比的氢氧化钠配制成浓度为10～30％氢氧化钠溶液，称取重量百分比的成膜剂倒入氢氧化钠溶液，磁力搅拌，将成膜剂充分溶解，形成溶液B；
(3)、分别称取重量百分比的分散剂、缓蚀剂和表面活性剂混合均匀，加入混合物重量2～3倍的水，水浴加热并磁力搅拌溶解，水浴加热60～80℃，形成溶液C；
(4)将溶液A、溶液B和溶液C混合，水浴加热，水浴温度为70～80℃，且辅助以600～1000W的超声波或300～500W的微波，溶液A、溶液B和溶液C相互溶解，时间为1～2h；喷雾干燥后得混合粉；即得到固体铁路煤炭抑尘剂。
本发明制得的固体铁路煤炭抑尘剂可用水勾兑成水溶液，喷洒在所需抑尘的表面进行抑尘。
与现有技术相比，本发明的优点：
1、本发明使用的结壳剂为为淀粉类或纤维素类高分子接枝共聚得到的改性高分子有机化合物。使得结壳剂性能加强，易于溶解，粘度适中，在喷洒过程中不会堵塞喷洒管及喷洒管头，且能与煤粉微小颗粒彼此粘结。
2、本发明使用的成膜剂为丙烯酸树脂、丁二烯树脂、聚氨酯、硝酸纤维中的一种或多种混合物。使用的缓蚀剂为活性氧化铝、硅酸钠、甲基硅酸钠中的一种或多种。成膜剂与缓蚀剂配合，成膜效果好，形成的膜，具有良好的抗蒸发性和抗雨淋性能，强度提升，在较大风力的吹动下，仍然能保持膜的形状，煤粉不易被吹飞。
3、本发明使用的分散剂为十二烷基硫酸钠或聚丙烯酰胺。具有良好的分散性，使得抑尘剂在制成液体喷洒时，液体成分均一稳定，不会迅速固化，造成喷洒管路的堵塞。
4、本发明使用的表面活性剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺或烷基苯磺酸盐。使得固化膜互相之间容易连接在一起，形成膜或壳，且表面活性剂增加了活性位点或化学键，使得抑尘剂容易吸附煤粉，且与煤粉连接，起到固化的作用。
5、本发明更加速溶，使用可降解的羧甲基纤维素或羧甲基淀粉为基本结壳剂，生物质来源广泛，成本低，可降解，不污染环境，形成的固化壳为网状结构，在固定锁住粉尘的同时具有良好的渗透性，便于煤炭运输过程中煤粉之间热量的散发，避免运输过程中热量堆积造成的煤炭燃烧；抑尘剂基础材料为绿色环保材料，对使用方人员减少危害，无氯安全环保，能够自然降解，对环境无二次污染的问题，且制备过程简单，制备时消耗能源少，成本低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，均落在本发明的保护范围内。
实施例1
固体铁路煤炭抑尘剂，包括以下重量百分比的原料：结壳剂30％；成膜剂10％；分散剂3％；缓蚀剂3％；表面活性剂3％。
制备方法包括以下步骤：
(1)、称取重量百分比的结壳剂，加入结壳剂重量2倍的水，水浴加热并磁力搅拌，水浴加热60℃，将结壳剂充分溶解，溶解后冷却到室温，形成溶液A；
(2)、将重量百分比的氢氧化钠配制成浓度为10％氢氧化钠溶液，称取重量百分比的成膜剂倒入氢氧化钠溶液，磁力搅拌，将成膜剂充分溶解，形成溶液B；
(3)、分别称取重量百分比的分散剂、缓蚀剂和表面活性剂混合均匀，加入混合物重量2倍的水，水浴加热并磁力搅拌溶解，水浴加热60℃，形成溶液C；
(4)将溶液A、溶液B和溶液C混合，水浴加热，水浴温度为70℃，且辅助以600W的超声波或300W的微波，溶液A、溶液B和溶液C相互溶解，时间为1h；喷雾干燥后得混合粉；即得到固体铁路煤炭抑尘剂。
实施例2
固体铁路煤炭抑尘剂，包括以下重量百分比的原料：结壳剂65％；成膜剂20％；分散剂5％；缓蚀剂5％；表面活性剂5％。
制备方法包括以下步骤：
(1)、称取重量百分比的结壳剂，加入结壳剂重量3倍的水，水浴加热并磁力搅拌，水浴加热80℃，将结壳剂充分溶解，溶解后冷却到室温，形成溶液A；
(2)、将重量百分比的氢氧化钠配制成浓度为30％氢氧化钠溶液，称取重量百分比的成膜剂倒入氢氧化钠溶液，磁力搅拌，将成膜剂充分溶解，形成溶液B；
(3)、分别称取重量百分比的分散剂、缓蚀剂和表面活性剂混合均匀，加入混合物重量3倍的水，水浴加热并磁力搅拌溶解，水浴加热80℃，形成溶液C；
(4)将溶液A、溶液B和溶液C混合，水浴加热，水浴温度为80℃，且辅助以1000W的超声波或500W的微波，溶液A、溶液B和溶液C相互溶解，时间为1～2h；喷雾干燥后得混合粉；即得到固体铁路煤炭抑尘剂。
实施例3
固体铁路煤炭抑尘剂，包括以下重量份数的原料：结壳剂40份；成膜剂10份；分散剂3份；缓蚀剂3份；表面活性剂3份。
所述结壳剂为淀粉类高分子接枝共聚得到的改性高分子有机化合物，改性高分子有机化合物的制备方法为：机械活化固相法对高分子有机化合物进行改性，即取一定量的淀粉，加入1倍的丙烯酸盐或丙烯酸酯或丙烯丙烯酰胺混合，加入引发剂，引发剂为过硫酸钾，搅拌混合均匀，将混合物放入球磨罐中，并在球磨罐中装入锆球，球磨罐接好恒温水浴管路，球磨时间为1h，取出过筛，即得到改性后的淀粉改性高分子有机化合物或纤维素改性高分子有机化合物。
所述成膜剂为丙烯酸树脂；所述分散剂为十二烷基硫酸钠；所述缓蚀剂为；所述表面活性剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺；还包括重量百分比为10％的氢氧化钠。
所述的固体铁路煤炭抑尘剂制备方法包括以下步骤：
(1)、称取重量百分比的结壳剂，加入结壳剂重量2倍的水，水浴加热并磁力搅拌，水浴加热60℃，将结壳剂充分溶解，溶解后冷却到室温，形成溶液A；
(2)、将重量百分比的氢氧化钠配制成浓度为10％氢氧化钠溶液，称取重量百分比的成膜剂倒入氢氧化钠溶液，磁力搅拌，将成膜剂充分溶解，形成溶液B；
(3)、分别称取重量百分比的分散剂、缓蚀剂和表面活性剂混合均匀，加入混合物重量2倍的水，水浴加热并磁力搅拌溶解，水浴加热80℃，形成溶液C；
(4)将溶液A、溶液B和溶液C混合，水浴加热，水浴温度为70℃，且辅助以600W的超声波或300W的微波，溶液A、溶液B和溶液C相互溶解，时间为1h；喷雾干燥后得混合粉；即得到固体铁路煤炭抑尘剂。
实施例4
固体铁路煤炭抑尘剂，包括以下重量份数的原料：结壳剂55份；成膜剂15份；分散剂5份；缓蚀剂5份；表面活性剂5份。
所述结壳剂为纤维素类高分子接枝共聚得到的改性高分子有机化合物，所述改性高分子有机化合物的制备方法为：机械活化固相法对高分子有机化合物进行改性，即取一定量的纤维素，加入3倍的丙烯丙烯酰胺混合，加入引发剂，引发剂为亚硫酸氢钠，搅拌混合均匀，将混合物放入球磨罐中，并在球磨罐中装入锆球，球磨罐接好恒温水浴管路，球磨时间为3h，取出过筛，即得到改性后的纤维素改性高分子有机化合物。
所述成膜剂为丙烯酸树脂、硝酸纤维的混合物；所述分散剂为聚丙烯酰胺；所述缓蚀剂为、活性氧化铝、硅酸钠的混合；所述表面活性剂为烷基苯磺酸盐；还包括重量百分比为10～20％的氢氧化钠；
制备方法包括以下步骤：
(1)、称取重量百分比的结壳剂，加入结壳剂重量3倍的水，水浴加热并磁力搅拌，水浴加热70℃，将结壳剂充分溶解，溶解后冷却到室温，形成溶液A；
(2)、将重量百分比的氢氧化钠配制成浓度为30％氢氧化钠溶液，称取重量百分比的成膜剂倒入氢氧化钠溶液，磁力搅拌，将成膜剂充分溶解，形成溶液B；
(3)、分别称取重量百分比的分散剂、缓蚀剂和表面活性剂混合均匀，加入混合物重量3倍的水，水浴加热并磁力搅拌溶解，水浴加热60℃，形成溶液C；
(4)将溶液A、溶液B和溶液C混合，水浴加热，水浴温度为80℃，且辅助以1000W的超声波或500W的微波，溶液A、溶液B和溶液C相互溶解，时间为2h；喷雾干燥后得混合粉；即得到固体铁路煤炭抑尘剂。
选取5个重量、品质相同的无土滤纸，以无土滤纸模拟道路表面，在5个无土滤纸表面铺设相同品质和质量的尘土使尘负荷达到25g/m2；雾化喷相同的施实施例1～4制备得到的抑尘剂勾兑液及市场购买的固体抑尘剂作为对比例，静置干燥，记录各个无土滤纸的重量；分别于第3、5、10天用风机从滤纸上方向下鼓风模拟风蚀，再次称取载土滤纸的重量，记录并计算抑尘率：
抑尘率＝喷施抑尘剂后固定住的尘土量×100％/喷施抑尘剂前的尘土量
(模拟风蚀后的载土滤纸重量-滤纸重量)×100％/(模拟风蚀前的载土滤纸重量-滤纸重量)；结果如表1所示；
表1：
由表1数据可知，本发明制得的抑尘剂具有明显的成膜性，防风、防水效果好，容易吸附粉尘。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种固体铁路煤炭抑尘剂，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：
2.根据权利要求1所述的固体铁路煤炭抑尘剂，其特征在于，所述结壳剂为淀粉类或纤维素类高分子接枝共聚得到的改性高分子有机化合物。
3.根据权利要求2所述的固体铁路煤炭抑尘剂，其特征在于，所述改性高分子有机化合物的制备方法为：机械活化固相法对高分子有机化合物进行改性，即取一定量的淀粉或纤维素，加入1～3倍的丙烯酸盐或丙烯酸酯或丙烯丙烯酰胺混合，加入引发剂，引发剂为过硫酸钾或亚硫酸氢钠，搅拌混合均匀，将混合物放入球磨罐中，并在球磨罐中装入锆球，球磨罐接好恒温水浴管路，球磨时间为1～3h，取出过筛，即得到改性后的淀粉改性高分子有机化合物或纤维素改性高分子有机化合物。
4.根据权利要求1所述的固体铁路煤炭抑尘剂，其特征在于：所述成膜剂为丙烯酸树脂、丁二烯树脂、聚氨酯、硝酸纤维中的一种或多种混合物。
5.根据权利要求1所述的固体铁路煤炭抑尘剂，其特征在于：所述分散剂为十二烷基硫酸钠或聚丙烯酰胺。
6.根据权利要求1所述的固体铁路煤炭抑尘剂，其特征在于：所述缓蚀剂为活性氧化铝、硅酸钠、甲基硅酸钠中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的固体铁路煤炭抑尘剂，其特征在于：所述表面活性剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺或烷基苯磺酸盐。
8.根据权利要求1所述的固体铁路煤炭抑尘剂，其特征在于，还包括重量百分比为10～20％的氢氧化钠。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的固体铁路煤炭抑尘剂，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
(1)、称取重量百分比的结壳剂，加入结壳剂重量2～3倍的水，水浴加热并磁力搅拌，水浴加热60～80℃，将结壳剂充分溶解，溶解后冷却到室温，形成溶液A；
(2)、将重量百分比的氢氧化钠配制成浓度为10～30％氢氧化钠溶液，称取重量百分比的成膜剂倒入氢氧化钠溶液，磁力搅拌，将成膜剂充分溶解，形成溶液B；
(3)、分别称取重量百分比的分散剂、缓蚀剂和表面活性剂混合均匀，加入混合物重量2～3倍的水，水浴加热并磁力搅拌溶解，水浴加热60～80℃，形成溶液C；
(4)将溶液A、溶液B和溶液C混合，水浴加热，水浴温度为70～80℃，且辅助以600～1000W的超声波或300～500W的微波，溶液A、溶液B和溶液C相互溶解，时间为1～2h；喷雾干燥后得混合粉；即得到固体铁路煤炭抑尘剂。
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