CN103045170A - 一种高性能煤炭抑尘剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合材料科学与环境保护技术领域，具体为一种高性能煤炭抑尘剂的制备方法，解决现有煤炭抑尘剂在使用时存在成膜凝结时间长，粘结强度和韧性较差，耐高低温效果差等不足，由羧乙基纤维素钠、羧丙基淀粉钠、双氧水、甘油、氯化钙、氟化钠、聚乙烯醇、乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯、膨润土和水制成；先将羧乙基纤维素钠、羧丙基淀粉钠溶解，向其中加入双氧水进行氧化反应；再向其中加入丙三醇，调节溶液pH值为6.5~7.5；最后依次加入聚乙烯醇、氯化钙、氟化钠、邻苯二甲酸二丁酯、膨润土、乙二醇并加水搅拌，混匀即可。操作简单、制备方法简便，成本低，便于作业实施，符合环保要求，具有很好的社会效益和经济效益。

Description

一种高性能煤炭抑尘剂的制备方法

技术领域

本发明涉及复合材料科学与环境保护技术领域，具体为一种高性能煤炭抑尘剂的制备方法。

背景技术

煤炭在运输和堆放过程中，由于风蚀或水蚀会造成一定量的损失和环境污染。煤炭运输，特别是铁路运输，一般都采用敞车进行。在运输过程中，因路途的颠簸产生扬尘，再加上风力作用，会使扬尘更为剧烈；另外，因运输车运行速度快会形成很大的风作用于煤炭表面，使其表面的煤粉和颗粒被吹落，这一方面导致了煤炭的损失，直接造成宝贵的煤炭资源的浪费，另一方面还会造成运输沿线的煤尘污染，同时还会影响运输沿线两侧的农作物生长；再次，煤尘还将严重污染铁路设施，给铁路设施的日常检修带来相当大的困难，并极大地缩短其使用寿命。

为解决煤炭运输和堆放过程中的风蚀和水蚀引起的扬尘、冲刷流失、环境污染等问题，现有技术中解决这一问题最简单的方法是在煤炭表面喷水，使其表面结壳，以减少扬尘，但这种方法效果差，用水量大，成本高。随着本领域技术的不断发展，近年来，人们研制出了一种煤炭抑尘剂，通过在煤粉表面喷洒一些特殊的化学药剂，使得煤粉颗粒相互结合，形成一层水不溶性保护膜，从而达到防止煤粉飞扬的目的。但是目前所研制的各种抑尘剂在实际使用中均存在成膜凝结时间长，所形成的固化层厚度达不到使用要求等缺陷，且粘结强度和韧性较差，耐高低温效果差，从而大大影响了它们的使用性能和推广应用。

 

发明内容

本发明为了解决现有煤炭抑尘剂在使用时存在成膜凝结时间长，粘结强度和韧性较差，耐高低温效果差等不足，提供一种高性能煤炭抑尘剂的制备方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种高性能煤炭抑尘剂的制备方法，所述煤炭抑制剂是由下列重量百分比的原料制成，羧乙基纤维素钠1.0~1.5%、羧丙基淀粉钠0.3~0.5%、双氧水2.0~2.5%、甘油0.2~0.4%、氯化钙2.0~3.0%、氟化钠1.0~1.5%、聚乙烯醇0.5~1.0%、乙二醇0.5~1.0%、邻苯二甲酸二丁酯0.2~0.5%、膨润土0.3~0.5%，其余为水；

所述煤炭抑制剂的制备步骤如下：（1）先将羧乙基纤维素钠、羧丙基淀粉钠加水加热，使其完全溶解，再向其中加入双氧水进行氧化反应；（2）上述混合物反应完成后，向其中加入丙三醇进一步反应，同时加入氢氧化钠溶液调节溶液pH值为6.5~7.5；（3）反应完毕后，依次加入聚乙烯醇、氯化钙、氟化钠、邻苯二甲酸二丁酯、膨润土、乙二醇并加水搅拌，混匀即得本发明所述煤炭抑尘剂。

上述配方中，羧乙基纤维素钠、羧丙基淀粉钠都是多羟基的大分子化合物，在加入双氧水后进行氧化反应，使部分羟基变成羧基，羟基和羧基相互接枝脱水，形成网络结构，提高粘度；加入甘油的作用是提供羟基与氧化后带羧基的纤维素和氧化淀粉反应并保湿，从而进一步提高粘度；加入聚乙烯醇是作为增粘剂，加入氯化钙和氟化钠作为助粘剂，可大大提高粘结性和粘结强度；加入邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂，可使抑尘剂在煤炭表层所形成的固化层有较好的塑性，加入膨润土作为快干剂，缩短成膜凝结时间；加入乙二醇作为降凝剂，可降低抑尘剂的凝固点，使得抑尘剂具有良好的低温分散性和流动性，在较低温度下也能正常使用。

本发明利用具有一定特性的无机、有机和高分子物质加水溶解而成，得到的产品为环保型流动液体，无味、无毒、无害、无腐蚀，不易燃，对煤质无影响，在列车或汽车装运煤炭时，通过喷淋***喷洒本剂，可使煤炭表面立即形成一层5~10mm厚的固化层，比一般煤炭抑尘剂凝结时间快30s以上，粘结强度和韧性高30~50%，可防止煤炭运输过程中风力大于七级以上的情形下粉尘的再扬起，在温度大于50℃或小于-20℃的情况下可保持粘结30d以上。总之，本发明所述煤炭抑尘剂，使用操作简单、生产制备方法简便，生产成本较低，便于作业实施并且符合环保要求，既可使运输单位和煤炭客户减少损失，也可有效保护环境，具有很好的社会效益和经济效益。

为了验证本发明所述煤炭抑尘剂的使用效果，委托山西省太原市质量技术监督检验测试所对本产品进行检验，所得的检测结果见表1：

注：（1）风蚀率测定方法：

①    取过20目筛的煤样6kg，在70~80℃的烘箱中烘1h；

②    取3个搪瓷托盘，平均分三份煤样分别加入；

③           分别用蜂窝喷洒器喷洒本液体抑尘剂于煤样表面10s时间，静置1h后称量，用煤样削减量除以风吹前的煤样量即得煤样风蚀率。

（2）固化层厚度测定：任取3处固化层，用游标卡尺分测其厚度，再算平均值即得。

此外，为了进一步验证该煤炭抑尘剂在实际应用中的效果，委托山西中阳钢铁有限公司焦化厂进行了试验。试验过程如下，同时分析汇报结果见实质审查参考资料，

2011年11月，在山西柳林县和中阳县进行运煤列车现场试验，在装满煤炭的每节车厢表面喷洒本发明所述抑尘剂约40kg，列车在运输过程中通过5条隧道约30km，行驶里程100km，气温在-20℃~+10℃之间变化，达到目的地后，未喷淋车辆的较大颗粒煤被风吹到车厢的两边，整个煤层高度下降50cm，而喷洒过抑尘剂车厢的煤炭表层固化层裂纹较少，固化层几乎不下降，煤炭基本无损失。

经始末测量数据推算，每节车厢煤炭损失100kg左右，50节车厢共减损煤炭5000kg，如果按煤炭保守价500元/t计算，共损失2500元。而煤炭抑尘剂每吨价格250元，一趟列车50节使用2000kg的煤炭抑尘剂，则使用成本为500元，减少损失2000元。

具体实施方式

实施例1：一种高性能煤炭抑尘剂的制备方法，所述煤炭抑制剂是由下列重量百分比的原料制成，羧乙基纤维素钠1.0%、羧丙基淀粉钠0.3%、双氧水2.0%、甘油0.4%、氯化钙3.0%、氟化钠1.0%、聚乙烯醇1.0%、乙二醇1.0%、邻苯二甲酸二丁酯0.2%、膨润土0.3%，其余为水；所述煤炭抑制剂的制备步骤如下：（1）先将羧乙基纤维素钠、羧丙基淀粉钠加水加热，使其完全溶解，再向其中加入双氧水进行氧化反应；（2）上述混合物反应完成后，向其中加入丙三醇进一步反应，同时加入氢氧化钠溶液调节溶液pH值为6.5~7.5；（3）反应完毕后，依次加入聚乙烯醇、氯化钙、氟化钠、邻苯二甲酸二丁酯、膨润土、乙二醇并加水搅拌，混匀即得本发明所述煤炭抑尘剂，粘度19.5mPa·s，风蚀率0.3%，固化层厚度13.9mm。

实施例2：一种高性能煤炭抑尘剂的制备方法，所述煤炭抑制剂是由下列重量百分比的原料制成，羧乙基纤维素钠11.5%、羧丙基淀粉钠0.5%、双氧水2.5%、甘油0.2%、氯化钙2.0%、氟化钠1.5%、聚乙烯醇0.5%、乙二醇0.5%、邻苯二甲酸二丁酯0.5%、膨润土0.5%，其余为水；所述煤炭抑制剂的制备步骤如下：（1）先将羧乙基纤维素钠、羧丙基淀粉钠加水加热，使其完全溶解，再向其中加入双氧水进行氧化反应；（2）上述混合物反应完成后，向其中加入丙三醇进一步反应，同时加入氢氧化钠溶液调节溶液pH值为6.5~7.5；（3）反应完毕后，依次加入聚乙烯醇、氯化钙、氟化钠、邻苯二甲酸二丁酯、膨润土、乙二醇并加水搅拌，混匀即得本发明所述煤炭抑尘剂，粘度18mPa·s，风蚀率0.5%，固化层厚度17mm。

实施例3：一种高性能煤炭抑尘剂的制备方法，所述煤炭抑制剂是由下列重量百分比的原料制成，羧乙基纤维素钠1.3%、羧丙基淀粉钠0.3%、双氧水2.3%、甘油0.4%、氯化钙2.5%、氟化钠1.2%、聚乙烯醇0.8%、乙二醇1.0%、邻苯二甲酸二丁酯0.4%、膨润土0.4%，其余为水；所述煤炭抑制剂的制备步骤如下：（1）先将羧乙基纤维素钠、羧丙基淀粉钠加水加热，使其完全溶解，再向其中加入双氧水进行氧化反应；（2）上述混合物反应完成后，向其中加入丙三醇进一步反应，同时加入氢氧化钠溶液调节溶液pH值为6.5~7.5；（3）反应完毕后，依次加入聚乙烯醇、氯化钙、氟化钠、邻苯二甲酸二丁酯、膨润土、乙二醇并加水搅拌，混匀即得本发明所述煤炭抑尘剂，粘度21.5mPa·s，风蚀率0.3%，固化层厚度13.5mm。

实施例4：一种高性能煤炭抑尘剂的制备方法，所述煤炭抑制剂是由下列重量百分比的原料制成，羧乙基纤维素钠1.4%、羧丙基淀粉钠0.4%、双氧水2.4%、甘油0.3%、氯化钙2.8%、氟化钠1.3%、聚乙烯醇0.6%、乙二醇0.8%、邻苯二甲酸二丁酯0.3%、膨润土0.3%，其余为水；所述煤炭抑制剂的制备步骤如下：（1）先将羧乙基纤维素钠、羧丙基淀粉钠加水加热，使其完全溶解，再向其中加入双氧水进行氧化反应；（2）上述混合物反应完成后，向其中加入丙三醇进一步反应，同时加入氢氧化钠溶液调节溶液pH值为6.5~7.5；（3）反应完毕后，依次加入聚乙烯醇、氯化钙、氟化钠、邻苯二甲酸二丁酯、膨润土、乙二醇并加水搅拌，混匀即得本发明所述煤炭抑尘剂，粘度14mPa·s，风蚀率0.1%，固化层厚度16mm。

实施例5：一种高性能煤炭抑尘剂的制备方法，所述煤炭抑制剂是由下列重量百分比的原料制成，羧乙基纤维素钠1.2%、羧丙基淀粉钠0.3%、双氧水2.2%、甘油0.4%、氯化钙2.4%、氟化钠1.1%、聚乙烯醇0.9%、乙二醇0.6%、邻苯二甲酸二丁酯0.2%、膨润土0.5%，其余为水；所述煤炭抑制剂的制备步骤如下：（1）先将羧乙基纤维素钠、羧丙基淀粉钠加水加热，使其完全溶解，再向其中加入双氧水进行氧化反应；（2）上述混合物反应完成后，向其中加入丙三醇进一步反应，同时加入氢氧化钠溶液调节溶液pH值为6.5~7.5；（3）反应完毕后，依次加入聚乙烯醇、氯化钙、氟化钠、邻苯二甲酸二丁酯、膨润土、乙二醇并加水搅拌，混匀即得本发明所述煤炭抑尘剂，粘度16mPa·s，风蚀率0.2%，固化层厚度15mm。

Claims (1)

1.一种高性能煤炭抑尘剂的制备方法，其特征是所述煤炭抑制剂是由下列重量百分比的原料制成，

羧乙基纤维素钠1.0~1.5%、羧丙基淀粉钠0.3~0.5%、双氧水2.0~2.5%、甘油0.2~0.4%、氯化钙2.0~3.0%、氟化钠1.0~1.5%、聚乙烯醇0.5~1.0%、乙二醇0.5~1.0%、邻苯二甲酸二丁酯0.2~0.5%、膨润土0.3~0.5%，其余为水；

所述煤炭抑制剂的制备步骤如下：

（1）先将羧乙基纤维素钠、羧丙基淀粉钠加水加热，使其完全溶解，再向其中加入双氧水进行氧化反应；

（2）上述混合物反应完成后，向其中加入丙三醇进一步反应，同时加入氢氧化钠溶液调节溶液pH值为6.5~7.5；

（3）反应完毕后，依次加入聚乙烯醇、氯化钙、氟化钠、邻苯二甲酸二丁酯、膨润土、乙二醇并加水搅拌，混匀即得本发明所述煤炭抑尘剂。