一種磷礦山路面生態抑塵技術的製作方法

2023-06-05 13:35:46

一種磷礦山路面生態抑塵技術的製作方法
【專利摘要】本發明抑塵技術中抑塵劑的各個組分的質量百分比如下：羧甲基纖維素0.10-3.00%、聚丙烯酸鈉0.05-1.50%、丙三醇0.01-1.00%。施用前，將三者於水中浸泡後或直接攪拌溶解即可。本發明的有益效果是，將凝並、吸溼和保水有效結合，抑塵時間長，性價比高，技術工藝及操作簡單，獨立組分及其溶液無任何毒副作用和腐蝕作用，抑塵作用期過後能在自然界很快生化降解，無任何二次汙染，並可適當改良水土環境。此抑塵劑除用於礦山道路厚大粉塵的抑制外，還可用於城市道路、廣場，建築場地，車站碼頭等粉塵的抑制，幾乎不受場地限制，具有廣泛的應用性。
【專利說明】一種磷礦山路面生態抑塵技術
[0001]【技術領域】:
本發明涉及一種主要用於路面厚大粉塵控制的抑塵劑，可用於礦山路面、生產場地、城市道路廣場及車站碼頭等的粉塵控制的生態型抑塵劑及其製備方法。
[0002]【背景技術】:
目前，國內外常見的抑塵技術方法除普通灑水以及採用噴霧、超聲波及靜電水等灑水抑塵外，還有噴灑溼潤劑、固體/液體吸溼劑、粘塵劑、高倍吸水樹脂以及複合型抑塵劑幾種。中、美、日、瑞典、德、俄、澳大利亞等國都開展了對抑塵劑的研究。近10年來，隨著高分子精細化工技術的發展，在超強吸水劑方面已取得進展。但是，還普遍存在功能單一或價格高昂或存在毒理特性、腐蝕性、難降解和二次汙染等弊端。如以原油、浙青和渣油等作基料的抑塵劑雖具有較強的黏結性，但不能吸溼保水，不能適應環境溫度的變化，且具有毒性、難生化降解；以CaCl2、MgCl2等滷化物和硫酸銨、碳酸氫鈉等無機鹽加表面活性劑如脂肪酸、十二烷基磺酸鈉等作溼潤劑以及採用超強吸水劑如聚丙烯酸鈉等抑塵劑雖具有較強的吸水性，但黏結性差，且存在毒性、腐蝕性、揮發性和難生化降解等問題。近年來研製的生態型抑塵劑將黏結、凝並、吸溼與保水等綜合性能結合起來，可生化降解，無任何毒副作用，噴灑無二次揚塵，固結路面，並可適當調節水土酸鹼環境，抑塵劑性能及環境效果顯著增強，使得抑塵方法達到了全新的水平。但此類抑塵劑的成本還是相對較高，配置時需要充分攪拌，需要增加相應的攪拌裝置與設施。
[0003]
【發明內容】
:
為了克服前述方法中存在毒性、腐蝕性、難生化降解等二次汙染環境以及現有抑塵劑功能單一，性價比偏低，特別是自適應差，工藝較複雜等問題，本發明在已有生態型抑塵劑的基礎上提供一種針對露天磷礦弱酸性環境本底條件的新型抑塵劑配方與技術，該抑塵劑除具有生態型抑塵劑所有的優良特性外，還具有高黏結凝並及優良的表面張力特性，靜電捕捉粉塵並吸收汽車尾氣中的有害氣體與固體顆粒；可自動適應環境溫度，增強吸溼和保水性能；簡易高效的製備及噴灑工藝。
[0004]本發明的技術方案是:該抑塵技術由一種新型生態型抑塵劑及其製備技術組成。該抑塵劑由黏結、吸溼和保水三個主要部分組成的水溶液膠體，為電解質溶液。其一，黏結因子。該因子具有很強的黏結性，能將細小的粉塵顆粒凝並成較大的顆粒並具有良好的固結強度。從而，減少粉塵的揚起率和地面(土質或水泥質)的抗輾壓性。同時，吸附尾氣排放中的固體顆粒並發生凝並效果。該因子在水溶液中同時也是一種陰離子型聚電解質。其二，吸溼因子。該因子具有很強的吸溼性，能吸收空氣中的水份，維持抑塵路面的溼潤。從而，增加粉塵顆粒的單重，減少揚塵。特別是當晚間氣溫降低，日間所蒸發的水份降臨地表，路面在吸溼因子親 水基的作用下，充分吸溼，使蒸發的水份得到及時補充，從而增強抑塵的時效性。此外，該因子也是一種強吸水因子，可增大溶液的含水率，這有利於持續乾燥、夜間大氣水分極低環境下的抑塵。該因子的水溶液也是一種陽離子型電解質。其三，保水因子。該因子的作用是在被水包圍的粉塵顆粒表面形成一層分子膜，以降低水份的蒸發速度，減少地面抑塵層的水份流失。同時，形成的分子膜可吸收硫化氫、氰化氫及二氧化硫等尾氣。[0005]所配置的抑塵劑溶液，按照電量的動態平衡理論，其配置的溶液整體對外為非電性，但其某一部分在某一時間卻具有帶電性，噴灑抑塵劑總是帶有一定的電荷，由於噴灑劑的電荷特性與黏結性共同對具有電荷特性的粉塵顆粒及尾氣顆塵產生電荷吸附、黏結和凝並效應。
[0006]根據粉塵的高比電阻及電荷特性，可以在系統外給溶液施加額外電場，使之產生所需靜電荷。使溶液生成靜電的基本原理是將溶液置於靜電場之下或讓溶液流過靜電場區域。因此，通過靜電處理的抑塵劑溶液具有黏結、吸溼、保水及電荷的綜合性能，並通過濃度的合理配置獲得優良表面張力，使溶液具有抗漫散性，並不失流動性。
[0007]抑塵劑中黏結因子為羧甲基纖維素(Caboxy Methyl Cellulose簡稱CMC)，是一種白色或微黃色絮狀纖維粉末，無嗅、無味、無毒；易溶於冷水或熱水，形成具有一定粘度的透明溶液，為陰離子型線性高分析，屬聚電解質，溶液為中性或微鹼性，耐酸耐鹼，易黏結、成膜、持水；在抑塵劑中，該組分的含量為0.10-3.00%。吸溼因子為聚丙烯酸鈉(SodiumPolyacrylate),白色絮狀粉末,易溶於水為粘狀透明液，可電離，無腐蝕、無毒，具有極強的吸水與吸溼性，在抑塵劑中該組分的含量為0.05-1.50%。保水因子為丙三醇(Glycerine，亦稱甘油)，為無色液體，其含量為0.01-1.00%。
[0008]製備抑塵劑時，採用即用即配的水壓衝溶方法。以清潔淡水為溶劑，按溶液總重量和配比計算三組分的重量，先在配置容器中加入部分水溶液，並將黏結因子、吸溼因子、保水因子一次性加入水溶液中，然後採用壓力水衝溶，工作水壓為0.10-0.40MPa，衝溶完成後再將加足水量稀釋至100%，採用普通灑水車進行噴灑或給抑塵劑施加外部靜電荷，移動式靜電發生系統由水箱1、注閥2、電極3、電極棒4、電極7及靜電發生器8組成，電極棒4上焊接有一系列電暈針(鋼針)5,在電極棒4兩端安裝絕緣6。在給抑塵劑施加靜電荷時,先將電源開關9斷開，然後，將電極棒4從注水閥2垂直插入水箱1，應避免鋼針與水箱接觸造成短路，按圖2連接電路，外部電源為220V/60HZ交流電，檢查無誤後，接通電源開關9，通電1-5分鐘後斷開電源。靜電發生器高壓為1-50，000V。此外，亦可採用固定式靜電生成系統，使抑塵劑在固定池內通過靜電場，即可使抑塵劑產生外加靜電荷。將連接水箱的電極接地，可使抑塵劑溶液產生單一極性的靜電荷。
[0009]製備後抑塵劑的性能指標為:(1)ρΗ值:7.2-8.5 ;(2)黏度≤20000mpas ; (3)耐高溫≤45°C ;25°C恆溫下72小時的蒸發量27.86%，60°C恆高溫下達到含水率4%時的抗蒸發時間為295min ； (4)提高飽和吸水率:提高粉塵的飽和吸水率23.86% ；(5)降低滲透率:粉塵在自然條件下的入滲速率平均為12.66mm/min，在抑塵劑下為7.92mm/min，提高了粉塵的表面吸附作用，吸溼保水時間長；(6)提高抗研磨性:採用RK/XPM - Φ 120X3型三頭研磨機，轉速220 r/min，將噴灑塵樣經101FA-1型電熱鼓風乾燥箱高溫烘乾，連續研磨10秒鐘，經150目標準分析篩連續振蕩篩分I min，然後用電子天平(JA21002)稱量篩餘量，獲得篩餘量所佔百分比即抗研磨度為71.82% ；(7)對細小粉塵具有強黏結作用，固結路面，可防止灑水對泥質路面造成的衝洗破壞；(8)採用BZY-101自動表面張力儀，表面張力為60.7mN/m,具有防漫散、黏結和電荷吸附特性，消除噴灑時的二次揚塵。
[0010]本實施例採用液體噴灑方式施用，無須增加抑塵劑配製設施，直接在灑水車內衝溶，配製時間與灑水加注水防塵相當。
[0011]本發明的有益效果是，除具有黏結、吸溼及保水功能外，還將黏結、吸附、衝溶技術和靜電生成技術有效結合，抑塵時間長，性價比高，技術工藝及操作簡單，獨立組分及其溶液無任何毒副作用和腐蝕作用，在自然界可生化降解，無任何二次汙染。此抑塵技術除用於礦山土質道路厚大粉塵的抑制外，還可用於城市道路、廣場，建築場地，車站碼頭及散體堆場等粉塵的抑制，幾乎不受場地限制，具有廣泛的應用性。該發明已在雲南磷化集團股份有限公司下屬露天礦山運輸公路、採場及放礦平臺厚大粉塵的土質場地進行工業應用。實踐表明，噴灑一次(0.2-1.0 lit/m2)後，抑塵有效時間為3天以上，空氣品質全部達到二級或三級標準，並且大大減少噴灑的人力、物力和財力消耗，降低礦石的單位成本。
[0012]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發明的抑塵劑製備工藝圖。
[0013]圖2為本發明的移動式靜電生成示意圖。
[0014]圖中，1.水箱，2.注水閥，3.電極，4.電極綁，5.電暈針，6.絕緣，7.電極，
8.靜電發生器，9.電源開關。
[0015]【具體實施方式】:
實施例1:用於土質道路及工業場地。
[0016]取羧甲基纖維素1.0kg、聚丙烯酸鈉0.5kg、丙三醇0.5kg加入98kg水中，常溫下充分攪拌15-20分鐘即製備成IOOkg抑塵劑。在抑塵劑中，羧甲基纖維素的含量為1.0%，聚丙烯酸鈉為0.5%，丙三醇為0.5%，水為98%。採用0.1-0.4MPa壓力水衝溶。亦可先按比例配製到溶液總重，再用0.1-0.4MPa壓縮空氣管衝溶，完全溶解後抑塵劑即製備完成。此時，製備好的抑塵劑可灌裝入灑水車或其他噴灑設備實現噴灑。
[0017]實施例2:用於街道及水泥`公路。
[0018]取羧甲基纖維素0.1kg、聚丙烯酸鈉0.2kg、丙三醇0.1kg加入99.6kg水中，常溫下充分衝溶10-15分鐘即製備成IOOkg抑塵劑。在抑塵劑中，羧甲基纖維素的含量為0.1%，聚丙烯酸鈉為0.2%，丙三醇為0.1%，水為99.6%。其他同實施例(I)。
[0019]實施例3:用於室內水泥地面及砌面。
[0020]取羧甲基纖維素0.1kg、聚丙烯酸鈉0.1kg、丙三醇0.05kg加入99.75kg水中，常溫下充分衝溶10-15分鐘即製備成IOOkg抑塵劑。在抑塵劑中，羧甲基澱粉的含量為0.1%，碳酸氫鈉為0.1%，丙三醇為0.05%，水為99.75%。其他同實施例(I)。
[0021]如圖2所示，在以上實施例中，給抑塵劑施加外部靜電荷，移動式靜電發生系統由水箱1、注水閥2、電極3、電極棒4、電極7及靜電發生器8組成，電極棒4上焊接有一系列電暈針(鋼針)5,在電極棒4兩端安裝絕緣6。在給抑塵劑施加靜電荷時,先將電源開關9斷開，然後，將電極棒4從注水閥2垂直插入水箱I，應避免鋼針與水箱接觸造成短路，按圖2連接電路，外部電源為220V/60HZ交流電，檢查無誤後，接通電源開關9，通電1_5分鐘後斷開電源。靜電發生器高壓為1-50，000V。此外，亦可採用固定式靜電生成系統，使抑塵劑在固定池內通過靜電場，即可使抑塵劑產生外加靜電荷。將連接水箱的電極接地，可使抑塵劑溶液產生單一極性的靜電荷。
[0022]應用實例:
本抑塵方法曾在雲南磷化集團有限公司下屬晉寧礦運輸主幹公路、排土場運輸公路、卸礦平臺及採場進行實施。上述公路當時承擔採區的運礦、採剝廢石以及人員輸送；而卸礦平臺則承擔礦區的全部含原礦卸礦任務，礦區採、剝、運、卸均為3班24小時連續作業，礦山採用大噸位沃爾沃(自重29t，載重90t，全重120t)運輸。當時正值旱季，連續乾旱4月，氣溫高達30攝氏度，風力最大達4-6級。實施時,採用30t灑水車噴灑，單次噴灑公路長度lkm，路面寬25m，使用抑塵劑為12500千克。每噴灑I次，可抑塵3天以上，全部達到二級或三級環境質量標準。在`上述地段或場地已累計噴灑85000千克。
【權利要求】
1.一種磷礦山路面生態抑塵技術，其特徵在於:該抑塵技術中抑塵劑的各個組分的質量百分比如下:羧甲基纖維素0.10-3.00%、聚丙烯酸鈉0.05-1.50%、丙三醇0.01-1.00%，其餘為水；在實施前，抑塵劑為三種獨立的組分；實施時，用水作溶劑，製備成相應配比的溶液。
2.根據權利要求1所述的磷礦山路面生態抑塵技術，其特徵是:所述抑塵劑各組分在實施前，可按組分獨立儲存，亦可按配比製備成溶液儲存。
3.根據權利要求1所述的磷礦山路面生態抑塵技術，其特徵是:所述抑塵劑溶液為一種電解質，具有黏結和電荷吸附特性；根據環境本底條件，通過移動式靜電發生系統給溶液施加的靜電荷。
4.一種如權利要求1所述的生態型抑塵劑的製備方法，其特徵是:按溶液總重量和配比計算三組分和水的重量，先在配置容器中加入部分水，並將稱取好的羧甲基纖維素、聚丙烯酸鈉和丙三醇一次性加入水溶液中，採用壓力水衝溶，工作水壓為0.10-0.40MPa，衝溶完成後再將加足水量稀釋至100%，所述壓力水衝溶採用壓力水槍衝溶或壓縮空氣管發泡衝溶。`
【文檔編號】C09K3/22GK103694959SQ201310713555
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】譚卓英, 李耀基, 劉文靜, 張暉, 李季陽, 李小雙, 劉正文, 臺國光, 王莉, 王孟來, 鄧兵傑, 李瑩, 齊寬, 邱海濤 申請人:北京科技大學