一種環保型的高潤溼性抑塵劑及其製備方法與流程
2024-04-13 09:12:05
1.本發明屬於礦井防塵用抑塵劑技術領域，具體地是涉及一種環保型的高潤溼性抑塵劑及其製備方法。
背景技術：
2.煤炭能源在我國能源結構中仍處於重要地位，隨著國家對於環境汙染的嚴格把控，對於如何實現煤炭的清潔生產尤其重要。其中，煤在開採、粉碎、篩選、運輸、儲存和煤巖破碎等過程中都會產生大量煤塵，井下煤塵濃度可高達1400mg/m3以上，因此，煤塵防治仍是煤炭行業亟需解決的問題。煤塵不僅會加劇儀器的損耗，更嚴重的是威脅井下工作者的生命安全，造成塵肺病等職業病。據統計，截止2021年底，累計報告職業病超90萬例，其中，職業性塵肺病例約佔報告職業病病例總數的50％，因此，煤塵對環境和人體的汙染問題亟待解決。
3.煤塵防治往往是以煤層注水為基礎，在源頭上減少煤塵產量，但隨著煤層開採深度增加，煤層越來越難以潤溼，煤層注水效果較差。為提高抑塵效果，往往通過採取化學抑塵的方式來進一步降低煤塵量。
4.近年來，化學抑塵技術得到明顯發展，部分化學抑塵劑對煤塵具有一定的降塵抑塵效果，如申請公布號為cn112321771a的中國專利《一種用於煤層注水高效滲透潤溼型增潤劑及其製備方法》中公開了一種用於煤層注水高效滲透潤溼型增潤劑，其原料組成為：1.25％的羥乙基纖維素、2.5％～4.5％的硬脂醯丙烯酸甲酯、1％～3％的丙烯醯胺、0.1％～0.5％的引發劑、0.0～0.5％的滲透劑、0.0～0.5％的潤溼劑以及水。該發明中採用了1％～3％的丙烯醯胺，丙烯醯胺本身具有一定的毒性，當抑塵劑噴灑時，會對工作人員的神經系統造成損傷。申請公布號為cn112111247a的中國專利《一種環保潤溼型抑塵劑及其製備方法、使用方法和應用》中公開了一種環保潤溼型抑塵劑，所述環保潤溼型抑塵劑按質量百分含量為100％計，包括：非離子型表面活性劑2％～10％、兩性離子型表面活性劑2％～5％、無機鹽助劑0.01％～1％、吸溼劑0.2％～1.5％和餘量的水，其中，所述非離子型表面活性劑包括烷基糖苷和脂肪醇聚氧乙烯醚；所述兩性離子型表面活性劑包括卵磷脂。在保證潤溼性的前提下，烷基糖苷和脂肪醇聚氧乙烯醚的濃度為2％～10％，原料用量較多，造成抑塵劑成本過高。在抑塵劑粘度方面，缺少粘結性物質，難以使空氣中的煤塵聚結成團從而沉降。
技術實現要素：
5.本發明就是針對上述問題，彌補現有技術的不足，提供一種環保型的高潤溼性抑塵劑，所述抑塵劑按質量百分含量總和為100％計，由下述組分組成：
[0006][0007]
本發明中所述的滲透劑為琥珀酸二辛酯磺酸鈉。
[0008]
優選地，所述抑塵劑按質量百分含量總和為100％計，由下述組分組成：
[0009][0010]
優選地，所述抑塵劑按質量百分含量總和為100％計，由下述組分組成：
[0011][0012][0013]
優選地，所述抑塵劑按質量百分含量總和為100％計，由下述組分組成：
[0014][0015]
優選地，所述抑塵劑按質量百分含量總和為100％計，由下述組分組成：
[0016][0017]
本發明的另一個目的是提供一種環保型的高潤溼性抑塵劑的製備方法，所述製備方法的具體步驟如下：將海藻酸鈉與水混合後得到海藻酸鈉溶液，將海藻酸鈉溶液放入磁力攪拌器中，在70℃下進行攪拌，攪拌至海藻酸鈉溶液呈粘稠狀，得海藻酸鈉粘稠狀溶液，再加入滲透劑與脂肪酸甲酯磺酸鈉，得中間產物，向中間產物中加入氯化鈉，攪拌溶解後得到抑塵劑，其中抑塵劑中的脂肪酸甲酯磺酸鈉、滲透劑、海藻酸鈉、氯化鈉、水的質量百分含量總和為100％計，質量百分含量如下：
[0018][0019][0020]
本發明抑塵劑是以脂肪酸甲酯磺酸鈉和滲透劑為原料，海藻酸鈉作為粘結劑，氯化鈉作為離子添加劑，採用復配的方式製備而成。
[0021]
本發明有益效果：
[0022]
(1)本發明提供了一種環保型的高潤溼性抑塵劑，其具有獨特的親水與親油基團，在溶液的表面能定向排列。脂肪酸甲酯磺酸鈉作為表面活性劑的分子結構具有兩親性：一端為親水基團，另一端為疏水基團；其碳鏈具有親油性，會與煤分子表面大量的疏水性基團芳香烴和環烷烴發生吸附。抑塵劑中的其他組分在海藻酸鈉分子的作用下形成獨特的層狀網鏈狀結構，捕集水分子並吸附在煤分子表面。
[0023]
(2)本發明中所使用的脂肪酸甲酯磺酸鈉是一種陰離子表面活性劑，含氧官能團豐富，親水性較好，使煤塵更容易潤溼，同時也能夠使液體形成均勻穩定的分散體系，有效降低水溶液的表面張力，更好地達到降塵效果；本發明所用的滲透劑琥珀酸二辛酯磺酸鈉也是一種活性良好的表面活性劑，其官能團位於整體碳鏈中央，其表面活性較好，滲透性、潤溼性優異；本發明中的離子添加劑氯化鈉，可以中和表面活性劑親水基的電荷，減小膠束擴散的雙電層厚度，減弱表面活性劑極性基間的相互排斥作用力，進而進一步提高潤溼性；本發明所用的海藻酸鈉，通過分子鏈伸展，形成網鏈狀結構，通過捕集水分子，從而進一步提高了煤塵的親水性；因此本發明的高潤溼性的抑塵劑按3:1000的配比溶於水後形成抑塵劑溶液，通過噴灑抑塵劑溶液，使煤粉顆粒在空氣中的凝結沉降速度得到極大提高，從而達到更好的降塵率並且降低了成本。
[0024]
(3)本發明所製備的抑塵劑中的脂肪酸甲酯磺酸鈉含有較為豐富的含氧官能團，與海藻酸鈉形成的網鏈結構聯合作用下，產品達到較好的抑塵效果。本發明的抑塵劑對煤塵接觸角小、表面張力低，在保證較高潤溼性的前提下具有一定的粘度。本發明的抑塵劑對身體和環境無毒無害、潤溼性強、保水效果好、抑塵效果顯著，能有效捕集和粘黏煤塵顆粒，應用前景好。
附圖說明
[0025]
圖1是本發明一種環保型的高潤溼性抑塵劑的製備方法的工藝流程圖。
具體實施方式
[0026]
為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施方式，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0027]
本發明所選原料均可通過商業渠道購買獲得。
[0028]
如圖1所示，將海藻酸鈉與水混合後得到海藻酸鈉溶液，將海藻酸鈉溶液放入磁力攪拌器中，在70℃下進行攪拌，轉速為1000rpm，攪拌海藻酸鈉溶液至粘稠狀，得海藻酸鈉粘稠狀溶液，再加入琥珀酸二辛酯磺酸鈉與脂肪酸甲酯磺酸鈉，得中間產物，向中間產物中加入離子增效劑氯化鈉，攪拌溶解後得到本發明的環保潤溼型抑塵劑。
[0029]
其中脂肪酸甲酯磺酸鈉、琥珀酸二辛酯磺酸鈉、海藻酸鈉、氯化鈉、水的質量百分含量見下述實施例。
[0030]
實施例1
[0031]
脂肪酸甲酯磺酸鈉0.1％，琥珀酸二辛酯磺酸鈉0.08％，海藻酸鈉0.1％，氯化鈉0.6％，餘量為水。
[0032]
實施例2
[0033]
脂肪酸甲酯磺酸鈉0.3％，琥珀酸二辛酯磺酸鈉0.2％，海藻酸鈉0.3％，氯化鈉0.8％，餘量為水。
[0034]
實施例3
[0035]
脂肪酸甲酯磺酸鈉0.2％，琥珀酸二辛酯磺酸鈉0.13％，海藻酸鈉0.15％，氯化鈉0.6％，餘量為水。
[0036]
實施例4
[0037]
脂肪酸甲酯磺酸鈉0.18％，琥珀酸二辛酯磺酸鈉0.1％，海藻酸鈉0.12％，氯化鈉0.7％，餘量為水。
[0038]
實施例5
[0039]
脂肪酸甲酯磺酸鈉0.14％，琥珀酸二辛酯磺酸鈉0.08％，海藻酸鈉0.10％，氯化鈉0.65％，餘量為水。
[0040]
本發明還採用了實驗室試驗及現場工業試驗結合的方法對本發明方法製備的抑塵劑的抑塵性能進行了測定。其中，現場工業試驗能夠更加宏觀的反應降塵劑的實際降塵效果。
[0041]
以下是對實施例3、實施例4與實施例5製備的抑塵劑進行的實驗室試驗與在某煤
礦綜採工作面的現場測試結果。
[0042]
測試方法及結果如下：
[0043]
1、實驗室試驗：通過ztzl2000表面張力儀進行表面張力測定。
[0044]
表1實驗室表面張力測試結果
[0045][0046]
經測試，實施例3、實施例4與實施例5製備得到的抑塵劑的表面張力平均值為27.15mn/m，與清水的表面張力平均值相比，潤溼性提高了62.22％，具有較好的潤溼效果。
[0047]
2、現場工業試驗：測試對象為某煤礦綜採工作面，測試條件為未採用任何防塵措施的條件、僅採用清水噴霧和在清水中添加本發明實施例3、實施例4、實施例5製得的抑塵劑的條件進行噴霧，其粉塵數據結果如表2所示。
[0048]
表2採用不同措施時某煤礦綜採工作面測定的粉塵數據
[0049][0050]
從表2中可以計算得出，使用了實施例3、實施例4、實施例5製得的抑塵劑與清水混合進行噴霧時，某煤礦綜採工作面的全塵平均降塵率分別為58.31％，64.21％，71.17％，呼塵平均降塵率分別為56.04％，64.97％，75.46％；僅採用清水噴霧時全塵平均降塵率為43.93％，僅採用清水噴霧時呼塵平均降塵率為49.15％；採用實施例3、實施例4、實施例5製得的抑塵劑進行噴霧的全塵平均降塵率與僅採用清水噴霧相比分別提高了：14.38％，20.28％，27.24％，採用實施例3、實施例4、實施例5製得的抑塵劑進行噴霧的呼塵平均降塵率與僅採用清水噴霧相比分別提高了6.89％、15.82％、26.31％，降塵效率得到提高。其中，全塵平均降塵率為迎頭處、司機處、距迎頭20m處、距迎頭30m處、距迎頭40m處的全塵降塵率的平均值；呼塵平均降塵率為迎頭處、司機處、距迎頭20m處、距迎頭30m處、距迎頭40m處的呼塵降塵率的平均值。
[0051]
可以理解的是，以上關於本發明的具體描述，僅用於說明本發明而並非受限於本發明實施例所描述的技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本發明的保護範圍之內。