一种煤炭抑尘剂及其制备方法与流程

本发明属于粉尘治理，具体地，本发明涉及一种煤炭抑尘剂及其制备方法。

背景技术：

1、随着露天煤矿的不断开采，我国多数露天煤矿已进入凹陷开采阶段，需要大型车辆进行运输，露天矿区煤堆及机械作业区均存在粉尘严重超标问题。露天矿区粉尘超标会显著降低视距，影响驾驶安全。此外，高浓度粉尘也会严重影响工人的身体健康，造成职业病危害。因此，对露天矿区进行粉尘治理已成为当务之急。

2、抑尘的常规方法主要包括：加盖防护网、洒水抑尘和喷洒抑尘剂抑尘。综合抑尘效果和治理成本，喷洒抑尘剂抑尘是当前最优的治理方式。目前，露天煤矿中应用最多的化学抑尘剂主要是高分子抑尘剂，其主要成分是羧甲基纤维素，并复配一定添加剂研制而成。但由于羧甲基纤维素是一种溶胀型纤维素，水溶解后具有较高黏度，因此这类抑尘剂体系存在的最大问题是难以平衡渗透性和结壳强度。当该类抑尘溶液黏度较大时，喷洒后其抑尘效果较好，但渗透速度慢，在无光照或低温环境下尤其明显；当黏度较小时，渗透速度较快，但结壳厚度小、强度低，抑尘效果差。此外，该类抑尘剂存在的另一问题是，结壳速度严重依赖温度，在无光照或低温下喷洒后，结壳速度非常慢。因此，露天煤矿亟需一种高渗透、强结壳的抑尘剂。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明实施例提出一种煤炭抑尘剂及其制备方法。

2、本发明实施例一方面提出一种煤炭抑尘剂，包括a组分和b组分，所述a组分与所述b组分的质量比为(0.95-1.05):(0.95-1.05)；

3、所述a组分包括如下质量份数的各组分：10-15份改性羧甲基纤维素、10-15份硅溶胶、6-10份聚醚多元醇、3-6份异氰酸酯、1-3份表面活性剂；

4、所述b组分包括如下质量份数的各组分：40-50份自来水、0.05-0.1份催化剂。

5、本发明实施例通过优化抑尘剂的组成，使其在具有高渗透的同时，还具有强结壳能力，抑尘效果较好，可以有效避免煤炭在开采、储运过程中的粉尘污染。

6、在一些实施例中，所述改性羧甲基纤维素是由包括如下步骤的方法制备得到：

7、s1，将羧甲基纤维素钠与硫酸溶液搅拌混合，经抽滤后得到羧甲基纤维素；

8、s2，将所述步骤s1得到的所述羧甲基纤维素先利用水搅拌洗涤、抽滤；再利用乙酸洗涤、抽滤；之后再采用丁酸洗涤、抽滤；

9、s3，将所述步骤s2洗涤后得到的所述羧甲基纤维素进行活化处理，随后待其温度降至0-5℃，再加入乙酸酐、丁酸酐和浓硫酸的混合液，进行加热反应；

10、s4，向所述步骤s3得到的反应产物中加入乙酸水溶液，进行升温反应；之后再加入乙酸镁、乙酸和去离子水的混合溶液，随后再将混合物加入水中搅拌沉析，并用水洗涤，干燥后即得所述改性羧甲基纤维素。

11、进一步地，所述步骤s1中，所述羧甲基纤维素钠与所述硫酸溶液的质量比为(45-55):1，优选为50:1；

12、优选地，所述硫酸溶液的浓度为0.05-0.2mol/l，优选为0.1mol/l；

13、和/或，所述搅拌混合的温度为室温，搅拌混合的时间为20-30min。

14、进一步地，所述步骤s3中，所述活化处理的温度为25-30℃，活化处理的时间为1-3h；

15、和/或，所述乙酸酐、所述丁酸酐与所述浓硫酸的质量比为1:(1.5-2.5):1，优选为1:2:1；

16、和/或，所述加热反应的过程为：先升温至55-65℃，反应1.5-2h；然后再升温至70-75℃，反应0.5-1h。

17、进一步地，所述步骤s4中，所述升温反应的反应温度为80-90℃，反应时间为2-3h；

18、和/或，所述乙酸镁、所述乙酸与所述去离子水的质量比为10:20:(65-75)，优选为10:20:70；

19、和/或，所述干燥的温度为80-100℃，干燥时间为0.5-2h。

20、在一些实施例中，所述聚醚多元醇包括ed-28和mn-3050df的混合物；

21、优选地，所述ed-28与所述mn-3050df的质量比为(1.5-2.5):(2.5-3.5)，优选为2:3。

22、在一些实施例中，所述异氰酸酯包括二环己基甲烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或两种的混合物。

23、在一些实施例中，所述表面活性剂包括烷基糖苷apg0810、apg1214、apg0814、apg0816、apg1216中的至少一种。

24、在一些实施例中，所述催化剂包括2-氨基-氟苄胺和异辛酸铋的混合物；

25、优选地，所述2-氨基-氟苄胺与所述异辛酸铋的质量比为(1.5-2.5):(0.5-1.5)，优选为2:1。

26、本发明实施例另一方面还提出了一种煤炭抑尘剂的制备方法，包括如下步骤：

27、将改性羧甲基纤维素、硅溶胶、聚醚多元醇、异氰酸酯、表面活性剂混匀，得到a组分；

28、将自来水与催化剂混匀，得到b组分。

29、前述针对煤炭抑尘剂所描述的特征和优点，同样适用于煤炭抑尘剂的制备方法，在此不再赘述。

30、本发明实施例所具有的优点和有益效果为：

31、1)在无光照时，本发明实施例中的抑尘剂喷洒至表面干燥时间约5-6min，而传统羧甲基纤维素抑尘剂约60-90min，渗透速度提高了10倍；

32、2)传统羧甲基纤维素抑尘剂结壳厚度约5mm，而本发明实施例中的抑尘剂结壳厚度约20mm，提高了4倍；

33、3)本发明实施例中的抑尘剂结壳后壳体强度高，且具有一定韧性，且其风蚀率小于0.3％，相比于传统羧甲基纤维素抑尘剂风蚀率为1％左右，风蚀率更小，抑尘效果更好；

34、4)本发明实施例中的抑尘剂自带发热功能，结壳受光照和温度影响小，在低温下仍可快速结壳。

技术特征：

1.一种煤炭抑尘剂，其特征在于，包括a组分和b组分，所述a组分与所述b组分的质量比为(0.95-1.05):(0.95-1.05)；

2.根据权利要求1所述的煤炭抑尘剂，其特征在于，所述改性羧甲基纤维素是由包括如下步骤的方法制备得到：

3.根据权利要求2所述的煤炭抑尘剂，其特征在于，所述步骤s1中，所述羧甲基纤维素钠与所述硫酸溶液的质量比为(45-55):1；

4.根据权利要求2所述的煤炭抑尘剂，其特征在于，所述步骤s3中，所述活化处理的温度为25-30℃，活化处理的时间为1-3h；

5.根据权利要求2所述的煤炭抑尘剂，其特征在于，所述步骤s4中，所述升温反应的反应温度为80-90℃，反应时间为2-3h；

6.根据权利要求1所述的煤炭抑尘剂，其特征在于，所述聚醚多元醇包括ed-28和mn-3050df的混合物；

7.根据权利要求1所述的煤炭抑尘剂，其特征在于，所述异氰酸酯包括二环己基甲烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或两种的混合物。

8.根据权利要求1所述的煤炭抑尘剂，其特征在于，所述表面活性剂包括烷基糖苷apg0810、apg1214、apg0814、apg0816、apg1216中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的煤炭抑尘剂，其特征在于，所述催化剂包括2-氨基-氟苄胺和异辛酸铋的混合物；

10.一种如权利要求1-9任一项所述的煤炭抑尘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种煤炭抑尘剂及其制备方法，所述煤炭抑尘剂包括A组分和B组分，所述A组分与所述B组分的质量比为(0.95‑1.05):(0.95‑1.05)；所述A组分包括如下质量份数的各组分：10‑15份改性羧甲基纤维素、10‑15份硅溶胶、6‑10份聚醚多元醇、3‑6份异氰酸酯、1‑3份表面活性剂；所述B组分包括如下质量份数的各组分：40‑50份自来水、0.05‑0.1份催化剂。本发明中的抑尘剂在具有高渗透的同时，还具有强结壳能力，且抑尘效果好，可以有效避免煤炭在开采、储运过程中的粉尘污染。

技术研发人员：于潇沣,孙刚,张明坤,薛永生,王蒙
受保护的技术使用者：煤科（北京）新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23