专利名称：一种防治露天煤扬尘的环保制剂及制备方法
技术领域：
本发明涉及防治煤矿露天开采、储存、运输过程中煤扬尘的技术领域。具体涉及一种可使土壤、煤渣等细小颗粒物质团聚或板结的环保制剂及其制备方法。
背景技术：
我国拥有丰富的煤矿资源，如新疆、山西、内蒙古等地，其中新疆已探明储量16210亿吨，占全国总储煤量的30％以上。随着社会经济的发展，我国对煤资源需求日益增大，煤矿的开采规模大幅增长。使在煤矿露天开采、储存、运输过程的扬尘造成的环境污染和经济损失不容忽视。特别是我国新疆、内蒙古地区的气候干燥、雨水少、风大，矿区周围的植被少，露天煤矿扬尘和运输过程扬尘造成的危害就更加严重。不仅严重影响了煤矿工人的健康、大气环境以及周边居民的生活，还造成了巨大的经济损失。其中仅散煤运输这一过程就会造成煤炭损失0.3％-0.6％，带来的直接经济损失可达到数十甚至数百亿元。运输过程的扬尘不仅造成了煤量的损失，也使煤尘污染的范围进一步加大了，在涡流影响下吹起的大量煤尘甚至会滞留在隧道中，带来了严重的安全隐患。
针对这些问题，大多数煤矿都会采取洒水的方式防止烟尘飞扬，但水蒸发较快，只能短时间改善扬尘现象，而且煤矿周围的尘土主要成分是小颗粒的煤渣，煤渣本身保水性能低于土壤，因此，简单地洒水抑制煤尘飞扬是没有效果的。另外，针对散煤运输过程，抑制扬尘的方式主要有三种第一、加盖法，给每节车厢加盖抑制煤尘飞扬，但成本高，有效负载低，给装卸过程带来了麻烦。第二、篷布遮盖法，加盖的过程需人工进行，影响了铁路运输的效率也增加了成本。第三，洒水法，与煤矿周边洒水一样，很难达到较理想的效果，同时还浪费了水资源。因此，开发一种有效抑制扬尘的方法成为一项具有重要意义的研究。
目前，一些相关方面的研究取得了一定进展。主要包括抑制扬尘、土壤固定、散煤运输封尘等多个方面。例如，专利申请号200710063294.2，专利名称为一种煤炭表层固化剂及制备方法，该专利利用聚乙烯醇、高锰酸钾、淀粉、硼砂、烧碱等成分，利用改性、氧化、交联等反应方式制备出一种固定剂，喷洒在煤炭表面使其形成固定层，可起到一定抑制扬尘的作用。专利申请号200710306831.1，将所用试剂减少到4种，但同样须在反应釜中高温反应，制作工艺较复杂。还有一些类似的专利，但一般都成分复杂，需要通过一定的化学反应，而且多数专利要用到强碱或有腐蚀物质，可能会对环境造成一定影响。
本发明利用天然矿物质、高分子化合物和生物材料为原料制备一种能使微小煤粉尘及颗粒团聚或板结的制剂，用水配制一定浓度，采用喷洒的方式，可使煤渣或土壤等小颗粒物质板结，有效降低煤矿露天开采、加工、储存及煤运输过程中的扬尘现象。实际应用时，可使用普通洒水车。另外，本发明所用的原料均为无毒或可降解环境友好型材料，还具有一定的保水功能，有利于改善周边植被的生长状况。
发明内容
本发明的目的在于制备一种环境友好型制剂，该制剂通过喷洒的方式，可将露天土壤、煤渣等颗粒团聚或板结，有效降低煤矿露天开采、储存、运输过程中扬尘的现象。
本发明设计利用天然矿物质、高分子和生物材料为原料制备制剂，具有无毒和可降解、环境友好等特性。其关键在于利用三种组分在固体颗粒间粘附过程中的相互强化作用，配制出具有良好效果的溶液制剂，使土壤和煤渣颗粒团聚或板结，实验发现任意单一组分或两种组分的效果都不如三种组分按一定比例协同的效果好。其主要成分用量(质量体积比)及作用性质如下 水玻璃(硅酸钠)0.25％-5.0％，具有粘附作用，对某些成分起到粘结作用。
PVA(聚乙烯醇)0.25％-5.0％，高分子化合物，本身的成型效果好，经溶解后再凝结可改变形状，同时有表面活性剂的作用。
聚天冬氨酸0.05％-5.0％，生物材料，具有很好的保水剂，使颗粒之间聚集。
一种防治露天煤矿扬尘的环保制的制备方法 (1)将聚乙烯醇(固体)在80-100摄氏度的水域中溶解至一定浓度。
(2)将固体硅酸钠颗粒加入水中溶解至一定浓度。
(3)在硅酸钠溶液中加入一定量聚天冬氨酸溶解，最后与聚乙烯醇溶液按照一定比例混合，既得到本发明制剂。
本发明的特点是 一、通过配制多组分复合制剂，充分利用各组分之间在固体颗粒间粘附过程中存在相互强化的机理，延长土壤、煤渣等细小颗粒实现团聚或板结的时间，有效防治煤矿露天开采、储存、运输过程中扬尘的现象。
二、只用三种原料，且无毒害，易降解、环境友好型。
三、制备方法简单，只需按比例和顺序配置。
四、操作方法方便快捷，可利用多数煤矿等地区已配备的洒水车，并根据当地气候情况、季节性、植被状况和人为践踏等因素调节溶剂浓度、喷洒量、喷洒位置和喷洒频率。
图1本发明使用后煤渣板结的表面形态。
具体实施例方式 本发明配制了一种制剂，利用水玻璃、聚乙烯醇、聚天冬氨酸三种物质之间的协同作用得到使煤渣或土壤板结的效果，达到防止扬尘的目的。实验发现任意单一组分或两种组分都不如三种组分协同增强颗粒团聚或板结的效果好，这样的设计在一定程度上也降低了成本。另外，本发明所用制剂的各组分浓度和配比可在一定范围内根据实际需要调节，在很宽的浓度范围都可实现使煤渣和土壤颗粒板结的效果，并且，无毒害，是环境友好型制剂。
下面通过具体事例对本发明进行进一步说明，但不意味着对保护范围的限制。在以下实验过程中所用的煤灰为粒径小于2mm的粉末 实例1 按照上述配制方法进行操作，配制总浓度为1.8％(质量体积分数)的不同成分和配比的溶液，按照3.5L/m2的量喷洒，观察实验结果。如下表 表1混合溶液优于单一溶液效果验证 实例2 先将聚乙烯醇在80-100度的水浴中溶解到10％，使其成为均匀的溶液。再按照聚乙烯醇2％，水玻璃1％，聚天冬氨酸1％的配比配置成混合溶液，加热使其充分溶解，按照3.5L/m2的量喷洒在煤灰表面，24小时后，水分已蒸发掉80％以上，煤渣表面形成坚硬板结，表面平整，无裂痕。
利用同样方法按照聚乙烯醇3％，水玻璃1.5％，聚天冬氨酸1％的配比配置成混合溶液，进行试验，同样可达到使煤渣表面形成板结的效果。
实例3 将在实验室正常生长1个月的吊兰作为考察物，进行混合溶液具有环境友好性的验证试验。将聚天冬氨酸0.3％，水玻璃0.5％，聚乙烯醇1％，稀释后的溶液灌溉吊兰。灌溉频率为2周/次，每次用量为20ml，共3次，2个月后观察，没发现此溶液对植物生长产生不利影响。
权利要求
1.一种防治露天煤扬尘的环保制剂，其配方为水玻璃(硅酸钠)0.25％-5.0％，PVA(聚乙烯醇)0.25％-5.0％，聚天冬氨酸0.05％-5.0％，溶剂为水。
2.根据权利要求1所述，其特征在于聚乙烯醇聚合度范围为500-2000。
3.根据权利要求1-2所述，其特征在于聚天冬氨酸分子量范围为1000-5000。
4.根据权利要求1-3所述，此发明利用了天然矿物质、高分子化合物和生物材料为原料制备制剂，其特点在于上述三种物质在固体颗粒间粘附过程中所体现出的相互强化作用。
5.根据权利要求1-4所述，本发明所述制剂的配比方式和浓度具有可调节性。
6.根据权利要求1-5所述，本发明所述制剂的配制方法及各组分的添加顺序具有可调节性。
全文摘要
本发明涉及一种防治露天煤扬尘的环保制剂及其制备方法。其配方为(均为质量体积比)水玻璃(硅酸钠)0.25％-5.0％，PVA(聚乙烯醇)0.25％-5.0％，聚天冬氨酸0.05％-5.0％，水为溶剂。本发明设计以天然矿物质、高分子化合物和生物材料为原料，利用三种物质之间在固体颗粒间粘附过程中的相互强化作用，使煤渣颗粒团聚或板结，配制出具有环境友好性的制剂，操作简便，通过煤渣颗粒团聚或板结避免煤炭扬尘，保护环境，降低损失，具有广阔的应用前景。
文档编号C09K3/22GK101812284SQ20101015364
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月23日 优先权日2010年4月23日
发明者周鑫, 韩杨 申请人:周鑫