专利名称：一种煤尘抑制剂及其生产方法
技术领域：
本发明涉及煤尘防治，具体属于一种用于储煤场煤堆、煤炭运输的车辆的煤尘抑制剂及其生产方法。
背景技术：
我国是以煤炭为主的能源大国，近几年来，我国每年的煤炭开采量达20亿吨左右，在煤炭的储存和运输过程中，煤尘损失比较严重，不仅造成了经济损失，而且引起周围环境的污染，影响生态环境。由此，煤炭储存和运输过程中的煤尘治理已经刻不容缓。目前控制煤尘污染的方法主要有洒水抑尘、设置挡风抑尘网、篷布遮盖以及化学抑尘等，这些方法各有优缺点。挡风抑尘网只能用于固定较小的场所，一次性投资较大，适用范围小，只适合储煤场，但这种方法的运行费用较低，只需要墙体的维护。洒水防尘方法能够起到较好的抑制煤尘作用，但是水分流失或蒸发后立刻将会失去防护作用，必须不断补充水分进行洒水作业，其运行费用很高。化学抑尘法因节水、抑尘时间长、抑尘效果好、使用方便等原因得到国内外研究者的广泛关注。在国内开发的化学抑尘剂中，如以原油、浙青和油渣等作基料制备的抑尘剂，虽具有很强的粘性，但不能吸湿保水，且具有毒性、难生化降解；有人以淀粉和聚乙烯醇为原料，通过氧化接枝等手段得到煤尘抑制剂，但未实现普遍推广应用，关键在于工艺过程条件较为苛刻，没有完全聚合的高分子单体会溶解于水，随着雨水进入地下，对河流造成局部污染。另外，因淀粉和聚乙烯醇的黏度均较高，喷洒时会造成困难。技术内容本发明的目的在于提供一种生产工艺简单、不产生二次污染、产品质量稳定、易于喷洒的煤尘抑制剂及其生产方法。本发明提供的一种煤尘抑制剂，是以废纸为原料经过碱化、醚化反应制备高质量的煤尘抑制剂。其具体生产方法包括如下步骤(1)将废纸粉碎，置于容器中用水煮沸0. 5_2h，再加入碱化剂煮沸l_3h，用稀盐酸将PH调节到中性，再用离心机离心，取固体，用蒸馏水洗涤，过滤，干燥得到疏松状的纤维素；其中原料配比为废纸、水和碱化剂质量比为1 15-20 0.5-1;(2)取疏松状的纤维素加入带回流装置的容器中，加入浓度为75-95%乙醇水溶液，混合均勻后加入碱化剂，33-37°C下恒温搅拌至少1. 5h，再加入含有20%氯乙酸的乙醇水溶液(含有20 %氯乙酸的乙醇水溶液是用75-95 %乙醇水溶液和氯乙酸配制而成)，升温至70°C反应至少池，用酸中和，再用75-95%乙醇洗涤，过滤，干燥得到中间产品；其中原料配比为疏松状的纤维素、浓度为75-95%乙醇水溶液、碱化剂和含有20%氯乙酸的乙醇水溶液的质量比为1 14-19 0.5-1 4-6 ；(3)取中间产品用水稀释，加入乙二醇，再加入溶解的聚乙烯醇，搅拌混勻得到煤尘抑制剂；其中产品、水、乙二醇和聚乙烯醇的质量比为1-5 92-96 2-3.5 0.2-0.5。所述的碱化剂为氢氧化钠或氢氧化钾。
与现有技术相比本发明具有如下优点和效果本发明以废纸为原料经过碱化、醚化反应制备煤尘抑制剂，为废纸回收利用提供了新的途径。本发明煤尘抑制剂中的羧甲基纤维素成分具有大分子结构，并有一定的黏性，聚乙烯醇具有成膜性，乙二醇具有吸湿保水性并且有利于溶液喷洒，具有很好的抑制煤尘的效果。本发明煤尘抑制剂原料来源广、成本低，生产过程无“三废”排放，生产工艺简单、 易于实施，产品质量稳定，喷洒使用不影响煤的性能。将本发明的煤尘抑制剂喷洒在运煤车或者储煤场的煤炭表面，能使煤炭表面形成固化层，抑尘效果好，避免了煤炭在储存和运输过程中的煤尘损失，同时可减少煤尘造成的环境污染和对人类生产、生活带来的危害。
具体实施例方式实施例1称量20g废纸，粉碎至2mm左右，放入三口烧瓶中，用300g水煮沸0. 5h，再加入IOg 氢氧化钠水溶液煮沸lh，用稀盐酸将PH调节到中性，再用离心机离心lOmin，取固体，用蒸馏水洗涤两次，过滤，干燥得到疏松状的纤维素。取疏松状的纤维素20g加入带回流装置的烧瓶中，加入380ml的75%乙醇水溶液，混合均勻后加入IOg氢氧化钠，在33°C下恒温搅拌反应1. ，再加入含16g氯乙酸的乙醇(75%)水溶液80mL，升温至70°C反应浊，用稀盐酸中和，再用75%乙醇洗涤两次，过滤，干燥得到中间产品。取IOg中间产品，用920g水稀释后，再加入20g的乙二醇；另外称取2g聚乙烯醇溶解于水中，从室温加热至95°C溶解后，降温至室温得到聚乙烯醇溶液，也加入其中，搅拌混合后得到煤尘抑制剂。煤堆喷洒试验选取户外占地1平方米，高约0. 5米的煤堆为喷洒对象，用上述煤尘抑制剂进行喷洒试验。喷洒过程中，煤尘抑尘剂的渗透性较好，喷洒完Ih后，在煤堆表面就形成了 IOmm 左右厚度的坚硬壳层。经过两个月的考察记录，得到抑尘率在130h内都可保持在99%以上，风腐蚀率< 1 % (国标TB/T 3210. 1-2009中风腐蚀率< 1 % )，拟尘效果可达3 5个月。(两个月间有12天是雨天，其余为晴天，其中高温天气为7天，平均温度约为27°C，风速 6-14m/s)。实施例2称量20g废纸，粉碎至2_左右，放入三口烧瓶中，用360g水煮沸0. 5h，再加入15g 氢氧化钠水溶液煮沸lh，用稀盐酸将PH调节到中性，再用离心机离心lOmin，取固体，用蒸馏水洗涤两次，过滤，干燥得到疏松状的纤维素。取疏松状的纤维素20g加入带回流装置的烧瓶中，加入350ml的85%乙醇水溶液，混合均勻后加入15g氢氧化钠，在35°C下恒温搅拌反应1. ，再加入含20g氯乙酸的乙醇(85%)水溶液IOOmL,升温至70°C反应浊，用稀盐酸中和，再用85%乙醇洗涤两次，过滤，干燥得到中间产品。取IOg中间产品，用940g水稀释后，再加入30g的乙二醇；另外称取3g聚乙烯醇溶解于水中，从室温上升至95°C溶解后， 降温至室温得到聚乙烯醇溶液，也加入其中，搅拌混合后得到煤尘抑制剂。煤堆喷洒试验
选取户外占地1平方米，高约0. 5米的煤堆为喷洒对象，用上述煤尘抑制剂进行喷洒试验。喷洒过程中，煤尘抑尘剂的渗透性较好，喷洒完Ih后，在煤堆表面就形成了 Ilmm 左右厚度的坚硬壳层。经过两个月的考察记录，得到抑尘率在200h内都可保持在99%以上，风腐蚀率< 1 % (国标TB/T 3210. 1-2009中风腐蚀率< 1 % )，拟尘效果可达3 5个月。(两个月间有12天是雨天，其余为晴天，其中高温天气为7天，平均温度约为27°C，风速 6-14m/s)。实施例3称量20g废纸，粉碎至2mm左右，放入三口烧瓶中，用400g水煮沸0. 5h，再加入20g 氢氧化钠水溶液煮沸lh，用稀盐酸将PH调节到中性，再用离心机离心lOmin，取固体，用蒸馏水洗涤两次，过滤，干燥得到疏松状的纤维素。取疏松状的纤维素20g加入带回流装置的烧瓶中，加入^Oml的95%乙醇水溶液，混合均勻后加入20g氢氧化钠，在37°C下恒温搅拌反应1. ，再加入含24g氯乙酸的乙醇(95%)水溶液120mL，升温至70°C反应浊，用稀盐酸中和，再用95%乙醇洗涤两次，过滤，干燥得到中间产品。取IOg中间产品，用960g水稀释后，再加入35g的乙二醇；另外称取5g聚乙烯醇溶解于水中，从室温上升至95°C溶解后， 降温至室温得到聚乙烯醇溶液，也加入其中，搅拌混合后得到煤尘抑制剂。运输线喷洒试验选取普通运煤车为喷洒对象，用上述煤尘抑制剂进行喷洒试验。喷洒过程中，煤尘抑尘剂的渗透性很好，喷洒完Ih后，在车上的煤表面就形成了 13mm左右厚度的坚硬壳层。 通过运输过程中跟踪调查，由于路基、道岔等造成的颠簸，再加上风力作用，煤表面的壳层在汽车运行300公里左右能够基本保持完好。实施例4称量20g废纸，粉碎至2_左右，放入三口烧瓶中，用300g水煮沸0. 5h，再加入IOg 氢氧化钾水溶液煮沸lh，用稀盐酸将PH调节到中性，再用离心机离心lOmin，取固体，用蒸馏水洗涤两次，过滤，干燥得到疏松状的纤维素。取疏松状的纤维素20g加入带回流装置的烧瓶中，加入380ml的75%乙醇水溶液，混合均勻后加入IOg氢氧化钾，在33°C下恒温搅拌反应1. ，再加入含16g氯乙酸的乙醇(75%)水溶液80mL，升温至70°C反应浊，用稀盐酸中和，再用75%乙醇洗涤两次，过滤，干燥得到中间产品。取IOg中间产品，用920g水稀释后，再加入20g的乙二醇；另外称取2g聚乙烯醇溶解于水中，从室温上升至95°C溶解后，降温至室温得到聚乙烯醇溶液，也加入其中，搅拌混合后得到煤尘抑制剂。煤堆喷洒试验选取户外占地1平方米，高约0. 5米的煤堆为喷洒对象，用上述煤尘抑制剂进行喷洒试验。喷洒过程中，煤尘抑尘剂的渗透性较好，喷洒完Ih后，在煤堆表面就形成了 IOmm 左右厚度的坚硬壳层。经过两个月的考察记录，得到抑尘率在130h内都可保持在99%以上，风腐蚀率< 1 % (国标TB/T 3210. 1-2009中风腐蚀率< 1 % )，拟尘效果可达3 5个月。(两个月间有12天是雨天，其余为晴天，其中高温天气为7天，平均温度约为27°C，风速 6-14m/s)。实施例5称量20g废纸，粉碎至2_左右，放入三口烧瓶中，用360g水煮沸0. 5h，再加入15g 氢氧化钾水溶液煮沸lh，用稀盐酸将PH调节到中性，再用离心机离心lOmin，取固体，用蒸馏水洗涤两次，过滤，干燥得到疏松状的纤维素。取疏松状的纤维素20g加入带回流装置的烧瓶中，加入350ml的85%乙醇水溶液，混合均勻后加入15g氢氧化钾，在35°C下恒温搅拌反应1. ，再加入含20g氯乙酸的乙醇(85%)水溶液IOOmL,升温至70°C反应浊，用稀盐酸中和，再用85%乙醇洗涤两次，过滤，干燥得到中间产品。取IOg中间产品，用940g水稀释后，再加入30g的乙二醇；另外称取3g聚乙烯醇溶解于水中，从室温上升至95°C溶解后， 降温至室温得到聚乙烯醇溶液，也加入其中，搅拌混合后得到煤尘抑制剂。煤堆喷洒试验选取户外占地1平方米，高约0. 5米的煤堆为喷洒对象，用上述煤尘抑制剂进行喷洒试验。喷洒过程中，煤尘抑尘剂的渗透性较好，喷洒完Ih后，在煤堆表面就形成了 Ilmm 左右厚度的坚硬壳层。经过两个月的考察记录，得到抑尘率在200h内都可保持在99%以上，风腐蚀率< 1 % (国标TB/T 3210. 1-2009中风腐蚀率< 1 % )，拟尘效果可达3 5个月。(两个月间有12天是雨天，其余为晴天，其中高温天气为7天，平均温度约为27°C，风速 6-14m/s)。实施例6称量20g废纸，粉碎至2mm左右，放入三口烧瓶中，用400g水煮沸0. 5h，再加入20g 氢氧化钠水溶液煮沸lh，用稀盐酸将PH调节到中性，再用离心机离心lOmin，取固体，用蒸馏水洗涤两次，过滤，干燥得到疏松状的纤维素。取疏松状的纤维素20g加入带回流装置的烧瓶中，加入^Oml的95%乙醇水溶液，混合均勻后加入20g氢氧化钠，在37°C下恒温搅拌反应1. ，再加入含24g氯乙酸的乙醇(95%)水溶液120mL，升温至70°C反应浊，用稀盐酸中和，再用95%乙醇洗涤两次，过滤，干燥得到中间产品。取IOg中间产品，用960g水稀释后，再加入35g的乙二醇；另外称取5g聚乙烯醇溶解于水中，从室温上升至95°C溶解后， 降温至室温得到聚乙烯醇溶液，也加入其中，搅拌混合后得到煤尘抑制剂。运输线喷洒试验选取普通运煤车为喷洒对象，用上述煤尘抑制剂进行喷洒试验。喷洒过程中，煤尘抑尘剂的渗透性很好，喷洒完Ih后，在车上的煤表面就形成了 13mm左右厚度的坚硬壳层。 通过运输过程中跟踪调查，由于路基、道岔等造成的颠簸，再加上风力作用，煤表面的壳层在汽车运行300公里左右能够基本保持完好。表1六个实施例的产品结果和应用实验结果列表
权利要求
1.一种煤尘抑制剂，其特征在于，通过包括如下步骤的方法制得(1)将废纸粉碎，置于容器中用水煮沸0.5-2h，再加入碱化剂煮沸l_3h，用稀盐酸将PH 调节到中性，再用离心机离心，取固体，用蒸馏水洗涤，过滤，干燥得到疏松状的纤维素；其中原料配比为废纸、水和碱化剂质量比为1 15-20 0.5-1;(2)取疏松状的纤维素加入带回流装置的容器中，加入浓度为75-95%乙醇水溶液，混合均勻后加入碱化剂，33-37°C下恒温搅拌至少1.5h，再加入含有20%氯乙酸的乙醇水溶液，升温至70°C反应至少2h，用酸中和，再用75-95%乙醇洗涤，过滤，干燥得到中间产品； 其中原料配比为疏松状的纤维素、浓度为75-95%乙醇水溶液、碱化剂和含有20%氯乙酸的乙醇水溶液的质量比为1 14-19 0.5-1 4-6 ；(3)取中间产品用水稀释，加入乙二醇，再加入溶解的聚乙烯醇，搅拌混勻得到煤尘抑制剂；其中产品、水、乙二醇和聚乙烯醇的质量比为1-5 92-96 2-3.5 0.2-0.5。
2.如权利要求1所述的一种煤尘抑制剂，其特征在于，制备步骤中所述的碱化剂为氢氧化钠或氢氧化钾。
3.如权利要求1所述的一种煤尘抑制剂，其特征在于，制备步骤中所述的含有20%氯乙酸的乙醇水溶液是用75-95 %乙醇水溶液和氯乙酸配制而成的。
全文摘要
本发明提供了一种煤尘抑制剂及其制备方法，是以废纸为原料经过碱化、醚化反应制备得到煤尘抑制剂。本产品煤尘抑制剂可用于煤炭储存和运输过程中抑制煤尘散失，防止煤尘污染环境等。同时，本发明开辟了废纸回收利用的新途径。本发明煤尘抑制剂，具有生产工艺简单、易于工业化、无“三废”排放，产品质量稳定、生产成本低、不产生二次污染、抑尘效果好等优点。
文档编号C09K3/22GK102212337SQ201110085849
公开日2011年10月12日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者崔莉, 曹丽琼, 杨凤玲, 程淑艳, 程芳琴, 黄奕滔 申请人:山西大学