采区边坡固化抑尘剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及采区永久边坡固化结膜用抑尘剂，尤其涉及一种采区边坡固化抑尘剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着露天矿山的大力开采，生产作业过程中及生产结束后形成的边坡附近的粉尘污染日益严重。粉尘的产生会污染周边环境，破坏生态系统，损害作业人员健康，增加尘肺病和癌症的风险。同时，边坡未经固化不但会增加粉尘污染的危害，还有可能造成边坡滑落等事故。在作业过程中及后期维护方面如何能够快速完成形成的边坡的抑尘、固化，一直是矿业开采领域关注的重点。

2、目前对于抑尘剂的研究主要分为四种类型，润湿型抑尘剂、粘结型抑尘剂、凝聚型抑尘剂及复合型抑尘剂。其中，湿润型抑尘剂一般由吸湿类无机盐、卤化物和表面活性剂配制而成，通过润湿作用能够增大尘粒密度和尘粒间的液桥力，促使细小颗粒团聚，加速粉尘沉降，从而降低空气中粉尘的分散度和浓度。湿润型抑尘剂可以改善材料的渗透力，捕捉环境中的高密度粉尘，但由于其原料往往具有腐蚀性，且性能单一，导致其实际应用效果不理想。粘结型抑尘剂有两类，一类是由沥青、渣油等有机材料经乳化作用而制成的乳状液，另一类是由水泥、石灰、粘性土等无机材料制成的粘性材料。粘结型抑尘剂中的疏水基团作为水和尘粒之间的“通桥”，产生物理和化学吸附，通过形成的水化膜捕获空气中的粉尘颗粒。当水分逐渐蒸发后，胶结物质则滞留于尘粒间，形成连续片状的固结壳，避免气流与尘粒直接接触引发的二次扬尘。同时，固结壳可以延缓水分蒸发，保证尘粒间液桥力持续作用，达到长效抑尘的目的。粘结型抑尘剂具有良好的固结作用，但由于其生产工艺复杂，渗透效果较差，并且容易造成资源浪费和环境污染，因此使用范围极受限制。凝聚型抑尘剂一般由吸湿性较强的无机材料或高分子聚合物组成。凝聚型抑尘剂是通过吸附在尘土颗粒表面快速吸水膨胀，将土体中或大或小的孔隙填充，同时通过絮凝作用将细小颗粒团聚为大颗粒，改变土体的粒径，使大颗粒比重增加，颗粒间的嵌固力增大，表现为土体内摩擦角的增加。同时，土体粘聚力的增大能够避免土颗粒中的粘粒水化、分散和转移，达到遇水不易溃散、改善土体水稳性的目的。但凝聚型抑尘剂的合成原料成本较高，制备过程复杂，并不适合工业化生产。复合型抑尘剂是由多种功能性原料复配而成，兼具润湿、粘结、吸水、保湿、凝聚并等多种功效，能够适应恶劣和复杂的环境条件，固土、抑尘效果显著、有效期长。然而目前的复合型抑尘剂的原料种类多，各组分之间具有交叉作用，且整体生产成本较高，固土抑尘效果也有待进一步加强。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种采区边坡固化抑尘剂及其制备方法和应用。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种采区边坡固化抑尘剂，制成所述采区边坡固化抑尘剂的有效成分的原料，以重量份数计，包括：复合液体制剂70～80份、非离子表面活性剂5～8份和甲基硅酸钠2～3份；

4、其中，所述复合液体制剂是由小麦秸秆和海带共同经酶解、碱化反应、羧甲基化反应制成。

5、进一步的，所述复合液体制剂是取小麦秸秆粉碎后的秸秆粉和海带粉碎后的海带粉混合所得混合物，加入水和复合酶，进行酶解，酶解结束后，加入氢氧化钠进行碱化反应，然后加入氯乙酸钠进行羧基化反应，最后经ph调节、过滤制得。

6、进一步的，所述秸秆粉与海带粉的重量比为4～5：1。

7、进一步的，所述混合物与氢氧化钠及氯乙酸钠三者之间的重量比1：0.15～0.2：0.4～0.5。

8、进一步的，所述复合酶是由酶活性比为4～5：0.5～0.8：1的纤维素酶、果胶酶和木瓜蛋白酶组成。

9、进一步的，所述酶解是在40～45℃进行超声酶解1～1.5h。

10、进一步的，所述碱化反应的温度是室温、时间为1～1.5h；

11、所述羧基化反应的温度为室温、时间为2～3h。

12、进一步的，所述秸秆粉是小麦秸秆粉碎至50～80目后的秸秆粉；

13、所述海带粉是海带粉碎至50～80目后的海带粉；

14、所述羧基化反应完成后，ph值调节至7.5～8.0。

15、一种上述采区边坡固化抑尘剂的制备方法，所述制备方法是取复合液体制剂直接与非离子表面活性剂和甲基硅酸钠混匀，即得所述采区边坡固化抑尘剂。

16、一种上述采区边坡固化抑尘剂的应用，所述应用是取所述采区边坡固化抑尘剂加水稀释后，直接喷洒于采区边坡表面，用于抑尘、固化。

17、本发明的采区边坡固化抑尘剂及其制备方法和应用的有益效果为：

18、本发明通过采用唐山盛产的小麦秸秆和海带作为原料，按特定比例混合进行酶解、碱化、羧甲基化等过程后，将小麦秸秆中所含纤维素、半纤维素和木质素释放至体系中，同时将海带中所含褐藻胶、褐藻糖胶、褐藻淀粉及纤维素释放至体系中，再利用氢氧化钠及氯乙酸钠对部分褐藻胶、纤维素、半纤维素和木质素等进行碱化反应和部分羧甲基化反应，通过控制羧甲基化进程，进而控制最终所制采区边坡固化抑尘剂中羧化改性的褐藻胶、羧甲基纤维素、羧甲基半纤维素、羧甲基木质素、纤维素、半纤维素、木质素、褐藻胶、褐藻糖胶和褐藻淀粉等多种物质的含量比例，从而提高采区边坡固化抑尘剂的固土、抑尘效果；

19、本发明所制采区边坡固化抑尘剂中所含羧甲基纤维素钠、羧化改性的褐藻胶、褐藻胶及褐藻糖胶等多种物质共同在采区边坡固化抑尘剂中起到保水、成膜、固化的作用，促使采区边坡固化抑尘剂与采区粉尘颗粒结合，在粉尘颗粒表面形成复合物质膜，使其增重降落至边坡并发生固化；所含木质素、纤维素、半纤维素及褐藻淀粉等多种物质共同作为粘合剂，在形成的复合物质膜表面再次结壳，使其增重降至地面，并使其包裹的粉尘颗粒在失水后，发生固化、板结，从而抑制粉尘再次扬起；采区边坡固化抑尘剂中所含半纤维素及乳化剂op-10等物质均具有一定的结合离子的作用，各物质间相互协同，共同促使采区边坡固化抑尘剂与带电荷的采区粉尘颗粒结合，增加其润湿性；采区边坡固化抑尘剂中所含甲基硅酸钠具有优异的渗透结晶性，能够进一步促进降至地面的采区粉尘颗粒进行固化、凝聚，通过与粘合剂(即木质素、纤维素、半纤维素及褐藻淀粉等多种物质)凝聚形成网状的空间大分子，起到一定的防水作用，从而防止边坡受到雨水冲刷滑落；

20、本发明制备的采区边坡固化抑尘剂，采用天然原料作为主要原料，绿色环保，无毒无污染，生物降解性良好；

21、本发明采用的天然原料为唐山自产的小麦秸秆和海带，有效降低了原料成本，同时本发明整个生产过程无需纯化，工艺路线简单，操作方便，进一步降低了生产成本；

22、本发明的整个生产过程绿色环保，适合工业化生产。

技术特征：

1.一种采区边坡固化抑尘剂，其特征在于，制成所述采区边坡固化抑尘剂的有效成分的原料，以重量份数计，包括：复合液体制剂70~80份、非离子表面活性剂5~8份和甲基硅酸钠2~3份；

2.根据权利要求1所述的采区边坡固化抑尘剂，其特征在于，所述复合液体制剂是取小麦秸秆粉碎后的秸秆粉和海带粉碎后的海带粉混合所得混合物，加入水和复合酶，进行酶解，酶解结束后，加入氢氧化钠进行碱化反应，然后加入氯乙酸钠进行羧基化反应，最后经ph调节、过滤制得。

3.根据权利要求2所述的采区边坡固化抑尘剂，其特征在于，所述秸秆粉与海带粉的重量比为4~5：1。

4.根据权利要求2或3所述的采区边坡固化抑尘剂，其特征在于，所述混合物与氢氧化钠及氯乙酸钠三者之间的重量比1：0.15~0.2：0.4~0.5。

5.根据权利要求2或3所述的采区边坡固化抑尘剂，其特征在于，所述复合酶是由酶活性比为4~5：0.5~0.8：1的纤维素酶、果胶酶和木瓜蛋白酶组成。

6.根据权利要求2或3所述的采区边坡固化抑尘剂，其特征在于，所述酶解是在40~45℃进行超声酶解1~1.5h。

7.根据权利要求2或3所述的采区边坡固化抑尘剂，其特征在于，

8.根据权利要求2或3所述的采区边坡固化抑尘剂，其特征在于，

9.权利要求1-8中任一项所述的采区边坡固化抑尘剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法是取复合液体制剂直接与非离子表面活性剂和甲基硅酸钠混匀，即得所述采区边坡固化抑尘剂。

10.权利要求1-8中任一项所述的采区边坡固化抑尘剂的应用，其特征在于，所述应用是取所述采区边坡固化抑尘剂与水混匀后，直接喷洒抑尘、固化。

技术总结
本发明提供一种采区边坡固化抑尘剂及其制备方法和应用，属于环保技术领域，所述采区边坡固化抑尘剂是由小麦秸秆和海带共同经酶解、碱化反应、羧甲基化反应制成复合液体制剂，再取复合液体制剂直接与非离子表面活性剂和甲基硅酸钠混匀制得；所述采区边坡固化抑尘剂用于抑尘。本发明通过采用唐山盛产的小麦秸秆和海带作为原料，按特定比例混合进行酶解、碱化、羧甲基化等过程后，以控制最终采区边坡固化抑尘剂中羧化改性的褐藻胶、羧甲基纤维素、羧甲基半纤维素、羧甲基木质素、纤维素、半纤维素、木质素、褐藻胶、褐藻糖胶和褐藻淀粉等多种物质的含量比例，进而提高采区边坡固化抑尘剂的固土、抑尘效果。

技术研发人员：张兴达,张东成,贾军章,李百川,张宝恒,袁英,刘铁亮,王连海,李树元,卢永周,任泽旭,王领芝,常世奇,肖国阔,左继权,高田静,陈晓明,王云龙,孙艺琪,柳伊然,荣朋,孙璐苗,司俊清,刘小光
受保护的技术使用者：唐山三友矿山有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16