抑塵劑及抑制煤炭運輸揚塵的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抑塵劑，該抑塵劑含有半合成高分子材料、水性環(huán)氧樹脂、固化劑和保濕劑；相對于1重量份半合成高分子材料，水性環(huán)氧樹脂的含量為0.5?2重量份，固化劑的含量為0.02?0.08重量份，保濕劑的含量為0.2?0.75重量份。將本發(fā)明的抑塵劑噴灑到煤炭表面時，其中的半合成高分子材料等水溶性組分可以起到粘附煤炭顆粒的作用，可固化的水性環(huán)氧樹脂組分可以在煤炭表面顆粒上形成具有一定厚度的固化層，從而提高抑塵劑的防塵效果。同時本發(fā)明的抑塵劑具有原料組分來源廣泛、制備和使用方便且成本低的優(yōu)點。
【專利說明】
抑塵劑及抑制煤炭運輸揚塵的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種抑塵劑及其制備方法和應(yīng)用以及抑 制煤炭運輸揚塵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)國家統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，我國原煤產(chǎn)量在 1998年是12.50億噸，經(jīng)過煤炭的"黃金十年"持續(xù)增長，到2014年原煤產(chǎn)量達到創(chuàng)紀(jì)錄的 38.7億噸，接近當(dāng)年世界煤產(chǎn)量的50%，成為世界上最大的產(chǎn)煤國和消費國。特別是經(jīng)歷煤 炭市場的黃金十年期間，煤炭需求量大幅提升，以全國最大的煤炭生產(chǎn)企業(yè)神華神東煤炭 集團為例，2013年的煤炭產(chǎn)銷量2.1億噸，較2003年時產(chǎn)銷量2000萬噸增長了近10多倍。如 此多的煤炭經(jīng)從地下開采出來，有一小部分就地轉(zhuǎn)化，或經(jīng)公路、水路運輸渠道發(fā)送，而絕 大部分都選擇了通過經(jīng)濟高效的鐵路進行運輸。
[0003] 為了滿足市場運力需求，提升貨運能力，鐵路總公司數(shù)次在全國范圍內(nèi)對貨運列 車提高運行速度。通過鐵路運輸?shù)拿禾吭诟髡军c裝車后，在火車高速行駛中因自身車速、自 然風(fēng)力等原因，導(dǎo)致敞篷車廂頂部的細(xì)小煤顆粒脫落，灑落鐵路沿線;尤其是火車高速通過 隧道洞體時因為瞬間壓力差的改變，在隧道內(nèi)煤粒灑落情況更為嚴(yán)重。隧道洞體灑落的煤 ?；蛎簤m大量積聚后存在塵爆的安全風(fēng)險，威脅行車安全。煤炭在火車運輸途中的灑落，導(dǎo) 致運輸損耗增加、環(huán)境治理難度加大、隧道行車安全風(fēng)險升高。
[0004] 為解決鐵路運輸煤炭過程中存在的煤料表層小顆粒灑落這一難題，國內(nèi)外多家企 業(yè)推出各種型號、種類繁多、組成各異的抑塵劑。但是現(xiàn)有的抑塵劑對煤炭長距離運輸時的 抑塵效果不夠理想，同時還存在原料來源不廣泛、生產(chǎn)成本高的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種抑塵劑，該抑塵劑可以解決現(xiàn)有技術(shù)中抑塵劑對煤炭長 距離運輸時的抑塵效果不理想，以及原料來源不廣泛、生產(chǎn)成本高的技術(shù)問題。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種抑塵劑，該抑塵劑含有半合成高分子材料、水 性環(huán)氧樹脂、固化劑和保濕劑;相對于1重量份半合成高分子材料，水性環(huán)氧樹脂的含量為 0.5-2重量份，固化劑的含量為0.02-0.08重量份，保濕劑的含量為0.2-0.75重量份。
[0007] 本發(fā)明還提供一種抑制煤炭運輸揚塵的方法，該方法包括:在煤炭堆積表面噴灑 上述抑塵劑，其中，相對于每平方米煤炭的堆積表面，所述抑塵劑的噴灑量為1.3_3kg。
[0008] 通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明采用半合成高分子材料和水性環(huán)氧樹脂作為抑塵劑的 主要成分，將抑塵劑噴灑到煤炭表面時，其中的半合成高分子材料等水溶性組分可以起到 粘附煤炭顆粒的作用，可固化的水性環(huán)氧樹脂組分可以在煤炭表面顆粒上形成具有一定厚 度的固化層，從而提高抑塵劑的防塵效果。同時本發(fā)明的抑塵劑具有原料組分來源廣泛、制 備和使用方便且成本低的優(yōu)點。
[0009] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實施方式】
[0010] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0011] 本發(fā)明提供一種抑塵劑，該抑塵劑含有半合成高分子材料、水性環(huán)氧樹脂、固化劑 和保濕劑;相對于1重量份半合成高分子材料，水性環(huán)氧樹脂的含量為〇. 5-2重量份，固化劑 的含量為〇. 02-0.08重量份，保濕劑的含量為0.2-0.75重量份。
[0012] 將本發(fā)明的抑塵劑噴灑到煤炭表面時，其中的半合成高分子材料等水溶性組分可 以起到粘附煤炭顆粒的作用，可固化的水性環(huán)氧樹脂組分可以在煤炭表面顆粒上形成具有 一定厚度的固化層，從而提高抑塵劑的防塵效果。同時本發(fā)明的抑塵劑具有原料組分來源 廣泛、制備和使用方便且成本低的優(yōu)點。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，半合成高分子材料的種類可以在很大范圍內(nèi)變化，優(yōu)選情況下，上述 半合成高分子材料可以為改性纖維素和/或改性淀粉;具體地，改性纖維素優(yōu)選為選自羧甲 基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素和羧 甲基羥乙基纖維素中的一種或幾種;改性淀粉優(yōu)選為選自羧甲基淀粉、羥乙基淀粉、氰乙基 淀粉、醋酸淀粉和磷酸淀粉中的一種或幾種。上述種類的半合成高分子材料可以在水中形 成凝膠狀，制備得到的抑塵劑可以更有效地粘附煤炭顆粒，提高抑塵效果。
[0014] 作為本發(fā)明優(yōu)選的一種實施方式，上述半合成高分子材料可以為改性纖維素和改 性淀粉的混合物，且改性纖維素和改性淀粉的質(zhì)量比可以為1:(2-4)。采用改性纖維素和改 性淀粉的混合物可以提高抑塵劑粘附煤炭顆粒的能力，并且在上述優(yōu)選的改性纖維素和改 性淀粉的質(zhì)量比例下，抑塵劑的抑塵效果更好。符合上述要求的改性纖維素和改性淀粉可 以通過商購方式得到，例如，購自美國陶氏化學(xué)的羥乙基纖維素 QP-4400H、QP-100MH，購自 任丘市浩春化工有限公司的羧甲基纖維素 HV-CMC、羧甲基淀粉;購自成都鑫豪化工有限公 司的甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素;購自西安康諾化工有限公司的羥乙基淀 粉200/0.5。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，水性環(huán)氧樹脂的含義為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，可以為環(huán)氧樹脂以 微粒、液滴或膠體形式分散于水相中所形成的乳液、水分散體或水溶液，其中水性環(huán)氧樹脂 的固含量可以在很大范圍內(nèi)變化，本發(fā)明不做特別的要求，優(yōu)選情況下，水性環(huán)氧樹脂的固 含量可以為35-80重量％。符合上述條件的水性環(huán)氧樹脂易于與其他組分混合，制備得到的 抑塵劑可以在煤炭表面形成厚度和強度適宜的固化層。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，水性環(huán)氧樹脂中可以含有作為主要固化組分的環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂 的種類沒有特別的要求，只要滿足可以穩(wěn)定地分散于水性環(huán)氧樹脂體系中即可，例如可以 為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂、縮水甘油胺 類環(huán)氧樹脂、線型脂肪族類環(huán)氧樹脂和脂環(huán)族類環(huán)氧樹脂中的一種或幾種。優(yōu)選情況下，水 性環(huán)氧樹脂中可以含有縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂，例如，水性環(huán)氧樹脂中可以含有雙酸A型環(huán) 氧樹脂和/或雙酚F型環(huán)氧樹脂。優(yōu)選情況下，水性環(huán)氧樹脂中可以含有雙酸A型環(huán)氧樹脂和 雙酚F型環(huán)氧樹脂，且雙酚A型環(huán)氧樹脂和雙酚F型環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比可以為1:(0.5-1.2)。 在固化劑的作用下，上述種類和質(zhì)量比范圍的環(huán)氧樹脂可以在常溫使用狀態(tài)下發(fā)生交聯(lián)反 應(yīng)，在煤炭表面形成穩(wěn)定的固化層，有利于固定煤炭表面顆粒，提高抑塵效果。符合上述要 求的水性環(huán)氧樹脂可以通過商購得到，例如，可以為購自巴陵石化的雙酚A型水性環(huán)氧樹脂 365，購自廣州億琿盛化工有限公司的雙酚F環(huán)氧樹脂NPEF-170等。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，固化劑的含義為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，可以為環(huán)氧樹脂常用固化 劑，其種類沒有特別的要求，優(yōu)選情況下，固化劑可以為脂肪多元胺固化劑和/或芳香胺固 化劑;具體地，脂肪胺固化劑可以為選自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和二 乙氨基丙胺中的一種或幾種，芳香胺固化劑可以為選自間苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、二 氨基二苯基砜和間苯二胺中的一種或幾種。上述種類的固化劑可以促進水性環(huán)氧樹脂固 化，提高抑塵劑的抑塵效果。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，保濕劑可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的具有保濕和/或吸水作用的物 質(zhì)，例如可以為有機多元醇，具體地，有機多元醇優(yōu)選為選自為丙三醇、丁二醇、聚乙二醇、 丙二醇、已二醇、木糖醇、聚丙二醇和山梨糖醇中的一種或幾種。上述種類的保濕劑可以提 高抑塵劑的保水能力，從而改善抑塵效果。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，為了便于在煤炭表面噴灑使用，抑塵劑中還可以含有水，其中水的含 量可以在很大范圍內(nèi)變化，優(yōu)選情況下，相對于1重量份的半合成高分子材料，水的含量可 以為20-100重量份。
[0020] 本發(fā)明還提供一種抑制煤炭運輸揚塵的方法，該方法包括:在煤炭堆積表面噴灑 上述抑塵劑，其中，相對于每平方米煤炭的堆積表面，所述抑塵劑的噴灑量為1.3_3kg。在煤 炭表面噴灑上述含量范圍的抑塵劑，可以有效地粘附并包裹煤炭表層顆粒，防止煤炭顆粒 揚塵，有利于減少煤炭長距離運輸時揚塵造成的質(zhì)量損失和對環(huán)境的污染。
[0021] 在根據(jù)本發(fā)明的抑制煤炭運輸揚塵的方法中，煤炭的粒徑可以在很大范圍內(nèi)變 化，優(yōu)選情況下，本發(fā)明的抑塵劑對粒徑為〇. 01_20mm的煤炭具有更優(yōu)異的抑塵效果。
[0022] 以下通過實施例進一步詳細(xì)說明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不因此而受到任何限制。 在本發(fā)明的下述實施例中，羥乙基纖維素 QP-4400H、QP-100MH為購自美國陶氏化學(xué)，羧甲基 纖維素 HV-CMC、羧甲基淀粉為購自任丘市浩春化工有限公司，甲基纖維素、乙基纖維素、輕 丙基甲基纖維素為購自成都鑫豪化工有限公司，羥乙基淀粉200/0.5為購自西安康諾化工 有限公司；雙酚A型水性環(huán)氧樹脂為購自巴陵石化的雙酚A型水性環(huán)氧樹脂365，雙酚F環(huán)氧 樹脂為購自廣州億琿盛化工有限公司的雙酚F環(huán)氧樹脂NPEF-170，在未做出特別說明的情 況下，其余原料和試劑均為市售產(chǎn)品。
[0023] 實施例1
[0024]本實施例用于說明本發(fā)明的抑塵劑及其制備方法。
[0025] 將1重量份羥乙基纖維素 QP-4400H，0.5重量份水性環(huán)氧樹脂(其中雙酸A型環(huán)氧樹 脂含量為80重量％ )，0.02重量份乙二胺和0.2重量份丙三醇與20重量份水混合均勻，得到 本實施例的抑塵劑。
[0026] 實施例2
[0027]將1重量份羥乙基淀粉200/0.5,2重量份水性環(huán)氧樹脂（其中雙酚F型環(huán)氧樹脂含 量為35重量％ )，0.08重量份三乙烯四胺和0.75重量份聚乙二醇與100重量份水混合均勻， 得到本實施例的抑塵劑。
[0028] 實施例3
[0029]將1重量份羧甲基纖維素 HV_CMC，1重量份水性環(huán)氧樹脂(其中雙酚A型環(huán)氧樹脂含 量為45重量％ )，Ο . 03重量份二氨基二苯基甲烷和Ο . 5重量份丙二醇與80重量份水混合均 勻，得到本實施例的抑塵劑。
[0030] 實施例4
[0031] 將0.8重量份羧甲基纖維素 HV-CMC，0.2重量份羥丙基甲基纖維素，1.25重量份水 性環(huán)氧樹脂(其中雙酚A型環(huán)氧樹脂含量為50重量％ )，0.02重量份二氨基二苯基甲烷，0.02 重量份二乙烯三胺和0.4重量份丁二醇與60重量份水混合均勻，得到本實施例的抑塵劑。 [0032] 實施例5
[0033] 將0.2重量份羧甲基纖維素 HV-CMC，0.8重量份羧甲基淀粉，0.9重量份水性環(huán)氧樹 月旨(其中雙酚A型環(huán)氧樹脂含量為30重量％，雙酚F型環(huán)氧樹脂的含量為30重量％ )，0.03重 量份二氨基二苯基甲烷，〇. 〇 1重量份二乙烯三胺和〇. 4重量份丁二醇與60重量份水混合均 勻，得到本實施例的抑塵劑。
[0034] 實施例6
[0035] 本實施例用于說明本發(fā)明的抑塵劑及其制備方法。
[0036] 采用與實施例5相同的原料和方法制備抑塵劑，所不同的是，將羧甲基纖維素 HV-CMC替換為等重量的羧甲基淀粉。
[0037] 實施例7
[0038] 本實施例用于說明本發(fā)明的抑塵劑及其制備方法。
[0039] 采用與實施例5相同的原料和方法制備抑塵劑，所不同的是，將雙酚F型環(huán)氧樹脂 替換為等重量的雙酸A型環(huán)氧樹脂。
[0040] 實施例8
[0041] 本實施例用于說明本發(fā)明的抑塵劑及其制備方法。
[0042] 采用與實施例5相同的原料和方法制備抑塵劑，所不同的是，抑塵劑中不含有水。
[0043] 對比例1
[0044] 本實施例用于說明與本發(fā)明不同的抑塵劑及其制備方法。
[0045] 采用與實施例5相同的原料和方法制備抑塵劑，所不同的是，將水性環(huán)氧樹脂替換 為等重量的水。
[0046] 對比例2
[0047] 采用與實施例5相同的原料和方法制備抑塵劑，所不同的是，將水性環(huán)氧樹脂替換 為等重量的環(huán)氧樹脂E_44(購自濟寧華凱樹脂有限公司）。
[0048] 對比例3
[0049] 取1.5kg羧甲基纖維素鈉，加入20kg水中溶脹約2小時，50°C下攪拌溶解20分鐘備 用。將30kg二水氯化鈣在攪拌下溶解在30kg水中，然后加入15kg甘油、2.5Kg苯丙三氮唑、 lkg十二烷基磺酸鈉，攪拌溶解均勾，真空過濾。
[0050]將上述兩種溶液攪拌混合均勻，得到本對比例的抑塵劑。
[0051 ]測試實施例
[0052]將粒徑為0.01_20mm的精煤(產(chǎn)地為內(nèi)蒙古鄂爾多斯市)分別裝入11個相同的列車 車廂(長13米，寬2.9米），精煤堆的堆積面積為37.7平方米。將實施例1-8和對比例1-3的抑 塵劑分別均勻噴灑在11個列車車廂的精煤堆的堆積表面，噴灑量為2kg/平方米。
[0053]以80km/h的平均運輸速度，經(jīng)過1050km的運輸距離后，測定運輸損耗，結(jié)果如下表 1所示：
[0054]表 1
[0056] 根據(jù)表1數(shù)據(jù)，從實施例5與對比例3的數(shù)據(jù)對比可知，相對于含有其他組分的抑塵 劑，本發(fā)明的抑塵劑能夠顯著地抑制0.01_20mm粒徑的精煤的運輸揚塵。從實施例5與對比 例1-2的數(shù)據(jù)對比可以看出，本發(fā)明的抑塵劑中含有的水性環(huán)氧樹脂可以在煤炭堆積表面 形成固化層，從而有效地提高抑塵劑的抑塵能力。
[0057] 并且，從實施例5與實施例6的數(shù)據(jù)對比可以看出，在本發(fā)明優(yōu)選的半合成高分子 材料為改性纖維素和改性淀粉的混合物，且改性纖維素和改性淀粉的質(zhì)量比為1:(2-4)的 情況下，本發(fā)明的抑塵劑能夠進一步提高抑塵的效果;從實施例5與實施例7的數(shù)據(jù)對比可 以看出，在本發(fā)明優(yōu)選的水性環(huán)氧樹脂中含有雙酚A型環(huán)氧樹脂和雙酚F型環(huán)氧樹脂，且雙 酚A型環(huán)氧樹脂和雙酚F型環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為1: (0.5-1.2)的情況下，本發(fā)明的抑塵劑能 夠進一步提高抑塵的效果;從實施例5與實施例8的數(shù)據(jù)對比可以看出，在本發(fā)明優(yōu)選的抑 塵劑還含有水，且相對于1重量份的半合成高分子材料，水的含量為20-100重量份的情況 下，本發(fā)明的抑塵劑抑制煤炭運輸揚塵的能力更強。
[0058] 以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中 的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這 些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0059] 另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可 能的組合方式不再另行說明。
[0060] 此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本 發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1. 一種抑塵劑，其特征在于，該抑塵劑含有半合成高分子材料、水性環(huán)氧樹脂、固化劑 和保濕劑;相對于1重量份半合成高分子材料，水性環(huán)氧樹脂的含量為0.5-2重量份，固化劑 的含量為〇. 02-0.08重量份，保濕劑的含量為0.2-0.75重量份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑塵劑，其特征在于，所述半合成高分子材料為改性纖維素 和/或改性淀粉。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的抑塵劑，其特征在于，所述改性纖維素為選自羧甲基纖維素、 甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素和羧甲基羥乙 基纖維素中的一種或幾種，所述改性淀粉為選自羧甲基淀粉、羥乙基淀粉、氰乙基淀粉、醋 酸淀粉和磷酸淀粉中的一種或幾種。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的抑塵劑，其特征在于，所述半合成高分子材料為改性纖維素和 改性淀粉的混合物，且改性纖維素和改性淀粉的質(zhì)量比為1: (2-4)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑塵劑，其特征在于，所述水性環(huán)氧樹脂的固含量為35-80 %。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的抑塵劑，其特征在于，所述水性環(huán)氧樹脂中含有雙酚A型環(huán) 氧樹脂和/或雙酚F型環(huán)氧樹脂。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的抑塵劑，其特征在于，所述水溶性環(huán)氧樹脂中含有雙酚A型環(huán) 氧樹脂和雙酚F型環(huán)氧樹脂，且雙酚A型環(huán)氧樹脂和雙酚F型環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為1:(0.5-1.2) 〇8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑塵劑，其特征在于，所述固化劑為選自脂肪胺固化劑、芳香 胺固化劑和酰胺固化劑中的一種或幾種。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑塵劑，其特征在于，所述保濕劑為有機多元醇，所述有機多 元醇為選自為丙三醇、丁二醇、聚乙二醇、丙二醇、已二醇、木糖醇、聚丙二醇和山梨糖醇中 的一種或幾種。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑塵劑，其特征在于，所述抑塵劑還含有水，且相對于1重量 份的半合成高分子材料，水的含量為20-100重量份。11. 一種抑制煤炭運輸揚塵的方法，其特征在于，該方法包括:在煤炭堆積表面噴灑權(quán) 利要求8所述的抑塵劑，其中，相對于每平方米煤炭的堆積表面，所述抑塵劑的噴灑量為 1·3_3kg〇12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述煤炭的粒徑為0.0 l-20mm。
【文檔編號】C09K3/22GK105969312SQ201610375809
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】張軍, 李成懷, 張玉楨, 劉建民
【申請人】鄂爾多斯市神東天隆化工有限責(zé)任公司