[發明專利]一種煤炭抑塵劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201510040664.5
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104559932A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 楊伏生;林敏群;楊志遠;周安寧
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: C09K3/22
• 分類號: C09K3/22;C08F289/00;C08F220/06
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于煤炭工業技術領域，具體涉及一種煤炭抑塵劑及其制備方法。

背景技術

煤炭是我國重要的基礎能源，我國能源資源的基本特點是富煤、貧油、少氣，將我國煤炭資源與石油、天然氣、水能和核能等一次能源資源相比，探明的資源儲量折算為標準煤，煤炭占85％以上，既有的資源結構造成了煤炭在我國一次能源消費結構中所占的絕對比重達到70％，因此，我國的能源生產和消耗仍以煤炭為主。

然而，煤塵作為煤炭生產和加工利用過程中的必然產物，嚴重威脅著煤炭開采、粉碎和儲存過程的安全，也增加了煤炭運輸過程的損耗，并使空氣質量顯著降低。近年來，隨著高產高效礦井的發展，綜采工作面產生的煤塵濃度越來越高，煤塵污染已經成為煤礦生產中的最大污染源。煤塵的產生不僅會縮短儀器設備的使用壽命，降低其使用精度，還會嚴重危及綜采工作面工人的身體健康，甚至存在煤塵爆炸隱患。比如：1942年發生在日本本溪湖煤礦的世界煤礦史上最大的瓦斯煤塵爆炸事故造成1549人遇難，246人傷殘；2005年的黑龍江七臺河東風煤礦11.27煤塵爆炸就造成171人遇難，48人受傷，直接經濟損失4293萬元。

因此，對于煤炭抑塵劑的研究，無論是從環境保護還是安全生產角度來講都是迫切需求的。目前，我國煤炭生產和轉化利用過程中，多采取濕式抑塵技術，如煤層注水、預防性灌漿、濕式鑿巖、噴霧灑水等，但由于煤塵和巖粉均具有一定的疏水性，而水的表面張力又較大，煤塵和巖塵不易被水迅速、有效地濕潤和捕捉，達不到理想的抑塵效果。化學抑塵劑作為一種新興的煤塵治理手段，對煤炭的抑塵及降塵有很好效果，應用也越來越廣泛。但是，現有的大部分抑塵劑原料或者產品本身有一定腐蝕性、毒性、非親水性及難降解性，對環境和人體存在潛在威脅，抑或是性能較差。

煤炭抑塵劑開發方面，國外早期已取得較多成果。代表性的有美國DCL-1803型粘結型化學抑塵劑、Conherex型粘結型化學抑塵劑；德國的Mon-tan型粘結型化學抑塵劑；南非的ANT-1型潤濕型化學抑塵劑等。它們的主要成分或為天然石油樹脂與潤濕劑配制的乳狀液，或為高芳香族化合物的物料與重油渣乳化液，或是由CaCl₂、MgCl₂、石灰、硅酸鈉原料等混合而成的吸濕性溶液等。國內方面，吳超研究了陰離子表面活性劑添加硫酸鹽，對煤塵濕潤效果的改善程度及其作用機理，證明陰離子表面活性劑添加含高價負離子電解質添加劑，可改善煤塵濕潤能力；舒新前通過對煤塵進行保水、潤濕和凝聚性能測試，得出了較為滿意的抑塵劑配方；杜翠鳳將黏結劑溶液噴灑在煤堆表面后，能使煤堆表面黏結形成具有一定強度的硬殼，具有防塵作用；施春紅采用無機鹽、活性劑及輔助劑制備得到的抑塵劑能夠長時保持巷道表面濕潤，防止粉塵二次飛揚，降低了巷道粉塵濃度；朱紅采用改性淀粉、納米粒子母體、乙醇和水制備得到了具有以納米粒子為核，改性淀粉分子為膜的網狀結構的抑塵劑，該抑塵劑在使用時能夠形成一定厚度和韌性的固化層。

抑塵劑的研究近年來成為國內外學術界關注的熱點，開發出的抑塵劑產品數量也較多。不難看出，現有抑塵劑的配方大多相對單一，原料基本上集中在淀粉(降解性能雖好，但產品易霉變且成本偏高)、氯化物無機鹽(對抑塵劑噴灑設備有腐蝕作用)、合成的水溶性聚合物(合成工藝復雜，不易控制)上，個別配方中雖然采用天然植物纖維替代了合成的水溶性聚合物，但其制備工藝仍然沿用簡單的乳液合成法，合成時間較長，產品成膜強度普遍不高。而且，現有產品性能設計與開發也多停留在吸水和保水性兩方面，功能化設計與開發程度整體不足。

另一方面，現有的煤炭抑塵劑雖然有些試驗效果良好，但絕大多數并沒能得以推廣應用，主要原因就在于煤塵產生量大，涉及煤種范圍廣，研發工作很少全面結合煤塵表面微觀性質，也缺乏對藥劑分子結構的系統分析，普遍依賴于大量實驗，研究與開發盲目性明顯，導致產品開發周期延長、成本增高，產品性能也不夠穩定。所以，開發一種高效、低成本、環境友好的新型功能化煤炭抑塵劑，已成為當前迫切需要解決的難題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種煤炭抑塵劑，其基于分子設計的理念，采用含有豐富內部微孔結構的純化硅藻土作為成核劑，水溶性分子丙烯酸作為聚合單體，以纖維素含量高的改性葵花秸稈代替傳統方法制備抑塵劑中使用的淀粉，借助微波輻射促進引發劑分解，使丙烯酸和大量纖維素在硅藻土顆粒形成的核表面進行原位接枝共聚，形成殼核包裹結構的共聚物，制備出具有優良吸水、保水性能和良好成膜性能的煤炭抑塵劑。