[發明專利]煤礦抑塵劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202110872640.1
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113717692B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 張浪;姚海飛;李欣;李偉;靳磊;徐長富;張思睿;王耀強;李艷川
• 申請（專利權）人: 煤炭科學技術研究院有限公司
• 主分類號: C09K3/22
• 分類號: C09K3/22;C01B32/19
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 曲進華

本發明涉及特殊結構的石墨烯在制備煤礦抑塵劑中的應用，所述的特殊結構的石墨烯為采用如下方法制備得到的：將鱗片石墨經硫酸、高錳酸鉀氧化插層后通過機械剝離獲得。本發明通過在抑塵劑中添加通過特殊方法處理過的石墨烯，因其部分具有與煤塵相似的結構，因此石墨烯可以與微小煤塵吸附而后沉降，提高沉降效率。

技術領域

本發明涉及煤礦抑塵領域，具體涉及一種特殊結構的石墨烯在制備煤礦抑塵劑中的應用。

背景技術

目前的煤礦用抑塵劑一般為化學抑塵劑，一般為非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、助劑等，工作人員在噴灑抑塵劑的場所作業，雖然目前的抑塵劑一般對人體無毒無害，但是長期吸入，體內的化學試劑不斷積累，會對人體產生不可忽視的影響。另外，抑塵劑一般為一種或幾種穩定的高分子化合物組成，物理化學性能都比較穩定，在環境中難降解，長期使用會對地下水等周邊環境造成一定的影響。而且，一般的抑塵劑對粉塵有一定的顆粒沉降范圍，對呼吸性粉塵沉降效果較差。

此外，現有技術中有的抑制劑中提及添加無機納米顆粒，包括Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、分子篩等，也有提及添加石墨烯或者氧化石墨烯等。

但單片層石墨烯的生產成本較高，以此方法生產的抑塵劑成本太高，實際應用意義不大。且單片層的石墨烯難分散，不能在抑塵劑中均勻分布，抑塵效果不能達到預期。

氧化石墨烯由于在制備過程中添加了大量的濃硫酸，因此后期需要用大量去離子水洗滌去酸，再加上氧化石墨烯片層上接枝的含氧官能團，此時氧化石墨烯會出現類似凝膠的狀態，為洗滌增加了技術難度，而且耗水量大，產生大量含酸廢液，后續的處理費用較高；進而導致氧化石墨烯成本較高。

此外，現有抑塵劑添加的無機納米粒子與煤塵具有不同的物理化學結構，加上靜電斥力，對于沉降小顆粒的煤塵效果不佳。

發明內容

本發明的目的是：本發明通過在抑塵劑中添加通過特殊方法處理過的石墨烯，因其部分具有與煤塵相似的結構，因此石墨烯可以與微小煤塵吸附而后沉降，提高沉降效率。

本發明采用的技術方案為：

本發明提供了特殊結構的石墨烯在制備煤礦用抑塵劑中的應用；其中所述的特殊結構的石墨烯為采用如下方法制備得到的：將鱗片石墨經硫酸、高錳酸鉀氧化插層后通過機械剝離(短時強烈)獲得。

進一步，在上述應用中，所述的鱗片石墨為5000目的鱗片石墨。

進一步，在上述應用中，各物質的質量比為：鱗片石墨：高錳酸鉀：硫酸＝1：(0.5-2)：(40-60)；所述的硫酸的濃度為60-98wt％；所述的氧化時間為15-120min。

進一步，在上述應用中，所述機械剝離方法為超聲波剝離、高速剪切剝離或高壓均質剝離。

本發明還提供了一種煤礦抑塵劑，包括:

陰離子表面活性劑：0.1-3％；

非離子表面活性劑：0.1-3％；

特殊結構的石墨烯：0.1-3％；

水溶液：補齊100％。

所述的百分比為質量百分比。

所述的特殊結構的石墨烯為采用如下方法制備得到的：將鱗片石墨經硫酸、高錳酸鉀氧化插層后通過機械剝離(短時強烈)獲得。

進一步，所述的鱗片石墨為5000目的鱗片石墨。

進一步，所述的各物質的質量比為：鱗片石墨：高錳酸鉀：硫酸＝1：(0.5-2)：(40-60)；所述的硫酸的濃度為60-98wt％；所述的氧化時間為15-120min。