【技术领域】
本发明涉及环境保护领域，具体涉及一种煤尘抑制剂及其制备方法。
【背景技术】
煤尘是煤矿采、储、装运和堆存过程中产生的微细颗粒物，可以长时间悬浮于大气中，引起周围大气能见度低，造成操作人员患尘肺疾病，并可能导致安全生产事故。因此，煤尘抑制技术一直是人们研究的热点。目前，抑制煤炭扬尘最常用的方法是洒水，洒水的主要作用是润湿颗粒细小的干燥煤尘，使其相对密度增大，粘结成较大的颗粒沉降，从而在外力作用下不能飞扬。该方法虽然简便易行，但是由于煤尘与水分子的结合力较弱，且水分易蒸发，无法在煤炭表面形成致密的固化膜，满足不了长期抑尘的需要。
公开号为CN102277135A的发明公开了“一种环保降解型抑尘剂及其制备方法”，其所述抑尘剂具有成膜、润湿、凝并功能，喷洒到物料表面后会形成一层连续完整、坚固并具有韧性的壳膜，使粉尘限制于壳内，避免空气污染，减少物料流失，但是该抑尘剂对于周围空气中的细菌没有明显的抑制作用，而且在寒冬季节使用会出现冻结现象，喷洒在物料表层会结冰变脆，抑尘效果减弱。
【发明内容】
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种煤尘抑制剂及其制备方法，本发明的煤尘抑制剂由6种原料合理配制而成，不仅能够显著降低煤粉的表面张力，快速润湿煤粉使其迅速凝聚沉降以达到抑尘目的，而且可在煤炭表层形成一层具有一定强度和韧性的固化膜，避免煤炭在运输，堆放，卸载时随风扬起，有效地防止煤粉对环境造成污染。本发明所述煤尘抑制剂采用氯化钙作为防冻助剂，过氧化氢作为杀菌剂，不仅有效地解决了抑制剂冬季冻结问题，还可有效地杀死煤尘周围空气中的有害细菌，而且采用的原料具有易降解性，抑尘效果显著，适用范围广，不会造成二次污染，值得推广应用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：以羟乙基纤维素为成膜剂和粘结剂，十二碳醇酯为成膜助剂，甘油为润湿剂，氯化钙为防冻剂，过氧化氢为杀菌剂，通过合理配制成为一种具有润湿，粘结，成膜，防冻和杀菌等多重作用的煤尘抑制剂。
一种煤尘抑制剂，所述煤尘抑制剂的有效成分的原料组成及重量份数为：
羟乙基纤维素1-5份 十二碳醇酯10-20份 丙三醇20-30份
过氧化氢5-10份 氯化钙20-40份
其中，还包括适量的pH调节剂，用于将所述煤尘抑制剂的pH值调节到7-9。
较优地，所述煤尘抑制剂的有效成分的原料组成及重量份数为：
羟乙基纤维素2-4份 十二碳醇酯12-18份 丙三醇23-27份
过氧化氢6-9份 氯化钙25-35份
其中，还包括适量的pH调节剂，用于将所述煤尘抑制剂的pH值调节到7-9。
较优地，所述煤尘抑制剂的有效成分的原料组成及重量份数为：
羟乙基纤维素3份 十二碳醇酯15份 丙三醇25份
过氧化氢8份 氯化钙30份
其中，还包括适量的pH调节剂，用于将所述煤尘抑制剂的pH值调节到7-9。
本发明还提供上述煤尘抑制剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取羟乙基纤维素、十二碳醇酯、丙三醇、过氧化氢、氯化钙和pH调节剂，以上所有原料均为工业级产品；
(2)将称取的羟乙基纤维素和一半量的十二碳醇酯倒入装有搅拌器的反应釜中，加入80-120重量份的水，以80-100r/min的转速在50-60℃条件下充分搅拌40-60min，得到混合物，其中，所加入的水为符合饮用标准的自来水或去离子水，搅拌器为螺带式搅拌器、推进式搅拌器或锚式搅拌器中的任一种；
(3)在步骤(2)得到的混合物中加入所称取的丙三醇、过氧化氢、氯化钙和剩余量的十二碳醇酯，以100-150r/min的转速在60-80℃条件下搅拌20-30min，然后滴加pH调节剂继续搅拌，得到pH值为7-9、粘度为1000-2000mPa·s的混合物，即为所需煤尘抑制剂，其中，所述过氧化氢是质量分数为25-35％的过氧化氢水溶液，pH调节剂为NaOH溶液和KOH溶液中的一种或两种的混合液，且pH调节剂是质量分数为20-30％的溶液。
进一步地，加热升温有利于加快原料的溶解速度，减少搅拌时间；
进一步地，所述十二碳醇酯分两次加入可充分发挥其作用，第一次加入有利于润湿和分散羟乙基纤维素，加快其溶解速度；第二次加入有利于促进成膜，提高固化膜的稳定性。
进一步地，过氧化氢和氯化钙的水溶液均呈弱酸性，加入pH调节剂的目的是为了实现酸碱中和，使抑制剂呈弱碱性，避免二次污染；
本发明煤尘抑制剂的使用方法如下：将所述煤尘抑制剂用水稀释成粘度为300-500mPa·s的抑制剂水溶液注入喷洒器中，然后按1.5-2.0L/m2的用量均匀喷洒于煤炭表层。
本发明所述煤尘抑制剂的各原料配合使用，起到了良好的协同作用。羟乙基纤维素是本发明煤尘抑制剂中的主成膜剂和粘结剂，其水溶液具有良好的成膜性、保水性和黏性，所形成的的膜经固化后韧性较强，可有效地阻止煤粉中水分的蒸发；十二碳醇酯是本发明煤尘抑制剂中的成膜助剂，沸点高，混溶性好，环保性能优越，与羟乙基纤维素配合使用，可降低成膜温度，有助于形成优异连续的膜，成膜后，成膜助剂挥发，不影响固化膜的特性；丙三醇是本发明煤尘抑制剂中的润湿剂，具有一定的吸湿性和渗透性，能降低煤尘的表面张力，与羟乙基纤维素配合使用，可快速润湿煤尘，增大煤尘颗粒的相对密度，使其迅速凝聚沉降；氯化钙是本发明煤尘抑制剂中的防冻助剂，其水溶液的冰点低，不易冻结，有效地解决了抑制剂冬季冻结问题；过氧化氢是本发明煤尘抑制剂中的杀菌剂，氧化能力强，可有效地杀死煤尘周围空气中的有害细菌，灭菌后的物质是无毒害、无刺激作用的水，不会造成二次污染；过氧化氢和氯化钙的水溶液均呈弱酸性，加入pH调节剂可以实现酸碱中和，使抑制剂呈弱碱性，避免二次污染。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)本发明所述煤尘抑制剂由6种原料合理配制而成，具有成膜，润湿，粘结，防冻和杀菌五大功能，而且各原料来源方便，生产成本低，具有易降解性，不会造成二次污染；
(2)本发明所述煤尘抑制剂以羟乙基纤维素为成膜剂，其形成的膜均匀连续，喷洒于煤炭表面，会在煤炭表面形成一层具有一定硬度和韧性的固化膜，避免煤炭在运输，堆放，卸载时随风扬起，有效防止煤尘对环境造成污染；
(3)本发明所述煤尘抑制剂，成膜性好，可以阻挡和减缓煤尘中水分的蒸发，具有良好的抗蒸发性，抑尘时间长，而且能够显著降低煤粉的表面张力，快速润湿煤粉并使其迅速凝并沉降，抑尘效果显著；
(4)本发明所述煤尘抑制剂，采用氯化钙作为防冻助剂，其水溶液冰点低，可有效地解决煤尘抑制剂冬季冻结问题；
(5)本发明所述煤尘抑制剂，采用过氧化氢作为杀菌剂，氧化能力强，可有效地杀死煤尘周围空气中的有害细菌，灭菌后的物质是无毒害、无刺激作用的水，不会造成二次污染；
(6)本发明所述煤尘抑制剂适用于煤炭在开采，运输，堆放，卸载等过程中，普适性好，具有广泛的社会效益和经济效益，值得推广应用。
【具体实施方式】
以下通过具体实施例对本发明作进一步详述。
一、配方实施例
实施例1
一种煤尘抑制剂，所述煤尘抑制剂有效成分的原料组成及重量份数为：
羟乙基纤维素5份 十二碳醇酯20份 丙三醇30份
过氧化氢10份 氯化钙40份
其中，还包括适量的pH调节剂，用于将所述煤尘抑制剂的pH值调节到7-9。
实施例2
一种煤尘抑制剂，所述煤尘抑制剂有效成分的原料组成及重量份数为：
羟乙基纤维素4份 十二碳醇酯18份 丙三醇28份
过氧化氢9份 氯化钙35份
其中，还包括适量的pH调节剂，用于将所述煤尘抑制剂的pH值调节到7-9。
实施例3
一种煤尘抑制剂，所述煤尘抑制剂有效成分的原料组成及重量份数为：
羟乙基纤维素3份 十二碳醇酯15份 丙三醇25份
过氧化氢8份 氯化钙30份
其中，还包括适量的pH调节剂，用于将所述煤尘抑制剂的pH值调节到7-9。
实施例4
一种煤尘抑制剂，所述煤尘抑制剂有效成分的原料组成及重量份数为：
羟乙基纤维素2份 十二碳醇酯12份 丙三醇23份
过氧化氢7份 氯化钙25份
其中，还包括适量的pH调节剂，用于将所述煤尘抑制剂的pH值调节到7-9。
实施例5
一种煤尘抑制剂，所述煤尘抑制剂有效成分的原料组成及重量份数为：
羟乙基纤维素1份 十二碳醇酯10份 丙三醇20份
过氧化氢5份 氯化钙20份
其中，还包括适量的pH调节剂，用于将所述煤尘抑制剂的pH值调节到7-9。
二、制备实施例
实施例6
制备上述实施例1-5的煤尘抑制剂的方法可以按照以下步骤进行：
(1)按重量份数称取羟乙基纤维素、十二碳醇酯、丙三醇、氯化钙、质量分数为25％的过氧化氢溶液和质量分数为20％的氢氧化钠溶液；
(2)将称取的羟乙基纤维素和一半量的十二碳醇酯倒入装有搅拌器的反应釜中，加入80重量份的水，以80r/min的转速在50℃条件下充分搅拌40min，得到混合物；
(3)在步骤(2)得到的混合物中加入所称取的丙三醇、过氧化氢、氯化钙和剩余重量份的十二碳醇酯，以100r/min的转速在60℃条件下搅拌20min，然后滴加氢氧化钠溶液继续搅拌，得到pH值为7，粘度为1000mPa·s的混合物，即为所需煤尘抑制剂。
实施例7
制备上述实施例1-5的煤尘抑制剂的方法可以按照以下步骤进行：
(1)按重量份数称取羟乙基纤维素、十二碳醇酯、丙三醇、氯化钙、质量分数为30％的过氧化氢溶液和质量分数为25％的氢氧化钾溶液；
(2)将称取的羟乙基纤维素和一半量的十二碳醇酯倒入装有搅拌器的反应釜中，加入100重量份的水，以90r/min的转速在55℃条件下充分搅拌50min，得到混合物；
(3)在步骤(2)得到的混合物中加入所称取的丙三醇、过氧化氢、氯化钙和剩余重量份的十二碳醇酯，以125r/min的转速在70℃条件下搅拌25min，然后滴加氢氧化钾溶液继续搅拌，得到pH值为8，粘度为1500mPa·s的混合物，即为所需煤尘抑制剂。
实施例8
制备上述实施例1-5的煤尘抑制剂的方法可以按照以下步骤进行：
(1)按重量份数称取羟乙基纤维素、十二碳醇酯、丙三醇、氯化钙、质量分数为35％的过氧化氢溶液、质量分数为30％的氢氧化钠溶液和质量分数为30％的氢氧化钾溶液；
(2)将称取的羟乙基纤维素和一半量的十二碳醇酯倒入装有搅拌器的反应釜中，加入120重量份的水，以100r/min的转速在60℃条件下充分搅拌60min，得到混合物；
(3)在步骤(2)得到的混合液中加入所称取的丙三醇、过氧化氢、氯化钙和剩余重量份的十二碳醇酯，以150r/min的转速在80℃条件下搅拌30min，然后滴加氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液的混合液继续搅拌，得到pH值为9，粘度为2000mPa·s的混合物，即为所需煤尘抑制剂。
使用上述实施例1-5的煤尘抑制剂的方法如下：将所述煤尘抑制剂用水稀释成粘度为300-500mPa·s的抑制剂水溶液注入喷洒器中，然后按1.5-2.0L/m2的用量均匀喷洒于煤炭表面。
三、效果验证
按照标准TB/T 3210.1-2009对上述实施例制得的煤尘抑制剂进行性能检测，结果为：粘度(25℃，mPa·s)：1000-2000；pH(25℃)：7-9；适用温度(℃)：-35﹣40；保湿率(％，70℃鼓风干燥，2h失水率)：≤20.15；成膜时间(25℃,min)：35-50；成膜厚度(25℃，mm)：≥10；抑菌率(25℃,％)：≥90。
四、对比分析
取25kg过40目标准筛的煤粉2份作为试验样品，放置于室外环境中，试验组采用本发明的煤尘抑制剂，对照组采用洒水的方式，两组试验条件相同，符合试验标准。
试验组：将本发明煤尘抑制剂用水稀释成粘度为300-500mPa·s的抑制剂水溶液，注入喷洒器后按1.5-2.0L/m2的用量均匀地喷洒于所选取的试验煤样表面；对照组：将水注入喷洒器后按1.5-2.0L/m2的用量均匀地喷洒于所选取的试验煤样表面。每隔一天测一次抑尘率，周期为21天，抑尘率＝(测试后样品重量+抑尘剂重量)/(测试前样品重量+抑尘剂重量)。测定结果如下表：
根据表格中记录的数据得到：试验组使用本发明煤尘抑制剂的抑尘率在72h内可保持在99％以上，抑尘率在21天还可保持在70％以上，对照组采用洒水抑尘，抑尘率在21天时只保持在1.1％，对比可知，使用本发明煤尘抑制剂的抑尘效果显著，值得推广应用。