一種泡沫降塵劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于礦山地下開(kāi)采領(lǐng)域，具體涉及一種泡沫降塵劑及其制備方法。本發(fā)明的泡沫降塵劑，其組分按照質(zhì)量百分比為：發(fā)泡劑5~15%，濕潤(rùn)劑5~10%，增粘劑0.4~5%，成核劑0.2~5%，穩(wěn)定劑0.2~5%，阻滯劑0.2~5%，余量是水；其制備方法是按照化學(xué)成分進(jìn)行配料，將發(fā)泡劑、潤(rùn)濕劑、增粘劑、成核劑、穩(wěn)定劑和阻滯劑置于容器中干法混合攪拌均勻，一次加入水，加熱到50~60℃充分?jǐn)嚢柚寥咳芙猓纬蓱腋∫?，控制懸浮液的pH值為6.5~7.0，冷卻后即得到泡沫降塵劑。本發(fā)明的泡沫降塵劑顯著降低了井下粉塵濃度，提高除塵效率，適用于煤礦、金屬礦、非金屬礦的井下采面除塵以及地下建筑如隧道挖掘過(guò)程中的粉塵治理。
【專利說(shuō)明】一種泡沬降塵劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦山地下開(kāi)采領(lǐng)域，具體涉及一種泡沫降塵劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦生產(chǎn)是生產(chǎn)性粉塵危害的重點(diǎn)行業(yè)。目前我國(guó)煤炭開(kāi)采以井下開(kāi)采為主。由于井下采煤空間狹小，工作地點(diǎn)多變，通風(fēng)效果差，井下采煤、掘進(jìn)、轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生大量粉塵，其中綜掘機(jī)截割頭截割產(chǎn)塵占整個(gè)工作面產(chǎn)塵量的80%~95%。煤塵和粉塵會(huì)使礦工得矽肺病，矽肺病從目前的醫(yī)學(xué)水平來(lái)說(shuō)是不可治愈的疾病。粉塵除了使員工得肺病以外，更嚴(yán)重時(shí)可以引起爆炸，摧毀煤礦設(shè)施，引起火災(zāi)造出各種有害氣，威脅員工生命及煤礦的安全生產(chǎn)。目前我國(guó)礦山主要使用的防塵措施有噴霧灑水、通風(fēng)或除塵設(shè)備除塵。采用綜掘機(jī)噴霧降塵是通過(guò)綜掘機(jī)內(nèi)噴霧系統(tǒng)向割落的煤巖處直接噴霧，在礦塵產(chǎn)生的瞬間將其抑制。我國(guó)大多數(shù)煤礦噴霧裝置一般使用效果不好，尤其是內(nèi)噴霧裝置，常常會(huì)被水中的雜質(zhì)和掘進(jìn)時(shí)的煤渣堵塞。除塵風(fēng)機(jī)除塵通常是將風(fēng)機(jī)安裝在綜掘機(jī)的后側(cè)，可隨綜掘機(jī)進(jìn)行移動(dòng)，在除塵風(fēng)機(jī)接入風(fēng)筒，使工作面形成常壓短抽式通風(fēng)。除塵風(fēng)機(jī)體積龐大，在搬運(yùn)時(shí)較為困難；同時(shí)除塵風(fēng)機(jī)及其使用的柔性風(fēng)筒又使原本狹小的巷道更加狹小。
[0003]泡沫除塵是以壓縮空氣和高壓水作為動(dòng)力，壓縮空氣將儲(chǔ)液箱中的發(fā)泡劑通過(guò)管路壓入泡沫發(fā)生器，壓縮空氣和高壓水通過(guò)管路進(jìn)入泡沫發(fā)生器，壓縮空氣、水、發(fā)泡劑三種流體與泡沫發(fā)生器內(nèi)的斜立式擋板撞擊、攪拌，從而產(chǎn)生大量的泡沫。泡沫通過(guò)噴嘴射向塵源，當(dāng)泡沫充分覆蓋塵源時(shí)，達(dá)到最佳除塵效果。泡沫除塵的除塵效率一般超過(guò)70%，因此，越來(lái)越受到重視。
[0004]專利申請(qǐng)?zhí)枮?7106798，名稱為鑿巖泡沫除塵器及泡沫除塵劑的中國(guó)專利公開(kāi)了采用烷基苯磺酸鹽和烷基磷酸酯鹽或醇醚硫鹽做發(fā)泡劑，用萘磺酸鹽或琥珀酸酯磺酸鹽做濕潤(rùn)劑，用纖維素醚或椰子油酰胺做穩(wěn)定劑，用焦磷酸鉀或焦磷酸鈉，六偏磷酸鈉，EDTA做絡(luò)合劑，用對(duì)甲苯磺酸鹽或乙醇做助絡(luò)劑，適量水配制而成；專利申請(qǐng)?zhí)枮?00810224126.1，名稱為一種礦用泡沫除塵劑的中國(guó)專利中公開(kāi)了采用十二烷基苯磺酸鹽、琥珀酸二酯磺酸鹽、椰子油二乙醇酰胺為主料，加入少量其他助劑，制得泡沫除塵劑。上述產(chǎn)品由于缺少中心成核物質(zhì)，導(dǎo)致泡沫群與粉塵的接觸面積小，同時(shí)原料與水混合后形成淤漿容易硬化，存放時(shí)間短，使其降塵效果并不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種泡沫降塵劑的配方及制備方法，目的是降低井下粉塵濃度，顯著提高除塵效率，使其適用于煤礦、金屬礦、非金屬礦的井下采面除塵以及地下建筑如隧道挖掘過(guò)程中的粉塵治理。
[0006]本發(fā)明的泡沫降塵劑，其組分按照質(zhì)量百分比為:發(fā)泡劑5~15%，濕潤(rùn)劑5~10%，增粘劑0.4~5%，成核劑0.2~5%，穩(wěn)定劑0.2~5%，阻滯劑0.2~5%，余量是水。
[0007]其中所述的發(fā)泡劑選擇親水親油平衡值(HLB)在11-13之間的陰離子表面活性劑或其混合物，具體是十~烷基苯橫酸納、十~烷基硫酸納、十~烷基聚氧乙稀釀硫酸納、脂肪酸鈉、油酸鈉或油酸鉀其中的一種或多種以任意比例混合的混合物。
[0008]所述的濕潤(rùn)劑是聚乙烯醇、聚氧乙烯、水溶性淀粉、苯乙烯-馬來(lái)酸酐接枝共聚物或纖維質(zhì)類聚合物如羥乙基纖維素、羧甲基纖維素聚合物其中的一種或多種以任意比例混合的混合物。
[0009]所述的增粘劑是阿拉伯樹(shù)膠、瓜爾膠、刺梧桐膠或藻膠其中的一種或多種以任意比例混合的混合物。
[0010]所述的成核劑是平均粒徑為30-100微米的硅酸鹽、硫酸鹽、大理石或粘土類礦物如膨潤(rùn)土、蒙脫土、硅藻土、高嶺土其中的一種或多種以任意比例混合的混合物。
[0011]所述的穩(wěn)定劑椰子油酰胺、椰子油二乙醇酰胺其中的一種或多種以任意比例混合的混合物。
[0012]所述的阻滯劑是檸檬酸鈉。
[0013]本發(fā)明的泡沫降塵劑制備方法是:
其組分按照質(zhì)量百分比為:發(fā)泡劑5~15%，濕潤(rùn)劑5~10%，增粘劑0.4~5%,成核劑
0.2~5%，穩(wěn)定劑0.2~5%，阻滯劑0.2~5%，余量是水進(jìn)行配料；
將發(fā)泡劑、潤(rùn)濕劑、增粘劑、成核劑、穩(wěn)定劑和阻滯劑置于容器中干法混合攪拌均勻，一次性加入水，加熱到5(T60°C充分?jǐn)嚢柚寥咳芙?，形成懸浮液，控制懸浮液的pH值為
6.5^7.0，冷卻后即得到泡沫降塵劑。
[0014]使用時(shí)，將配好的泡沫降塵劑倒入泡沫除塵器中，通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)壓使泡沫從噴嘴噴出，即可對(duì)所選區(qū)域進(jìn)行除塵。還可以將泡沫降塵劑配成濃溶液，加到可計(jì)量的泡沫除塵器加料泵中，通過(guò)調(diào)節(jié)加料量和進(jìn)水量來(lái)保證實(shí)際混合區(qū)內(nèi)泡沫降塵劑稀釋到相同濃度。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是:
(I)本發(fā)明的煤礦井下泡沫降塵劑由發(fā)泡劑、濕潤(rùn)劑、增粘劑、成核劑、穩(wěn)定劑和阻滯劑六大功能性組分按照一定配比構(gòu)成，各組分原料無(wú)毒、無(wú)腐蝕性并且來(lái)源廣泛，制備出的泡沫降塵劑具有高發(fā)泡倍數(shù)、保濕性好、除塵效率高、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)；
本發(fā)明中加入發(fā)泡劑保證了產(chǎn)生的泡沫有一定的強(qiáng)度；加入濕潤(rùn)劑能夠潤(rùn)濕粉塵的表面，同時(shí)使得泡沫間形成橋的空洞，增加產(chǎn)生氣泡的抗破裂性；增粘劑主要目的是增加液體的粘性和粘度，控制物質(zhì)揮發(fā)，能夠更好的控制揚(yáng)塵；加入穩(wěn)定劑的目的是提高泡沫的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)泡沫的破裂時(shí)間。
[0016](2)本發(fā)明的泡沫降塵劑與以往泡沫類降塵劑相比，主要特色是泡沫降塵劑配方中加入了成核劑和阻滯劑，成核劑能夠形成水溶液淤漿，在所制得的發(fā)泡中提供疏松物質(zhì)，形成泡沫粘合體或泡沫群，增大了泡沫群與粉塵的接觸面積；阻滯劑能夠起到阻止原料與水混合后形成淤漿的硬化，延長(zhǎng)攪拌后的混合液的存放時(shí)間，同時(shí)還可以對(duì)吸附粉塵后的泡沫層起到保水作用；
(3)本發(fā)明的泡沫降塵劑的降塵機(jī)理是:所用的發(fā)泡劑即表面活性劑經(jīng)過(guò)物理發(fā)泡過(guò)程得到泡沫或泡沫群，大量泡沫液膜中含有的潤(rùn)濕劑對(duì)粉塵具有濕潤(rùn)作用和粘附作用，能夠?qū)⒎蹓m快速濕潤(rùn)；配方中的成核劑會(huì)使單個(gè)泡沫發(fā)生粘合形成較大的單個(gè)泡沫粘合體或泡沫群，直接增大泡沫體與粉塵的接觸面積，同時(shí)泡沫具有很好的黏性，粉塵一旦和泡沫接觸將會(huì)被迅速粘附，從而提高了泡沫群對(duì)粉塵的粘附效率，起到顯著降塵作用。另外，配方中加入的阻滯劑可起到保水或保濕作用，增加了粉塵被捕獲后的濕潤(rùn)時(shí)間，進(jìn)一步提高了除塵效率。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例說(shuō)明該發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于實(shí)施例所述內(nèi)容。
[0018]實(shí)施例1
本發(fā)明的泡沫降塵劑，其組分按照質(zhì)量百分比為:發(fā)泡劑十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉10%，濕潤(rùn)劑羥乙基纖維素和羧甲基纖維素共計(jì)3%，增粘劑瓜爾膠3%，成核劑高嶺土 1.2%，穩(wěn)定劑椰子油酰胺2%，阻滯劑檸檬酸鈉0.8%，余量是水。
[0019]其制備方法是:
稱取IOkg十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉，Ikg輕乙基纖維素、2kg羧甲基纖維素,3kg瓜爾膠，1.2kg高嶺土，2kg椰子油酰胺，0.8kg檸檬酸鈉，將稱量完的組分進(jìn)行混合，然后加入80kg水，在加熱到50°C的溫度下充分?jǐn)嚢?，得到懸浮液，控制懸浮液的pH值為6.5，冷卻到室溫，即制備出IOOkg泡沫降塵劑(溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%)。
[0020]為了減少混料過(guò)程中的勞動(dòng)量，上述配料也可以加入20kg水配成溶質(zhì)為50%的泡沫降塵劑，使用時(shí)按照進(jìn) 料比保證進(jìn)入泡沫降塵器設(shè)備中溶質(zhì)的濃度稀釋為20%即可達(dá)到同樣效果。
[0021]該配方的泡沫降塵劑對(duì)全塵的除塵效率達(dá)到96.3%，對(duì)呼吸性粉塵的除塵效率達(dá)到86.1%，具體參見(jiàn)表1，實(shí)施例1的泡沫沉降劑在某礦井下5#1081工作面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)降塵工業(yè)性試驗(yàn)結(jié)果。
[0022]表1割煤作業(yè)過(guò)程中未降塵與進(jìn)行泡沫降塵后的效果比較 距抱抹源位置/m51015
未除塵粉塵濃度 292 298 294 273 272 270 260 258 256
ZmgZmi
粉塵濃度平均值294.CT271.6?258
除塵后粉塵濃度 10 11 12 11 11 11 B 12 14
/mg/m3
粉f濃度平聰111113
全塵除塵效率96.3%96.0%95.0%
哪'_塵86.1%85.9%85.3?
除塵效率
通過(guò)表1中的數(shù)據(jù)看出，實(shí)施例1的泡沫降塵劑在距離采面5米處的全塵除塵效率為96.3%，呼吸性粉塵的除塵效率為86.1%，該泡沫降塵劑在井下采煤時(shí)具有很高的除塵效率。
[0023]實(shí)施例2
本發(fā)明的泡沫降塵劑，其組分按照質(zhì)量百分比為:發(fā)泡劑十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉共計(jì)5%，濕潤(rùn)劑聚氧乙烯10%，增粘劑阿拉伯樹(shù)膠0.4%，成核劑膨潤(rùn)土 0.2%，穩(wěn)定劑椰子油二乙醇酰胺5%，阻滯劑檸檬酸鈉0.2%，余量是水。
[0024]其制備方法是:
稱取2.5kg十二烷基苯磺酸鈉,2.5kg十二烷基硫酸鈉，IOkg聚氧乙烯,0.4kg阿拉伯樹(shù)膠，0.2kg膨潤(rùn)土，5kg椰子油二乙醇酰胺，0.2kg檸檬酸鈉，將稱量完的組分進(jìn)行混合，然后加入79.2kg水，在加熱到55°C的溫度下充分?jǐn)嚢?，得到懸浮液，控制懸浮液的pH值為6.7，冷卻到室溫，即制備出IOOkg泡沫降塵劑(溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.8%)。
[0025]為了減少混料過(guò)程中的勞動(dòng)量，上述配料也可以加入20.8kg水配成溶質(zhì)為50%的泡沫抑塵劑，使用時(shí)按照進(jìn)料比保證進(jìn)入泡沫降塵器設(shè)備中混合物濃度稀釋為20.8%即可達(dá)到同樣效果。
[0026]經(jīng)試驗(yàn)該配方的泡沫降塵劑對(duì)全塵的除塵效率達(dá)到97.1%，對(duì)呼吸性粉塵的除塵效率達(dá)到86.8%。
[0027]實(shí)施例3
本發(fā)明的泡沫降塵劑，其組分按照質(zhì)量百分比為:發(fā)泡劑硬脂酸鈉、油酸鈉和油酸鉀15%，濕潤(rùn)劑聚乙烯醇和水溶性淀粉5%，增粘劑刺梧桐膠和藻膠5%，成核劑硅藻土和蒙脫土5%，穩(wěn)定劑椰子油二乙醇酰胺0.2%，阻滯劑檸檬酸鈉5%，余量是水。
[0028]其制備方法是:
稱取5kg硬脂酸鈉、5kg油酸鈉、5kg油酸鉀,2.5kg聚乙烯醇、2.5kg水溶性淀粉,2kg刺梧桐膠、3kg藻膠,2.5kg娃藻土、2.5kg蒙脫土, 0.2kg椰子油二乙醇酰胺,5kg檸檬酸鈉,將稱量完的組分進(jìn)行混合，然后加入64.8kg水，在加熱到60°C的溫度下充分?jǐn)嚢?，得到懸浮液，控制懸浮液的PH值為6.8，冷卻到室溫，即制備出IOOkg泡沫降塵劑(溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35.2%) ο
[0029]為了減少混料過(guò)程中的勞動(dòng)量，上述配料也可以加入35.2kg水配成溶質(zhì)為50%的泡沫降塵劑，使用時(shí)按照進(jìn)料比保證進(jìn)入泡沫降塵器設(shè)備中混合物濃度稀釋為35.2%即可達(dá)到同樣效果。
[0030]經(jīng)試驗(yàn)該配方的泡沫降塵劑對(duì)全塵的除塵效率達(dá)到96.7%，對(duì)呼吸性粉塵的除塵效率達(dá)到86.4%。
[0031]實(shí)施例4
本發(fā)明的泡沫降塵劑，其組分按照質(zhì)量百分比為:發(fā)泡劑十二烷基苯磺酸鈉12%，濕潤(rùn)劑水溶性淀粉、羧甲基纖維素5%，增粘劑阿拉伯樹(shù)膠5%，成核劑硫酸鈣、硅酸鈣2%，穩(wěn)定劑椰子油二乙醇酰胺5%，阻滯劑檸檬酸鈉5%，余量是水。
[0032]其制備方法是:
稱取12kg十二烷基苯磺酸鈉,2.8kg水溶性淀粉、2.2kg羧甲基纖維素,5kg阿拉伯樹(shù)膠，Ikg硫酸鈣、Ikg硅酸鈣，5kg椰子油二乙醇酰胺，5kg檸檬酸鈉，將稱量完的組分進(jìn)行混合，然后加入66kg水，在加熱到50°C的溫度下充分?jǐn)嚢?，得到懸浮液，控制懸浮液的pH值為
7.0，冷卻到室溫，即制備出IOOkg泡沫降塵劑(溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34%)。
[0033]為了減少混料過(guò)程中的勞動(dòng)量，上述配料也可以加入34kg水配成溶質(zhì)為50%的泡沫降塵劑，使用時(shí)按照進(jìn)料比保證進(jìn)入泡沫降塵器設(shè)備中混合物濃度稀釋為34%即可達(dá)到同樣效果。[0034]經(jīng)試驗(yàn)，該配方的泡沫降塵劑對(duì)全塵的除塵效率達(dá)到97.3%，對(duì)呼吸性粉塵的除塵效率達(dá)到87.6%。
[0035]實(shí)施例5
本發(fā)明的泡沫降塵劑，其組分按照質(zhì)量百分比為:發(fā)泡劑十二烷基硫酸鈉8%，濕潤(rùn)劑苯乙烯-馬來(lái)酸酐接枝共聚物10%，增粘劑瓜爾膠3%，成核劑大理石3%，穩(wěn)定劑椰子油二乙醇酰胺1%，阻滯劑檸檬酸鈉2%，余量是水。
[0036]其制備方法是:
稱取8kg十二烷基硫酸鈉，IOkg苯乙烯-馬來(lái)酸酐接枝共聚物,3kg瓜爾膠,3kg大理石，Ikg椰子油酰胺，2kg檸檬酸鈉，將稱量完的組分進(jìn)行混合，然后加入73kg水，在加熱到60°C的溫度下充分?jǐn)嚢?，得到懸浮液，控制懸浮液的pH值為6.5，冷卻到室溫，即制備出IOOkg泡沫降塵劑(溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27%)。
[0037]為了減少混料過(guò)程中的勞動(dòng)量，上述配料也可以加入27kg水配成溶質(zhì)為50%的泡沫降塵劑，使用時(shí)按照進(jìn)料比保證進(jìn)入泡沫降塵器設(shè)備中混合物濃度稀釋為27%即可達(dá)到同樣效果。
[0038]經(jīng)試驗(yàn)，該配方的泡沫降塵劑對(duì)全塵的除塵效率達(dá)到97.2%，對(duì)呼吸性粉塵的除塵效率達(dá)到86. 1%。
【權(quán)利要求】
1.一種泡沫降塵劑，其特征在于其組分按照質(zhì)量百分比為:發(fā)泡劑5~15%，濕潤(rùn)劑5~10%，增粘劑0.4~5%，成核劑0.2~5%，穩(wěn)定劑0.2~5%，阻滯劑0.2~5%，余量是水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泡沫降塵劑，其特征在于所述的發(fā)泡劑選用HLB在11-13之間的陰離子表面活性劑或其混合物，具體是十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉、脂肪酸鈉、油酸鈉或油酸鉀其中的一種或多種以任意比例混合的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泡沫降塵劑，其特征在于所述的濕潤(rùn)劑是聚乙烯醇、聚氧乙烯、水溶性淀粉、苯乙烯-馬來(lái)酸酐接枝共聚物或纖維質(zhì)類聚合物如羥乙基纖維素、羧甲基纖維素聚合物中的一種或多種以任意比例混合的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泡沫降塵劑，其特征在于所述的增粘劑是阿拉伯樹(shù)膠、瓜爾膠、刺梧桐膠或藻膠其中的一種或多種以任意比例混合的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泡沫降塵劑，其特征在于所述的成核劑是平均粒徑為30-100微米的硅酸鹽、硫酸鹽、大理石或粘土類礦物如膨潤(rùn)土、蒙脫土、硅藻土、高嶺土其中的一種或多種以任意比例混合的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泡沫降塵劑，其特征在于所述的穩(wěn)定劑椰子油酰胺、椰子油二乙醇酰胺其中的一種或多種以任意比例混合的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泡沫降塵劑，其特征在于所述的阻滯劑是檸檬酸鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泡沫降塵劑的制備方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行: 按照組分質(zhì)量百分比為:發(fā)泡劑5~15%，濕潤(rùn)劑5~10%，增粘劑0.4~5%，成核劑0.2~5%，穩(wěn)定劑0.2~5%，阻滯劑0.2~5%，余量是水進(jìn)行配料； 將發(fā)泡劑、潤(rùn)濕劑、增粘劑、成核劑、穩(wěn)定劑和阻滯劑置于容器中干法混合攪拌均勻，一次加入水，加熱到5(T60°C充分?jǐn)嚢柚寥咳芙猓纬蓱腋∫?，控制懸浮液的pH值為`6.5^7.0，冷卻后即得到泡沫降塵劑。
【文檔編號(hào)】C09K3/22GK103694960SQ201310728832
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】洪曉東, 楊艷國(guó), 姜海艷, 彌雪婷, 秦昌強(qiáng) 申請(qǐng)人:遼寧工程技術(shù)大學(xué)