本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種灰渣結(jié)殼劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù):
現(xiàn)階段按照化學(xué)抑塵劑的抑塵機(jī)理分類(lèi),化學(xué)抑塵劑可以分為粉塵濕潤(rùn)劑、粘結(jié)劑和凝聚劑三大類(lèi)。而現(xiàn)有的濕潤(rùn)型抑塵化學(xué)制劑,主要適用于鐵路運(yùn)輸、建筑施工、物料堆場(chǎng)、礦區(qū)等地的小范圍、短期一次性的防塵抑塵。但火力發(fā)電廠灰場(chǎng)灰渣堆積量大,火力發(fā)電廠根據(jù)設(shè)計(jì)一般會(huì)設(shè)置專(zhuān)用灰?guī)?,防塵措施主要采取灰水覆蓋表面,而為了節(jié)約水資源,會(huì)對(duì)部分灰水進(jìn)行回收,經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行后灰?guī)旆e灰已滿,灰水已無(wú)法大面積覆蓋灰渣表面,原灰水防塵設(shè)計(jì)已無(wú)法起到抑塵效果。這些灰渣一年四季都處于裸露狀態(tài),給周?chē)r(nóng)作物及附近居民造成很大傷害?;覊m在風(fēng)天揚(yáng)塵嚴(yán)重,致使生長(zhǎng)的農(nóng)作物內(nèi)含有30μm~60μm灰粒。這些可吸入的顆粒物,可隨人的呼吸進(jìn)行人體的呼吸道中,對(duì)人體健康產(chǎn)生較大危害。空氣微粒不僅可引起肺癌,而且與心臟病的發(fā)病有很大關(guān)系。因此火力發(fā)電廠灰場(chǎng)粉煤灰需要進(jìn)行長(zhǎng)期防塵抑塵,結(jié)殼劑就是針對(duì)火力發(fā)電廠灰場(chǎng)粉煤灰長(zhǎng)期防塵問(wèn)題而進(jìn)行研制的。
公開(kāi)號(hào)為cn101392039a的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種化學(xué)結(jié)殼劑的制備方法,其結(jié)殼劑的組分構(gòu)成復(fù)雜,而且防塵周期較短,制備過(guò)程需經(jīng)過(guò)預(yù)乳化、預(yù)聚合、聚合等化學(xué)反應(yīng)才能獲得化學(xué)結(jié)殼劑產(chǎn)品,制備工藝復(fù)雜,成本較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種化學(xué)成分無(wú)毒、無(wú)害、環(huán)保、節(jié)能,可有效使灰渣固結(jié)達(dá)到長(zhǎng)期防塵效果的灰渣結(jié)殼劑;同時(shí)本發(fā)明所述結(jié)殼劑的制備工藝簡(jiǎn)單,生產(chǎn)成本較低。
本發(fā)明提供了一種灰渣結(jié)殼劑,以質(zhì)量百分比計(jì),包含:
優(yōu)選的,所述灰渣結(jié)殼劑組分包含:
更優(yōu)選的,所述灰渣結(jié)殼劑組分包含:
本發(fā)明還提供了一種灰渣結(jié)殼劑的制備方法,包括:
將羧甲基淀粉鈉、聚乙烯醇、丙三醇與水按配比混合,攪拌后靜置得到結(jié)殼劑。
優(yōu)選的,所述混合具體為:
1)將占總水質(zhì)量的40%~50%的水進(jìn)行升溫;
2)將羧甲基淀粉鈉、聚乙烯醇和丙三醇與所述升溫后的水混合,得到混合溶液;
3)將所述混合溶液與余量的水混合。
優(yōu)選的,所述升溫后的水溫度為40~60℃。
優(yōu)選的,所述步驟2)中混合在40~60℃的條件下保溫進(jìn)行。
優(yōu)選的,所述靜置的時(shí)間為1~5h。
將本發(fā)明所述的灰渣結(jié)殼劑還可用于揚(yáng)塵作業(yè)區(qū)的防塵抑塵。
優(yōu)選的,所述防塵抑塵包括如下步驟:將灰渣結(jié)殼劑按照1:15~1:200的質(zhì)量比用水稀釋后,噴灑于揚(yáng)塵作業(yè)區(qū)表面。
本發(fā)明提供的是一種潤(rùn)濕型結(jié)殼劑,以質(zhì)量百分比計(jì),包含:羥甲基淀粉鈉:0.1%~6%,聚乙烯醇:0.1%~5%,丙三醇0.1%~2%,水:93%~97%。本發(fā)明所述結(jié)殼劑的主要化學(xué)成分無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)腐蝕性,安全、環(huán)保、節(jié)能,將其用水稀釋后,噴灑于揚(yáng)塵作業(yè)區(qū)表面能夠使得灰渣得到潤(rùn)濕,結(jié)殼劑滲入灰渣內(nèi)部,在灰渣表層凝固形成5~12毫米的均勻殼體,通過(guò)物理隔絕的方式,避免了灰渣在空氣中的擴(kuò)散,達(dá)到防塵、抑塵的效果,本發(fā)明所述結(jié)殼劑可以減緩灰渣殼體干裂、風(fēng)化現(xiàn)象,在≥150天的周期內(nèi)保持較高的抑塵效果。經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)利用本發(fā)明所述結(jié)殼劑凝固后的殼體抗風(fēng)能力達(dá)到8級(jí),有效防塵期≥150天,抑塵率≥90%,治理后的灰廠中空氣質(zhì)量api<100,空氣質(zhì)量達(dá)到二級(jí);
本發(fā)明提供的結(jié)殼劑的制備方法工序較少,工藝簡(jiǎn)單,結(jié)合簡(jiǎn)單的組分構(gòu)成,大幅度降低了生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種灰渣結(jié)殼劑,以質(zhì)量百分比計(jì),包含:
本發(fā)明中對(duì)原料羧甲基淀粉鈉、聚乙烯醇、丙三醇的來(lái)源沒(méi)有要求,采用市售商品即可。
在本發(fā)明中,所述羥甲基淀粉鈉的質(zhì)量百分比優(yōu)選為1%~4%,更優(yōu)選為1.5%~3%。在本發(fā)明實(shí)施例中,羥甲基淀粉鈉的質(zhì)量含量可具體為1.83%。本發(fā)明中的羥甲基淀粉鈉(cms-na)是一種陰離子淀粉醚。在結(jié)殼劑中具有增稠、懸浮、分散、乳化、粘結(jié)、保水、保護(hù)膠體等多方面作用。
在本發(fā)明中,所述聚乙烯醇的質(zhì)量百分比優(yōu)選1%~3%,更優(yōu)選1.2%~2%。在本發(fā)明實(shí)施例中具體為1.5%。在本發(fā)明中,所述聚乙烯醇的分子式為:[ch2ch(oh)]n,所述聚乙烯的聚合度n優(yōu)選為超高聚合度(數(shù)均分子量25~30萬(wàn))、高聚合度(數(shù)均分子量17~22萬(wàn))、中聚合度(數(shù)均分子量12~15萬(wàn))和低聚合度(數(shù)均分子量2.5~3.5萬(wàn))中的任意一種,更優(yōu)選超高聚合度。在本發(fā)明中,所述分子量為25~30萬(wàn)的聚乙烯醇具有獨(dú)特的強(qiáng)力粘結(jié)性,能夠有效地凝固灰渣成膜直至固化,提高其強(qiáng)度和耐熔性。
在本發(fā)明中,所述丙三醇的質(zhì)量百分比優(yōu)選0.1%~1.5%,更優(yōu)選0.2%~0.5%,在本發(fā)明實(shí)施例中具體為0.3%;在本發(fā)明中,所述丙三醇能從空氣中吸收潮氣,補(bǔ)充結(jié)殼劑凝結(jié)后殼體中的水分,延緩水分缺失造成殼體干裂、風(fēng)化現(xiàn)象,延長(zhǎng)結(jié)殼劑的有效使用周期;而且丙三醇也能吸收硫化氫、氰化氫和二氧化硫等污染性氣體,降低環(huán)境污染,提高了空氣質(zhì)量。
本發(fā)明提供的灰渣結(jié)殼劑包括余量的水。本產(chǎn)品水溶液在堿中較穩(wěn)定,在酸中較差,生成不溶于水的游離酸,粘度降低,因此不適用于強(qiáng)酸環(huán)境。
在本發(fā)明中,所述聚乙烯醇具有較高的粘結(jié)性,但在水中溶解性較低、成膜后伸長(zhǎng)率下降。本發(fā)明利用羧甲基淀粉鈉具有較高的水溶性能夠有效地彌補(bǔ)聚乙烯醇的水溶性的不足,使得結(jié)殼劑各組分在水溶液中混合均勻,有利于噴灑后灰渣結(jié)殼過(guò)程的穩(wěn)定性,消除殼層形成時(shí)厚度的差異性,進(jìn)而提高凝固后殼體的牢固程度,達(dá)到長(zhǎng)期防塵的目的。
本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述灰渣結(jié)殼劑的制備方法,包括如下步驟:
將羧甲基淀粉鈉、聚乙烯醇、丙三醇與水按配比混合,攪拌后靜置得到結(jié)殼劑。
本發(fā)明優(yōu)選先按照配比稱(chēng)取各組分的用量,將占總水質(zhì)量的40%~50%的水升溫。在本發(fā)明中,首次稱(chēng)取的水的質(zhì)量?jī)?yōu)選為總水量的42%~48%,更優(yōu)選為45%。
在本發(fā)明中,所述升溫后的水的溫度優(yōu)選為40~60℃,更優(yōu)選為45~55℃,最優(yōu)選為50℃,本發(fā)明對(duì)升溫過(guò)程沒(méi)有特殊要求。
本發(fā)明優(yōu)選將所述升溫后的水與羧甲基淀粉鈉、聚乙烯醇、丙三醇混合得到混合溶液。在本發(fā)明中,優(yōu)選的混合為:在攪拌的條件下向所述升溫后的水中依次加入羧甲基淀粉鈉、聚乙烯醇和丙三醇;所述攪拌促進(jìn)各組分在水中均勻分散,避免了同時(shí)加入的結(jié)塊現(xiàn)象的發(fā)生。本發(fā)明對(duì)混合過(guò)程中的攪拌沒(méi)有特殊要求,采用常規(guī)攪拌方式即可。本發(fā)明對(duì)混合時(shí)間也沒(méi)有要求,能夠使得各組分完全溶解即可。
在本發(fā)明中,所述混合優(yōu)選在40~60℃的條件下保溫進(jìn)行的,所述保溫的溫度優(yōu)選為45~55℃,更優(yōu)選為50℃;所述保溫的總時(shí)間為60min~120min,優(yōu)選為60min~90min。
得到混合溶液后,本發(fā)明將所述混合溶液與剩余的水混合,攪拌后靜置得到結(jié)殼劑。在本發(fā)明中,所述靜置是指在反應(yīng)容器中進(jìn)行冷卻的過(guò)程,靜置過(guò)程可以促進(jìn)結(jié)殼劑中各組分與水的緩釋?zhuān)沟媒Y(jié)殼劑各組分混合均勻,提高結(jié)殼劑噴灑時(shí)的效果。在本發(fā)明中所述靜置時(shí)間為1~5h,優(yōu)選為2~4h,更優(yōu)選為3h。本發(fā)明對(duì)混合溶液與剩余的水的混合順序沒(méi)有要求,攪拌采用常規(guī)攪拌方式即可;本發(fā)明對(duì)所述反應(yīng)容器的種類(lèi)沒(méi)有特殊限制,采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的反應(yīng)釜即可。
在本發(fā)明中,優(yōu)選將水分兩次加入能夠進(jìn)一步稀釋組分含量,提高分散效果。
本發(fā)明還涉及將所述結(jié)殼劑用于揚(yáng)塵作業(yè)區(qū)的防塵抑塵的應(yīng)用,所述應(yīng)用的方法包括如下步驟:將所述結(jié)殼劑按照1:15~1:200的質(zhì)量比用水稀釋后裝入噴淋裝置,噴灑于揚(yáng)塵作業(yè)區(qū)表面。在本發(fā)明中,所述揚(yáng)塵作業(yè)區(qū)包括煤堆、建筑工地、散料堆放場(chǎng)。
在本發(fā)明中,所述結(jié)殼劑與水的質(zhì)量比優(yōu)選為1:15~1:200,更優(yōu)選為1:20~1:150。
本發(fā)明提供的是一種潤(rùn)濕型結(jié)殼劑,以質(zhì)量百分比計(jì),包含:羥甲基淀粉鈉:0.1%~6%,聚乙烯醇:0.1%~5%,丙三醇0.1%~2%,水:93%~97%。本發(fā)明所述結(jié)殼劑的主要化學(xué)成分無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)腐蝕性,安全、環(huán)保、節(jié)能,將其用水稀釋后,噴灑于揚(yáng)塵作業(yè)區(qū)表面能夠使得灰渣得到潤(rùn)濕,結(jié)殼劑滲入灰渣內(nèi)部,在灰渣表層凝固形成5~12毫米的均勻殼體,通過(guò)物理隔絕的方式,避免了灰渣在空氣中的擴(kuò)散,達(dá)到防塵、抑塵的效果。本發(fā)明提供的結(jié)殼劑能夠廣泛應(yīng)用于城市路面、鄉(xiāng)村道路、煤場(chǎng)煤堆、建筑工地、散料堆放場(chǎng)等揚(yáng)塵區(qū),且具有較高的抑塵率和防塵周期。經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)凝固后的殼體抗風(fēng)能力達(dá)到8級(jí),有效防塵期≥150天,抑塵率≥90%,治理后的灰廠中空氣質(zhì)量api<100,空氣質(zhì)量達(dá)到二級(jí);本發(fā)明提供的結(jié)殼劑的制備方法工序較少,工藝簡(jiǎn)單,結(jié)合簡(jiǎn)單的組分構(gòu)成大幅度降低了生產(chǎn)成本。而且噴淋的結(jié)殼劑要比傳統(tǒng)苫網(wǎng)防塵經(jīng)濟(jì)實(shí)用,且噴淋效率要高出人工鋪設(shè)苫網(wǎng)防塵高出很多倍,單位成本是傳統(tǒng)苫網(wǎng)費(fèi)用的1/3-1/2。
為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明,下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的結(jié)殼劑及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)地描述,但不能將它們理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
實(shí)施例1
在反應(yīng)釜中預(yù)先加入47g水,升溫至50℃,然后在50℃條件下依次加入2.8g羧甲基淀粉鈉、2.2g聚乙烯醇、1g丙三醇,邊混合邊攪拌,保溫1小時(shí)后加入剩余47g的水進(jìn)行攪拌,在反應(yīng)釜內(nèi)靜置冷卻3h,得到所述灰渣結(jié)殼劑。
實(shí)施例2
在反應(yīng)釜中預(yù)先加入38g水,升溫至60℃,然后在60℃條件下依次加入2.4g羧甲基淀粉鈉、2g聚乙烯醇、0.6g丙三醇,邊混合邊攪拌,保溫2小時(shí)后加入剩余55g的水進(jìn)行攪拌,在反應(yīng)釜內(nèi)靜置冷卻1h,得到所述灰渣結(jié)殼劑。
實(shí)施例3
在反應(yīng)釜中預(yù)先加入40g水,升溫至50℃,然后在50℃條件下依次加入1.5g羧甲基淀粉鈉、1.3g聚乙烯醇、0.2g丙三醇,邊混合邊攪拌,保溫1小時(shí)后加入剩余57g的水進(jìn)行攪拌,在反應(yīng)釜內(nèi)靜置冷卻5h,得到所述灰渣結(jié)殼劑。
實(shí)施例4
在反應(yīng)釜中預(yù)先加入40g水,升溫至50℃,然后在50℃條件下依次加入1g羧甲基淀粉鈉、0.8g聚乙烯醇、0.2g丙三醇,邊混合邊攪拌,保溫1小時(shí)后加入剩余55g的水進(jìn)行攪拌,在反應(yīng)釜內(nèi)靜置冷卻2h,得到所述灰渣結(jié)殼劑。
實(shí)施例5
在反應(yīng)釜中預(yù)先加入48g水,升溫至40℃,然后在40℃條件下依次加入0.5g羧甲基淀粉鈉、0.4g聚乙烯醇、0.1g丙三醇,邊混合邊攪拌,保溫2小時(shí)后加入剩余48g的水進(jìn)行攪拌,在反應(yīng)釜內(nèi)靜置冷卻4h,得到所述灰渣結(jié)殼劑。
實(shí)施例6
在反應(yīng)釜中預(yù)先加入99g水,升溫至50℃,然后在50℃條件下依次加入0.2g羧甲基淀粉鈉、0.2g聚乙烯醇、0.1g丙三醇,邊混合邊攪拌,保溫1小時(shí)后加入剩余100g的水進(jìn)行攪拌,在反應(yīng)釜內(nèi)靜置冷卻3h,得到所述灰渣結(jié)殼劑。
對(duì)比例1
按照專(zhuān)利cn101392039a中所述方法制備得到化學(xué)結(jié)殼劑,將100g上述化學(xué)結(jié)殼劑按照1:32的質(zhì)量比用水稀釋后噴灑于電廠灰廠表面,測(cè)試其性能指標(biāo)。
對(duì)比例2
與實(shí)施例3相比,結(jié)殼劑組分中沒(méi)有添加0.2g丙三醇。
本發(fā)明將實(shí)施例1~6的制備的結(jié)殼劑以及對(duì)比例1~2制備的結(jié)殼劑分別按照1:15~1:200的質(zhì)量比用水稀釋后裝入噴淋裝置,噴灑于電廠灰廠表面,待其表面形成殼體后測(cè)試其性能指標(biāo),同時(shí)研究殼體能夠達(dá)到高效抑塵的有效周期;
本發(fā)明采用五點(diǎn)取樣法、平行取樣法分別截取塊狀殼體測(cè)量其厚度,求得平均厚度;
本發(fā)明利用7.6kw的軸流風(fēng)機(jī)(相當(dāng)于8級(jí)風(fēng)力)定點(diǎn)進(jìn)行吹掃試驗(yàn),將吹掃出的灰塵收集稱(chēng)取與灰渣總量進(jìn)行比較得出抑塵率;
本發(fā)明結(jié)殼試驗(yàn)在電廠灰場(chǎng)實(shí)地進(jìn)行實(shí)地測(cè)試,實(shí)驗(yàn)面積50000m2。在經(jīng)過(guò)夏季雨水,冬季的風(fēng)雪實(shí)際測(cè)試后,在有效周期內(nèi)殼體始終保持堅(jiān)固狀態(tài),測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示:
表1本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例制備得到的結(jié)殼劑的實(shí)驗(yàn)效果
由表1中實(shí)施例(1-6)的效果數(shù)據(jù)分析可知,本發(fā)明提供的灰渣結(jié)殼劑用水稀釋后噴灑于灰廠灰渣表面,使灰渣得到潤(rùn)濕,結(jié)殼劑滲入灰渣內(nèi)部,在灰渣表面凝固形成5-12毫米的均勻殼體,通過(guò)物理隔絕的方式,避免了灰渣在空氣中的擴(kuò)散,達(dá)到防塵、抑塵的效果,經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)殼劑凝固后的殼體抗風(fēng)能力達(dá)到8級(jí),有效防塵期≥150天,抑塵率≥90%,治理后空氣質(zhì)量api<100,空氣質(zhì)量達(dá)到二級(jí);殼體厚度、抗風(fēng)能力、抑塵率、防塵周期等方面均高于對(duì)比例1。
將實(shí)施例3和對(duì)比例2分別按照比例1:32用水稀釋噴灑至灰渣表面,實(shí)施例3所述的結(jié)殼劑與對(duì)比例2所述結(jié)殼劑試驗(yàn)50天后相比,殼體表面裂縫大幅度減少,風(fēng)化程度低,而且實(shí)施例3的有效防塵周期遠(yuǎn)高于對(duì)比例2。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。