[发明专利]开放性煤粉尘污染抑制剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料科学与环境保护技术领域，涉及开放性煤粉尘污染抑制剂极其制备方法，应用于开放性粉尘污染的治理方面。

背景技术

我国能源结构中煤炭的使用一直占主导地位(目前占80％以上)。我国煤炭的主要储存场所分布在沿海的煤码头、燃煤电厂和大中型煤矿，每年都有大量的煤炭存入煤场，这些煤炭不仅占据了大量的土地，而且由于煤炭本身容易风化的特性导致大量煤炭的粉化，在每年干燥季节遇上刮风天气，表面干燥细散的煤粉很容易随风飞扬，产生扬尘污染，形成一种大面积的开放性尘源，严重污染了煤场周边的大气及生态环境，危害人畜健康，造成农作物减产，加重工厂设备的磨损，已经成为一种公害。国外的研究结果表明，大气中总悬浮微粒质量和人口死亡率之间存在着明显的相关性。伦敦、斯托本维尔、费城三个城市的数据表明，每立方米空气中含100ug总悬浮粒子，人口死亡率增加6％。对老年人和患有呼吸系统疾病的人来说，肺气肿死亡率增加32％，支气管炎、哮喘死亡率增加12％，心血管疾病死亡率增加9％。在我国几乎每个煤场都存在着不同程度的扬尘污染问题，特别是我国沿海和北方许多地区的储煤场所，由于长年气候干燥，部分煤场扬尘已达到了十分严重的程度。

我国现有采煤和贮煤场所多采用喷水除尘，还有一些应用除尘风机、水力采煤等防尘降尘技术。国外一些发达国家对煤场建设的要求极高，煤场的运行管理水平也很高。其煤场扬尘问题远不如我国严重。美国、日本等国家对这项治理技术的研究较早，在80年代初期，主要采取的技术措施是在煤场表面喷洒扬尘抑制剂。按照粉尘抑制剂的抑尘机理，可以分为两种不同类型，湿润浸透型和保护膜型。前者是使煤粉颗粒对水的亲和力增加，同时所添加的化学药剂还具有一定的吸水性能，有保湿和减缓水分蒸发的作用。而保护膜形成型药剂是通过在煤粉表面喷洒一些特殊的化学药剂，使表层煤粉颗粒相互结合，在煤粉表面形成一层水不溶性保护膜，从而达到防止粉尘飞扬的目的。80年代后期，扬尘抑制剂在美国、日本、南非等国家应用的比较广泛，售价约为1.5～2美元/升。由于发达国家的火电厂用于粉尘处理的费用较高，这一价格对其而言是较低的，但对于我国的绝大多数企业来说难以承受。因此，开发适合我国国情的高效价廉的扬尘抑制剂是我国环保工作者所面临的一大课题。本专利是在我们2001年获得的国家发明专利“复合型灰场覆盖剂”(专利号：110300.8)的基础上，针对目前粉状物资储运过程中普遍存在的扬尘污染难题，经过理论研究和工业性试验开发出的一种高科技发明。利用无机/高分子复合材料中有机相与无机相在纳米尺度上结合的特点，可以将无机和有机材料的许多特性得以保存和改善，并在环境保护等领域具有广泛的应用前景。该发明采用自流平光固化原理，摒弃了原有沥青或重油乳化液以及聚醋酸乙烯酯树脂乳液粉尘抑制材料的自固化机制，立足于抑制剂自身的成膜特点，有效的克服了原有自固化抑制材料的成膜厚度不均、成膜时间长、膜层稳定性差等缺点。因其原理先进，价格便宜，施工简单实用。

发明内容

本发明的目的是提供一种开放性煤粉尘污染抑制剂极其制备方法，在常温条件下，通过喷淋方式将无机/高分子复合材料组成的煤粉尘污染抑制材料覆盖于开放性煤粉尘污染源表面，形成抑制层，达到治理开放性煤粉尘污染的效果。

本发明的技术原理：本发明是由水溶性高分子、有机材料和无机材料复合组成。其中水溶性配方使材料达到环保规定的要求，光固化的改性高分子成膜组分提高了抑制层的耐水性和耐紫外线辐射的性能。材料中的无机纳米材料组分的添加有效的提高了涂层的机械强度和耐候性。材料中的有机组分提高了复合体系的稳定性，同时为各种粉体组分的分散提供界面支持。材料的自流平性能改善了抑制层的成膜均匀性，使抑制层具有适宜的厚度。

本发明的技术方案是：一种开放性煤粉尘污染抑制剂，该抑制剂是由多种化合物复合组成的水性材料，各组份及其所占重量百分比是：主成膜树脂：15~20％、辅成膜树脂：25~30％、增稠剂：1~2％、分散剂：15~20％、防腐防霉剂：2~3％、防沉剂：1~2％、消泡剂：2％、粉料：15~20％、色浆：3~5％，其中：主成膜树脂材料主要包括苯丙乳液或乙丙乳液，辅成膜树脂包括聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛或聚丙烯酰胺，增稠剂包括羟乙基纤维素或光固化丙烯酸增稠剂，分散剂为六偏磷酸纳，防腐防霉剂为五氯酚钠，防沉剂为活性白土，消泡剂为磷酸三丁酯，粉料包括钛白粉、轻质碳酸钙或滑石粉，色浆为制备各色覆盖层用的水性颜料。