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新型堆场抑尘剂YC-1的研制 2011-2-10 10:06:00    浏览: 次   我要评论
[导读]粉尘污染是世界公害之一,目前露天堆场防尘广为采用方法是用洒水车直接喷雾洒水,方法简单。它的缺点是严重浪费水资源,防尘时间短(2-3)天,喷洒频次高,抑尘成本高。粉料喷水干燥后,易自然风化产生呼吸性微细。粉尘将更加严重。

粉尘污染是世界公害之一,目前露天堆场防尘广为采用方法是用洒水车直接喷雾洒水,方法简单。它的缺点是严重浪费水资源,防尘时间短(2-3)天,喷洒频次高,抑尘成本高。粉料喷水干燥后,易自然风化产生呼吸性微细。粉尘将更加严重。

化学抑尘技术是上世纪20年代发明并应用,分为粉尘湿润剂、粉尘凝聚剂、粉尘粘结剂三大类。我国对化学抑尘剂的开发与应用较晚。近年来,随着环保意识与呼声的日益高涨,抑尘技术的研制应用发展迅速。在应用领域方面由单一防治煤尘到非煤矿山,粉尘润湿剂也作为原地溶浸采矿助渗剂,钻液添加剂等,粉尘粘结剂和凝聚剂也作为土质堤坝、路基、地基原地固化剂以及地表、地下岩土结构防漏剂等。从组分上由原来模仿国外的油--表面活性剂乳化系统到自行研制高分子聚合物乳液,抑尘时间越来越长。功能开发方面朝着专用化学抑尘剂方向发展,如用于尾矿库表面扬尘抑制,路面防尘,料场防尘,水泥防尘,房屋拆迁防尘等。国外化学抑尘剂在各个领域的都得到了充分的推广和应用。

我国北方很多地区平均降雨量远低于蒸发量,气候干燥,严重缺水,沙尘暴天气逐年递增。尤其是春、秋、冬季节,少雨(雪)多风,在风力5-6级时,露天堆场内堆放的各种物料随风飞扬,不仅污染周围环境,而且风力也给堆场物料带来风损,使企业蒙受经济损失。如西北某钢铁公司年铁精矿风损高达240万元。因此,很有必要应用新型化学抑尘剂对露天堆场进行治理。

马鞍山矿山研究院经过几年的研究研制出YC-1堆场抑尘剂。YC-1堆场抑尘剂抑尘效果优异,抑尘周期长,性能稳定,无毒无腐蚀,使用方便,适应风力范围广,而且不会对物料和周围环境造成二次污染。

一、YC-1堆场抑尘剂的研制

(一)YC-1堆场抑尘剂的配方

YC-1堆场抑尘剂是由高分子聚合物乳液、AEO-9润湿剂 、OP-10乳化剂及醇脂-12低温成膜助剂复配而成,其中高分子聚合物乳液为两种带有烯烃基团的物料共聚的乳液。经多次乳液稳定性试验,最终确定YC-1堆场抑尘剂配方比例为:

高分子聚合物乳液                               98%

AEO-9润湿剂                                 0.25%

OP-10乳化剂                                 0.25%

醇脂-12低温成膜助剂                         1.5%

其中,最为关键的技术是高分子聚合物乳液的合成。

(二)高分子聚合物乳液的合成

高分子聚合物乳液的合成工艺采用的是近年来乳液聚合反应领域中较为先进的核壳聚合工艺,工艺流程成熟,反应转化率高,反应条件温和,生成物粒径分布范围窄,乳液细腻稳定。反应中及反应后基本无废水及废气排出。反应物料及生成物均无毒无腐蚀。两种带有烯烃基团的物料在聚合反应器中进行聚合反应,反应时两物料质量比为4∶1,以过硫酸铵为引发剂,以聚乙烯醇为保护剂。过硫酸铵引发剂用量为0.5%,聚乙烯醇胶体保护剂用量为1%。在一定的反应温度下进行反应,反应时间约为4小时。反应后高分子聚合物乳液的有机物含量为48±2%。

(三)YC-1堆场抑尘剂的制备工艺

YC-1堆场抑尘剂的基本制备工艺为:先进行高分子聚合物乳液的聚合反应,然后将高分子聚合物乳液泵入复配器中,在一定的复配温度下,分别顺序加入OP-10乳化剂,AEO-9润湿剂及醇脂-12低温成膜助剂进行复配。复配后的乳液即为成品。成品为乳白色均质乳液。以下为YC-1堆场抑尘剂的合成工艺简图:

YC-1堆场抑尘剂的合成工艺简图

(四)YC-1堆场抑尘剂的特点

抑尘剂喷洒在物料表面上干燥后就会形成一定厚度、强度的固体物料膜。此膜能遇风力冲刷时保护物料不损失 。

YC-1堆场抑尘剂系水性乳液,无毒副作用,无腐蚀,无二次污染。乳液性能稳定,常温下能保持半年之久。YC-1堆场抑尘剂使用方便,可与水任意比例混合,施工时将抑尘剂直接倒入洒水车罐内喷洒即可。 YC-1堆场抑尘剂抑尘效果可达三个月以上,既抑尘剂在物料表面上形成的固体膜能保持三个月以上,而目前国内市售抑尘剂有效时间基本均在一个月以内且耐水性能不好。由于YC-1堆场抑尘剂本身为高分子有机聚合物,干燥后所形成的物料固体膜具有较强的抗水性能。可以经受一般雨水冲刷。

二、YC-1堆场抑尘剂的抑尘试验

(一)抑尘用试样

抑尘用试样是取自西北某钢铁公司储运公司的两种铁矿石粉,分别为黑色和红色。抑尘试验前对两种铁矿石粉试样进行了粒度筛析。试样粒度筛析结果如下:

表1  试样粒度分析结果

粒级(mm) 试样

-0.076

+0.076~-0.15

+0.15~-0.355

+0.355~-1.0

+1.0~

黑 矿

58.5

30.4

8.4

2.4

0.3

红 矿

32.0

9.0

5.7

11.1

42.2

(二)YC-1堆场抑尘剂实验室喷洒试验

在充分考虑了使用成本的情况下,通过多次不同浓度、不同用量的喷洒试验,最终确定了YC-1堆场抑尘剂合理的用量及浓度。YC-1堆场抑尘剂用量为60~70克/每平方米(指抑尘剂原液,下同), 使用浓度为1.5~10% 均可。

(三)YC-1堆场抑尘剂实验室风硐试验

YC-1堆场抑尘剂的抑尘性能在我院试验风硐内进行试验。在与空白试验对比的同时选用北京某堆场抑尘剂,市售某堆场抑尘剂进行风硐平行对比试验。YC-1堆场抑尘剂使用浓度为1.5%和3%。另两种抑尘剂使用浓度均为3%。抑尘剂用量均为60 克/平方米。用普通花洒喷洒抑尘剂,抑尘剂喷洒后的试样放置一个月,目测外观无变化,进行风硐试验。风硐抑尘试验试样用量为3.5千克左右。风硐试验风速为3~12米/秒,经5分钟吹拂后计算风损及风损率(风损=吹前试样重-吹后试样重;风损率=风损/吹前试样重)。试验结果如下:

表2  YC-1堆场抑尘剂风硐抑尘试验结果

风速

m/s

空白试验

北京抑尘剂

市售抑尘剂

YC-1(3%)

YC-1(1.5%)

风损克

风损率‰

风损克

风损率‰

风损克

风损率‰

风损克

风损率‰

风损克

风损率‰

3

3.5

0.963

3.0

0.845

3.0

0.941

1.0

0.283

2.0

0.525

6

3.5

0.930

3.0

0.836

3.0

0.866

0

0

0

0

7

3.5

0.934

2.5

0.694

3.0

0.815

0

0

1.5

0.394

8

8.5

2.26

2.0

0.557

1.0

0.273

0

0

0

0

9

12.5

3.34

0

0

1.5

0.409

0

0

0

0

12

42.5

9.23

2.0

0.558

2.5

0.672

0

0

0

0

以上试验结果表明YC-1堆场抑尘剂抑尘效果优异。适应风力范围广。较另两种抑尘剂抑尘性能有较大幅度的提高。

(四)YC-1堆场抑尘剂现场应用试验

YC-1堆场抑尘剂在实验室内进行了一系列抑尘剂的复配及抑尘试验,在成功完成小型试验的基础上,我院组织生产了500千克 YC-1堆场抑尘剂在西北某钢铁公司储运公司进行了5000平方米铁矿石堆场现场应用试验。经过三个月的试验,在双方有关人员的共同努力下,圆满地完成了抑尘试验。据该储运公司估算每年铁矿石可喷洒面积约为30万平方米,YC-1堆场抑尘剂全年消耗量约为21吨,全年消耗水量仅需约700立方,大大降低了年耗水量。并且原每年铁矿石风损约为240万元左右,使用抑尘剂,在去除抑尘剂及施工成本后,每年还可降低铁矿石损耗200万元左右,同时还可以极大的改善工作及周边环境。历经三个月的实践检验,工业试验取得了较好的经济及环境效益。

三、结语

(一)YC-1堆场抑尘剂成功进行的实验室试验及工业应用试验,充分证明了YC-1堆场抑尘剂抑尘效果优异,抑尘周期长(喷洒一次抑尘效果可达三个月以上),用量少,适应风力范围广,性能稳定,使用方便,施工简单,具有较强的抗水性,无毒副作用,且对物料和周围环境不会造成二次污染。较目前市售堆场抑尘剂更为价廉。基本解决了国内抑尘剂使用时间短,喷洒频繁的不足。

(二)YC—1堆场抑尘剂的使用,对于有较高经济价值固体粉料具有明显的经济效益。

(三)YC—1堆场抑尘剂还可在钢渣、粉煤灰、尾矿库等场所粉尘的抑制上推广应用。

(四)YC—1堆场抑尘剂的使用,可大大降低对水资源的浪费。大为改善堆场周边环境,具有明显的环境效益。随着人们环保意识的提高,抑尘剂必将在各个领域得到广泛的推广应用。

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