煤炭运输专用抑尘剂的合成与应用

煤矿环保煤炭运输专用抑尘剂的合成与应用董波,蔡觉先,李颖泉(兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃兰州730070)摘要:为了满足中国煤炭铁路运输的抑尘需求,研究了一种新型复合型抑尘剂。通过对基料和辅料的粘度和剪切强度的试验筛选确定了最佳配方。针对抑尘剂实际应用效果开展了耐温性、耐水性、抗风性、固化层厚度和固化时间等综合性能的试验测试。结果表明:新型抑尘剂在常温下即可溶解,能够在-5~40 C温度范围内正常使用,固化时间短,固化层厚度均匀，固化效果好,具有实际应用价值。关键词:抑尘剂;抑尘性能;固化层中图分类号:TD714文献标识码:A文章编号:1006 -6772(2010)05 -0088 -04中国铁路煤炭运输基本为敞车运输，运输中由1试验部分于线路因素和列车交会时的风压作用,尤其是列车进人隧道时产生瞬间扰动气流,使煤层表面的煤粉1.1 配方确定.颗粒被吹离车体,散落到线路上，造成沿线环境污分别考察不同质量分数基料PLE和辅料PLF染和煤炭资源浪费"。此外,中国许多散堆储煤场单独和混合后制备的抑尘剂的粘度和剪切强度,并都处于多风地域,而且煤炭是露天堆放,大风对煤结合实验室喷洒试验结果确定出最佳配方,即为试堆的吹蚀作用给煤场周边的环境造成了污染，给企验所用抑尘剂。1.2 性能测试方法业带来了一定的经济损失”。试验测试中所使用煤粉为甘肃华亭原煤。研发多组分、环保型的抑尘剂是国内外抑尘课1.2.1耐温性测试题的主要研究方向[6-4。该类抑尘剂除具有较强的将抑尘剂溶液分别在40、20、-5.-10、-20 C抑尘效果外,还应具有在常温下可快速溶解于水、的恒温条件下放置一段时间(2 h),取出测定其无毒、无害、无腐蚀等特点,以减少抑尘剂现场配制1.2.2耐水性测试粘度。所需的加热设备,缩短溶液配制时间,降低电能消采用以下2种方法测试抑尘剂的耐水性。耗,使现场应用适用性更强。(1)按2 LV/m2的喷洒量喷洒在煤样品上,待其选取有机高分子化合物PLE和PLF(注:此处固结成壳后,在煤层表面喷洒1 ~1.5 mm厚的水涉及到专利,故用字母代替)分别作为抑尘剂的基层,晾干水分后观察表面现象并通过风洞试验进行料和辅料,制备新型抑尘剂,确定最佳配方,并对其评估。进行相关抑尘性能测试‘5一7。(2)将抑尘剂溶液涂抹在2个木块中间,将木块粘接在一起,放置- -段时间使其粘结,然后将木收稿日期:2010-06 -22中国煤化工基金项目:甘肃省科技支撑项目(0708GKCA010)M.HCNMHG作者简介:董波(1956~-) ,男,甘肃兰州人,教授,从事污水处理及扬尘污染治理研究。88《洁净煤技术2010年第16卷第5期煤矿环保全国中文核心期刊矿业类核心期刊(CAJ-CD 规苑)执行优秀期刊一块投入水中,记录2个木块分离所需的时间。60r. 粘皮1.2.3 固化层厚度测试50+剪切强度+0.005.”404+0.004百配置抑尘剂溶液2L,将抑尘剂溶液分别均匀+0.00多喷洒在煤粉表面，待固化后(约2 h)用钢板尺测量+0.0020固化层厚度。10to.0011.2.4固化时 间测试0.40.812162024J0000分别在实验室、散堆储煤场现场、运煤列车测PLF溶液质量分数/%试抑尘剂对煤粉的固化时间。图2不同质分数PLF粘度和剪切强度变化1.2.5 抗风性测试测试在兰州大学西部灾害与环境教育部重点实验宰多功能环境风洞中进行。将喷洒过抑尘剂，+剪切强度n1500-装有相同质量相同煤质的实验托盘放人距出口5 m∈1000处。在不同的风速下吹蚀5 min后称托盘重量,计算风蚀大小和损失的质量百分比。2结果与讨论比例号2.1配方确定试验图3不同质比例混合溶液的粘度和剪切强度变化图1 ~图3分别为不同质量分数的基料PLE和辅料PLF以及二者不同混合比例下的粘度和剪切由图1、图2、图3可以看出,主料PLE的粘度和强度变化情况。表1为不同质量比例的混合溶液的剪切强度随溶液质量分数的增加,呈现出逐渐增加序号。.的趋势,粘度和剪切强度均符合技术要求,但粘度太大,不利于现场喷洒。辅料PLF的粘度和剪切强y0.16一粘度度也随着溶液质量分数的增加而变大,在PLF质量的300分数为1. 5%时,粘度和剪切强度分别为30 mPa. s0.08和0.0037mPa,符合抑尘剂的要求。混合溶液的粘度随着质量分数的增大而逐渐增大,比例序号为400040.04葛(混合比例为0.5/1.0)的混合溶液的剪切强度为0.17 mPa,接近最大值。PLE溶液质量分数/%为了确定抑尘剂的最佳配方,在试验室进行了小圉1不同质量分数 PLE粘度和剪切强度变化型喷洒试验,具体的方法是用托盘天平称取一定量的煤粉,按2 Lm2的喷洒量喷洒抑尘剂溶液,待煤表面表1不同质 量比例的混合溶液的序号完全周化后,观察煤层表面的固化效果,用手按其表比例序号面观察固化膜的破损情况，并进行定性的效果评价。PLE/PIF0.3/0.3 0.5/0.6 0.5/0.5 0.5/1.0 0.6/0.6 1.2/1.2混合比例表2为不同抑尘剂喷洒后表观观察结果。表2不同抑尘剂喷酒后表观观察结果组分喷洒情况、表面固化情况施压后表面破损情况PLE 0.8%易吸汹、固化均匀,儿凝块现象有些许破损PLE 1.0%易喷洒.固化较均匀,尤凝块现象有少量破损PLF 1.5%易喷洒、固化均匀,无凝块现象有破损PLF 2.0%易喷洒、固化中国煤化工有少敏破损PLE1.2% ,PLF 1.2%易喷酒固化尤破损YHCNMHG董波等:煤炭运输 用抑尘剂的合成与应用89煤矿环由表2可看出, 5号抑尘剂易于喷洒,煤层固化离时间为12 h,由于列车运行区间的时间约为10 h,均匀、无凝块现象,施压后无破损,是综合性能较好所以抑尘剂均能满足防尘耐雨淋的实际使用需要。的抑尘剂配方。为进一步考察5号抑尘剂使用性2.2.3固 化层厚度测试能,对其进行以下性能测试试验。抑尘剂在使用过程中,固化层厚度是- -项重要2.2性 能测试的指标。通过测试得出抑尘剂喷洒后煤粉表面固2.2.1耐温性测试化层平均厚度为1. 4 cm,固化层厚度较均匀,固化为了考察抑尘剂在中国南北方冬夏不同时节效果理想。的使用情况,进行了耐温性试验,由测试结果得知，2.2.4固 化时间测试抑尘剂随着温度的变化,粘度变化范围较小。在为了更好的了解抑尘剂的固化效果,分别在实.-5~40C温度条件下,溶液的平均粘度并未发生验室、散堆煤场和运煤列车上开展固化时间测试。显著变化。温度为- 10 C时粘度增幅较大不利于由测试结果得知,抑尘剂的固化时间较短,在实际喷洒;在-20 C的低温情况下，出现了结冰现象。的运煤列车上表千时间仅为1 h,实干时间为2.5 h,所以抑尘剂可以在-5~40C的温度范围内使用。具有理想的现场应用性。如在低于-10C的条件下使用，应对喷洒设备增加2.2.5抗风性测试保温设施。实验中煤粉粒径范围为1.7 ~0.38 mm,测试风2.2.2耐水性测试速分别为30.15、10 m/s。测试结果见表3。表3中采用1.2.2中的方法1测试抑尘剂的耐水性。的样品编号A、B、C分别表示风速为30、15、10 m/s,结果表明:喷洒抑尘剂,经过水浸泡后表观出现溶0.55mm表示粒径在0.55~0.38mm之间,胀现象,但风洞试验中损失的质量百分比小于0.83 mm表示粒径在0.83 ~0.55 mm之间,1.7 mm0.3%。按照方法2测试喷洒抑尘剂的小木块的分表示粒径在1.7 ~0. 83 mm之间。表3喷洒抑尘剂后的煤粉风洞测试结果样品编号实验前重量/g试验后重量/g前后差值/g损失百分比/%0.55A131313100.230.55B1308130620.150.55C131400.83A127712750.160.83B129112890. 83C12760.081.7A129812951.7B12900.071.7C由实验结果可看出,煤粉的粒径越小,风速越层后固化均匀,无凝块现象,施压后无破损,是较为大,损失百分率越大。喷洒抑尘剂后,煤粉质最损理想的抑尘剂配方。失均小于0.3%,远远低于未喷洒时的煤粉损失。(2)抑尘剂的性能测试试验表明:抑尘剂可以说明抑尘剂均有良好的抑制煤扬尘的效果。在-5~40C温度范围内使用,具有较好的耐水性能;煤粉表面固化层平均厚度为1.4 cm,固化层较3结论为均匀。(1)试验选取PLE和PLF分别为制备抑尘剂的i 中国煤化工金表明:喷洒抑尘基料和辅料,确定了最佳配方为1.2%的PLE和剂后1.2%的PLF混合溶液。制备的抑尘剂喷洒在煤表THCN MH C利后,煤粉质量损90《洁净煤技术2010年第16卷第S期煤矿环保全国中文核心期刊矿业类核心期刊(CA-CD 规范)执行优秀期刊-失率小于0.3%。[4]白莉,郭建英,程璐，等.矿物散料储运表面固化抑尘剂的研究及应用[J].山西化工,2008 ,28(4):19 -22.参考文献:5] 谭卓英,刘文静,赵星光，等.生态型抑尘剂的选择与[1] 李伟,朱红,刘风月.铁路煤炭运输抑尘剂的制备、评实验模拟研究[J].环境科学学报, 2005 ,25(5):675价和应用[J].铁道学报,2008 ,30(4);125 - 128.[2]范恩飞,冯威.陈杰,等.开放性煤尘污染抑制剂的制6] 邢玉兰,全宝玲,李钢，等使用覆盖剂控制物料堆扬尘污染的研究[J].城市管理与科技,2001 ,3(1):36备和性能研究[J].吉林电力,2006 ,34(3):8 - 10.[3]谭卓英,刘文静，赵星光,等.生态型抑尘剂的选择和7] 谢德瑜,舒新前,郝王娟，等.煤尘抑尘剂的开发与研实验模拟研究[J].环境科学学报, 2005, 25(5):究[J].选煤技术,2004(5):19-21.675 - 680.Synthesis and application of dust suppressantused only in coal transportationDONG Bo, CAI Jue- xian, LI Ying-quan(School of Enoironmental and Municipal Enginering , Lanzhou Jinotong Uniersity, Lanzhou 730070, China)Abstract: To meet the technology demand of dust suppressant for coal tansportation by railway, a new dust sup-pressant was developed. The optimal formula was determined after analyzing the viscosity and shear strength. Thproperties of temperature -resistant, water-resistant , wind-resislant and solidifed-layer thickness were investigated.The results show that the dust suppressant can dissolve at room temperature, and can fully play its role at5 C to40 C in coal transportation , under this condition the solidified times is short, solidified-layer thickness is uniform,so this suppressant has application value.Key words: dust suppressant; dust suppression performance ; soldified layer{.上接第87页)Soil microorganism activitiy and microflora in areascontaminated with coal gangue hill in XiejiajiHUANG Lin' , ZHANG Yu-xiu' , SONG Xiao-qing' , HU Zhen-qi', LI Xia'(1. School of Chemical and Eironmental Engineering, China Uniersity of Mining and Technology, Beijing 100083 , China;2. College of Geoscience and Suneying Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing 10083, China)Abstract :Soil physico-chemical properties, soil enzyme activities and quantities of microbs were determined inareas polluted by a gangue hill of Xiejiaji mining area in Huainan. The resuls show the gangue and soil are bothalkaline , the water conlent in coal gangue is higher than that in soil, the contents of Ni, Cu and Zn in soil exceedthe soil background value of Huainan province, which indicates that heavy metal pollutions occurre in the soilaround coal gangue hills. The microorganism quantities and physiological groups, soil enzyme activities in coalgangue are lower than soil contaminales around obviously. The quantity of microbs and soil enzyme activitiesincreased with the increasing distance away form gangue hills,中国煤化工ue hill cause envi-ronmental pollution, and further severly afct the soil microbial|Y台C N M H G soil environment.Key words: gangue hl; heavy metal ; soil microorganisms; soil enzyme activity董波等:煤炭运输专 用抑尘剂的合成与成用9