煤炭運輸專(zhuān)用抑塵劑的合成與應用

煤礦環(huán)保煤炭運輸專(zhuān)用抑塵劑的合成與應用董波,蔡覺(jué)先,李穎泉(蘭州交通大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院,甘肅蘭州730070)摘要:為了滿(mǎn)足中國煤炭鐵路運輸的抑塵需求,研究了一種新型復合型抑塵劑。通過(guò)對基料和輔料的粘度和剪切強度的試驗篩選確定了最佳配方。針對抑塵劑實(shí)際應用效果開(kāi)展了耐溫性、耐水性、抗風(fēng)性、固化層厚度和固化時(shí)間等綜合性能的試驗測試。結果表明:新型抑塵劑在常溫下即可溶解,能夠在-5~40 C溫度范圍內正常使用,固化時(shí)間短,固化層厚度均勻，固化效果好,具有實(shí)際應用價(jià)值。關(guān)鍵詞:抑塵劑;抑塵性能;固化層中圖分類(lèi)號:TD714文獻標識碼:A文章編號:1006 -6772(2010)05 -0088 -04中國鐵路煤炭運輸基本為敞車(chē)運輸，運輸中由1試驗部分于線(xiàn)路因素和列車(chē)交會(huì )時(shí)的風(fēng)壓作用,尤其是列車(chē)進(jìn)人隧道時(shí)產(chǎn)生瞬間擾動(dòng)氣流,使煤層表面的煤粉1.1 配方確定.顆粒被吹離車(chē)體,散落到線(xiàn)路上，造成沿線(xiàn)環(huán)境污分別考察不同質(zhì)量分數基料PLE和輔料PLF染和煤炭資源浪費"。此外,中國許多散堆儲煤場(chǎng)單獨和混合后制備的抑塵劑的粘度和剪切強度,并都處于多風(fēng)地域,而且煤炭是露天堆放,大風(fēng)對煤結合實(shí)驗室噴灑試驗結果確定出最佳配方,即為試堆的吹蝕作用給煤場(chǎng)周邊的環(huán)境造成了污染，給企驗所用抑塵劑。1.2 性能測試方法業(yè)帶來(lái)了一定的經(jīng)濟損失”。試驗測試中所使用煤粉為甘肅華亭原煤。研發(fā)多組分、環(huán)保型的抑塵劑是國內外抑塵課1.2.1耐溫性測試題的主要研究方向[6-4。該類(lèi)抑塵劑除具有較強的將抑塵劑溶液分別在40、20、-5.-10、-20 C抑塵效果外,還應具有在常溫下可快速溶解于水、的恒溫條件下放置一段時(shí)間(2 h),取出測定其無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)腐蝕等特點(diǎn),以減少抑塵劑現場(chǎng)配制1.2.2耐水性測試粘度。所需的加熱設備,縮短溶液配制時(shí)間,降低電能消采用以下2種方法測試抑塵劑的耐水性。耗,使現場(chǎng)應用適用性更強。(1)按2 LV/m2的噴灑量噴灑在煤樣品上,待其選取有機高分子化合物PLE和PLF(注:此處固結成殼后,在煤層表面噴灑1 ~1.5 mm厚的水涉及到專(zhuān)利,故用字母代替)分別作為抑塵劑的基層,晾干水分后觀(guān)察表面現象并通過(guò)風(fēng)洞試驗進(jìn)行料和輔料,制備新型抑塵劑,確定最佳配方,并對其評估。進(jìn)行相關(guān)抑塵性能測試‘5一7。(2)將抑塵劑溶液涂抹在2個(gè)木塊中間,將木塊粘接在一起,放置- -段時(shí)間使其粘結,然后將木收稿日期:2010-06 -22中國煤化工基金項目:甘肅省科技支撐項目(0708GKCA010)M.HCNMHG作者簡(jiǎn)介:董波(1956~-) ,男,甘肅蘭州人,教授,從事污水處理及揚塵污染治理研究。88《潔凈煤技術(shù)2010年第16卷第5期煤礦環(huán)保全國中文核心期刊礦業(yè)類(lèi)核心期刊(CAJ-CD 規苑)執行優(yōu)秀期刊一塊投入水中,記錄2個(gè)木塊分離所需的時(shí)間。60r. 粘皮1.2.3 固化層厚度測試50+剪切強度+0.005.”404+0.004百配置抑塵劑溶液2L,將抑塵劑溶液分別均勻+0.00多噴灑在煤粉表面，待固化后(約2 h)用鋼板尺測量+0.0020固化層厚度。10to.0011.2.4固化時(shí) 間測試0.40.812162024J0000分別在實(shí)驗室、散堆儲煤場(chǎng)現場(chǎng)、運煤列車(chē)測PLF溶液質(zhì)量分數/%試抑塵劑對煤粉的固化時(shí)間。圖2不同質(zhì)分數PLF粘度和剪切強度變化1.2.5 抗風(fēng)性測試測試在蘭州大學(xué)西部災害與環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗宰多功能環(huán)境風(fēng)洞中進(jìn)行。將噴灑過(guò)抑塵劑，+剪切強度n1500-裝有相同質(zhì)量相同煤質(zhì)的實(shí)驗托盤(pán)放人距出口5 m∈1000處。在不同的風(fēng)速下吹蝕5 min后稱(chēng)托盤(pán)重量,計算風(fēng)蝕大小和損失的質(zhì)量百分比。2結果與討論比例號2.1配方確定試驗圖3不同質(zhì)比例混合溶液的粘度和剪切強度變化圖1 ~圖3分別為不同質(zhì)量分數的基料PLE和輔料PLF以及二者不同混合比例下的粘度和剪切由圖1、圖2、圖3可以看出,主料PLE的粘度和強度變化情況。表1為不同質(zhì)量比例的混合溶液的剪切強度隨溶液質(zhì)量分數的增加,呈現出逐漸增加序號。.的趨勢,粘度和剪切強度均符合技術(shù)要求,但粘度太大,不利于現場(chǎng)噴灑。輔料PLF的粘度和剪切強y0.16一粘度度也隨著(zhù)溶液質(zhì)量分數的增加而變大,在PLF質(zhì)量的300分數為1. 5%時(shí),粘度和剪切強度分別為30 mPa. s0.08和0.0037mPa,符合抑塵劑的要求?；旌先芤旱恼扯入S著(zhù)質(zhì)量分數的增大而逐漸增大,比例序號為400040.04葛(混合比例為0.5/1.0)的混合溶液的剪切強度為0.17 mPa,接近最大值。PLE溶液質(zhì)量分數/%為了確定抑塵劑的最佳配方,在試驗室進(jìn)行了小圉1不同質(zhì)量分數 PLE粘度和剪切強度變化型噴灑試驗,具體的方法是用托盤(pán)天平稱(chēng)取一定量的煤粉,按2 Lm2的噴灑量噴灑抑塵劑溶液,待煤表面表1不同質(zhì) 量比例的混合溶液的序號完全周化后,觀(guān)察煤層表面的固化效果,用手按其表比例序號面觀(guān)察固化膜的破損情況，并進(jìn)行定性的效果評價(jià)。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為不同抑塵劑噴灑后表觀(guān)觀(guān)察結果。表2不同抑塵劑噴酒后表觀(guān)觀(guān)察結果組分噴灑情況、表面固化情況施壓后表面破損情況PLE 0.8%易吸洶、固化均勻,兒凝塊現象有些許破損PLE 1.0%易噴灑.固化較均勻,尤凝塊現象有少量破損PLF 1.5%易噴灑、固化均勻,無(wú)凝塊現象有破損PLF 2.0%易噴灑、固化中國煤化工有少敏破損PLE1.2% ,PLF 1.2%易噴酒固化尤破損YHCNMHG董波等:煤炭運輸 用抑塵劑的合成與應用89煤礦環(huán)由表2可看出, 5號抑塵劑易于噴灑,煤層固化離時(shí)間為12 h,由于列車(chē)運行區間的時(shí)間約為10 h,均勻、無(wú)凝塊現象,施壓后無(wú)破損,是綜合性能較好所以抑塵劑均能滿(mǎn)足防塵耐雨淋的實(shí)際使用需要。的抑塵劑配方。為進(jìn)一步考察5號抑塵劑使用性2.2.3固 化層厚度測試能,對其進(jìn)行以下性能測試試驗。抑塵劑在使用過(guò)程中,固化層厚度是- -項重要2.2性 能測試的指標。通過(guò)測試得出抑塵劑噴灑后煤粉表面固2.2.1耐溫性測試化層平均厚度為1. 4 cm,固化層厚度較均勻,固化為了考察抑塵劑在中國南北方冬夏不同時(shí)節效果理想。的使用情況,進(jìn)行了耐溫性試驗,由測試結果得知，2.2.4固 化時(shí)間測試抑塵劑隨著(zhù)溫度的變化,粘度變化范圍較小。在為了更好的了解抑塵劑的固化效果,分別在實(shí).-5~40C溫度條件下,溶液的平均粘度并未發(fā)生驗室、散堆煤場(chǎng)和運煤列車(chē)上開(kāi)展固化時(shí)間測試。顯著(zhù)變化。溫度為- 10 C時(shí)粘度增幅較大不利于由測試結果得知,抑塵劑的固化時(shí)間較短,在實(shí)際噴灑;在-20 C的低溫情況下，出現了結冰現象。的運煤列車(chē)上表千時(shí)間僅為1 h,實(shí)干時(shí)間為2.5 h,所以抑塵劑可以在-5~40C的溫度范圍內使用。具有理想的現場(chǎng)應用性。如在低于-10C的條件下使用，應對噴灑設備增加2.2.5抗風(fēng)性測試保溫設施。實(shí)驗中煤粉粒徑范圍為1.7 ~0.38 mm,測試風(fēng)2.2.2耐水性測試速分別為30.15、10 m/s。測試結果見(jiàn)表3。表3中采用1.2.2中的方法1測試抑塵劑的耐水性。的樣品編號A、B、C分別表示風(fēng)速為30、15、10 m/s,結果表明:噴灑抑塵劑,經(jīng)過(guò)水浸泡后表觀(guān)出現溶0.55mm表示粒徑在0.55~0.38mm之間,脹現象,但風(fēng)洞試驗中損失的質(zhì)量百分比小于0.83 mm表示粒徑在0.83 ~0.55 mm之間,1.7 mm0.3%。按照方法2測試噴灑抑塵劑的小木塊的分表示粒徑在1.7 ~0. 83 mm之間。表3噴灑抑塵劑后的煤粉風(fēng)洞測試結果樣品編號實(shí)驗前重量/g試驗后重量/g前后差值/g損失百分比/%0.55A131313100.230.55B1308130620.150.55C131400.83A127712750.160.83B129112890. 83C12760.081.7A129812951.7B12900.071.7C由實(shí)驗結果可看出,煤粉的粒徑越小,風(fēng)速越層后固化均勻,無(wú)凝塊現象,施壓后無(wú)破損,是較為大,損失百分率越大。噴灑抑塵劑后,煤粉質(zhì)最損理想的抑塵劑配方。失均小于0.3%,遠遠低于未噴灑時(shí)的煤粉損失。(2)抑塵劑的性能測試試驗表明:抑塵劑可以說(shuō)明抑塵劑均有良好的抑制煤揚塵的效果。在-5~40C溫度范圍內使用,具有較好的耐水性能;煤粉表面固化層平均厚度為1.4 cm,固化層較3結論為均勻。(1)試驗選取PLE和PLF分別為制備抑塵劑的i 中國煤化工金表明:噴灑抑塵基料和輔料,確定了最佳配方為1.2%的PLE和劑后1.2%的PLF混合溶液。制備的抑塵劑噴灑在煤表THCN MH C利后,煤粉質(zhì)量損90《潔凈煤技術(shù)2010年第16卷第S期煤礦環(huán)保全國中文核心期刊礦業(yè)類(lèi)核心期刊(CA-CD 規范)執行優(yōu)秀期刊-失率小于0.3%。[4]白莉,郭建英,程璐，等.礦物散料儲運表面固化抑塵劑的研究及應用[J].山西化工,2008 ,28(4):19 -22.參考文獻:5] 譚卓英,劉文靜,趙星光，等.生態(tài)型抑塵劑的選擇與[1] 李偉,朱紅,劉風(fēng)月.鐵路煤炭運輸抑塵劑的制備、評實(shí)驗模擬研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2005 ,25(5):675價(jià)和應用[J].鐵道學(xué)報,2008 ,30(4);125 - 128.[2]范恩飛,馮威.陳杰,等.開(kāi)放性煤塵污染抑制劑的制6] 邢玉蘭,全寶玲,李鋼，等使用覆蓋劑控制物料堆揚塵污染的研究[J].城市管理與科技,2001 ,3(1):36備和性能研究[J].吉林電力,2006 ,34(3):8 - 10.[3]譚卓英,劉文靜，趙星光,等.生態(tài)型抑塵劑的選擇和7] 謝德瑜,舒新前,郝王娟，等.煤塵抑塵劑的開(kāi)發(fā)與研實(shí)驗模擬研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2005, 25(5):究[J].選煤技術(shù),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頁(yè))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,中國煤化工ue hill cause envi-ronmental pollution, and further severly afct the soil microbial|Y臺C N M H G soil environment.Key words: gangue hl; heavy metal ; soil microorganisms; soil enzyme activity董波等:煤炭運輸專(zhuān) 用抑塵劑的合成與成用9