煤尘化学抑尘技术及应用

煤尘化学抑尘技术及应用
摘要：该文简要介绍了近年来煤尘化学抑尘技术与应用，内容包括：煤尘润湿抑尘技术；煤尘粘结抑尘技术；煤尘凝聚抑尘技术；复合煤尘化学抑尘技术。

关键词：煤尘防治化学抑尘剂煤尘污染
由于石油、天然气资源的逐渐减少，煤炭在能源中的地位大幅上升；在我国,煤炭也一直占有能源消耗的主要地位,因此,煤炭是支撑我国国民经济可持续发展的极其重要资源。

煤在开采、运输和堆存过程中产生的煤尘，一方面导致煤炭大量损失，另一方面也导致空气中可吸入颗粒物的浓度的大幅提高，造成雾霾天气以及可能产生温室气体而引起温室效应。

如果煤尘被吸入呼吸系统，可引起呼吸系统的疾病[1]。

在防治煤尘污染方面，国内外很多学者已进行了大量的研究工作,取得了较多成果。

从煤炭的开采、运输、堆存到煤炭的加工利用等许多环节，在这些过程中都不同程度的产生煤尘。

固定场所的煤尘可采用除尘技术就可以防治，而流动场所的煤尘则只能采取煤尘抑尘技术来控制。

上述产生的大多数煤尘都属于可吸入颗粒物，采用传统的抑尘技术(如水润湿抑尘) ，可能难以进行有效的防治。

因此，在煤尘治理过程中,发展新的煤尘抑尘技术，定将发挥极其重要的作用。

1 煤尘化学抑尘技术的应用
许多研究者已开发出多种类型的化学抑尘剂[2]。

化学抑尘剂的抑尘作用机理一般分如下几种[3]：1润湿作用机理；利用水或含表面活性剂水溶液对煤尘的进行润湿，以达到降尘、抑尘的目的；这也是传统的抑尘技术。

2粘结作用机理；利用天然或人工合成化学品的粘结力将煤尘粘结起来，同时增加煤尘间的粘结强度使煤尘粘结成团或在煤堆表面形成一粘结的壳层，以达到防治煤尘的目的；3凝聚成膜机理；利用天然或人工合成的功能高分子材料的凝聚成膜特性，将其喷洒在煤堆表层，使其形成连续的薄膜，覆盖在煤堆表面，以达到抑尘目的。

按照上述煤尘抑尘机理相应把煤尘化学抑尘剂分为：煤尘湿润剂、煤尘粘结剂和煤尘凝聚剂三大类，它们也各具特点：煤尘湿润剂主要成分由水和一种或几种表面活性剂共同组成，它可降低水的表面张力，大大提高水对煤尘的湿润效果。

煤尘粘结剂的主要成分为天然或人工合成的有机粘性材料，包括油类产品和酒精、造纸工业的废渣、废液等。

其中，油类产品又包括渣油、重油、煤焦油、生物废油、植物废油、沥青等，这些有机粘性材料都不溶于水，使用前通常要加入乳化剂对其进行乳化，最后再配制成具有一定粘度的乳液。

煤尘凝聚剂是由天然或人工合成的高分子材料，再加入多种添加剂复合而成的粘稠液体，通过喷涂或涂刷于煤堆表面后，可以快速凝聚成一层交联高分子链网络结构的防护膜，此高分子膜的韧性好，附着力强，同时有良好的可剥离性能，可覆盖在煤堆表面来防治煤尘[4]。

2 煤尘化学抑尘技术
2.1 煤尘润湿化学抑尘技术
水润湿抑尘是润湿抑制煤炭开采所产生煤尘的传统方法。

它的防尘机理主要是通过向煤体预先注水，以提高煤体中的含水量，增大其塑性，预先注水同时还将润湿开采煤层产生的煤尘，导致减少破碎的程度，抑制扬尘能力，来降低产尘率。

润湿抑尘剂组成为一般卤化物及一些无机盐(如Na2SO4、(NH4)2SO4、Na2S、NaHCO3等)，同时加入一些表面活性剂(例如2-乙基己丙基双磺基丁二酸钠、脂肪酸、聚乙烯醇、月桂酸酯、羟基烯基纤维素、十二烷基磺酸钠等)[5]。

煤尘湿润剂也可以作为进行原地溶浸采矿的助渗剂和钻液添加剂等；煤尘粒度、表面活性剂浓度、作用时间、水的成分等影响煤尘的湿润效果。

另外，煤尘湿润剂还可以用于抑制大气飘尘的湿式除尘器和喷雾除尘系统；以及预润湿各种细颗粒物料和废料；也可以用于控制道路扬尘等。

韩放等[6]研制了CM1、CM2两种煤尘润湿抑尘剂，且在抚顺西露天矿冬季路面进行了防尘的可行性试验，证明此两种型号的煤尘润湿抑尘剂都具有较强的吸湿性和抗冻性。

2.2 煤尘粘结化学抑尘技术
煤尘粘结剂是利用粘结、覆盖、聚合和固化结壳等原理来抑制煤尘，可以达到长期抑尘的效果，其化学性质与乳胶涂料类似，主要成分为天然或人工合成的有机粘性材料的乳液。

可在作用物表面形成稳
定的一层隔水膜。

加入一些水分或粘性物质在其溶液中可以改变其透水性。

表面隔水膜的性质也随不同的产品，溶液浓度，溶液使用量以及实际使用的不同方式而不同。

其主要性能指标：抗弯强度、抗拉强度和耐水性能等，在不同的使用场合，相应地对各种指标的要求也不相同。

煤尘粘结剂的使用方法和涂料类似，使用后要确保有24～48?h 的干燥时间。

喷淋在列车运输煤层表面的煤尘粘结剂，可以形成一层固化层，当列车行驶时形成的固化层也不会剥离，从而达到防治煤尘的目的。

该方法省时省工、容易实施。

要求煤尘抑尘剂粘结性能好，制备简单，生产成本低，容易喷淋，符合环境保护的要求，同时也要求不能影响煤的燃烧性能，在燃烧后也不会生成有毒有害物质。

孙三祥等[6]制备了以高聚物POL为主要成分的煤尘粘结剂，用于控制列车运煤产生的煤尘，研究了煤尘抑尘的效果与温度、湿度、雨淋情况和粘结剂浓度等因素的关系。

2.3 煤尘凝聚化学抑尘技术
煤尘凝聚剂包括粘结剂和保湿剂。

保湿剂一般为氯化镁和氯化钙,它们可以吸收空气中的水分同时保持颗粒表面的湿度,以达到“保湿”作用; 粘结剂一般把天然或人工合成的高分子材料做为其主要成分,它们可以在较为干燥的颗粒表面形成有效地颗粒凝聚。

煤尘凝聚剂的抑尘效果与被作用物质的物化性质、使用方式、加工和储藏条件有关。

如在一个阴凉、湿度较大的存储环境下,且被作用的物质易被水润湿,那么煤尘凝聚剂的抑尘效果就较好,反之效果不好。

煤尘凝聚剂经常
用于煤炭的运输和卸载过程中，也可以用于道路的抑尘等,一般在湿式沉降方法不宜使用的情况下可以使用该法。

谢德瑜等[7]选取了神华集团选煤厂的生产过程产生的两个煤尘，并根据煤尘表面性质特点而开发出了几种煤尘抑尘剂，对煤尘抑尘剂的润湿性、保水性和煤尘粘结性能作了测试。

2.4 复合煤尘化学抑尘技术
复合煤尘化学抑尘剂是两种或两种以上煤尘抑尘剂在一定的化学或物理条件下复合而成，把湿润、吸湿保水、黏结、凝聚等功能综合为一体，以达到较好的煤尘抑尘效果,是上述各种类型抑尘剂的抑尘功能的综合。

复合煤尘化学抑尘剂的煤尘抑尘效果较为优越，适用范围相对广泛。

南非研究者、俄罗斯研究者、日本研究者和澳大利亚研究者都在复合煤尘化学抑尘剂制备取得一定进展。

国内主要有MPS 和MC复合煤尘化学抑尘剂[8]。

3 结语
开发与应用煤尘化学抑尘剂的领域非常广阔，其前景也相当诱人。

煤尘化学抑尘剂也从防治煤尘危害为主，拓展到各种类型的非煤尘污染的防治领域；抑尘技术发展到现在，已逐渐形成较为完备的技术体系。

一般单一的煤尘抑尘剂抑尘效果可能并不理想，因此复合煤尘抑尘剂的研究应该是今后重点发展的方向。

在煤尘化学抑尘剂开发方面，以前作为煤尘化学抑尘剂主要组分的表面活性剂也已从多用阴
离子型转变而改用非离子型；煤尘化学抑尘剂所用的的无机物组分已从一般卤化物扩展到碱性氧化物、石膏、煤灰、粘土、高岭土、酸等；所用的天然或人工合成的有机物组份也已从一般沥青、煤渣油、原油扩展到石蜡油、生物油渣、食用油废渣、纤维素滤料、木质素衍生物、树脂和功能高分子聚合物等。

随着精细化学工业的迅猛发展，可能作为新的煤尘化学抑尘剂的新材料也不断出现。

煤尘化学抑尘技术的开发和应用已涉及到化学、物理、工程等学科的综合知识。

煤尘化学抑尘技术将与其它形式的抑尘技术更加密切地结合。

参考文献
[1] 吴超.化学抑尘[M].中南大学出版社，2003.
[2] 刘凤月．煤炭运输抑尘剂的研究与应用[D]．北京：北京交通大学，2008：6—7.
[3] 李满，徐海宏，舒新前．化学抑尘剂在抑制煤尘中的应用探讨[J]．中国煤炭，2007，33(8)：46—47．
[4] 吴超.化学抑尘剂的基础研究及在矿山中的应用[J].矿业快报,2001(12): 5-7.
[5] 韩放,朱吉茂.新型防冻抑尘剂性能研究[J].安全与环境工程,2003,10(4):31-33.
[6] 孙三祥,常青,李杰,等.大秦线运煤列车煤扬尘防治技术研究
[J].铁道学报,2006,28(2):21-25.
[7] 谢德瑜,舒新前,郝王娟.煤尘抑尘剂的开发与研究[J].选煤技术,2004(5):19-21.
[8] 程爱华,刘威,端木合顺.新型散煤抑尘剂的制备及性能研究[J].矿业安全与环保,2010,37(1):7-11.。