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2023-05-06
国内外路面抑尘剂防尘概况


一、湿润型抑尘剂抑尘
采用纯水作为路面的抑尘剂时,路面微细尘粒往往不易被水湿润,因而抑尘作用不佳,如对 2μm 粉尘的捕获率只有 1%-28%左右,所以国内外研究了喷洒有添加剂的水来控制路 面扬尘。该添加剂主要为湿润剂,其主要由表面活性剂和某些无机盐组成。对比而言,某些表面活性剂的湿润性能要远远优于无机盐。例如:质量分数为 5%-10%的 CaCl2 湿润硅尘的 能力比纯水提高约 30%,而十二烷基苯磺酸钠的质量分数为 0.2%时,其湿润硅尘的能力比纯水提高 40%。一般来讲,当表面活性剂在质量分数为 0.01%-0.5%时,能显著减小水的表 面张力。此外,疏水性粉尘表面吸收了表面活性剂后,可转化为亲水性粉尘。因此,在路面上喷洒湿润型抑尘剂可以显著增强水对粉尘的湿润作用,从而提高水的捕尘能力,尤其对疏 水性粉尘的抑制作用十分显著。采用湿润型化学抑尘剂的缺点是每一种湿润剂的适用范围比较小,有的甚至会引起对环 境的二次污染,而且功能比较单一,不具有较强的黏结粉尘能力。其主要应用于控制大气飘尘的喷雾系统、湿式除尘器、煤层注水预润湿以及各种细颗粒物的预润湿等。

二、吸湿型无机盐抑尘
吸湿性无机盐主要包括 NaCi、CaCi2、MgCi2 等卤化物和其他一些无机盐,如 Na2CO3、 NaHCO3、NaSiO3 活性氧化铝等。无论是它们的固体颗粒还是水溶液,都在露天矿山路面的防尘中得到广泛的应用,尤其以卤化物应用较多,至今已经有半个世纪的历史。用吸湿盐水溶液治理路面时,水在润湿的粉尘中能形成水化膜,促进了粉尘的黏附团聚。 水化膜与粉尘固体的结合相当牢固。将有水化膜的粉尘干燥所需的热,除了用来供给水的蒸 发热外,还需克服水化膜与粉尘固体之间的黏附功。另外,吸湿性盐的吸湿量随环境相对湿 度的增加而增加,当吸湿后形成的盐水溶液的蒸气压力与空气中水的蒸气压力相等时,吸湿 就停止;如果大于空气中水的蒸气压力,则开始蒸发;反之则吸湿。因此,即使在干燥的气 候条件下,也可使路面从空气中吸收一定水分,保持一定的、有利的含水量。同时,盐溶解 在尘土的孔隙水中,提供阳离子与已经存在于尘土中的离子进行交换,且吸附在尘粒表面, 提供连接尘粒的离子,使粉尘聚集和凝集,并由此增强相邻尘粒之间的静电吸引力,促使尘 粒黏结,增大粒径,难以飞扬。 吸湿性无机盐类有很好的吸湿性,用其处理运输路面可起抑尘和防冻的作用。但是,一些无机盐溶液呈酸性,对汽车轮胎以及金属零部件有一定的腐蚀性。此外,这类物质易被雨 水冲走,还会对水土环境造成一定的污染,而且受温度和湿度的影响较大,适宜在低温地区使用。

三、超强吸水剂抑尘
超强吸水剂是近 20-30 年迅速发展起来的一种新型功能高分子材料。它不但可以吸收比 自身质量大几倍至几千倍的水,而且保水能力强,在很大的压力作用下也不脱水。这些特性 使其在防尘领域里具有巨大的发展潜力。把超强吸水剂用到路面粉尘防治领域的时间很短,还处于实验室模拟研究和现场小型规模试验阶段。试验材料主要包括淀粉接枝丙烯酸盐高倍吸水树脂溶胶和聚丙烯酸钠溶胶等。 用吸水树脂溶胶处理路面,可以昼夜吸收空气中的水分,使路面保持一定的含湿量。由于溶胶的黏性作用,粉尘受到黏附力不再次飞扬,同样汽车轮胎上所带的粉尘也能被黏结,从而控制了因轮胎带尘所引起的地面粉尘污染。当溶胶受蒸发作用而失水时,路面强度 逐渐增强,此时树脂失去黏性;当其再次吸湿后,路面则又具有一定黏性。而且,这类材料 可以“一次多用”,即一次喷洒后,可在其有效期内只需重复洒水,就能使尘土保持较高的 含水率,从而减小综合抑尘成本。此外,超强吸水剂的使用也比较安全,尤其是聚丙烯酸钠 性能稳定,无毒的副作用,不会对环境造成二次污染。但是,超强吸水剂也存在一些缺点,其中较为突出的是成本相当高、制备难度大,从而给其应用造成了很大的障碍,目前仍处在试验研究阶段。

四、黏结型有机化学抑尘剂抑尘
黏结型有机化学抑尘剂的主要成分为有机黏性材料,主要包括油类产品和造纸、酒精工 业的废液、废渣等;其中,油类产品又包括沥青、渣油、煤焦油、重油、生物废油、植物废油等。这些材料的特点是不溶于水,通常应用之前需要对其进行乳化,最后配制成油、水、乳化剂为一体的具有一定黏性的乳状液。当乳化液喷洒在路面上时,外相水首先与粉尘接触, 使粉尘润湿、凝结;同时,乳化液中游离的少量表面活性剂分子在水面的疏水基能冲破尘粒 表面的空气膜,促进了水对粉尘的润湿、凝结作用,从而防止下部粉尘没能充分润湿就被车 辆翻起的现象。乳化液破乳后,表面活性剂分子在尘粒表面形成定向排列的吸附膜,能抑制 其基底水的蒸发。另外,乳化液在路面喷洒后路面形成一层油膜,可抑制水分的蒸发,并能黏结轮胎及地面粉尘。当乳状液与尘粒接触时,由于乳化液中各相分子与尘粒的相互作用, 形成以范德华吸引力为主的物理吸附和以化学键为主的化学吸附,促使了乳化液与地表尘粒间的黏结,稳定了路面。特别是经多次喷洒后,路面胶结状况不断改善,若长期喷洒,抑尘作用将会越来越好,碎石路面的强度也会逐渐提高,从而增强路面抗压碾性能。因此,喷洒间隔时间会不断延长。被喷洒的路面因形成一层油膜,不被车轮轮胎碾压的公路两侧会黏附落尘,从而进一步抑制粉尘的飞扬扩散。在露天矿山采用黏结型抑尘剂处理路面,其有效防尘期一般为 7-15d,高的可达 20-30d, 而且短期内可以加固路面,作用较好。但是,这类抑尘材料稀缺,有异味,有排放有害成分的可能,从而对周围的环境以及土壤、地下水有潜在污染,并存在加工工艺上制备复杂以及成本较高等缺陷。

五、复合型化学抑尘剂抑尘
复合型化学抑尘剂是两种或两种以上抑尘剂在一定的物理或化学条件下复合而成,把湿 润、黏结、凝并、吸湿保水等功能综合为一体,是上述各种类型抑尘剂功能的统一。湿润是 通过湿润剂的湿润作用,增强水的捕尘性能。黏结就是将粉尘颗粒通过黏结作用与地面固接, 并通过黏结的渗透作用使之与路面土质融合为一体,从而提高路面的强度。凝并即将细小的 粉尘颗粒聚合成较大的粉尘颗粒,从而抑制可悬浮粉尘。吸湿则是吸收空气中的水分,提高 路面尘土的含水率,使之在较长时间内保持一定的水分(大于 40%),增大容重,并增强路 面柔韧性及颗粒质量,减少破碎和抑制粉尘扬起。保水则是抑制尘土中水分的蒸发,使水分 在尘土或地面中停留更长的时间,以达到较好的抑尘作用。
复合型抑尘剂的抑尘作用较为优越,适用范围相对广泛,成为路面抑尘剂发展的趋势。但是,这类抑尘剂在国内外研究还不多,国外主要有俄罗斯的由 PO-1 型阴离子表面活性剂、水玻璃、甲基苯乙烯乳状液和水组成的复合型抑尘剂,日本的聚丙烯酸盐添加表面活性剂组成抑尘剂,澳大利亚的聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素、聚乙酸酯乙烯、丙二醇和丁三醇组成的 抑尘剂等;国内主要有原冶金工业部安全环保研究所研制的 MC 和 MPS 复合型抑尘剂,北京市劳动保护科学研究所研制的由氯化镁和氯化钙添加凝并剂和保湿剂组成的 CDR 抑尘剂等。





抑尘剂又称结壳剂(巴斯夫结壳抑尘剂和屋维奥结壳抑尘剂 ),或液体苫布。分别有;运输抑尘剂、道路抑尘剂、 建筑抑尘剂、 泡沫抑尘剂、 火车抑尘剂、煤炭覆盖剂 、煤炭结壳剂、水渣结壳剂、 石油焦结壳剂、 水性覆盖剂、 煤流抑尘剂。同类型的产品还有;泡沫剂和除霾剂,煤炭防自燃剂或阻燃剂。

适用环境为;煤炭运输、煤炭料堆、土路抑尘、采矿区粉尘控制、物料传送带、矿石堆积场、矿料运输、电厂、水泥厂、钢铁厂、冶金厂料堆、建筑(土方)、工地料堆、渣土运输、灰尘控制、粉尘车间、建筑物拆除、沙漠化地区、人工沙滩、训练场、运动场、体育赛道、碾压路面、矿区道路。

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