一种基于扬尘控制试验模拟露天矿道路抑尘剂研制方法与流程

1.本发明涉及矿道路抑尘剂研制技术领域，具体为一种基于扬尘控制试验模拟露天矿道路抑尘剂研制方法。


背景技术：

2.露天矿道路扬尘危害是当前露天矿山企业面临的主要环保问题。目前中国露天矿山已经开展了针对露天矿山道路扬尘特定的抑尘剂的研制，特别是粘结型化学抑尘剂有着优异的固结作用，已被广泛应用于露天矿山道路扬尘抑制。目前，露天矿道路领域的化学抑尘剂研制，主要还是以原有化学抑尘剂改良后应用为主，即对其他行业已经应用成熟的化学抑尘剂，根据露天矿山道路的实际场景，进行相应的改良应用。露天矿道路化学抑尘剂地研制，往往在改变原抑尘剂配比后，进行实验室检测，检测合格后再由现场试验进行最主要的抑尘效果验证。其中，露天矿道路现场试验难以对试验工况进行严格的把控，进而难以对不同工况条件下的露天矿道路，有针对性地进行抑尘剂研制。同时，露天矿道路工况的复杂性，又加大了对化学抑尘剂试验效果影响因素的精准分析的难度。因此这套传统的露天矿道路扬尘抑制剂改良流程，既无法针对不同工况下研制特定化学抑尘剂，又无法快速、高效地改良化学抑尘剂。
3.风筒实验室则可以用于在可控的环境下进行粉尘相关科学实验。降尘风筒试验平台通过对实际环境的模拟，能够找到适宜的防尘、抑尘方法，有效的降低露天矿在生产运输过程中产生的粉尘。虽然人们现在已经认识到风筒试验对露天矿防治粉尘的重要性，但国内外对风筒实验室的建设还缺乏经验，未能在这个领域形成一套成熟的理论与技术。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于扬尘控制试验模拟露天矿道路抑尘剂研制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于扬尘控制试验模拟露天矿道路抑尘剂研制方法,其特征在于：包括以下步骤：
6.a、建立风筒实验室，模拟露天矿道路不同的工况条件；
7.b、对研制的抑尘剂进行应用前的再次优化，考虑抑尘效果指标，得到最佳配比的抑尘剂；
8.c、通过风筒试验，进行应用前的实验室检测。
9.优选的，所述根据步骤a分别对单一自然因素作用下起尘规律的研究、自然条件耦合作用下起尘规律的研究、单一人工扰动条件下起尘规律的研究，耦合人工扰动条件下起尘规律研究、自然因素与人工扰动耦合条件下，起尘规律研究以及不同单一因素与耦合因素条件下，粉尘移运、逸散规律研究，所述降尘风筒试验平台包含了风筒、旋风除尘器，风筒的截面为矩形，风筒长5m、宽0.5m、高0.3m，所述露天矿道路扬尘不同工况条件的模拟，工况模拟装置上设有环境箱、激振器、风速传感器、温湿度传感器，所述单一自然因素作用下，起
尘规律研究，自然条件包括0～11m/s风速、风向角度、0～100％湿度、0～40℃温度，所述单一人工扰动条件下起尘规律的研究条件包括爆破振动、煤岩装载、物料运输、剥离物排弃。
10.优选的，所述根据步骤b
11.s1、使用筛孔为2mm的筛子对沙粒进行筛分，将粒径在2mm以下的沙粒颗粒在105—110℃的温度下烘干24h，作为样品备用，采用流变仪通过十字剪旋转受液体阻碍的大小测定抑尘剂溶液的黏度；
12.s2、抑尘效率试验通过风筒试验机进行，将制备好的黄土在培养皿中填满后记录质量m0，并均匀地喷淋所制备的抑尘剂，待喷淋均匀后放入烘箱，以30—35℃烘干12h，待表面固化后取出进行抗风试验；
13.s3、将固化壳已经结成的黄土从烘箱中取出自然放置至室温后放入置于风筒中的试验台，随后启动风机，风速设定为5m/s，试验时间设定为0.5h；
14.s4、待试验结束后关闭风机，读取此时称重传感器的数据，记为m1，完成实验后，取m0质量的干燥黄土在培养皿中定型，以同样的风速与时间在风筒中进行抗风试验，待试验完成后记录此时称重传感器的数据m2，按照式1求得抑尘效率η：
[0015][0016]
s5、添加淀粉作为抑尘剂的配方添加物，在强碱的作用下制备得到糊化后的预糊化淀粉；
[0017]
s6、通过改变不同试验配比参数得出不同质量分数的改性淀粉与抑尘效率的关系；
[0018]
s7、制作沙模，再将抑尘剂均匀的洒在沙模上，放置在无人员扰动地方，当沙模所结的壳具有足够的强度时，记录结壳时间。
[0019]
不同抑尘剂浓度的改性参数
[0020][0021]
优选的，所述根据步骤c实验室检测过程中，抑尘剂基础测试装置包含了表面张力测试仪器、标准型接触角仪以及js94h型微电泳仪，所述抑尘剂基础测试装置对抑尘剂基础测试主要包括、表面张力测试、吸附测试、界面电动电势测试、颗粒下沉实验、接触角实验、毛细管上升实验以及渗透实验。
[0022]
优选的，所述风筒的内部设有风速传感器、温湿度传感器，风筒的一端下方设有环境箱，所述风筒的底部中央设有粉尘横板，粉尘横板的下方设有激振器，所述风筒的另一端端头设有旋风除尘器，风筒的一侧设有控制前台，所述环境箱、激振器、旋风除尘器均与控制台连接。
[0023]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0024]
本发明操作简单、适应性强，适用于露天矿道路抑尘剂的改良研制，缩短研制周
期、提高抑尘剂对露天矿山道路的不同特定工况的匹配性。
附图说明
[0025]
图1为本发明实施案例风筒图。
[0026]
图中：1、控制台；2、旋风除尘器；3、粉尘横板；4、激振器；5、风速传感器；6、温湿度传感器；7、风筒；8、环境箱。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
本发明实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一参数集合和第二参数集合等是用于区别不同的参数集合，而不是用于描述参数集合的特定顺序。
[0029]
在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个元件是指两个元件或两个以上元件。
[0030]
本文中术语“和/或”，是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，显示面板和/或背光，可以表示：单独存在显示面板，同时存在显示面板和背光，单独存在背光这三种情况。本文中符号“/”表示关联对象是或者的关系，例如输入/输出表示输入或者输出。
[0031]
在本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
[0032]
请参阅图1,本发明提供一种技术方案：一种基于扬尘控制试验模拟露天矿道路抑尘剂研制方法,其特征在于：包括以下步骤：
[0033]
a、建立风筒实验室，模拟露天矿道路不同的工况条件；
[0034]
b、对研制的抑尘剂进行应用前的再次优化，考虑抑尘效果指标，得到最佳配比的抑尘剂；
[0035]
c、通过风筒试验，进行应用前的实验室检测。
[0036]
扬尘控制试验模拟露天矿道路抑尘剂的风筒7的内部设有风速传感器5、温湿度传感器6，风筒7的一端下方设有环境箱8，风筒7的底部中央设有粉尘横板3，粉尘横板3的下方设有激振器4，风筒7的另一端端头设有旋风除尘器2，风筒7的一侧设有控制前台1，环境箱8、激振器4、旋风除尘器2均与控制台1连接。
[0037]
分别对单一自然因素作用下起尘规律的研究、自然条件耦合作用下起尘规律的研究、单一人工扰动条件下起尘规律的研究，耦合人工扰动条件下起尘规律研究、自然因素与人工扰动耦合条件下，起尘规律研究以及不同单一因素与耦合因素条件下，粉尘移运、逸散规律研究，所述降尘风筒试验平台包含了风筒、旋风除尘器，风筒的截面为矩形，风筒长5m、
宽0.5m、高0.3m，所述露天矿道路扬尘不同工况条件的模拟，工况模拟装置上设有环境箱、激振器、风速传感器、温湿度传感器，所述单一自然因素作用下，起尘规律研究，自然条件包括0～11m/s风速、风向角度、0～100％湿度、0～40℃温度，所述单一人工扰动条件下起尘规律的研究条件包括爆破振动、煤岩装载、物料运输、剥离物排弃。
[0038]
使用筛孔为2mm的筛子对沙粒进行筛分，将粒径在2mm以下的沙粒颗粒在105—110℃的温度下烘干24h，作为样品备用，本次试验采用流变仪通过十字剪旋转受液体阻碍的大小来测定抑尘剂溶液的黏度。
[0039]
抑尘效率试验通过风筒试验机进行，将制备好的黄土在培养皿中填满后记录质量m0，并均匀地喷淋所制备的抑尘剂。待喷淋均匀后放入烘箱，以30—35℃烘干12h，待表面固化后取出进行抗风试验。
[0040]
将固化壳已经结成的黄土从烘箱中取出自然放置至室温后放入置于风筒中的试验台，随后启动风机，风速设定为5m/s，试验时间设定为0.5h，
[0041]
待试验结束后关闭风机，读取此时称重传感器的数据，记为m1，完成实验后，取m0质量的干燥黄土在培养皿中定型，以同样的风速与时间在风筒中进行抗风试验，待试验完成后记录此时称重传感器的数据m2，按照式1求得抑尘效率η：
[0042][0043]
添加淀粉作为抑尘剂的配方添加物，由于淀粉不溶于水，因此需要对其进行化学改性，在强碱的作用下制备得到糊化后的预糊化淀粉，它与普通淀粉的形态相似，不同之处在于其常温下可溶于水，具有一定的分散性和粘合力。
[0044]
对所制备的不同浓度的改性淀粉溶液在常温下用流变仪测定其粘度，随着改性淀粉的质量分数增加，其粘度值也随其增大。当抑尘剂的质量分数为0.7％时，所配置溶液的黏度为0.182pa
·
s。当质量分数为1.3％时，溶液的黏度为0.283pa
·
s。一般在现场喷洒过程中不需要很高的黏度，一般在0.182～0.251pa
·
s时即可满足要求。
[0045]
通过改变不同试验配比参数得出不同质量分数的改性淀粉与抑尘效率的关系，改性淀粉质量分数不断提高，抑尘效率也迅速增加，当质量分数接近0.7％时其抑尘效率为90％，已达到一般现场所需要的要求，当质量分数超过0.7％后，其抑尘效率的增长率小于在0.1％～0.7％时的增长率，故改性淀粉的质量分数在0.7％～1.0％之间即可符合现场降尘的要求。
[0046]
制作沙模，再将抑尘剂均匀的洒在沙模上，放置在无人员扰动地方，当沙模所结的壳具有足够的强度时，纪录结壳时间，随着抑尘剂浓度增加固化层结壳时间越长，当达到一定浓度时，结壳时间反而呈现减少趋势，发现0.7％浓度抑尘剂结壳时间是最长的。
[0047]
根据综合考虑经济成本，抑尘效率以及应用时间，选择1.0％浓度抑尘剂0.9％预糊化淀粉和0.09％非离子聚丙烯酰胺混合作为最终抑尘剂产品并应用于现场进行试验。
[0048]
不同抑尘剂浓度的改性参数
[0049][0050]
实验室检测过程中，抑尘剂基础测试装置包含了表面张力测试仪器、标准型接触角仪以及js94h型微电泳仪，所述抑尘剂基础测试装置对抑尘剂基础测试主要包括、表面张力测试、吸附测试、界面电动电势测试、颗粒下沉实验、接触角实验、毛细管上升实验以及渗透实验。
[0051]
本发明操作简单、适应性强，适用于露天矿道路抑尘剂的改良研制，缩短研制周期、提高抑尘剂对露天矿山道路的不同特定工况的匹配性。
[0052]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。