·952 北京科技大学学报 第31卷 施2,9.化学抑尘作为最有前途的抑尘措施，国内外 强成膜强度.选择了四种填料.与成膜剂M复配进 均进行了相关研究4，一四.这些抑尘剂各自具有特 行成膜实验，根据成膜硬度、完整性和韧性，选定一 点，但也不同程度存在抑尘成本高、抑尘剂本身有 种天然多糖类物质T,该物质不溶于冷水，在温水中 毒、制作工艺复杂和环境适应差等问题.本文针对 可部分溶解，部分颗粒发生溶胀，质量分数为0.5%~ 尾矿颗粒细小、松散、易扬起的特点，基于覆盖固结 2.0%. 抑尘原理，拟研制一种抑尘时间长、抑尘效果稳定、 以溶胀颗粒状存在于抑尘剂溶液中的填料颗粒 环境适应性强且对环境友好的抑尘剂.该物质被喷 随着抑尘剂溶液在尾矿颗粒间渗透时，填料颗粒被 洒在尾矿库表面后能将表面尾矿颗粒黏结起来形成 填充在尾矿颗粒间隙，随着水分蒸发，成膜剂固化成 连续壳体，下层松散尾矿颗粒被覆盖起来，只要壳体 壳时，因填料颗粒在尾矿颗粒间的桥梁”作用，使壳 不破裂，尾矿就不会扬起，从而达到抑制扬尘的 体更致密、连续. 效果. 抑尘剂溶液能够较好湿润尾矿颗粒是实现黏结 1黏结型抑尘剂组成、机理及性能 的前提，为提高抑尘剂溶液的湿润性，在溶液中需要 加入能降低溶液表面张力的表面活性物质F.该物 黏结型抑尘剂组分包括成膜剂、黏结剂、填料及 质为阴离子表面活性剂，质量分数为0.1%左右. 表面活性剂，要求各组分无毒、无腐蚀性以及对环境 友好. 2配方优化实验 选择了四种水溶性聚合物作为成膜剂单体，根 2.1样品制备 据成膜完整性和成本选定了具有网状结构的醇类 本实验所用尾矿来自工业试验矿山，其粒径分 聚合物M作黏结型抑尘剂的成膜剂，该物质在常温 布如表1所示.从表中数据可以看出，尾矿颗粒非 下不溶于水，而溶于90℃以上的热水中，质量分数 常细小，小于0.038mm的粉尘占到70.46%.将上 为005%~0.15%. 述尾矿样品干燥、称重，放入直径为125mm的培养 成膜剂M的水溶液具有黏性，当尾矿表面喷洒 皿中，平整尾矿表面待用 抑尘剂时，液滴在尾矿颗粒间渗透并充满于颗粒间. 表1尾矿粒径分布 随着水分蒸发，成膜剂浓度和黏性加大，其网状分子 Table 1 Distribution of tailings grain size 结构将尾矿颗粒连接起来，并逐渐固化，形成固体壳 粒径/mm 粒径分布/% 累计粒径分布/% 层.由于成膜剂M不溶于常温水中，这就保证了固 +0.15 5.34 534 化后的壳体具有耐水性. +0074 7.32 1266 黏结剂B为硅酸盐类胶体，易溶于水，溶液具 +0038 1688 29.54 有黏性，单体喷洒在散体颗粒表面也能结壳，但结壳 -0038 7046 100 脆性大.与成膜剂联合使用时，不仅可以降低成膜 剂M用量，而且还具有增加成膜强度的功效，质量 2.2正交试验内容及数据分析 分数定在6%以下. 本实验的药剂配方表是参照正交表L9(3)编 填料作为助剂，其主要作用是提高溶液黏性、加 制的，如表2所示. 表2样品结壳硬度测定值 Table 2 Measured hardness vales of the shell 成膜剂M 黏结剂B 填料T 表面活性剂F 样品编号 硬度，HA 水平 质量分数/% 水平 质量分数/% 水平质量分数/% 水平 质量分数% 1 006 2 1 05 1 a08 58 1 006 2 2 1 2 010 15.6 1 006 6 3 2 3 012 221 2 008 3 2 1 3 012 102 2 008 3 2 1 008 30.7 6 2 Q08 6 05 2 010 46.5 > 010 3 2 010 184 010 1 05 3 012 41.1 9 3 010 3 6 2 Q08 43.9施 [ 2, 4] .化学抑尘作为最有前途的抑尘措施, 国内外 均进行了相关研究[ 4, 7-12] .这些抑尘剂各自具有特 点, 但也不同程度存在抑尘成本高 、抑尘剂本身有 毒、制作工艺复杂和环境适应差等问题.本文针对 尾矿颗粒细小、松散、易扬起的特点, 基于覆盖固结 抑尘原理, 拟研制一种抑尘时间长、抑尘效果稳定 、 环境适应性强且对环境友好的抑尘剂 .该物质被喷 洒在尾矿库表面后能将表面尾矿颗粒黏结起来形成 连续壳体, 下层松散尾矿颗粒被覆盖起来, 只要壳体 不破裂, 尾矿就不会扬起, 从而达到抑制扬尘的 效果 . 1 黏结型抑尘剂组成 、机理及性能 黏结型抑尘剂组分包括成膜剂 、黏结剂、填料及 表面活性剂, 要求各组分无毒 、无腐蚀性以及对环境 友好 . 选择了四种水溶性聚合物作为成膜剂单体, 根 据成膜完整性和成本, 选定了具有网状结构的醇类 聚合物 M 作黏结型抑尘剂的成膜剂, 该物质在常温 下不溶于水, 而溶于 90 ℃以上的热水中, 质量分数 为 0.05 %～ 0.15 %. 成膜剂 M 的水溶液具有黏性, 当尾矿表面喷洒 抑尘剂时, 液滴在尾矿颗粒间渗透并充满于颗粒间 . 随着水分蒸发, 成膜剂浓度和黏性加大, 其网状分子 结构将尾矿颗粒连接起来, 并逐渐固化, 形成固体壳 层.由于成膜剂 M 不溶于常温水中, 这就保证了固 化后的壳体具有耐水性. 黏结剂 B 为硅酸盐类胶体, 易溶于水, 溶液具 有黏性, 单体喷洒在散体颗粒表面也能结壳, 但结壳 脆性大 .与成膜剂联合使用时, 不仅可以降低成膜 剂 M 用量, 而且还具有增加成膜强度的功效, 质量 分数定在 6 %以下 . 填料作为助剂, 其主要作用是提高溶液黏性、加 强成膜强度.选择了四种填料, 与成膜剂 M 复配进 行成膜实验, 根据成膜硬度、完整性和韧性, 选定一 种天然多糖类物质 T, 该物质不溶于冷水, 在温水中 可部分溶解, 部分颗粒发生溶胀, 质量分数为0.5 %～ 2.0 %. 以溶胀颗粒状存在于抑尘剂溶液中的填料颗粒 随着抑尘剂溶液在尾矿颗粒间渗透时, 填料颗粒被 填充在尾矿颗粒间隙, 随着水分蒸发, 成膜剂固化成 壳时, 因填料颗粒在尾矿颗粒间的“桥梁”作用, 使壳 体更致密、连续. 抑尘剂溶液能够较好湿润尾矿颗粒是实现黏结 的前提, 为提高抑尘剂溶液的湿润性, 在溶液中需要 加入能降低溶液表面张力的表面活性物质 F .该物 质为阴离子表面活性剂, 质量分数为 0.1 %左右. 2 配方优化实验 2.1 样品制备 本实验所用尾矿来自工业试验矿山, 其粒径分 布如表 1 所示.从表中数据可以看出, 尾矿颗粒非 常细小, 小于 0.038 mm 的粉尘占到 70.46 %.将上 述尾矿样品干燥、称重, 放入直径为 125 mm 的培养 皿中, 平整尾矿表面待用. 表 1 尾矿粒径分布 Table 1 Distribution of tailings grain size 粒径/mm 粒径分布/ % 累计粒径分布/ % +0.15 5.34 5.34 +0.074 7.32 12.66 +0.038 16.88 29.54 -0.038 70.46 100 2.2 正交试验内容及数据分析 本实验的药剂配方表是参照正交表 L9( 3 4 ) 编 制的, 如表 2 所示 . 表 2 样品结壳硬度测定值 Table 2 Measured hardness values of the shell 样品编号 成膜剂 M 黏结剂 B 填料 T 表面活性剂 F 水平 质量分数/ % 水平 质量分数/ % 水平 质量分数/ % 水平 质量分数/ % 硬度,HA 1 1 0.06 1 2 1 0.5 1 0.08 5.8 2 1 0.06 2 4 2 1 2 0.10 15.6 3 1 0.06 3 6 3 2 3 0.12 22.1 4 2 0.08 1 2 2 1 3 0.12 10.2 5 2 0.08 2 4 3 2 1 0.08 30.7 6 2 0.08 3 6 1 0.5 2 0.10 46.5 7 3 0.10 1 2 3 2 2 0.10 18.4 8 3 0.10 2 4 1 0.5 3 0.12 41.1 9 3 0.10 3 6 2 1 1 0.08 43.9 · 952 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷