用于粉塵控制的方法和組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于處理顆粒材料堆以抑制和防止有價值的燃料或礦物粉塵從儲存堆或頂開式容器釋放而損失的方法和組合物。所述方法涉及向所述堆分開施加兩種不同的組合物。當分開時，兩種組合物為低粘度的并且易于噴涂。當組合時，兩種組合物形成凝膠涂層，當所述堆或載荷仍在沉降、推擠、被碰撞和以其他方式四處移動時，所述涂層耐侵蝕但為柔性的。
【專利說明】用于粉塵控制的方法和組合物
【背景技術】
[0001] 本發(fā)明涉及用于將顆粒物質容納在頂開式容器內的方法和組合物，所述頂開式容 器包括但不限于頂開式漏斗車、卡車、堆和類似的儲存和/或運輸容器。已知用粘合劑(有時 被稱為結殼劑)處理大量的顆粒材料(特別是煤和鐵礦石）以使表面結殼，并由此保存有價 值的材料以及防止粉塵由顆粒散播。在美國專利5，441，566等地方描述了現有的粘合劑。這 些粘合劑包括膠乳、石油產品和松焦油樹脂。其他粘合劑包括在催化劑的存在下與聚異氰 酸酯混合的酚醛樹脂(描述于美國專利5，244，473中）、堿性酚樹脂(描述于美國專利5，089， 540中），以及吸濕性溶劑（甲基乙基酮）、聚乙酸乙烯酯和水中的苯乙烯(描述于美國專利5， 487，764中）。美國專利5,181，957和5,747,104、5,648,116,美國公開的專利申請2009/ 0189113 A1 和公開的PCT申請02/12574 Al、2010/110805 A1 和2009/023652 A1 中描述了另 外的粉塵抑制劑。
[0002] 不幸地，許多這些粘合劑引起顆粒材料保留大量的水，這可導致價值和有效性降 低。在煤的情況下，含水量增加導致BTU含量降低，并提高煤的水誘導氧化自燃的可能性。此 外，粘合劑傾向于形成脆性涂層，當顆粒材料由于運輸和儲存的影響沉降和移動時，所述涂 層傾向于破碎和散逸。當將材料存儲于溫度在冰點上下波動的環(huán)境中時，由于粘合劑涂層 的脆性導致的問題加劇。這是由于水分凍結和融化進一步移動所述材料，從而進一步使粘 合劑涂層破碎。
[0003] 現有技術的粘合材料也存在一些冬季處理問題，這可使得應用困難以及潛在地失 效。這是因為，這樣的產物的冰點通常接近于水，并且一旦凍結它們就不再起作用。更糟糕 的是，如果這些現有技術的粘合劑涂層已凍結，它們在凍結之后是不可恢復的，即使是在它 們解凍或融化之后。這極大地限制了它們可被使用或施加的條件。
[0004] 因此，很顯然，用于對頂開式容器中儲存或運輸的顆粒材料的頂部進行粘合的新 方法和組合物具有明確的實用性。在本節(jié)中描述的技術無意構成對本文提及的任何專利、 公開或其他信息是本發(fā)明的"現有技術"的承認，除非特別地如此指明。此外，本節(jié)不應理解 為意味著已進行了檢索或者不存在37CFR§1.56(a)中所限定的其他有關信息。

【發(fā)明內容】

[0005] 為了滿足上述長期存在但未解決的需求，本發(fā)明的至少一個實施方案涉及抑制從 顆粒材料堆釋放粉塵的方法。所述方法包括向所述堆的暴露表面施加粘合劑組合物的步 驟。粘合劑組合物包含第一組合物和第二組合物。當分開時，所述第一和第二組合物中每一 者的粘度小于l〇〇cP，但當混合在一起時，它們的粘度大于10,000cP。
[0006] 第一和第二組合物可被分開施加于堆并且不相互接觸，直至它們二者均被施加于 所述堆之后。第一組合物可以是粘度調節(jié)劑。第二組合物可以是膠凝劑。第一組合物可選 自：烷基化劑、堿、單乙醇胺、二乙醇胺、二乙醇椰油酰胺、三乙醇胺、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳 酸鉀、碳酸鈉、氫氧化銨、和2-氨基，2-甲基，1-丙醇、及其任意組合。第二組合物可選自：非 離子纖維素醚、甲基纖維素、甲基羥乙基纖維素、甲基羥丙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基 纖維素、羧甲基纖維素鈉、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧基聚亞甲基、丙烯酸共聚物、 和羧基乙烯基聚合物、及其任意組合。
[0007] 堆可位于頂開式容器內。堆可包含選自以下中的一項：煤、泥土、木肩、農產品、果 實、肥料、礦石、礦物礦石、細料、沙子、砂礫、土壤、肥料、或其他產生粉塵的材料、及其任意 組合。堆可位于選自以下中的一項處:鐵路車輛、船艙、港口、礦場、鐵路車站、卡車、道路、工 業(yè)設施、精煉廠、冶煉廠、包裝設施、發(fā)電廠及其任意組合。組合物中的至少一者或兩者可通 過噴涂施加到堆上。組合物可由相同的噴涂裝置順序地噴涂。第一組合物可在第二組合物 之前和/或之后施加。兩種組合物可由不同的噴涂器同時施加。
[0008] 本文描述了另外的特征和優(yōu)點，并且將由以下【具體實施方式】而明顯。
【附圖說明】
[0009] 下文中具體參照附圖對本發(fā)明的詳細說明進行描述，其中：
[0010] 圖1是示出了本發(fā)明如何防止顆粒材料床的侵蝕的一些照片。
[0011] 出于本公開內容的目的，除非另有說明，否則附圖中相同的附圖標記是指相同的 特征。附圖僅是本發(fā)明原理的例示，并且無意將本發(fā)明限制于所示的特定實施方案。
【具體實施方式】
[0012] 提供以下定義以確定在本申請中所使用的術語，以及特別是權利要求如何解讀。 定義的組織僅是為了方便，而無意于將任何定義限于任何特定的類別。
[0013] "粘合劑"意指當將其放置在顆粒材料的基材上時使物質保持在一起，從而抑制所 述物質釋放粉塵的傾向的材料。
[0014] "顆粒材料"意指當處理、加工或接觸時具有形成粉塵顆粒的傾向的材料，其包括 但不限于：煤、泥土、木肩、農產品、果實、肥料、礦石、礦物礦石、細料、沙子、砂礫、土壤、肥 料、鐵、煤或其他產生粉塵的材料，及其任意組合。
[0015] "基材"意指包含顆粒材料的物質，粘合劑位于所述顆粒材料上。
[0016] "經粉碎"意指成粉、經磨碎、經研磨或以其他方式轉化成精細固體顆粒。
[0017] "粒度測定"意指測量粒狀材料和/或顆粒材料中一種或更多種粒徑的過程。
[0018] "穩(wěn)定乳液"意指這樣的乳液:其中分散在載體流體中的材料的液滴通過能皇相互 排斥（否則其將合并以形成兩個或更多個相層），所述能皇可為20kT，排斥力的半衰期可為 幾年。Kirk-Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,第四版，第9卷，特別是第 397-403頁中陳述了乳液和穩(wěn)定乳液的使用說明。
[0019] "表面活性劑"為包括陰離子、非離子、陽離子和兩性離子表面活性劑的廣義術語。 Kirk-Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology，第三版，第8卷，第900至912頁和 McCutcheon's Emulsifiers and Detergents(兩者均通過引用并入本文）中陳述了表面活 性劑的使用說明。
[0020] "水溶性"意指在25°C下可溶于水到至少3重量％的材料。
[0021] 如果在本申請中的上述定義或其他地方所述的說明與通常使用的、字典中的、或 在通過引用并入本申請的來源中所述的含義（明示或暗示)不一致，那么本申請以及特別是 權利要求術語應理解為根據本申請的定義或說明而不是根據常見定義、字典定義或通過引 用并入的定義來解釋。鑒于上述內容，在術語僅在由字典解釋時才能理解的情況下，如果該 術語由Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,第5版，（2005)，（Wiley, John&Sons, Inc.出版)定義，則所述術語在權利要求中如何定義將以該定義為準。
[0022] 本發(fā)明的至少一個實施方案涉及將凝膠粘合劑施加于顆粒材料。凝膠粘合劑包含 物質的兩種或更多種組合物，當分開時，組合物中每一者的粘度小于l〇〇cP(優(yōu)選小于 60cP)，但當它們相互接觸時，它們的混合物的粘度大于10,000cP。組合物僅在不早于將它 們施加于顆粒材料時相互接觸。
[0023] 在至少一個實施方案中，組合物之一包含粘度調節(jié)劑。粘度調節(jié)劑的代表性實例 包括但不限于:烷基化劑、堿、單乙醇胺、二乙醇胺、二乙醇椰油酰胺、三乙醇胺、氫氧化鉀、 氫氧化鈉、碳酸鉀、碳酸鈉、氫氧化銨、和2-氨基-2-甲基-1-丙醇、及其任意組合。在至少一 個實施方案中，粘度調節(jié)劑是有機和/或無機的可溶性堿和/或可溶性堿性物質。
[0024] 在至少一個實施方案中，組合物之一包含膠凝劑。膠凝劑的代表性實例包括但不 限于：非離子纖維素醚、甲基纖維素、甲基羥乙基纖維素、甲基羥丙基纖維素、羥乙基纖維 素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素鈉、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧基聚亞甲基、丙烯 酸共聚物、和羧基乙烯基聚合物、及其任意組合。在至少一個實施方案中，膠凝劑是羧基聚 合物和/或衍生自纖維素的聚合物，和/或膠凝劑是膜和/或纖維形成材料。
[0025] 兩種組合物中的任一種可在另一種之前施加。此外，可進行兩種組合物的多次交 替施加和/或同時施加。
[0026] -種或更多種組合物還包含溶劑和/或運載流體(包括但不限于水）。
[0027]現參照圖1，其示出了本發(fā)明的有效性的一個實例。圖1證實了對照施加(水)對于 防止顆粒材料從樣品鐵礦床的侵蝕損失完全無效。相比之下，在相同條件下，在已用三乙醇 胺0.5%處理之后用羧甲基纖維素0.2%處理的樣品鐵礦床（11.9g/m 2之后1.9g/m2)顯示出 對相同的顆粒材料侵蝕的有效抗性。
[0028] 盡管這些膠凝劑中的至少一些與這些粘度調節(jié)劑中的至少一些的組合不是新的， 但是它們作為顆粒材料粘合劑的有效性是相當新的且出乎意料的。例如，如美國專利8， 292，973、5，248，495、7，824，665、5，679，328和5，804，540等中所述，膠凝劑與粘度劑的組合 已知被用作個人護理產品，例如染發(fā)劑、護手霜、個人洗滌液、剃須凝膠和個人洗滌液。然 而，它們用作個人護理產品的方式依賴于作為顆粒材料粘合劑不期望和不需要的性質。
[0029] 如前所述，當分離時，兩種或更多種組合物具有低粘度，而當組合時，兩種組合物 具有高粘度。由于高粘度對于個人護理產品至關重要，因此，在這樣的用途中，將組合物在 施加之前預混合并且通常在預混合的瓶中出售。相比之下，對于粘合操作，重要的是材料在 施加時具有低粘度。這是常見的施加技術，例如可使用噴桿來施加粘合劑。如果粘合劑具有 過高的粘度，則不能使用標準進料栗，并且施加粘合劑的成本將變得過高，甚至可能超過來 自粉塵減少的節(jié)省。
[0030] 另外，個人護理產品的一般用途不同于顆粒材料粘合劑的一般用途。對于作為發(fā) 膠的這樣的個人護理產品，將材料施加于軟的柔性基材(毛發(fā)），所述基材不發(fā)生侵蝕并且 僅形成出于美學原因的特定排布。因此，將其混入毛發(fā)中并且以這樣的量施加：向毛發(fā)的排 布提供支架式支撐。相比之下，在本發(fā)明中，基材(例如礦石)是剛性的，所以不需要支架，因 此可將其作為涂層而非支撐物施加到表面。此外，不同于毛發(fā)，顆粒材料基材發(fā)生侵蝕。因 此，將可用作個人護理產品的物質的組合物應用于這樣的不同用途是非顯而易見的。
[0031] 此外，材料施加方式的特別有用的結果在其作為粘合劑的用途中顯明，但是這作 為個人護理產品是不相關的。在至少一個實施方案中，當將低粘度液體中的至少一者或兩 者施加到由精細顆粒(包括但不限于煤和/或鐵礦石））形成的表面上時，所述液體被至少部 分地吸收。當組合引起粘度迅速上升時，厚凝膠層至少部分地在床內形成。這種凝膠層包封 了大量顆粒。因此，并非僅形成主要圍繞床外部的涂層，粘合劑也同樣圍繞床內顆粒材料的 更大的層。與之相比的是作為凝膠施加的相同的所得凝膠，所得保護層將更加表面化且薄， 原因是相同表面對凝膠的吸收更加受限。換句話說，低粘度液體能滲入顆粒材料而凝膠不 能。在至少一個實施方案中，與凝膠更表面化地設置相比，凝膠在床內分布使得粘合劑脆性 更低。
[0032] 可通過具有一個或更多個噴頭的噴桿以液體形式施加組合物。在至少一個實施方 案中，組合物按照美國專利5，441，566、5，622，561的方法或裝置中的任一種及其任意組合 施加。
[0033] 在至少一個實施方案中，當相互接觸時，膠凝劑是粘度調節(jié)劑的溶劑。在至少一個 實施方案中，當相互接觸時，粘度調節(jié)劑是膠凝劑的溶劑。在至少一個實施方案中，當相互 接觸時膠凝劑和粘度調節(jié)劑形成共沸混合物。在至少一個實施方案中，粘度變化至少部分 是由于粘度調節(jié)劑導致膠凝劑的結構變化。
[0034] 以解決以下中的任一個或更多個中提及的任何問題為目標，組合物可與任何組合 物相組合，按照任何方法，以及以任何方式施加：美國專利8，465，667、8，298，439、5，714， 387、5，181，957、4,417,992，國際專利申請10 2010/085435、10 2010/045448、10 2008/ 100921、TO 2006/041581，美國公開專利申請2010/0090160、2009/0127499、2008/0190160、 2006/0284137、2006/0078685，德國專利文獻0￡2912326及其任意組合。
[0035] 在至少一個實施方案中，顆粒材料是干漿料。通常在工業(yè)應用中，顆粒材料與水或 另一種液體是或變?yōu)闃O大地相互混合的，并且形成漿料。該漿料需要在可對材料進行后續(xù) 過程之前除去一些或所有的液體。當干燥(不論是通過脫水技術還是擱置以通過熱、日光等 蒸發(fā)掉液體)時，一些或所有的漿料變干并且可產生粉塵排放?？蓪⒔M合物施加到漿料的表 面上以控制粉塵排放。當材料為漿料、部分干燥、完全干燥及其任意組合時，可將組合物施 加至所述材料。在至少一個實施方案中，漿料是來自鋁土礦采礦和/或精煉操作的赤泥(Red Mud) 〇
[0036] 本發(fā)明可施加于具有任何粒度測定值的基材。在至少一個實施方案中，將本發(fā)明 應用于具有這樣的粒度測定的基材:其具有l(wèi)nm至10m的一種或更多種尺寸的顆粒。特別地， 本發(fā)明可應用于具有球粒尺寸的材料。
[0037] 在至少一個實施方案中，受控的粉塵包含碳酸鈉顆粒。在至少一個實施方案中，將 組合物施加于漿料，將所述漿料置于攔截池或其他種類的池塘、凹地、水塘，或者粗濾容器、 干燥容器或過濾容器中干燥。在至少一個實施方案中，顆粒材料是鐵礦石。
[0038] 在至少一個實施方案中，當形成堆時施加組合物。當傾瀉或傾倒顆粒材料以形成 堆時，一些材料以空氣粉塵的形式從所述堆揚走。這可能在例如將材料裝入軌道車、自卸 車、儲存設施、筒倉或船艙時發(fā)生?？稍趯⒉牧蟽A瀉或傾倒成堆之前和/或在將材料傾瀉或 傾倒成堆時將組合物施加于所述材料。在至少一個實施方案中，在傾瀉或傾倒材料之前所 述材料沿傳送帶傳遞，并且在材料沿帶傳遞時向其施加組合物。在至少一個實施方案中，組 合物也起增粘劑的作用，其使材料以不太可能作為空氣粉塵揚起的更大的塊的形式保持在 一起。
[0039] 不受本發(fā)明或者解釋權利要求中所提供的范圍中的特定理論或設計的限制，認為 當組合時，兩種組合物形成了提供最佳粘合劑特性的凝膠基質。粘合劑可被認為是以下三 類之一 ：1)剛性(通常是聚合的)層，例如殼，2)不形成層但由于粘著性保持顆粒結合的膠粘 劑產品，以及3)形成具有凝膠特性的層的中間產品。
[0040] 剛性層的優(yōu)點在于不易受風的磨耗，但是另一方面剛性層可更容易由于振動和機 械應力而破裂，這會導致材料損失。由于粘性而保持顆粒結合的產品不受振動和機械應力 的影響，但是其可蒸發(fā)或滲入礦石，然后失去其效果。本發(fā)明的凝膠狀層結合了二者的益 處;其不受風或振動的破壞并且對變干或排出具有抗性。
[0041] 然而，不使用凝膠，原因是直接將凝膠噴射在顆粒材料床上由于高粘度(需要極高 壓力的栗)而不是商業(yè)上可行的。然而，本發(fā)明通過噴射兩種或更多種不同的低粘度液體允 許使用者獲得凝膠的益處而不存在困難，所述低粘度液體僅在施加于床之后反應以形成凝 膠。在至少一個實施方案中，所得凝膠不是膠粘劑。在至少一個實施方案中，所述凝膠是膠 粘劑。
[0042]之前僅嘗試過一次使用作為顆粒材料粘合劑的兩步施加，在SergeevS.等（2007) 的俄國專利文南犬RU 2303700，名稱為Method to Consolidate Dust-Forming Surfaces of Iron-〇re Concentration waste Storages中。在RU 2303700中，將鐵顆粒基材首先用白M 處理，然后用硫酸處理。然而，本發(fā)明的方法使用不同的材料。另外，本發(fā)明的方法不限于 鐵。在至少一個實施方案中，該方法排除了向顆粒材料施加基本上任何(或實質上任何）白 堊。在至少一個實施方案中，該方法排除了向顆粒材料施加基本上任何(或實質上任何)硫 酸。在至少一個實施方案中，該方法排除了向顆粒材料施加基本上任何(或實質上任何)酸。 在至少一個實施方案中，顆粒材料排除鐵。
[0043]然而，本發(fā)明相對于使用RU 2303700的白堊-硫酸顯示了許多出乎意料的優(yōu)點。RU 2303700的白堊-硫酸處理導致形成剛性且易碎的脆性石膏層。其在軌道車運輸過程中不能 保持其完整性，原因是其會由于振動和機械應力而損壞。相比之下，本發(fā)明通過用更好地承 受振動和機械應力的柔性(凝膠)層覆蓋顆粒材料來保護所述顆粒材料。
[0044] 此外，本發(fā)明比使用RU 2303700的白堊-硫酸處理更安全，原因是其不需要處理硫 酸。噴涂硫酸本質上是危險的活動。其向環(huán)境、人、鐵路以及甚至向工藝引入安全問題(腐 蝕）。顆?？膳c酸反應而部分溶解。如果這種情況發(fā)生，那么可形成大片的爆炸物(氫)氣體 并且危險將增加數倍。因此，本發(fā)明與RU 2303700中所述的相比不可估量地更加安全且更 實用。
[0045] 在至少一個實施方案中，在將第一液體施加到床上之后，立即也噴涂與所述第一 液體反應的第二液體，并且凝膠層直接在所述床上形成。
[0046] 在至少一個實施方案中，在兩種或更多種組合物相互接觸之后1秒至5小時之間形 成凝膠。
[0047] 在至少一個實施方案中，僅將凝膠施加于床的表面。在至少一個實施方案中，以不 足以賦予足夠粘著性（以保護床不被侵蝕）的量施加凝膠，但是由于其為凝膠，所以其有效 地防止侵蝕。通常，膠粘劑也具有高粘度，約4000cP至lOOOOcP。因此，膠粘劑不能容易地施 加。因此，常常將膠粘劑材料溶解在溶劑(通常是水）中然后施加。這對所得濃度產生了限 制，原因是所施加的溶液在施加時的粘度通常僅為10cP至100cP。相比之下，本發(fā)明的凝膠 可達到高至50,000cP(和更高）的粘度，盡管其是通過噴涂而施加到床的表面上。
[0048] 在至少一個實施方案中，所得粘合劑層處于這樣的劑量:在膠粘劑處于這樣的劑 量的情況下，其與柔性凝膠相比更脆弱且更容易破碎。
[0049] 在至少一個實施方案中，相對于使用膠粘劑型粘合劑，相對于使用聚合物型粘合 劑，相對于使用水，和/或相對于不使用粘合劑，組合物導致質量損失降低0.001%至1〇〇%。 圖1示出了高達21.3% (并且可能更多）的貨物可由于侵蝕揚逸而損失。據估計，例如在鐵礦 石工業(yè)中，在鐵路運輸期間由于侵蝕揚逸而致的鐵礦石總損失至少為1.17%。使用本發(fā)明 將顯著降低該量。
[0050] 在至少一個實施方案中，至少一種組合物在與另一種組合物接觸之前的粘度為 lcP 至 100cP，（可能為 50cP 至 100cP)，優(yōu)選 lcP 至 50cP，最優(yōu)選 lcP 至 10cP。
[00511 在至少一個實施方案中，當兩種組合物相互接觸時，其導致1000cP至10,000cP，優(yōu) 選10，000cP至40，000cP，最優(yōu)選13，000cP至17，500cP的粘度。
[0052] 實施例
[0053]參照以下實施例可更好地理解上述內容，示出所述實施例的目的在于舉例說明， 而非限制本發(fā)明的范圍。特別地，所述實施例示出了本發(fā)明固有原理的代表性實例并且這 些原理不嚴格限于這些實施例中記載的具體條件。因此，應理解，本發(fā)明涵蓋對本文所述實 施例的各種改變和修改，并且可進行這樣的改變和修改而不偏離本發(fā)明的精神和范圍，且 不會減少其所預期的優(yōu)點。因此，預期這樣的改變和修改包括在所附的權利要求中。
[0054] 球粒進料鐵礦石樣品具有約8.0 %的含水量和極少的大顆粒。由于在實驗室規(guī)豐旲 下大尺寸顆粒(30_)因其表面的高阻塞而可強烈地干擾粉塵散布，因此，在使用之前，將球 粒進料樣品在l〇mm篩網中預先篩分。在粒徑選擇之后，使用樣品而不進行任何進一步的修 飾。
[0055] 將粉塵控制產品以適于噴射到鐵礦床表面上的濃度溶解在水中。組合物1是市售 來源的稀釋至0.2%的三乙醇胺。組合物2是市售來源的稀釋至0.5%的羧甲基纖維素。組合 物3是市售來源的稀釋至0.5%的二乙醇椰油酰胺。
[0056]將組合物施加于矩形容器內的床。每個容器為24.0厘米長，10.0厘米寬和6.5厘米 深。將容器用未經處理的鐵礦石球粒進料填充，直至相當一部分材料已堆積在容器上，形成 延長的類金字塔形狀。通過使用45度角兩腳規(guī)對頂部的所有角度進行驗證。
[0057]在置于容器中之后，用一種或兩種組合物以不同濃度均勻地噴涂鐵礦石球粒進料 的表面。在工業(yè)水平下，噴涂到單個鐵礦石車上的典型粉塵控制粘合劑的通常量為1.5%濃 度下的80L，?？紤]到每個車的面積為22m 2,這意味著3.64L/m2的劑量。在實驗室試驗期間，通 過改變所施加的溶液的濃度，粉塵控制產品的施加盡可能接近于該液體體積/面積。
[0058] 為了確保每個鐵礦床接收合適量的粘合劑，僅使鐵礦石表面暴露于噴涂。使用紙 巾擦干任何接觸容器外表面的液滴。通過在噴涂施加期間對鐵礦床進行稱重直至獲得目標 最終質量來精確控制劑量。
[0059] 在施加待測試的粉塵控制產品之后，將礦石表面置于室溫下的通風櫥中干燥過夜 或者置于110°c的烘箱中干燥1小時。在此之后，使含有經處理的鐵礦石的容器經受揚逸試 驗。
[0060] 樣品制備
[0061] 所使用的球粒進料鐵礦石樣品顯示出約8.0%的含水量和極少的大顆粒。由于在 實驗室規(guī)模下大尺寸顆粒(30mm)因其表面的高阻塞而可強烈地干擾粉塵散布，因此，在使 用之前，將球粒進料樣品在10篩網中預先篩分。在粒徑選擇之后，使用樣品而不進行任何進 一步的修飾。
[0062]將粉塵控制產品以適于噴射到鐵礦床表面上的濃度溶解在水中。在少數情況下， 最終混合物的高粘度不允許噴涂產物，在這些情況下，如下施加產物:使粘性凝膠滴流到鐵 礦床的表面上并完全除去任何滴落的過多量。
[0063] 粉塵揚逸試驗
[0064] 所有實驗使用矩形容器進行。每個容器為24.0厘米長，10.0厘米寬和6.5厘米深。 將容器用未經處理的鐵礦石球粒進料填充，直至相當一部分材料已堆積在容器上，形成延 長的類金字塔形狀。通過使用45度角兩腳規(guī)對頂部的所有角度進行驗證。
[0065] 在置于容器中之后，用組合物之一或用合適濃度的混合物均勻地噴涂鐵礦石球粒 進料的表面。在工業(yè)水平下，噴涂到單個鐵礦石車上的產品的通常量一般為1.5%濃度下的 80L?？紤]到每個車的面積為22m 2,這意味著3.64L/m2的劑量。在實驗室試驗期間，通過改變 所施加的溶液的濃度，粉塵控制產品的施加盡可能接近于該液體體積/面積。
[0066] 為了確保每個鐵礦床接收合適量的粘合劑，僅使鐵礦石表面暴露于噴涂。使用紙 巾擦干任何接觸容器外表面的液滴。通過在噴涂施加期間對鐵礦床進行稱重直至獲得目標 最終質量來精確控制劑量。
[0067] 在施加待測試的粉塵控制產品之后，將礦石表面置于室溫下的通風櫥中干燥過夜 或者置于ll〇°C的烘箱中干燥1小時。在此之后，使含有經處理的鐵礦石的容器經受揚逸試 驗。
[0068] 揚逸測量是基于重量損失平衡。在干燥期之后，將鐵礦床置于振動平臺上以模擬 鐵礦石車在運輸期間遭受的一系列撞擊。振動為約53.3Hz，振幅為2.5_。同時，使礦床經受 相當于970L/分鐘的流量或者60.5km/小時的風的室溫氣流(考慮到管的直徑為35mm)。每次 試驗的持續(xù)時間為15分鐘。
[0069] 在揚逸試驗之前和之后測量鐵礦床的重量，并且基于實驗結束時鐵礦石揚逸的百 分比測定粉塵控制產品的效率。在揚逸試驗之前和之后對每個鐵礦床(其代表性實例示于 圖1)進行拍照。
[0070] 空白試驗
[0071] 為了獲得揚逸試驗的有效基線，進行了兩組空白實驗。僅將水噴涂到礦床的表面 上來進行第一實驗。在此之后，將其置于通風櫥內干燥過夜，然后使其經受970L/分鐘的氣 流1小時，考慮到直徑為35mm的管道這相當于60.5km/小時的風。在15分鐘后測量鐵礦石重 量損失。
[0072] 第二實驗以與第一實驗相同的方式進行，但是在這種情況下，鐵礦床表面預先在 110°C下在烘箱中干燥1小時，然后使其經受常規(guī)的揚逸條件。表1示出了實驗結果。
[0073] 表 1 「00741
[0075] *在揚逸條件下在7小時之后測量的重量損失
[0076] 在氣流中在超過7小時之后測量的其他實例顯示出類似程度的粘合劑穩(wěn)健性。該 數據證明，本發(fā)明的混合物作為顆粒材料粘合劑出乎意料地有效。
[0077] 盡管本發(fā)明可以許多不同的形式實施，但本文詳細描述了本發(fā)明的特定優(yōu)選實施 方案。本公開內容是本發(fā)明的原理的示例，并且無意將本發(fā)明限于所述的特定實施方案。本 文提及的所有專利、專利申請、科學論文和任何其他參考資料均通過引用整體并入。此外， 本發(fā)明涵蓋本文所提及的、本文所述的和/或并入本文的多種實施方案中的一些或全部的 任何可能組合。此外，本發(fā)明涵蓋還特別排除了本文所提及的、本文所述的和/或并入本文 的多種實施方案中任何一個或一些的任何可能組合。
[0078] 上述公開內容旨在說明而非窮舉。對本領域普通技術人員而言，本說明書將表明 很多改變和替代方案。所有這些替代方案和修改旨在包括于權利要求的范圍內，其中術語 "包含"意指"包括但不限于"。熟悉本領域的人員可以認識到本文所述的具體實施方案的其 他等效方案，這些等效方案也旨在涵蓋于權利要求書中。
[0079] 本文公開的所有范圍和參數應理解為涵蓋其中所包含的任何和所有子范圍，和在 端點之間的每個數。例如，所述范圍"1至10"應當被認為包括介于(且包含)最小值1和最大 值10之間的任何和所有子范圍；即，以最小值1或更大(例如1至6.1)開始并且以最大值10或 更小結束(例如2.3至9.4、3至8、4至7)的所有子范圍，最后是包含在該范圍內的每個數1、2、 3、4、5、6、7、8、9和10。除非另行指出，否則本文中所有百分比、比率和比例是按重量計的。
[0080] 對本發(fā)明的優(yōu)選和替代實施方案的說明到此為止。本領域技術人員可以認識到本 文所述的特定實施方案的其他等效方案，這些等效方案旨在涵蓋于所附權利要求書中。
【主權項】
1. 一種抑制從顆粒材料的堆釋放粉塵的方法，所述方法包括向所述堆的暴露表面施加 粘合劑組合物的步驟，所述粘合劑組合物包含第一組合物和第二組合物，當分開時所述第 一組合物和所述第二組合物中每一者的粘度小于lOOcP，但當混合在一起時它們的粘度超 過10,000cP〇2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述第一組合物和所述第二組合物被分開施加于 所述堆并且不相互接觸，直至它們二者均被施加至所述堆之后。3. 根據權利要求1所述的方法，其中所述第一組合物是粘度調節(jié)劑且所述第二組合物 是膠凝劑。4. 根據權利要求1所述的方法，其中所述第一組合物選自：烷基化劑、堿、單乙醇胺、二 乙醇胺、二乙醇椰油酰胺、三乙醇胺、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鉀、碳酸鈉、氫氧化銨、和2-氨基，2-甲基，1-丙醇、及其任意組合;并且所述第二組合物選自：非離子纖維素醚、甲基纖 維素、甲基羥乙基纖維素、甲基羥丙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素 鈉、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧基聚亞甲基、丙烯酸共聚物、和羧基乙烯基聚合物、 及其任意組合。5. 根據權利要求1所述的方法，其中所述堆在頂開式容器內。6. 根據權利要求1所述的方法，其中所述堆包含選自以下中的一項:鐵、煤、泥土、木肩、 農產品、果實、肥料、礦石、礦物礦石、細料、沙子、砂礫、土壤、或其他產生粉塵的材料、及其 任意組合。7. 根據權利要求1所述的方法，其中所述堆位于選自以下中的一項處:鐵路車輛、船艙、 港口、礦場、鐵路車站、卡車、道路、工業(yè)設施、精煉廠、冶煉廠、包裝設施、發(fā)電廠及其任意組 合。8. 根據權利要求1所述的方法，其中通過噴涂將所述組合物中的至少一種施加在所述 堆上。9. 根據權利要求8所述的方法，其中由相同的噴涂裝置順序地噴涂兩種組合物。10. 根據權利要求1所述的方法，其中在所述第二組合物之前施加所述第一組合物。11. 根據權利要求1所述的方法，其中在所述第一組合物之前施加所述第二組合物。12. 根據權利要求1所述的方法，其中由不同的噴涂器同時施加兩種組合物。13. 根據權利要求5所述的方法，其中所述堆延伸到所述容器的壁的上方，并且所述堆 在所述壁的上方的部分的質量損失小于〇. 1 %。
【文檔編號】C09K3/22GK106029820SQ201580008686
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年2月10日
【發(fā)明人】達尼洛·齊姆, 法比奧·佩肖托·馬塞多·戈梅斯
【申請人】藝康美國股份有限公司