“抑剂绝尘 ”—国内首创高效可降解矿山抑尘剂

基金项目：吉林工程技术师范学院2024年大学生创新创业训练计划项目“抑剂绝尘 —国内首创高效可降解矿山抑尘剂”（项目编号：202410204031）

摘要：矿山粉尘污染是制约我国矿业绿色发展的重要环境问题，传统抑尘技术存在效果不稳定、二次污染等局限性。本研究针对现有化学抑尘剂可降解性差、环境友好性不足的问题，通过分子结构设计与复配工艺优化，开发出国内首款兼具高效抑尘性能与快速降解特性的新型抑尘剂。实验表明，该产品通过形成三维网状结构能有效固化粉尘颗粒，在多种矿山场景下均表现出优异的抑尘效果，且其降解周期较传统产品显著缩短，不会造成土壤板结等次生危害。产品原料选用天然高分子材料，制备工艺简单，成本具有市场竞争力。研究成果为矿山粉尘治理提供了环境友好的技术解决方案，对改善矿区生态环境、推动矿业可持续发展具有实践价值。

关键词：矿山抑尘剂；高效可降解；环境友好

一、研究背景与目的

矿山粉尘污染已成为制约我国矿业可持续发展的突出问题。在露天开采、运输和堆放过程中产生的细微颗粒物，不仅降低矿区空气质量，还对作业人员呼吸系统造成危害，并可能引发尘肺病等职业疾病。传统采用的洒水抑尘方法存在水分蒸发快、抑尘周期短等缺点，而部分化学抑尘剂虽能提升抑尘效果，却因含有难降解成分易造成土壤板结和地下水污染。这种"先污染后治理"的模式已难以适应当前绿色矿山建设的要求。

本研究旨在突破这些技术限制，通过创新分子设计和复配工艺，开发具有自主知识产权的新型抑尘剂。该产品需满足三个核心目标：首先，通过优化配方形成稳定的三维网状结构，确保对各类矿山粉尘的高效固化；其次，选用天然可降解原料，使产品在使用后能快速分解，避免环境累积；最后，简化生产工艺流程，降低综合成本，使之具备大规模推广应用的可行性。研究成果预期将为矿山粉尘治理提供更为环保、经济的解决方案，对推动矿业清洁生产具有重要意义。

二、高效可降解矿山抑尘剂的研发与性能评估

2.1 抑尘剂的配方设计与制备工艺

针对矿山粉尘治理的特殊需求，本研究采用"功能互补、环保优先"的设计理念，开发了基于天然高分子材料的复合抑尘剂配方。主体配方由三类核心组分构成：第一类是天然多糖类物质（如改性淀粉和壳聚糖），作为骨架材料提供三维网络结构；第二类是植物源表面活性剂，用于增强粉尘湿润性；第三类是可降解交联剂，通过分子间作用力强化固化效果。这种组合既保证了各组分间的协同增效，又确保所有原料均符合环境友好标准。

在原料选择上，着重考虑了三方面因素：首先优先选用农林加工副产品作为主要原料，既可降低生产成本，又能实现资源循环利用；其次通过分子修饰技术对天然材料进行改性，如对淀粉进行氧化处理，显著提升了其水溶性和粘结强度；最后严格控制原料的生态毒性指标，确保所有组分在自然环境中均可快速降解。特别值得一提的是，配方中完全不含有传统抑尘剂常用的丙烯酰胺、甲醛等有害物质。

制备工艺采用分步复合的方式，主要包含四个关键环节：第一步是原料预处理，将各类天然高分子材料进行粉碎和纯化，去除杂质并控制粒径分布；第二步是化学改性，通过温和的氧化反应在分子链上引入羧基等活性基团，增强材料的水化能力和粘结性能；第三步是复配混合，按照优化比例将各组分在特定温度下进行搅拌反应，形成均质溶液；最后是pH调节和稳定化处理，确保产品在储存和使用过程中性能稳定。整个生产过程无需高温高压条件，能耗较低，且无"三废"排放。

质量控制方面建立了完整的检测体系，包括原料入厂检验、生产过程监控和成品性能测试三个环节。特别是在成品检测阶段，除了常规的抑尘效率测试外，还增加了生物降解性评估，通过模拟自然环境条件下的分解实验，验证产品的环保特性。整个制备工艺已实现标准化操作，具备产业化放大的条件，为后续大规模应用奠定了坚实基础。

2.2 抑尘剂的降解性能与环境友好性评估

本研究通过标准降解实验和生态毒性测试，系统评估了新型抑尘剂的环境友好特性。实验采用土壤掩埋法和水溶液培养法模拟自然环境条件，结果显示该抑尘剂在20-30天内可完成主要成分的分解，降解速度较传统化学抑尘剂提升明显。降解产物经检测均为小分子有机酸和单糖类物质，不会在土壤中形成有害残留。特别值得注意的是，该产品在完成抑尘功能后，其网状结构会随环境湿度变化逐渐解离，为微生物分解创造有利条件。

生态影响评估方面开展了三项关键测试：首先通过种子发芽实验，证实抑尘剂处理过的土壤对小麦、黑麦草等植物生长无抑制作用，发芽率与空白对照组基本持平；其次进行蚯蚓急性毒性实验，测试组生物活性未出现异常；最后通过模拟降雨淋溶实验，检测渗滤液中未检出重金属或有机污染物。这些结果充分说明该产品在正常使用剂量下不会对矿区生态系统造成负面影响。

与传统抑尘剂相比，本产品具有三大环保优势：一是原料全部选自可再生的天然高分子材料，避免了对石油基合成材料的依赖；二是生产过程中未使用强酸强碱等有害试剂，工艺废水可直接生化处理；三是产品使用后不会改变土壤pH值，且其分解产物可被微生物进一步转化为有机质，对改善矿区贫瘠土壤有一定积极作用。为验证实际应用效果，研究团队在某铁矿排土场进行了为期三个月的现场试验，定期采样检测显示抑尘区域土壤呼吸强度、微生物多样性等指标均保持正常水平，未出现板结或盐渍化现象。

通过生命周期评价方法分析发现，该抑尘剂从原料获取到最终降解的全过程对环境的影响显著低于传统产品。特别是在碳排放方面，由于采用植物基原料和低温生产工艺，整个生命周期的碳足迹减少明显。现场应用还显示，该产品无需专用设备即可降解，不会增加矿山后期的环境治理负担。这些特性使其真正实现了抑尘效果与环境安全的统一，为绿色矿山建设提供了可靠的技术支持。

三、研究结论

本研究成功开发出国内首款兼具高效抑尘性能与快速降解特性的矿山抑尘剂，通过实验验证和现场应用得出以下主要结论：首先，基于天然高分子材料的三元复配体系能形成稳固的三维网状结构，对各类矿山粉尘的固化效果显著优于传统产品，尤其在露天矿场的大风环境下仍保持良好抗风蚀性。其次，创新性的分子设计与温和制备工艺确保了产品在使用后30天内可完全降解，分解产物对环境无负面影响，解决了传统抑尘剂导致土壤板结的行业难题。此外，产品原料来源广泛，生产工艺简单，综合成本具有市场竞争力。

参考文献

[1] 徐健.国内抑尘剂的应用及发展趋势[J].《山东化工》，2021年第19期272-275，共4页

[2] 薛政隆.生物基抑尘剂的研究现状及发展趋势[J].《生物质化学工程》，2023年第2期62-70，共9页

[3] 王鹏飞.我国煤矿抑尘剂研究现状及展望[J].《化工矿物与加工》，2021年第12期49-54，64，共7页

[4] 王和堂.基体均质化发酵合成矿山生物抑尘剂方法[J].《清华大学学报（自然科学版）》，2025年第3期589-600，共12页

[5] 王瑀辉.矿用复合型生态友好抑尘剂的研发及应用[J].《矿冶》，2020年第4期123-127，共5页