[發(fā)明專利]石粉噴涂

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980155867.1
• 申請(qǐng)日: 2009-06-01
• 公開（公告）號(hào): CN102301093A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 艾倫·格雷哈姆·布朗;卡洛斯·阿爾佩托·馬瑞;羅德尼·詹姆斯·康奈爾;馬修·查爾斯·賴安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 應(yīng)用澳大利亞有限公司;礦業(yè)附件(QLD)有限公司
• 主分類號(hào): E21F5/00
• 分類號(hào): E21F5/00;C09K3/22;E21F5/10
• 代理公司: 上海脫穎律師事務(wù)所 31259
• 代理人: 脫穎;楊宇宙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤礦等場(chǎng)所的石粉噴涂。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及對(duì)煤礦表面的噴涂方法，在使用石粉顆粒噴涂前對(duì)石粉顆粒進(jìn)行處理，另外還涉及一種將石粉顆粒噴涂到表面的噴涂裝置。

發(fā)明背景

地震時(shí)煤礦中的天然煤塵在空氣中擴(kuò)散、懸浮，使地下煤礦面臨重大危險(xiǎn)。一旦發(fā)生爆炸，煤和空氣的混合物就像導(dǎo)火索一樣，使爆炸火焰(explosive?flame)在煤礦平峒內(nèi)蔓延。

為了減少煤和空氣混合物的生成并抑制火焰蔓延，大多數(shù)煤礦作業(yè)采用干法工藝在煤礦壁上噴涂碳酸鈣粉等石粉顆粒。任何爆炸或地震都會(huì)產(chǎn)生沖擊波，該沖擊波分散(disturb)所噴涂的碳酸鈣，并使煤粉和碳酸鈣粉混合物懸浮在空氣中。爆炸火焰的蔓延產(chǎn)生的熱可使碳酸鈣分解，生成具有滅火能力的二氧化碳。

必須中斷生產(chǎn)才能把石粉顆粒噴涂到進(jìn)風(fēng)巷道中，這是在井下煤礦中使用石粉的最大局限。噴涂石粉顆粒的一般方法是把石粉吹到巷道表面上，而這會(huì)產(chǎn)生大量粉塵并造成下游氣流污染。因?yàn)槲廴荆藛T需要從石粉噴涂地方的石井撤離，并且只能在煤礦生產(chǎn)大休期間實(shí)施進(jìn)風(fēng)巷道石粉噴涂。由于生產(chǎn)時(shí)間受到損失，所以煤礦停產(chǎn)成本非常高。

隨著過去十年濕法石粉噴涂工藝的發(fā)展，人們進(jìn)行了多種嘗試力圖克服這些缺點(diǎn)。在濕法噴涂中，干石粉顆粒和一定量的水在攪拌機(jī)中混合，并以粉漿的形式噴到煤礦表面。雖然濕法工藝克服了氣流污染的問題，但同時(shí)也產(chǎn)生了新的問題。隨著水-石粉漿在煤礦表面變干，粉漿硬化結(jié)成塊層，并不是形成松散的粉末涂層。這種塊層是否具有石粉顆粒的擴(kuò)散特性及基于其擴(kuò)散性的煤粉爆炸抑制特性還是很大的疑問。據(jù)信爆炸會(huì)揚(yáng)起隨之而來的巷道積塵，但不分散(disturbance)塊狀石粉顆粒，因此達(dá)不到石噴粉涂的預(yù)期效果。

因?yàn)榇嬖谶@些問題，所以濕法石噴粉涂工藝的使用在很多國(guó)家受到限制。在有些國(guó)家，使用濕石粉時(shí)必須用常規(guī)干法石粉噴涂工藝或者需要定期重新噴涂濕石粉進(jìn)行加強(qiáng)(augmentation)。因此，目前很多煤礦采用具有上述相關(guān)缺點(diǎn)的干法噴涂工藝作業(yè)。

因此，需要改進(jìn)的石噴粉涂工藝，該工藝在克服干噴涂工藝缺點(diǎn)的同時(shí)，還在表面上提供這樣的涂層：該涂層至少具有和所噴涂的干粉顆粒相同的可擴(kuò)散性。一旦開發(fā)出在煤礦中使用的這種工藝，則該工藝還能在其他密閉空間中使用，在這樣的密閉空間中分散的(disturbed)粉塵帶來燃燒風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種煤礦表面噴涂方法，所述方法包括在煤礦表面噴涂經(jīng)陽離子和/或兩性離子表面活性劑處理的石粉顆粒。

用陽離子和/或兩性離子表面活性劑處理石粉顆粒的目的是抑制所噴涂的石粉涂層結(jié)塊。人們認(rèn)為，防止結(jié)塊或降低結(jié)塊量能帶來松散的涂層，方便石粉顆粒的分散(disturbed)，并使石粉顆粒進(jìn)入空氣。從而，懸浮的石粉顆粒可以抑制火焰?zhèn)鞑ァ?!-- SIPO -->

據(jù)信，用表面活性劑處理能帶來易擴(kuò)散的粉末涂層，這是因?yàn)槭垲w粒表面的表面電荷與表面活性劑的極性頭的電荷是異種的。這使得隨著表面活性劑的疏水尾導(dǎo)離石粉顆粒表面，表面活性劑吸附到石粉顆粒表面。據(jù)信，表面活性劑的疏水尾起到位阻作用，防止單個(gè)石粉顆粒之間相互接觸，并因此降低相鄰顆粒形成鹽橋(會(huì)導(dǎo)致結(jié)塊)的能力。

吸附的表面活性劑對(duì)于表面電荷的吸附和中和作用還可能降低石粉顆粒間的靜電引力。此外，表面活性劑的疏水尾形成的疏水層據(jù)信能起到“潤(rùn)滑劑”的作用，使石粉顆粒能相互貼著滑動(dòng)。所有的這些作用在很大程度上減小了噴涂到煤礦表面上的涂層中的石粉顆粒結(jié)塊的傾向。因此，噴涂到煤礦表面的所有石粉顆粒都能保持其擴(kuò)散結(jié)構(gòu)。

已知顆粒對(duì)于煤粉爆炸的抑制作用隨著石粉粒徑的減小而下降。因此，噴涂所用的顆粒必須符合新南威爾士礦產(chǎn)資源部(NSW?Department?of?Mineral?Resources)頒布的MDG3006?MRT5號(hào)文獻(xiàn)《煤粉爆炸、預(yù)防及抑制準(zhǔn)則》(Guidelines?for?Coal?Dust?Explosion，Prevention?and?Suppression)的規(guī)定。

在一些實(shí)施例中，涂層的顆粒擴(kuò)散性滿足《準(zhǔn)則》的規(guī)定。總而言之，《準(zhǔn)則》要求：

(1)至少有95％(質(zhì)量百分比)的石粉顆粒必須通過250微米的篩子；

(2)通過250微米篩子的干石粉顆粒中，必須有至少60％(質(zhì)量百分比)最多80％(質(zhì)量百分比)以下的顆粒必須通過75微米的篩子。