[發明專利]一種天然相變凝膠煤炭防自燃阻化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201610072400.2
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105733612A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 陳明生;盛艷花;高力群
• 申請（專利權）人: 江蘇時空涂料有限公司
• 主分類號: C09K21/14
• 分類號: C09K21/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種天然相變凝膠煤炭防自燃阻化劑的制備方法，屬于煤炭防燃技術領域。

背景技術

我國煤炭資源豐富，產量和消費量居世界前列，但大約75%的開采煤層存在自然發火危險。煤炭自燃造成巨大的經濟損失、人員傷亡，并嚴重污染環境。所以，防止煤礦煤炭自燃尤為重要。煤的自燃，是指煤在沒有外來熱源的情況下，由于自身氧化積熱，使煤的溫度升高，達到煤的自燃著火點而發生燃燒的現象。目前，較常用的抑制煤炭自燃方法有注水、灌漿、漏風封堵、阻化劑、均壓、惰性氣體、凝膠等防滅火技術。其中阻化劑防滅火技術在抑制煤炭自燃中得到了廣泛應用，并取得良好效果。阻化劑又稱阻燃劑，是抑制煤氧結合、降低煤氧化活性以阻止氧化和防止煤炭自燃的化學藥劑。它通過吸水隔氧作用、保濕降溫作用、吸熱作用、覆蓋活性中心作用、抑制或中斷鏈反應作用、惰性氣體窒息作用等機理協同發揮，抑制了煤的自熱和自燃。

目前煤炭防自燃阻化劑有鹵鹽阻化劑、銨鹽阻化劑、堿類阻化劑、抗氧化類、粉末狀阻化劑、凝膠阻化劑、復合阻化劑、高聚物阻化劑和泡沫阻化劑。常用的是堿類阻化劑，堿類阻化劑常用的為氫氧化鈣。高硫煤易自燃，主要原因在于黃鐵礦易發生水解自氧化循環反應，且放出熱量；氧化過程體積增大，膨脹裂縫，與氧氣的接觸面增大，促進氧化發生，直至煤體升溫自燃。而氫氧化鈣能中斷高硫煤的自氧化反應循環。氫氧化鈣阻化劑成本低，阻化率高，但由于溶解度小，易出現堵塞現象，影響阻化效果，另外由于其具有強腐蝕性，對設備材質要求較高。因此在此基礎上研究出一種環保、阻化效果好的煤炭防自燃阻化劑，具有很好的發展前景。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：針對堿類阻化劑由于溶解度小，易出現堵塞現象，導致阻化效果差，另外由于其具有強腐蝕性，對設備材質要求較高，導致其制備成本增加的弊端，提供了一種以龍須草為原料制備天然凝膠，通過魔芋精粉和氫氧化鈉制備高吸水魔芋膠，將高吸水魔芋膠置于天然凝膠中制得阻化劑，通過其吸收水份和釋放水份，使其發生相變，充分提高其溶解度和流動性的方法。本發明制備方法簡單，成本低，所得產品阻化效果好。

為解決上述技術問題，本發明采用如下所述的技術方案是：

（1）選取新鮮龍須菜，將其洗凈并晾干，在60～80℃下干燥6～8h后，收集干燥龍須草，按固液質量比1:32，將其置于質量濃度為20%的氫氧化鈉溶液中，在65～70℃的恒溫水浴中，加熱反應2～3h；

（2）待反應完成后，靜置冷卻至20～30℃，對其滴加質量濃度為30%鹽酸溶液調節pH至6.5～6.6，再浸泡10～20min，隨后置于120～125℃油浴加熱2～3h；

（3）待加熱完成后，對其趁熱抽濾，分別收集濾液和濾渣，再按固液質量比1:25，將濾渣與蒸餾水攪拌混合置于三角燒瓶中，在120～130℃下加熱1～2h，待其自然冷卻后過濾并收集濾液，合并兩次濾液并真空冷凍干燥6～8h，制備得龍須草凝膠備用；

（3）按重量份數計，選取35～55份魔芋精粉、7～8份氫氧化鈉、8～12份氯化鈉、5～10份碳酸鈉和25～35份質量濃度為50%的乙醇溶液，在20～30℃下攪拌混合3～5h；

（4）待混合完成后，對其滴加與氫氧化鈉質量相同的過氧化二異丙苯，控制滴加速度為1mL/min，待滴加完成后，將其置于45～60℃下保溫加熱并快速攪拌，控制攪拌速度為1200～1300r/min，待保溫加熱2～3h，對其抽濾并收集濾餅，于40～50℃下真空干燥制備得魔芋微球；

（5）按魔芋微球與龍須草凝膠質量比1:5，將上述制備的魔芋微球與步驟（3）中備用的龍須草凝膠攪拌混合，并在200～300W下超聲分散20～30min，使魔芋微球均勻分散在凝膠中，待分散完成后，即制得一種天然相變凝膠煤炭防自燃阻化劑。

本發明的應用方法：將本發明制得的天然相變凝膠煤炭防自燃阻化劑放入噴槍中，控制壓力為0.7～2.6MPa，將其均勻噴覆于煤炭表面，噴覆量為煤炭總質量的3‰～5‰，固化4～6h，即可。該阻化劑干燥后不易開裂，體積收縮小，安全環保，組化率高于其他阻化劑13%以上，值得推廣與使用。

本發明與其他方法相比，有益技術效果是：

（1）本發明制備過程中無堵塞現象出現，成本低于其他方法6%以上；

（2）所得產品安全環保，無腐蝕性，阻化效果好，阻化率高于其他阻化劑13%以上。

具體實施方式