[發(fā)明專利]一種預(yù)防采空區(qū)自燃的惰化耗氧阻化劑及其制備方法

有效

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• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107892925B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王繼仁;邢旭東;郝朝瑜;王雪峰;邸帥;宋冠楠;張靖
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: C09K21/02
• 分類號: C09K21/02;E21F5/08
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 寧佳

一種預(yù)防采空區(qū)自燃的惰化耗氧阻化劑及其制備方法，屬于煤礦采空區(qū)自燃防治材料領(lǐng)域，該阻化劑由含鐵耗氧劑、碳酸鹽和增稠劑組成，其中，按質(zhì)量比，含鐵耗氧劑：碳酸鹽：增稠劑＝2：(1～2)：(1～4)。制備方法包括以下步驟：(1)按配比，稱取含鐵耗氧劑，并用硫酸溶液對含鐵耗氧劑進行活化處理后，過濾掉硫酸溶液，獲得活化后含鐵耗氧劑；(2)按配比，向活化后含鐵耗氧劑中先后添加碳酸鹽和增稠劑，攪拌均勻，獲得預(yù)防采空區(qū)自燃的惰化耗氧阻化劑。本發(fā)明的阻化劑制法簡單，具有消耗氧氣、隔絕氧氣、惰化采空區(qū)、降溫四重效果，能夠增強普通脫氧型阻化劑的耗氧性能，并釋放惰化氣體CO₂，有效降低采空區(qū)遺煤自然發(fā)火的威脅，為安全生產(chǎn)提供保障。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于采空區(qū)自燃防治材料領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)防采空區(qū)自燃的惰化耗氧阻化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

煤炭自然發(fā)火是威脅煤礦安全生產(chǎn)過程中的主要災(zāi)害之一，由此引起的礦井火災(zāi)從而引起的火災(zāi)事故造成了巨大的人員傷亡以及財產(chǎn)損失。當(dāng)前，利用采空區(qū)噴灑阻化劑來預(yù)防煤炭自燃是煤礦常用的一種防滅火技術(shù)，阻化劑可以起到隔氧降溫、惰化煤中活性基團的作用，但是遺煤周圍氧氣濃度對煤炭自燃依然存在威脅。

鑒于以上原因，需要一種新型阻化劑，既可以具有傳統(tǒng)阻化劑的作用，又可以降低遺煤周圍氧氣濃度，釋放CO₂起到惰化采空區(qū)的作用，使得采空區(qū)自燃隱患降到最低。

發(fā)明內(nèi)容：

針對現(xiàn)有采空區(qū)自燃防治技術(shù)的弊端，本發(fā)明提供一種預(yù)防采空區(qū)自燃的惰化耗氧阻化劑及其制備方法，目的是通過脫氧劑中添加碳酸鹽成分，加速還原性鐵粉電離速度和消耗反應(yīng)產(chǎn)物，使得還原性鐵粉與氧氣的平衡反應(yīng)進行更徹底，克服鐵系脫氧型阻化劑反應(yīng)進行不徹底，不能完全高效的消耗氧氣的問題，反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂起到惰化采空區(qū)的作用，同時保留阻化劑吸水隔氧、惰化煤中活性基團，降低遺煤被氧化的可能性，對井下遺煤自燃起到“阻氧”、“耗氧”、“惰化”、“降溫”四重保護作用，高效地抑制采空區(qū)遺煤自燃，且材料廣泛，成本較低。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種預(yù)防采空區(qū)自燃的惰化耗氧阻化劑，由含鐵耗氧劑、碳酸鹽和增稠劑組成，其中，按質(zhì)量比，含鐵耗氧劑：碳酸鹽：增稠劑＝2：(1～2)：(1～4)。

所述的含鐵耗氧劑是還原性鐵粉。

所述的碳酸鹽為碳酸鈉和/或碳酸鎂，其中，當(dāng)碳酸鹽為碳酸鈉和碳酸鎂的混合物時，二者混合比例為任意比。

所述的增稠劑為氣相法白炭黑。

所述的還原性鐵粉質(zhì)量純度≥98％，粒度≤200目。

所述的氣相法白炭黑粒度≤200目。

所述的預(yù)防采空區(qū)自燃的惰化耗氧阻化劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，含鐵耗氧劑活化：

按配比，稱取含鐵耗氧劑，并用硫酸溶液對含鐵耗氧劑進行活化處理后，過濾掉硫酸溶液，獲得活化后的含鐵耗氧劑；

所述的步驟1中，硫酸溶液濃度為4～6％，由濃硫酸溶液稀釋而成。

所述的步驟1中，含鐵耗氧劑的活化時間為0.5～2min。

步驟2，阻化劑制備：

按配比，向活化后的含鐵耗氧劑中先后添加碳酸鹽和增稠劑，攪拌均勻，獲得預(yù)防采空區(qū)自燃的惰化耗氧阻化劑。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的預(yù)防采空區(qū)自燃的惰化耗氧阻化劑中的含鐵耗氧劑是還原性鐵粉，還原性鐵粉與氧氣接觸，發(fā)生反應(yīng)如下：

2Fe-4e^-＝2Fe²⁺