[發明專利]一種二氧化碳致裂器用發熱材料

在審

• 申請號: 202010020490.7
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111153756A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 侯麗紅;傅錚銘;曾登奎;盧立勝
• 申請（專利權）人: 侯麗紅
• 主分類號: C06B33/12
• 分類號: C06B33/12;C06B33/14;C06D5/00
• 代理公司: 上海微策知識產權代理事務所(普通合伙) 31333
• 代理人: 李萍

本發明涉及二氧化碳致裂技術領域，具體涉及到一種二氧化碳致裂器用發熱材料，其原料至少包含催化劑、金屬粉、有機酸、氧化劑、銨類化合物和灰粉；所述催化劑至少包括稀土元素催化劑。本發明中提供的二氧化碳致裂器用發熱材料具有很快的加熱速度，高的發熱量，可以實現迅速把液態二氧化碳轉化成氣態二氧化碳，投入少量的發熱材料可以達到以前很多量材料達到的效果，減少材料的投入，并且采用的均是無污染的材料，保證材料的安全環保。而且由于其具有較高的爆破能量能夠對巖石內壁瞬間產生很高的剪切力，使破壁具有更高的平整度，有效減少碎石粉塵和噪音的產生。

技術領域

本發明涉及二氧化碳致裂技術領域，具體涉及到一種二氧化碳致裂器用發熱材料。

背景技術

隨著我國城市地下鐵路的發展，城市地鐵網絡的不斷成熟，地鐵車站及線路通常含有樁結構，并需進行人工挖孔樁施工。當人工挖孔樁碰到硬度較大的巖層時，則會采用人工配合機械開挖的方法，或者是炸藥爆破的方法，前者施工困難、工作效率低并且人在下面施工時存在很大的安全風險，后者污染環境、工序繁瑣、不安全而且成本高。

高壓氣體爆破是一種無炸藥爆破，二十世紀60年代初，美國等一些發達國家開始研究這種物理爆破法，利用壓縮機等機械設備或通過物理變化(例如液態變為氣態)來產生高壓氣體，在煤、巖體中安裝高壓氣體爆破管，通過手動和電動操作機構，使爆破管內的高壓氣體瞬間釋放，以對周圍介質膨脹做功而破碎之。爆破原理為將液態二氧化碳充入爆破管內，再將爆破管裝入鉆孔中，接通電源，電極加熱元件將液態二氧化碳加熱，變成氣態二氧化碳，使爆破管內氣體壓力升高。當氣體壓力大于爆破管末端切變盤的抗剪應力時，高壓氣體通過爆破管末端的氣門快速釋放出來，為被爆物提供氣動力和推力，將介質脹開崩。

如今，使用液態二氧化碳對介質進行破壞逐步應用到爆破震源、金屬制品成型、地下礦山、露天礦山開采等領域，成為一種有潛力的新型爆破器材。二氧化碳爆破技術最初在礦山開采中的應用，是由于二氧化碳穩定的化學性質，替代炸藥爆破，用于地下煤礦爆破落煤，可有效地控制爆破火花的產生，從而避免瓦斯、煤塵爆炸；隨后，該技術推廣到地下高瓦斯煤礦的瓦斯爆破導引釋放、巷道輪廓預裂成型等，深受地下礦山青睞。進入21世紀，國內二氧化碳爆破器材生產商逐步涌現(主要部件仍然依靠進口)，運用范圍進一步拓寬，從地下礦山開采拓展到露天礦山開采，從煤礦領域跨越到非煤礦山，出現了很多非煤礦山運用的成功范例。

然而，當前的二氧化碳致裂爆破方法中采用的發熱材料發熱量較少，使液態二氧化碳不能迅速膨脹爆破，導致其爆破時間較久，而且由于爆破能量不高、爆破速度相對較慢，導致巖石破壁時產生大量的粉塵和噪音，影響整個爆破過程。因此，針對上述情況，有必要研發一款能在短時間內完成爆破，而且爆破面平整，爆破過程中產生的噪音和粉塵少的二氧化碳致裂器用發熱材料。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了一種二氧化碳致裂器用發熱材料，原料至少包含催化劑、金屬粉、有機酸、氧化劑、銨類化合物和灰粉；所述催化劑至少包括稀土元素催化劑。

作為一種優選的技術方案，所述催化劑的含量至少為0.1～2.0wt％。

作為一種優選的技術方案，所述金屬粉選自銅粉、鐵粉、鈷粉、鎳粉、鎂粉、鋁粉、錳粉、合金粉、鋁鎂合金、銀粉、青銅粉、鈹粉、鋰粉中的一種或多種。

作為一種優選的技術方案，所述金屬粉為鈹粉和鎂粉的混合物，其中鈹粉和鎂粉的質量比為1：(1.5～3)。

作為一種優選的技術方案，所述金屬粉還包括鋰粉，所述鈹粉、鎂粉和鋰粉的質量比為1：(1.5～3)：(0.5～1.2)。

作為一種優選的技術方案，所述鎂粉的粒徑為40～200nm。

作為一種優選的技術方案，所述銨類化合物為硝酸銨和鉬酸銨的混合物，其重量比例為(3～8)：(0.5～1.2)。

作為一種優選的技術方案，所述有機酸為水楊酸。