專利名稱：防治煤炭自燃的稠化漿體的制備方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防治煤炭自燃的稠化漿體的制備方法及其裝置，尤其適用于我國西北地表砂源豐富的礦區(qū)用于防治礦井煤炭自燃火災(zāi)。
背景技術(shù)：
礦井火災(zāi)是我國煤礦開采的主要自然災(zāi)害之一。在我國國有重點煤礦中，煤炭自燃引起的火災(zāi)約占礦井火災(zāi)總數(shù)的90％。同時，在我國的新疆、內(nèi)蒙、寧夏等省還存在著大面積的煤田火災(zāi)，每年燒損煤量1000～1360萬噸，經(jīng)濟損失超過200億元，此外礦井火災(zāi)還產(chǎn)生大量有毒有害的氣體，嚴重污染環(huán)境，造成大面積的植被破壞，使土壤沙漠化。對于缺土少水、山砂豐富的礦區(qū)，目前這些礦區(qū)通常是利用水作為載體來往井下輸送山砂來防治煤炭自燃，但是存在以下主要問題(1)砂漿磨損管路嚴重；(2)山砂易沉淀在管路中而造成堵管現(xiàn)象，清理起來十分困難；(3)水砂比一般都達到在10∶1以上，砂漿到井下后，大量水就流失，惡化井下工作環(huán)境，且使煤質(zhì)受影響；(4)覆蓋煤層的效果較差，不能完全隔絕煤與氧的接觸。鑒于以上的一些因素，砂作為防滅火材料使用受到了限制，導(dǎo)致這些礦區(qū)煤炭自燃火災(zāi)的防治較為困難。因此如何有效利用山砂這一天然的防滅火資源來防治煤炭自燃，做到節(jié)約用水、減少管道磨損、砂漿材料到井下不脫水、山砂能完全隔絕煤與氧的接觸，一直是煤礦安全工作者十分關(guān)注的課題。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種降低管道磨損、不堵管，砂漿可長時間保水，煤層覆蓋效果好和防治煤炭自燃的稠化漿體的制備方法及其裝置。
技術(shù)方案本發(fā)明用于防治煤炭自燃的稠化漿體的制備方法，采用定量供沙系統(tǒng)、稠化劑分解系統(tǒng)和調(diào)漿系統(tǒng)組成的稠化漿體制備裝置，將稠化劑原料置入稠化劑分解系統(tǒng)的消解罐內(nèi)，通過稠化劑分解系統(tǒng)充分消解、攪拌，輸入調(diào)漿系統(tǒng)的攪拌罐內(nèi)，加水稀釋，然后由定量供沙系統(tǒng)向調(diào)漿系統(tǒng)內(nèi)定量添加砂、黃泥和粉煤灰不燃固體介質(zhì)，通過調(diào)漿系統(tǒng)將固體不燃介質(zhì)和稠化劑充分攪拌混合，得到稠化漿體。所述稠化劑采用海帶原料制備而成，稠化劑的制備方法為(1)將制備稠化劑的海帶原料切成塊狀，置入稠化劑分解系統(tǒng)的消解罐內(nèi)，注入自來水浸泡0.8～1.2小時；(2)更換65～80℃的高溫水浸泡海帶，加入的高溫水的量大約為干海帶量的8～12倍，在浸泡的海帶原料中加干海帶質(zhì)量8～15％純堿進行堿化分解、攪拌和分解1.5～2小時，得到質(zhì)量百分比為7～10％的海藻酸鈉濃溶液；(3)在海藻酸鈉溶液中加水稀釋成質(zhì)量百分比濃度為0.8～1.0％的海藻酸鈉稀溶液，并在稀溶液中緩慢添加質(zhì)量百分比濃度為1％的鹽酸，將PH值調(diào)節(jié)到7～8之間，同時緩慢添加Ca2+離子，得到具有懸浮固體不燃介質(zhì)能力的稠化劑。
本發(fā)明用于防治煤炭自燃的稠化漿體制備方法的裝置，它由定量供沙系統(tǒng)、稠化劑分解系統(tǒng)和調(diào)漿系統(tǒng)三大部分組成，供沙系統(tǒng)包括有給調(diào)漿系統(tǒng)供料的斗式提升機，斗式提升機下方設(shè)有儲料倉和與儲料倉聯(lián)接的螺旋輸送器；稠化劑分解系統(tǒng)包括有與調(diào)漿系統(tǒng)管路連通的消解罐，消解罐管路連通有與蒸汽管道相通的熱水罐，消解罐上設(shè)有攪拌裝置；調(diào)漿系統(tǒng)包括攪拌罐，攪拌罐上設(shè)有攪拌裝置和沙料分配器；供水管道分別與熱水罐、消解罐和攪拌罐相通。所述的儲料倉上設(shè)有過濾篩，所述的攪拌裝置由調(diào)速電機、傳動軸和由渦輪、槳式輪葉片組成的攪拌器構(gòu)成。其熱水罐、消解罐和攪拌罐下方均設(shè)有排放口和砂漿泵，各連通管路上均設(shè)有控制閥門；消解罐和攪拌罐上設(shè)有液位計，攪拌罐上方還設(shè)有添加鹽酸的鹽酸罐。
有益效果本發(fā)明防治煤炭自燃的稠化漿體的制備方法及其裝置，針對目前采用砂漿或其它含固體介質(zhì)泥漿防治礦井火災(zāi)所存在的問題，采用能很好的將固體不燃介質(zhì)以任意比例懸浮起來形成稠化漿體的方法，并設(shè)計出相應(yīng)的一套制備稠化漿體的裝置，所得到的稠化劑具有很高的粘度，并具有剪切稀化特性的非牛頓流體，能很好的將固體不燃介質(zhì)如砂、黃泥等懸浮起來。其特性有；(1)稠化漿體具有很好的保水性；(2)稠化砂漿在管道流動中，稠化劑能形成減阻界面，大大減緩了砂等固體物對管道的磨損；(3)稠化漿體里的固體物，如砂等不沉降，也消除了堵管現(xiàn)象；(4)當稠化漿體中的水揮發(fā)以后，稠化漿體能固結(jié)，既有很好防滅火密封作用，又能在厚煤層分層開采中使用時形成良好的再生頂板；(5)稠化劑無毒，無味，環(huán)保；(6)稠化漿體較其它凝膠料成本低，每立方米稠化劑成本大約為15～20元。由于以上的一些獨特的優(yōu)點，稠化劑與稠化漿體很好地解決了用砂或黃泥等固體介質(zhì)防治煤炭自燃所存在的問題，在砂源豐富的礦區(qū)具有廣泛的適用性。


圖1是本發(fā)明方法流程裝置系統(tǒng)示意圖。
其中熱水罐1；消解罐2；攪拌罐3；液位計4、5；無級調(diào)速電機6；攪拌器7；鹽酸罐8；過濾篩9；儲料倉10；螺旋輸送器11；斗式提升機12；分配器13；.砂漿泵14、15、16；供水管17；供蒸汽管18；閥門19；電機20；攪拌器21。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進一步說明本發(fā)明防治煤炭自燃的稠化漿體的制備方法，其制備稠化劑及稠化漿體的過程為將干海帶用切菜機切成大約長度為10～20cm的小塊，裝入消解罐2中，往消解罐2加自來水直到完全浸泡住海帶為止，海帶在消解罐2中浸泡1小時；浸泡海帶的同時，給熱水罐1加自來水并通入蒸汽，加熱里面的水到65～80℃；當海帶浸泡結(jié)束后，放掉消解罐2中的浸泡水，將熱水罐1中的65～80℃的高溫水通過壓力泵14加入到消解罐2中，加入的高溫水的質(zhì)量大約為干海帶質(zhì)量的10倍左右，其加入的質(zhì)量靠消解罐2上的液位計顯示控制；加完高溫水后，稱取干海帶質(zhì)量8～15％的純堿加入到消解罐2中，蓋上消解罐2的蓋子，進行高溫堿化分解，在分解的過程中，每隔30分鐘左右就啟動電機進行攪拌一次，每次攪拌10分鐘左右，這樣有利于海帶的充分分解，海帶在消解罐2中分解1.5～2小時后，海帶就已經(jīng)完全分解形成了質(zhì)量百分比為7～10％的海藻酸鈉濃溶液；將分解好的海藻酸鈉濃溶液通過壓力泵15進入攪拌罐3中，同時加入自來水進行稀釋，并打開無級調(diào)速電機6進行緩慢攪拌混合，加入的自來水質(zhì)量約為海藻酸鈉濃溶液質(zhì)量的10倍左右，其質(zhì)量主要靠攪拌罐3上的液位計5顯示控制；將濃海藻酸鈉溶液稀釋成質(zhì)量百分比為0.8～1.0％的海藻酸鈉稀溶液后，這時，通過高位鹽酸罐8往攪拌罐3中緩慢加入質(zhì)量百分比約為1％的稀鹽酸，調(diào)節(jié)海藻酸鈉稀溶液的PH值，使溶液PH值在7～8之間；PH(酸堿度)值調(diào)節(jié)好以后，停止添加鹽酸，往攪拌罐3中緩慢加入Ca2+離子，Ca2+離子采用CaCl2溶液，其質(zhì)量百比分濃度為5％，邊加入溶液邊緩慢攪拌，直到CaCl2溶液的質(zhì)量占總?cè)芤嘿|(zhì)量的0.04～0.05之間，完全形成具有三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的凝膠稠化劑為止，這樣，稠化劑就形成了。此時，根據(jù)配制好的稠化劑的質(zhì)量，通過在地面上建立的儲固體不燃介質(zhì)的儲料倉10，儲料倉10底部的螺旋輸送器11定量分配給斗式提升機12，斗式提升機12提升固體不燃介質(zhì)到高位，最后通過分配器13將固體不燃介質(zhì)加入到配制好稠化劑的攪拌罐3中。用螺旋輸送器11分配所需要的固體介質(zhì)質(zhì)量，通過斗式提升機12和固料分配器13輸入攪拌罐3中，使固體介質(zhì)和稠化劑混合，經(jīng)攪拌形成稠化漿體，配制好稠化砂漿后，將形成的稠化砂漿通過槽車或管道輸送到井下防滅火區(qū)域。
本發(fā)明防治煤炭自燃的稠化漿體制備方法的裝置，它主要由定量供沙系統(tǒng)、稠化劑分解系統(tǒng)和調(diào)漿系統(tǒng)三大部分組成，供沙系統(tǒng)包括在地面上建立的儲固體不燃介質(zhì)的儲料倉10，儲料倉10上設(shè)有過濾篩9，儲料倉10底部的螺旋輸送器11，與螺旋輸送器11的連接的斗式提升機12，由斗式提升機12提升固體不燃介質(zhì)到高位，經(jīng)分配器13給攪拌罐3供料；稠化劑分解系統(tǒng)包括消解罐2，給消解罐2提供熱水的熱水罐1，熱水罐1內(nèi)通入由閥門19控制的自來水管道17和蒸汽管道18，熱水罐1的底部設(shè)有由閥門19控制的兩個排放口，一個清污排放口，一個熱水排放口，熱水排放口管路上設(shè)有給消解罐2提供熱水的砂漿泵14，消解罐2內(nèi)通入由閥門19控制的熱水管道和自來水管道17，并設(shè)有液位計4，消解罐2上方裝有調(diào)速電機20，電機20傳動軸帶動設(shè)置的由渦輪、槳式輪葉片組成的攪拌器，攪拌中心軸部采用渦輪式、上部采用槳式輪葉片。消解罐2的底部設(shè)有由閥門19控制的兩個排放口，一個清污排放口，一個稠化劑排放口，稠化劑排放口管路上設(shè)有給攪拌罐3提供稠化劑的砂漿泵15；調(diào)漿系統(tǒng)包括攪拌罐3，攪拌罐3內(nèi)通入由閥門控制的自來水管道17、稠化劑管道和通入鹽酸的管道，并設(shè)有液位計5，攪拌罐3上方設(shè)有鹽酸罐8、調(diào)速電機6和沙料分配器13，調(diào)速電機6傳動軸帶動設(shè)置的由渦輪、槳式輪葉片組成攪拌器，攪拌中心軸下部采用渦輪式、上部采用槳式輪葉片。攪拌罐3下方由閥門19控制的兩個排放口，一個清污排放口，一個稠化砂漿排放口，砂漿泵16，各連通管路上均設(shè)有控制閥門19。
權(quán)利要求
1.一種用于防治煤炭自燃的稠化漿體的制備方法，其特征在于采用定量供沙系統(tǒng)、稠化劑分解系統(tǒng)和調(diào)漿系統(tǒng)組成的稠化漿體制備裝置，將稠化劑原料置入稠化劑分解系統(tǒng)的消解罐(2)內(nèi)，通過稠化劑分解系統(tǒng)充分消解、攪拌，輸入調(diào)漿系統(tǒng)的攪拌罐(3)內(nèi)，加水稀釋，然后由定量供沙系統(tǒng)向調(diào)漿系統(tǒng)內(nèi)定量添加砂、黃泥和粉煤灰不燃固體介質(zhì)，通過調(diào)漿系統(tǒng)將固體不燃介質(zhì)和稠化劑充分攪拌混合，得到稠化漿體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防治煤炭自燃的稠化漿體的制備方法，其特征在于所述稠化劑采用海帶原料制備而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防治煤炭自燃的稠化漿體的制備方法，其特征在于稠化劑的制備方法為(1)將制備稠化劑的海帶原料切成塊狀，置入稠化劑分解系統(tǒng)的消解罐(2)內(nèi)，注入自來水浸泡0.8～1.2小時；(2)更換65～80℃的高溫水浸泡海帶，加入的高溫水的量大約為干海帶量的8～12倍，在浸泡的海帶原料中加干海帶質(zhì)量8～15％純堿進行堿化分解、攪拌和分解1.5～2小時，得到質(zhì)量百分比為7～10％的海藻酸鈉濃溶液；(3)在海藻酸鈉溶液中加水稀釋成質(zhì)量百分比濃度為0.8～1.0％的海藻酸鈉稀溶液，并在稀溶液中緩慢添加質(zhì)量百分比濃度為1％的鹽酸，將PH值調(diào)節(jié)到7～8之間，同時緩慢添加Ca2+離子，得到具有懸浮固體不燃介質(zhì)能力的稠化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防治煤炭自燃的稠化漿體制備方法的裝置，其特征在于它由定量供沙系統(tǒng)、稠化劑分解系統(tǒng)和調(diào)漿系統(tǒng)三大部分組成，供沙系統(tǒng)包括有給調(diào)漿系統(tǒng)供料的斗式提升機(12)，斗式提升機(12)下方設(shè)有儲料倉(10)和與儲料倉(10)聯(lián)接的螺旋輸送器(11)；稠化劑分解系統(tǒng)包括有與調(diào)漿系統(tǒng)管路連通的消解罐(2)，消解罐(2)管路連通有與蒸汽管道(18)相通的熱水罐(1)，消解罐(2)上設(shè)有攪拌裝置；調(diào)漿系統(tǒng)包括攪拌罐(3)，攪拌罐(3)上設(shè)有攪拌裝置和沙料分配器(13)；供水管道(17)分別與熱水罐(1)、消解罐(2)和攪拌罐(3)相通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的防治煤炭自燃的稠化漿體制備方法的裝置，其特征在于所述的儲料倉(10)上設(shè)有過濾篩(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的防治煤炭自燃的稠化漿體制備方法的裝置，其特征在于所述的攪拌裝置由調(diào)速電機(6)、傳動軸和由渦輪、槳式輪葉片組成的攪拌器構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的防治煤炭自燃的稠化漿體制備方法的裝置，其特征在于熱水罐(1)、消解罐(2)和攪拌罐(3)下方均設(shè)有排放口和砂漿泵(14、15、16)，各連通管路上均設(shè)有控制閥門(19)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的防治煤炭自燃的稠化漿體制備方法的裝置，其特征在于消解罐(2)和攪拌罐(3)上設(shè)有液位計(4、5)，攪拌罐(3)上方還設(shè)有添加鹽酸的鹽酸罐(8)。
全文摘要
一種用于防治礦井煤炭自燃的稠化劑及稠化漿體制備方法及其裝置，采用海帶為原料，在消解罐中經(jīng)過高溫堿化分解，然后送到調(diào)漿罐中稀釋，在稀釋液中添加鹽酸和鈣離子，形成三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的稠化劑；將防火制漿用的山砂、黃土或粉煤灰等固體不燃介質(zhì)通過斗式提升機和螺旋輸送器定量輸送到制漿罐，在制漿罐中與稠化劑混合，形成稠化漿體。該稠化漿體對管壁的磨損小，能實現(xiàn)遠距離輸送，不易脫水，能有效的覆蓋煤層，防止煤的氧化，從而有效地防治煤炭自然著火，其制備方法簡單，成本低廉，特別適合于我國西北地表砂源豐富的礦區(qū)，具有廣泛的實用性。
文檔編號E21F5/00GK1629447SQ200410065208
公開日2005年6月22日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月28日
發(fā)明者王德明, 秦波濤, 李增華, 陳建華, 周福寶, 仲曉星 申請人:中國礦業(yè)大學