一種防治煤炭自燃的膠體泡沫材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及膠體泡沫材料技術(shù)領(lǐng)域,尤其是涉及一種煤礦用防治煤炭自燃的膠體泡沫材料及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭自燃是我國煤礦開采的主要自然災(zāi)害之一。近年來,隨著綜采放頂煤技術(shù)的大力推廣和應(yīng)用,使煤炭生產(chǎn)效率大幅度提高,但這種方法冒落高度大、采空區(qū)遺留殘煤多、漏風(fēng)嚴(yán)重,使得煤層自然發(fā)火嚴(yán)重。國有重點煤礦每年因自燃火災(zāi)而封閉的工作面超過100個,常使數(shù)千萬元的綜采、綜放設(shè)備被封閉于火區(qū)中,大量煤炭被凍結(jié),合理的開拓部署和開采順序被打亂,為礦井帶來巨大損失;其次煤炭自燃產(chǎn)生大量有毒有害氣體,嚴(yán)重污染環(huán)境。同時對于高瓦斯或突出礦井,如果煤炭自燃防治不到位,很容易由于煤炭自燃引發(fā)瓦斯爆炸,造成人員傷亡。目前,國內(nèi)外常用的防治煤炭自燃技術(shù)有注漿、注氮氣、注泡沫、噴灑阻化劑、注凝膠以及復(fù)合膠體等,這些防滅火技術(shù)對保障煤礦安全生產(chǎn)起到了重要的作用,但都存在一些不足,比如:注漿,漿體只流向地勢低的部位,對中、高位煤體起不到防治作用;注氮氣,氮氣易隨漏風(fēng)擴(kuò)散,不易滯留火區(qū);注泡沫、泡沫穩(wěn)定性差,一般6?8h全部破滅;注阻化劑,阻化劑會腐蝕井下設(shè)備;注凝膠和復(fù)合材料成本較高,注射流量小,流動性差,較難大面積使用。因此,防治煤炭自燃是國內(nèi)外廣泛關(guān)注的一項難題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對上述技術(shù)問題,本發(fā)明目的是提供一種發(fā)泡倍數(shù)高、穩(wěn)定性強(qiáng)、不脫水的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料,本發(fā)明另一目的是提供上述防治煤炭自燃的膠體泡沫材料的制備方法,操作工藝簡單。
[0004]一種防治煤炭自燃的膠體泡沫材料,由如下重量份數(shù)的各組分制成:水100份,黃原膠0.3?0.5份,殼聚糖0.3?0.5份,羧甲基淀粉鈉0.4?0.6份和十二烷基二甲基氯化銨0.4?0.6份。
[0005]本發(fā)明所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料,其中,所述黃原膠和所述殼聚糖的質(zhì)量比為1:1。
[0006]本發(fā)明所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料,其中,由如下重量份數(shù)的各組分制成:水100份,黃原膠0.3份,殼聚糖0.3份,羧甲基淀粉鈉0.4份和十二烷基二甲基氯化銨0.4 份。
[0007]本發(fā)明所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料的制備方法,包括以下步驟:
[0008](I)按配比準(zhǔn)備原料,在容器A中加入水10份和黃原膠,容器A的攪拌器以1000±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為3?4min,形成黃原膠溶液;
[0009](2)在容器B中加入水10份和殼聚糖,容器B的攪拌器以1000±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為3?4min,形成殼聚糖溶液;
[0010](3)在容器C中加入水80份和羧甲基淀粉鈉,容器C的攪拌器以1000 ±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為3?4min,形成羧甲基淀粉鈉溶液;
[0011](4)然后在容器C中所述的羧甲基淀粉鈉溶液中加入十二烷基二甲基芐基氯化錢,持續(xù)引入氮氣,容器C的攪拌器以2000±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為10?15min,形成泡沫體系;
[0012](5)最后,將步驟(I)中所述黃原膠溶液和步驟(2)中的所述殼聚糖溶液依次添加至步驟(4)中所述泡沫體系中,容器C的攪拌器以2000±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為8?12min,制備成防治煤炭自燃的膠體泡沫材料。
[0013]本發(fā)明所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料的制備方法,其中,步驟(4)中所述持續(xù)引入氮氣的體積是容器A、容器B和容器C中水的體積的30?50倍。
[0014]本發(fā)明有益效果:
[0015]本發(fā)明所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料,羧甲基淀粉鈉有助于泡沫的形成,能夠提高泡沫穩(wěn)定性;黃原膠和殼聚糖在泡沫液膜內(nèi)發(fā)生絡(luò)合作用,交聯(lián)形成凝膠,使得泡沫凝膠化。膠體泡沫同時兼有注泡沫、注氮氣和注凝膠的優(yōu)點,又充分克服這些技術(shù)的不足,從而大大提高防滅火效果,不僅可以有效防治煤炭自燃,還可以現(xiàn)場滅火,且具有發(fā)泡倍數(shù)高、穩(wěn)定性強(qiáng)、不脫水、用量少、成本低、安全環(huán)保等特性,具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0016]本發(fā)明所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料,所述黃原膠和所述殼聚糖的質(zhì)量比為1:1,粘度最大,效果最佳。
[0017]本發(fā)明所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料,由如下重量份數(shù)的各組分制成:水100份,黃原膠0.3份,殼聚糖0.3份,羧甲基淀粉鈉0.4份和十二烷基二甲基氯化銨0.4份,由該配比制成的膠體泡沫材料發(fā)泡倍數(shù)較高,穩(wěn)定性較強(qiáng)。
[0018]本發(fā)明所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料的制備方法,通過將羧甲基淀粉鈉、十二烷基二甲基氯化銨與水按一定比例混合,持續(xù)引入氮氣,高速攪拌,發(fā)泡形成泡沫體系;在泡沫體系中加入預(yù)先按比例配置好的黃原膠和殼聚糖溶液,充分?jǐn)嚢?,制備成用于防治煤炭自燃的膠體泡沫材料,工藝簡單,成本低廉。
[0019]本發(fā)明所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料的制備方法,步驟(4)中所述持續(xù)引入氮氣的體積是容器A、容器B和容器C中水的體積的30?50倍,氮氣體積太大,造成浪費;氮氣體積小,會造成發(fā)泡不充分。
【具體實施方式】
[0020]實施例1
[0021]—種防治煤炭自燃的膠體泡沫材料,由如下重量份數(shù)的各組分制成:水100份、黃原膠0.3份、殼聚糖0.3份、羧甲基淀粉鈉0.4份和十二烷基二甲基氯化銨0.4份。
[0022]本實施例所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料的制備方法,包括以下步驟:
[0023](I)按配比準(zhǔn)備原料,在容器A中加入水10份和黃原膠0.3份,容器A的攪拌器以1000±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為3min,形成黃原膠溶液;
[0024](2)在容器B中加入水10份和殼聚糖0.3份,容器B的攪拌器以1000 ±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為3min,形成殼聚糖溶液;
[0025](3)在容器C中加入水80份和羧甲基淀粉鈉0.4份,容器C的攪拌器以1000 ±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為3min,形成羧甲基淀粉鈉溶液;
[0026](4)然后在容器C中所述的羧甲基淀粉鈉溶液中加入十二烷基二甲基芐基氯化銨0.4份,持續(xù)引入氮氣,氮氣體積是容器A、容器B和容器C中水的體積的35倍,容器C的攪拌器以2000±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為lOmin,形成泡沫體系;
[0027](5)最后,將步驟⑴中所述黃原膠溶液和步驟(2)中的所述殼聚糖溶液依次添加至步驟(4)中所述泡沫體系中,容器C的攪拌器以2000±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為8min,制備成防治煤炭自燃的膠體泡沫材料。
[0028]實施例2
[0029]一種防治煤炭自燃的膠體泡沫材料,由如下重量份數(shù)的各組分制成:水100份、黃原膠0.5份、殼聚糖0.5份、羧甲基淀粉鈉0.6份和十二烷基二甲基氯化銨0.6份。
[0030]本實施例所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料的制備方法,包括以下步驟:
[0031](I)按配比準(zhǔn)備原料,在容器A中加入水10份和黃原膠0.5份,容器A的攪拌器以1000±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為4min,形成黃原膠溶液;
[0032](2)在容器B中加入水10份和殼聚糖0.5份,容器B的攪拌器以1000 ±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為4min,形成殼聚糖溶液;
[0033](3)在容器C中加入水80份和羧甲基淀粉鈉0.6份,容器C的攪拌器以1000 ±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為4min,形成羧甲基淀粉鈉溶液;
[0034](4)然后在容器C中所述的羧甲基淀粉鈉溶液中加入十二烷基二甲基芐基氯化銨0.6份,持續(xù)引入氮氣,氮氣體積是容器A、容器B和容器C中水的體積的50倍,容器C攪拌器以2000±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為15min,形成泡沫體系;
[0035](5)最后,將步驟⑴中所述的黃原膠溶液和步驟(2)中所述的殼聚糖溶液依次添加至步驟(4)中所述泡沫體系中,容器C攪拌器以2000±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為12min,制備成防治煤炭自燃的膠體泡沫材料。
[0036]本實施例1和實施例2所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料在使用時,利用礦井現(xiàn)有的注漿管路系統(tǒng)將制備的膠體泡沫材料注入到已經(jīng)著火的采空區(qū),起到撲滅火災(zāi)作用。
[0037]以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述,并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定,在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn),均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種防治煤炭自燃的膠體泡沫材料,其特征在于:由如下重量份數(shù)的各組分制成:水100份,黃原膠0.3?0.5份,殼聚糖0.3?0.5份,羧甲基淀粉鈉0.4?0.6份和十二烷基二甲基氯化銨0.4?0.6份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料,其特征在于:所述黃原膠和所述殼聚糖的質(zhì)量比為1:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料,其特征在于:由如下重量份數(shù)的各組分制成:水100份,黃原膠0.3份,殼聚糖0.3份,羧甲基淀粉鈉0.4份和十二烷基二甲基氯化銨0.4份。4.權(quán)利要求1-3任意一項所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料的制備方法,其特征在于:包括以下步驟: (1)按配比準(zhǔn)備原料,在容器A中加入水10份和黃原膠,容器A的攪拌器以1000±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為3?4min,形成黃原膠溶液; (2)在容器B中加入水10份和殼聚糖,容器B的攪拌器以1000±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為3?4min,形成殼聚糖溶液; (3)在容器C中加入水80份和羧甲基淀粉鈉,容器C的攪拌器以1000±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為3?4min,形成羧甲基淀粉鈉溶液; (4)然后在容器C中所述的羧甲基淀粉鈉溶液中加入十二烷基二甲基芐基氯化銨,持續(xù)引入氮氣,容器C的攪拌器以2000±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為10?15min,形成泡沫體系; (5)最后,將步驟(I)中所述黃原膠溶液和步驟(2)中的所述殼聚糖溶液依次添加至步驟(4)中所述泡沫體系中,容器C的攪拌器以2000±200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,攪拌時間為8?12min,制備成防治煤炭自燃的膠體泡沫材料。5.根據(jù)權(quán)利4所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料的制備方法,其特征在于:步驟(4)中所述持續(xù)引入氮氣的體積是容器A、容器B和容器C中水的體積的30?50倍。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種防治煤炭自燃的膠體泡沫材料,由如下重量份數(shù)的各組分制成:水100份,黃原膠0.3~0.5份,殼聚糖0.3~0.5份,羧甲基淀粉鈉0.4~0.6份和十二烷基二甲基氯化銨0.4~0.6份。本發(fā)明所述的防治煤炭自燃的膠體泡沫材料,不僅可以有效防治煤炭自燃,還可以現(xiàn)場滅火,且具有發(fā)泡倍數(shù)高、穩(wěn)定性強(qiáng)、不脫水、用量少、成本低、安全環(huán)保等特性,具有廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明還提供了上述防治煤炭自燃的膠體泡沫材料的制備方法,該方法工藝簡單,成本低廉。
【IPC分類】E21F5/08, A62C5/02, A62D1/02
【公開號】CN104989444
【申請?zhí)枴緾N201510309302
【發(fā)明人】張雷林, 石必明, 伍清, 穆朝民
【申請人】安徽理工大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月5日