CN101376585A - 一种阻燃高含炭矿山充填灌浆料外加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃高含碳矿山充填灌浆料外加剂。属充填灌浆料外加剂。由无机料和有机料搅拌混合制成，无机料与有机料的重量份为：无机料80－90份，有机料10－20份。本发明的有益效果是：对高含炭脱硫灰即CFB脱硫灰阻燃和剪切稀化效果好，原料来源广，制作容易。在煤矿区能就地、就近、大规模、可持续利用高含炭脱硫灰。改善了煤矿区生态环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种充填灌浆料外加剂。具体是一种阻燃高含炭矿山充填灌浆料外加剂。特别适合于产出量越来越大的高含炭循环流化床脱硫灰作为充填灌浆材料用。
背景技术
当前，我国火电厂主要有装机容量不同的两种发电锅炉。一种是燃用好煤，装机容量较大的煤粉炉锅炉，其锅炉内产出的普通粉煤灰，叫PC灰；其炉后脱硫塔中产出的脱硫石膏不在本技术领域内。另一种锅炉是以燃用低热值燃料为主的循环流化床锅炉，其不脱硫时产出的粉煤灰叫循环流化床粉煤灰，但当前此种锅炉多已采取脱硫措施，产出了脱硫的粉煤灰，叫CFB脱硫灰。鉴于在我国煤矿区循环流化床锅炉可燃用低热值燃料，投资省、建设快、脱硫效果较好，因此发展很快。产出的CFB脱硫灰因含炭量高，大于10，内含f-CaO、CaSO4等脱硫产物，致使使用受限，大量堆积在煤矿区电厂周围，此种灰的资源化已成为当前国内外粉煤灰资源化的一大难题。
为解决此种灰在管道中易结垢、易堵管问题。过去多数矿曾使用大水灰比(8-20:1)。但这种稀灰浆下井后，大部分灰随水四处流淌，静止后又马上水灰分离，不仅使矿山井下灰水四溢，而且大大增加了矿井向地面排水的工作量、电耗及水泵的磨损。井下四处堆积着分散的粉煤灰堆，严重污染井下工作环境。而且，在水灰分离、水从灰中流失的同时，空气进入灰浆中，造成炭粒与氧的大面积直接接触，给井下多处带来炭阴燃、炭自燃的危害。实践和理论证明，大水灰比输浆下井充填，不仅效果差，综合成本高，而且附加工作量也很大，不能在矿山推行。
也有人曾试图对此种灰先脱炭再下井，实践证明，脱炭成本高，有些技术尚不成熟，而且也不适应煤矿区的实际情况。
鉴于CFB脱硫灰颗粒较粗，且不均匀，输送过程中在管内易于沉淀磨管，易于结垢、堵管。
发明内容
本发明的目的是提供一种阻燃高含碳矿山充填灌浆料外加剂。该外加剂特别适合用高含炭粉煤灰及脱硫灰即CFB脱硫灰作为煤矿井下充填灌浆材料使用。
本发明是以如下技术方案实现的：一种阻燃高含炭矿山充填灌浆料外加剂，由无机料和有机料搅拌混合制成，无机料与有机料的重量百分比为：无机料80-90％，有机料10-20％。
无机料由下述重量份的原料混合而成：膨润土30-40份、硅粉2-5份、铝土页岩粉10-20份、高岺土20-30份、生石灰2-8份。
有机料由下述重量份的原料混合而成：聚丙稀酸盐90-95份，羧甲基纤维素5-10份。
所有无机料和有机料均为平均粒径小于120微米的粉末状。
该外加剂能对灰中的高含炭进行可靠性阻燃，让其在煤矿井下环境中长期处于高保湿、高含水状态，使炭粒被不燃物包裹，难以单独与氧结合，难以自燃。由本发明添加剂配制组成的高含炭粉煤灰浆体其包覆体的原理是：由外(向火面)及里逐渐脱水、干燥，且不断产生带有气孔的焦化层。每增加1.5cm厚的焦化壳，1200℃高温要燃烧10min左右，而且越向里焦壳形成越慢，阻燃、隔热效果强劲，且不产生明火，不助燃。因此，1m左右厚的此类浆体，在此条件下可坚持1天不燃、不着火，若在井下供风不好及较为潮湿的条件下，此效果更好。
而且即使在灭火过程中，添加了本发明外加剂的高含炭粉煤灰浆是一个包覆整体处于火区，含水量大，浆体内隔热、阻热效果好，浆体中炭粒处于胶凝物和水的网状结构之中，不易被点燃，具有良好地降温灭火功效。
本发明的添加剂还加大了矿井下充填料浆体的悬浮浓度和悬浮液的粘度，在水平或近似水平管道输送时保持适当泵压提高管道内湍动能量，支持管内浆体颗粒悬浮的力量，即可使浆液在管内流速始终高于不淤临界流速，达到剪切稀化，减少移运阻力和颗粒下沉、附壁的可能，较好地解决了CFB脱硫灰难以管道输送的难题。本发明的外加剂已在全国近56个矿井管道输送试验中应用，大大减少了管道磨损、结垢、堵管等问题，管道使用寿命延长1年以上，输浆可靠性大大提高。有力促进了CFB脱硫灰在矿井的大规模使用。
本发明的有益效果是：对高含炭粉煤灰、脱硫灰即CFB脱硫灰阻燃和剪切稀化效果好，原料来源广，制作容易。在煤矿区能就地、就近、大规模、可持续利用高含炭脱硫灰。改善了煤矿区生态环境。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的使用方法和效果。
实施例1
一、外加剂组方：无机料80％，有机料20％。其中：
无机料使用下述重量份的原料混合而成：膨润土30份、硅粉5份、铝土页岩粉20份、高岺土20份、生石灰2份。
有机料使用下述重量份的原料混合而成：聚丙稀酸盐90份，羧甲基纤维素10份。
二、矿山充填灌浆料的配制：重量份
粉煤灰 1份
水 2份
外加剂用量为水量的8-10‰。
三、应用效果
山东某矿CFB脱硫灰含炭量24％，颗粒粗糙不均匀。使用本添加剂前，输浆管内结垢、堵管严重，甚至于拐弯处发生过爆管事故。
使用本外加剂后(添加量为水量的8-10‰)，不仅阻燃效果明显，而且没有堵管事故，输浆正常，管道使用有效断面及寿命大大提高。有力保证了矿井防灭火充填注浆的安全及高效。
实施例2
一、使用实施例1的外加剂。
二、矿山充填灌浆料的配制：重量份
粉煤灰 1份
水 2份
外加剂用量为水量的4-6‰。
三、应用效果
某矿CFB灰含炭量19％，颗粒粗糙不均匀。水力注浆系统中有一段2km长的水平输浆管，不添加本外加剂前，管道磨损严重，管壁快速变薄，且输浆泵出力越来越大，水灰比达8-10：1。
添加本外加剂后，水灰比降至2-3：1，较薄的管道安全使用近2年，输浆泵出力正常，井下防灭火效果大大提高。
Claims (4)
1、一种阻燃高含碳矿山充填灌浆料外加剂，其特征是：所述外加剂由无机料和有机料搅拌混合制成，无机料与有机料的重量份为：无机料80-90份，有机料10-20份。
2、根据权利要求1所述的一种阻燃高含碳矿山充填灌浆料外加剂，其特征是：无机料由下述重量份的原料混合而成：膨润土30-40份、硅粉2-5份、铝土页岩粉10-20份、高岺土20-30份、生石灰2-8份。
3、根据权利要求1所述的一种阻燃高含碳矿山充填灌浆料外加剂，其特征是：有机料由下述重量份的原料混合而成：聚丙稀酸盐90-95份，羧甲基纤维素5-10份。
4、据权利要求1或2或3所述的一种阻燃高含碳矿山充填灌浆料外加剂，其特征是：所有无机料和有机料均为平均粒径小于120微米的粉末状。
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