CN102838339A

CN102838339A - 一种凝胶型化学炮泥及其制备方法

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Publication number: CN102838339A
Application number: CN2012103150800A
Authority: CN
Inventors: 李云飞; 李正光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2032-08-28
Also published as: CN102838339B

Abstract

本发明涉及一种凝胶型化学炮泥及其制备方法。主要适用于有瓦斯、烟尘的矿山爆破工程，用于封堵炮眼。本发明主要解决了现有堵塞炮眼的水玻璃-铵盐炮泥炮烟及有害气体含量大危害人体健康及凝胶稳定性较差的问题。本发明的凝胶型炮泥由以下组分及含量组成：硫酸铝3.0～5.3％、凝胶稳定剂0.5～1.0％、水玻璃15～24％、水69～80％；所述各组分的含量为重量百分数。该炮泥制备方法：1)配制硫酸铝溶液：2)配制凝胶稳定剂；3)配制水玻璃溶液；4)混合装袋；5)成胶。该化学炮泥无毒、无味，能够灭瓦斯烟雾、灭灰尘，减少炮烟，降低有害气体含量，凝胶稳定性好，卫生安全。

Description

一种凝胶型化学炮泥及其制备方法

技术领域：

本发明涉及爆破领域使用的一种炮泥，尤其是一种煤矿打孔放炮时使用的一种凝胶型化学炮泥及其制备方法。

背景技术：

目前煤矿打孔放炮时，通常黄泥或水炮泥作为堵塞炮眼的材料。使用黄泥封堵炮眼，堵塞强度低，装填速度慢，降尘效果差，烟尘大难消散，存在有较大的粉尘及炮烟和有害气体等。爆破工程中产生的瓦斯、烟雾、灰尘、炮烟量较大，加大了空气中有害气体含量，消烟速度慢。影响操作人员的身体健康，影响施工进度及速度。炮泥的作用是能够保证炸药充分反应，使之发出最大能量；降低爆生气体逸出自由面的温度和压力，提高爆破效果，并能阻止炽热固体颗粒从炮眼中直接飞出；延缓爆生气体与瓦斯、煤尘直接接触。封泥质量的好坏，不仅影响爆破效果，更重要的是影响到爆破安全。目前已有使用水玻璃-铵盐制作的化学炮泥，虽然可以降低烟尘，但这类炮泥的缺点是容易产生大量的有刺激性气味的气体，尤其在井下密闭的环境中这种气味无法散去，即使在爆破后有害的难闻气体也只能降低50％。严重的影响操作人员的嗅觉灵敏性，影响操作人员的身体健康。同时也存在着生产工艺配比不精确，凝胶稳定性较差，保存时间短，保存条件要求高。胶体中的水容易析出而降低炮泥在爆破中的封堵效果，给安全生产带来隐患。

发明内容：

本发明在于克服背景技术中存在的现有堵塞炮眼的水玻璃-铵盐炮泥炮烟及有害气体含量大影响操作工人嗅觉，危害人体健康及凝胶稳定性较差的问题，而提供了一种凝胶型化学炮泥，该化学炮泥无毒、无味，能够降低瓦斯引燃温度、灭瓦斯烟雾、灭灰尘，减少炮烟，降低有害气体含量，环保安全，凝胶稳定性好，本发明还提供一种化学炮泥制备方法。

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该凝胶型化学炮泥，由以下组分及含量组成：硫酸铝3.0～5.3％、凝胶稳定剂0.5～1.0％、水玻璃15～24％、水69～80％；其中水玻璃的模数为2-4，比重1.30-1.40，所述各组分的含量为重量百分数

所述的凝胶稳定剂为氢氧化钙、氢氧化铝、氧化铁、氢氧化钡和/或稀释的水玻璃溶液。

所述的稀释的水玻璃为水玻璃与水的比例为1∶7。

本发明还提供了一种凝胶型化学炮泥的制备方法，包括下列步骤：

1)、配制硫酸铝溶液：按比例称取硫酸铝、水，将上述组分混合搅拌至完全溶化；

2)、称取凝胶稳定剂，配制作为凝胶稳定剂的稀释的水玻璃溶液：水中加入水玻璃搅拌均匀；

3)、配制水玻璃溶液：水玻璃中加入水，搅拌均匀得到水玻璃溶液；

4)、混合：将步骤(1)及步骤(2)中的硫酸铝溶液及凝胶稳定剂搅拌混合完全，装入包装袋中，然后再向袋中溶液内加入步骤(3)中的水玻璃溶液；

5)、静止成胶：将已装好的包装袋封口，静止放置，4小时后即为成品。

所述的步骤(1)中硫酸铝与水的重量比等于1∶10；所述的步骤(2)中稀释的水玻璃溶液中水玻璃与水的重量比为1∶7；所述的步骤(3)中配制水玻璃溶液中水与水玻璃重量比为2∶1倍。

本发明选定了一种凝胶成胶剂，选定用硫酸铝溶液与水玻璃(水溶性硅酸钠)相互作用产生高容水性的硅-铝凝胶体。采用铝盐(如硫酸铝等)作为硅酸钠胶体的凝结剂，同时配合一种胶体稳定剂，在配置工艺下得到高容水性的凝胶体，用铝盐与水玻璃反应得到的胶体具有胶体结构细密，稳定性好。硅酸钠与硫酸铝的化学反应方程式为：

Na₂SiO₃+A1₂(SO₄)₃+H₂O→mAl(OH)₃·nH₂O+xSiO₂·yH₂O↓+Na₂SO₄

硫酸铝溶液在遇到碱性的硅酸钠后，pH值升高，溶液中水合铝离子Al(H₂O)首先失去一个H+而形成Al(H₂O)₅(OH)²⁺，这些单体离子有强烈的聚合成大分子的趋势。其过程是在两个相邻的铝离子之间形成两个OH^-键桥，把两个分子联接起来，并且增加氢氧根离子和铝离子的浓度，形成OH^-键桥，聚合成大分子的倾向也增加，最终能形成如AI₁₅(H₂O)₂₄(OH)¹²⁺ ₃₆的大分子。该类大分子是含有大量水的白色凝胶体。

硅酸钠与酸性的硫酸铝反应所生成的单分子硅酸不稳定，分子间通过缩合可形成多聚硅酸大分子(即xSiO。·yHzO)。与氢氧化铝大分子相似，硅酸凝胶体中的水也包括有吸附水和结构水，后者是以羟基的形式和硅原子相连的，所以硅酸凝胶体也是含有大量水的半凝固状态的大分子。另外，上述两种大分子还能结合在一起，形成分子量更大的凝胶体，由此可见，用上述凝胶体制成的凝胶型炮泥是由含水量极高的大分子凝胶体组成的；但是，所生成的大分子也是容易进一步的缩合得到容水量很少的硅铝沉淀体，也就是杂质渣子。

筛选了胶体成胶稳定剂，用于调节硫酸铝溶液的成胶性能，主要是通过调节成胶反应速度，和降低胶体凝结剂硫酸铝的酸性，以免反应过快而产生过多的硅铝沉淀(渣子)，而降低了凝结体的容水性能。其用量多少可调节。

本发明采用了一种简便操作而有具有成胶效果好的成胶工艺：先加胶体凝结剂(硫酸铝)和胶体稳定剂，后加成胶主体水玻璃，同时采用在小包装袋中静止放置成胶，以保证成胶环境，PH值缓慢的升高，从而得到高含水容量的硅铝凝胶体。

与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：本发明的凝胶型化学炮泥，提高炸药的爆速，有利于爆炸反应的完全，减少灰尘的生成量；能起到阻化剂的作用，降低瓦斯的引燃温度；减少炸药的半爆和爆燃现象，消除“压死”现像。适用于煤矿打孔放炮用，能灭瓦斯烟雾、灭灰尘；无毒、无味，保质时间长，具有良好的除尘效果，且能够减少炮烟，降低有害气体含量，环保安全、使用方便。胶体稳定时间长，在高含水情况下(产品含水80％)，一般能达到1年以上。与水玻璃-硫酸铵炮泥比，一氧化碳降低66％以上，二氧化氮降低25％以上，粉尘浓度降低64％以上，噪音降低30％，无火花产生。该凝胶型化学炮泥既能满足机械注入连续性要求，又能在炮眼有一定仰角时不往外流淌；提高了爆破安全性、爆破速度、爆破效率和经济效益。对提高煤炭产量，减少煤矿事故的发生，减少矽肺的发病率起到了重要作用。

具体实施方式：

下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明：

表1为制备实施例1-5的配方组成。

表1制备实施例1-5的配方

	硫酸铝	稳定剂	水玻璃	水
					实施例1	4.5	0.5(氢氧化钙)	15	80
实施例2	5.3	1.0(氢氧化钙)	24	69.7
					实施例3	3.5	0.6(稀释的水玻璃)	20.3	75.6
实施例4	5	1(稀释的水玻璃)	24	70
					实施例5	5	1(氢氧化铝)	24	70

结合实施例3的组分及配比，该化学炮泥的配制过程如下：

1)、配制硫酸铝溶液：按比例称取3.5kg硫酸铝及35kg水，将上述组分混合搅拌至完全溶化；

2)、配制作为凝胶稳定剂的稀释的水玻璃溶液0.6kg，搅拌均匀；

3)、配制水玻璃溶液60.9kg，其中水玻璃20.3kg，水40.6kg；搅拌均匀得到水玻璃溶液；

本发明所使用的所有化学品皆为市售。其中水玻璃的模数为2-4，比重1.30-1.40。

将配制好的化学炮泥袋在煤矿试用，应用于炮采面长120m，煤层厚度1.7m，倾角2-3度，爆破采用毫秒雷管和2号煤矿炸药，一次放十几个炮眼，深1.1m，眼间距1.2m，五花眼布置，每眼装2-3卷炸药，装药长2*180mm，黄泥封孔长200mm，凝胶型化学炮泥胶体稳定，采用电动炮泥机注入炮眼，封孔长800mm，在炮采面距放炮地点50-60m处采集气样，测出黄泥炮泥和化学炮泥的有毒气体，从测试化验结果知，本发明的凝胶型化学炮泥与水玻璃-硫酸铵炮泥比，一氧化碳降低66％，二氧化氮降低25％，粉尘浓度降低64％，噪音降低30％，无火花产生。能满足机械注入连续性要求，又能在炮眼有一定仰角时不往外流淌。表2为化学炮泥和黄泥堵口的有毒气体测定结果。

表2化学炮泥和黄泥堵口的有毒气体测定结果

Claims

1.一种凝胶型化学炮泥，由以下组分及含量组成：硫酸铝3.0～5.3％、凝胶稳定剂0.5～1.0％、水玻璃15～24％、水69～80％；其中水玻璃的模数为2-4，比重1.30-1.40，所述各组分的含量为重量百分数。

2.根据权利要求1所述的一种凝胶型化学炮泥，其特征在于：所述的凝胶稳定剂为氢氧化钙、氢氧化铝、氧化铁、氢氧化钡和/或稀释的水玻璃溶液。

3.根据权利要求2所述的一种凝胶型化学炮泥，其特征在于：所述的稀释的水玻璃为水玻璃与水的比例为1∶7。

4.一种如权利要求1所述的凝胶型化学炮泥的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：

5.根据权利要求4所述的凝胶型化学炮泥的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中硫酸铝与水的重量比等于1∶10。

6.根据权利要求4所述的凝胶型化学炮泥的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中稀释的水玻璃溶液中水玻璃与水的重量比为1∶7；

7.根据权利要求4所述的化学炮泥的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中配制水玻璃溶液中水与水玻璃重量比为2∶1倍。