CN102993615A - 一种防灭火胶体材料、制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防灭火胶体材料，由高吸水树脂30～100份，无机高吸附性粉料25～75份，悬浮剂1～3份，分散润湿剂1～6份混合制成，本发明的胶体材料采用灌注或喷洒的形式用于煤层自燃的防治，在治理矿井煤层自燃方面，具有灭火、降温效果明显，便于施工，安全环保的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种防灭火材料，尤其涉及防灭火胶体材料，用于防治煤矿煤层自燃。
背景技术
我国煤炭资源丰富，大小煤田遍布于全国各地，煤炭也是我国的最主要能源，在能源结构中占据主导地位，煤炭在我国能源结构中的这种主体地位未来几十年不会改变。因此煤炭工业是我国的基础产业，其健康、稳定、持续地发展是关系到国家能源安全的重大问题。然而，随着我国煤炭产量不断增加，新建、扩建矿井增多和开采强度、开采深度增大，矿井防灭火问题显得尤为突出。由于煤矿自然条件复杂，自然发火的矿井范围广，数量多，并且据不完全统计，我国自燃或存在自燃危险的矿井已占到60％以上，煤炭自燃而引起的火灾占矿井火灾总数的90％以上，煤矿每年由于自燃造成的直接和间接经济损失近百亿元，煤炭自燃已成为制约我国煤炭工业高产高效的主要灾害之一。
经过多年的发展和应用，煤矿防灭火的方法较多，常用的防灭火材料及方法有：灌浆、均压、阻化剂、氮气防灭火技术等，这些方法和技术在抑制煤层自燃火灾中起到了很大作用，但也存在一些局限性：第一，注水、灌浆和喷阻化剂等方法由于重力的作用，浆液不能在高处存积，难以扑灭高处大面积火源，且由于不能有效地降低煤块内部的温度，火灾复燃也就很频繁；第二，注氮、注惰性泡沫灭火，需要封闭严而且气体热容小，吸收煤体内部热值有限。因此，灭火周期长，复燃概率也高。
此外，目前公开的高分子防灭火凝胶类或高分子复混材料，由于其一般采用单一的高分子高吸水树脂或其复合材料未采用辅助其溶水的助剂，在使用过程中，高分子高吸水树脂类防灭火材料在溶水成为凝胶时容易形成结团的不溶物，造成了较大的浪费。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种能够快速形成均匀无结团的防灭火胶体材料，具有灭火、降温效果明显，便于施工，安全环保的特点，能够有效提高材料的有效利用率，相应的本发明还提供了所述胶体材料的制备方法和用途。
为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：
一种防灭火胶体材料，由高吸水树脂和无机高吸附性粉料按下述重量份混合制成：高吸水树脂30～100份，无机高吸附性粉料25～75份，悬浮剂1～3份，分散润湿剂1～6份。
相比传统的部分仅使用高分子化合物和无机料所制成的复混胶体灭火材料，本发明的胶体材料使用了悬浮剂和分散润湿剂，能够有效改善胶体材料分散的均匀度，显著加快使用时的凝胶形成时间，提高防灭火效果。
在本发明的进一步详述和具体实施中，本发明公开了所用的各种成分的优选类型，以便更好、更清楚的说明本发明，然而这种详细描述并不构成对本发明的特别限制，不依靠这些细节信息而采用本发明技术领域其他通用的化学材料，只要其符合本发明上述对各组成成分名称所做的限定，依旧属于本发明的保护范围。
在本发明中，所述高吸水树脂为聚丙烯酸盐，优选的是聚丙烯酸钠。
在本发明中，所述的无机高吸附性粉料为硅藻土、高岑土等，优选的是硅藻土，与传统的膨润土等相比，硅藻土具有更高的吸附性和分散粒度，与聚丙烯酸钠能够产生显著的协同作用，对高吸水树脂快速溶水形成均匀凝胶起辅助作用。具有更好的防灭火效果。
在本发明中，所述分散润湿剂为粉末状聚乙二醇脂类，能够辅助无机高吸附性粉料和高吸水树脂更好的快速溶水形成均匀凝胶起作用。
在本发明中，所述的悬浮剂为聚丙烯酰胺。
相应的，本发明提供了防灭火胶体材料的制备方法，包括下述步骤：将所需重量份的高吸水树脂、无机高吸附性粉料、悬浮剂以及润湿分散剂在混料机中混合15分钟，得到分散均匀的粉状产品，加以包装。
进一步的，本发明还提供了防灭火胶体材料在用于防治煤层自燃的应用，具体的使用方法为将粉状产品按照规定的吸水倍率与水混合，搅拌形成凝胶(具体的搅拌时间随组成不同稍有差异，本发明的胶体材料在2-3min即可形成凝胶)，采用灌注或喷洒的形式用于煤层自燃的防治。
其中，按照高吸水树脂与高吸附性粉料的不同混合比例，产品与水的混合比例为1∶200～1∶60。
申请人进行的实验显示，本发明的胶体材料在使用过程中能在2～3分钟内形成均匀无结团的凝胶材料，灭火、降温效果明显，便于施工，安全环保，显著提高了材料的有效利用率。
具体实施方式
实施例1
本实施例的防灭火胶体材料，其高吸水树脂混合重量份为100份，高吸附性粉料的混合重量份为25份，悬浮剂的混合重量份为3份，分散润湿剂的混合重量份为6份；按照制备方法在混合机中混合15分钟后，得到的防灭火材料与水按照1∶200的重量比例进行混合，得到防灭火胶体材料，其性能特点如表1所示。
实施例2
本实施例的防灭火胶体材料，其高吸水树脂混合重量份为60份，高吸附性粉料的混合重量份为45份，悬浮剂的混合重量份为2份，分散润湿剂的混合重量份为4份；按照制备方法在混合机中混合15分钟后，得到的防灭火材料与水按照1∶120的重量比例进行混合，得到防灭火胶体材料，其性能特点如表1所示。
实施例3
本实施例的防灭火胶体材料，其高吸水树脂混合重量份为30份，高吸附性粉料的混合重量份为75份，悬浮剂的混合重量份为1份，分散润湿剂的混合重量份为1份；按照制备方法在混合机中混合15分钟后，得到的防灭火材料与水按照1∶60的重量比例进行混合，得到防灭火胶体材料，其性能特点如表1所示。
表1
| 性能指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 吸水倍率 | 200倍 | 120倍 | 60倍 |
| 成胶时间 | 2～3分钟 | 2～3分钟 | 2～3分钟 |
| PH值 | 7 | 7 | 7 |
| 覆盖效果 | 良好 | 良好 | 良好 |
其中，所述成胶时间为本发明胶体材料终凝时间，在实验中发现，初凝时间通常在30s左右。上述数据显示了本发明胶体材料凝胶迅速，并且吸水倍率高，具有良好的覆盖效果(均符合煤矿安全标准MT113中对于阻燃性能的要求)。
上述实施例仅用于说明本发明具体可采用的实现方式，并非对本发明构成限定。在理解本发明实质的基础上所进行的变更、替换、增减等均属于本发明的保护范围，本发明保护范围涵盖于权利要求及其等同变换。
Claims (9)
1.一种防灭火胶体材料，其特征在于，由高吸水树脂和无机高吸附性粉料按下述重量份混合制成：高吸水树脂30～100份，无机高吸附性粉料25～75份，悬浮剂1～3份，分散润湿剂1～6份。
2.根据权利要求1所述的防灭火胶体材料，其特征在于，所述的高吸水树脂为聚丙烯酸钠。
3.根据权利要求1所述的防灭火胶体材料，其特征在于，所述的无机高吸附性粉料为硅藻土。
4.根据权利要求1所述的防灭火胶体材料，其特征在于，所述分散润湿剂为粉末状聚乙二醇脂类。
5.根据权利要求1所述的防灭火胶体材料，其特征在于，所述的悬浮剂为聚丙烯酰胺。
6.一种防灭火胶体材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：将所需重量份的高吸水树脂、无机高吸附性粉料、悬浮剂以及润湿分散剂在混料机中混合15分钟，得到分散均匀的粉状产品，加以包装。
7.防灭火胶体材料在用于防治煤层自燃的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，使用方法为将粉状产品按照规定的吸水倍率与水混合，搅拌形成凝胶，采用灌注或喷洒的形式用于煤层自燃的防治。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述吸水倍率为产品与水的混合比例1∶200～1∶60。
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