CN103306710A - 一种防止煤粉自燃的复合阻化剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止煤粉自燃的复合阻化剂及其制备方法，其主要成分为A组分：70%～90%的渗透液、10%～30%的过氧化物、B组分无机盐。A组分和B组分按照重量比为1:1.5～3的配比配合作为复合阻化剂使用。其制备方法是先将渗透剂配置成水溶液，再将过氧化物溶解至渗透液中搅拌得到阻化剂A组分；再配合B组分无机盐使用。该复合阻化剂具有低成本、无毒的特性。使用时将阻化剂A组分和B组分一同均匀加至煤粉中操作简单，阻化效果优良，具有广阔的应用前景。

Description

一种防止煤粉自燃的复合阻化剂

技术领域

本发明涉及一种复合阻化剂，特别是一种适用于煤炭行业的预防煤粉自燃的复合阻化剂。

技术背景

煤体发生自燃主要是由煤氧复合作用放出热量而引起的，主要经历了物理吸附、化学吸附、形成中间过渡产物、产物分解4个阶段。整个煤自燃过程就似一个链式反应，一环套一环，只要其中一环断开，整个反应就会终止。在煤氧复合过程中，煤在低温下与氧的作用最初以物理吸附为主，物理吸附达到平衡后则以化学吸附为主，化学吸附过程对煤自燃的影响最为重要，它既是物理吸附的延续，又是化学反应自动加速的准备。

利用阻化剂防治煤自燃，是国内外煤矿常用的防灭火技术之一。物理阻化是通过改变煤或其环境的物理条件如煤的破碎度、漏氧量和蓄热条件等来防治煤自燃，随着阻化剂的消耗、流失或物理条件的破坏，其阻化效果也将逐渐消失；化学阻化是预先破坏或减少煤中氧化反应活性较高的结构来防止煤自燃，是不可逆的，只要目标煤体没有变，其阻化效果就一直存在。理论上可以说化学阻化剂具有无限延长阻化衰退期的功能。

每一类阻化剂都是通过改变煤自燃条件中的一个或几个来达到阻化目的。阻化剂的使用效果有好有坏，但不管是哪一种阻化剂都不可能完全破坏煤的自燃条件。也就是说现在还没有一种阻化剂能彻底地防止煤自燃，而只能是延迟煤的自燃过程。因此在煤自燃防治过程中，需要采取综合防治手段，才能更好地预防煤炭自燃。物理阻化剂和化学阻化剂的的复配效果要比其单独使用或物-物及化-化复配效果好。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤炭行业防止煤粉自燃的复合阻化剂，该阻化剂能够有效地防止煤粉的自燃，其阻化效果好，制备方法简单，成本低，适合在储藏煤粉、运输煤粉的场合使用。

本发明是通过以下具体技术方案来实施的：

一种防止煤粉自燃的复合阻化剂，该复合阻化剂由下述A组分和B组分按照重量比为1:1.5～3的配比构成：

其中，A组分按照重量份数计：

渗透剂      70%～90%；

过氧化物    10%～30%；

B组分为无机盐。

优选地，所述无机盐为氯化钠、氯化镁、氯化铵、溴化铵、硫酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钙、碳酸氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵中的一种或多种。

优选地，所述渗透剂十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、二丁酸二辛酯磺酸钠、氨基磺酸钠、耐碱渗透剂AEP98中的一种或多种。

优选地，所述渗透剂按照重量比为0.1～3：99.9～97的比例与水混合。

优选地，所述过氧化物为过碳酸钠、过碳酸钾、过碳酰胺、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或多种。

相应地，本发明还提供了一种防止煤粉自燃的复合阻化剂的制备方法，包括下述步骤：

将渗透剂配成0.1%～3%的水溶液，称取重量百分比为70%～90%渗透剂溶液，再将重量百分比为10%～30%的过氧化物溶解到上述渗透剂溶液中，搅拌均匀后即得A组分；

将A组分和B组无机盐分按照重量比为1:1.5～3比例配合作为复合阻化剂使用。

本发明中，复合阻化剂中的液相以水化膜的形式充斥在煤体微孔隙中，使煤体呈湿物料状态，减少煤体和氧气的接触，减缓了煤氧化反应速度，抑制了煤氧化学反应。阻化剂的加入可使煤长时间保水呈湿物料状态。其阻化剂中的水分在蒸发时可以吸收大量的热量，作用于煤自燃过程的第一阶段，吸收煤炭在低温缓慢氧化阶段所放出的热量，起到降温的作用，减少煤堆的升温速率，使得低温下的热量难以积聚。无机盐吸热放出惰性气体生成玻璃层覆盖于煤体表面，隔绝了煤氧的接触。过氧化物促进了煤自燃过程第二、三阶段的反应，减少了活性基团的数量，生成较稳定的过渡产物，提高煤与氧的低温反应难度，提高了煤氧复合反应的壁垒。

煤中含有大量活性基团，活性结构种类繁多，数量不一；但均具有强还原性结构，易被氧化。过氧化物溶于水，具有强氧化性，可将部分活性结构氧化，生产稳定的醚及小部分羧酸和醇类，降低其还原性，使得煤与氧气的反应活性降低。煤发生化学吸附后，形成过氧化物过渡中间产物，然后过氧化物发生分解。煤经氧化物作用后直接生成过氧化物过渡中间产物，缓慢可控释放热量，并且减小小分子可燃气体（C_xH_y）的数量及生成速度，降低了燃烧强度，减少热量生成，反过来又抑制了煤氧化学反应。

附图说明

图1是本发明实施例1阻化剂对煤粉温度的影响曲线图。

图2（a）、图2（b）和图2（c）是实施例2阻化剂对煤粉自燃阻化效果曲线图。

图3的本发明阻化剂对储藏煤粉的温度影响曲线图。

具体实施方式

下面给出本发明的复合阻化剂的具体制备方法，但不限于下述实施方式。

本发明方法包括下述步骤：

将渗透剂配成0.1%～3%的水溶液，称取重量百分比为70%～90%渗透剂溶液，再将重量百分比为10%～30%的过氧化物溶解到上述渗透剂溶液中，搅拌均匀后即得A组分；

将A组分和B组分无机盐按照重量比为1:1.5～3配合作为复合阻化剂使用。

上述无机盐为氯化钠、氯化镁、氯化铵、溴化铵、硫酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钙、碳酸氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵中的一种或多种。

上述渗透剂十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、二丁酸二辛酯磺酸钠、氨基磺酸钠、耐碱渗透剂AEP98中的一种或多种。

上述渗透剂按照重量比为0.1～3：99.9～97的比例与水混合。

上述过氧化物为过碳酸钠、过碳酸钾、过碳酰胺、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或多种。

下面通过具体实施例进一步说明本发明的实施方式。

实施例1：

将十二烷基磺酸钠配成0.1%的水溶液，称取重量百分比为70%十二烷基磺酸钠溶液，再将重量百分比为30%的过碳酸钠溶解到上述渗透剂溶液中，搅拌均匀后即得A组分；

然后将制备好的A组分和B组分氯化钠按照重量比为1：1.5的比例添加至40℃的煤粉中，对其温度进行实时监测，并与空白样进行对照。如图1所示，得其阻化剂对煤粉温度的影响。

实施例2：

将脂肪醇聚氧乙烯醚配成0.3%的水溶液，称取重量百分比为80%脂肪醇聚氧乙烯醚溶液，再将重量百分比为10%的过硫酸钠和10%的过硫酸钾溶解到上述渗透剂溶液中，搅拌均匀后即得A组分；

然后将制备好的A组分和B组分氯化铵按照重量比为1：2.0的比例添加至煤粉中，置于XK型自然发火实验台，对其自然发火过程中各气体进行实时检测。如图2（a）、图2（b）和图2（c）所示。

实施例3：

将二丁酸二辛酯磺酸钠、氨基磺酸钠配成0.2%的水溶液，分别称取重量百分比为45%二丁酸二辛酯磺酸钠、45%氨基磺酸钠水溶液，再将重量百分比为5%的过碳酰胺、5%的过硫酸铵溶解到上述渗透剂溶液中，搅拌均匀后即得A组分；

然后将制备好的A组分和B组分碳酸氢钠和磷酸氢二铵按照重量比为1：3.0的比例添加至煤粉中，煤粉为独立的吨袋包装，煤粉包装后于张家峁煤矿的露天煤厂堆积囤放。对袋煤的中心温度进行实时监测，得其阻化剂对储藏煤粉的温度影响，如图3所示。

以上所述，是本发明阻化剂的组成和具体实施过程。最后要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明。本发明所采用的结构，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或等同替换，那么这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种防止煤粉自燃的复合阻化剂，其特征在于，该复合阻化剂由下述A组分和B组分按照重量比为1:1.5～3的配比构成：

其中，A组分按照重量份数计：

渗透剂      70%～90%；

过氧化物    10%～30%；

B组分为无机盐。

2.根据权利要求1所述的防止煤粉自燃的复合阻化剂，其特征在于，所述无机盐为氯化钠、氯化镁、氯化铵、溴化铵、硫酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钙、碳酸氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的防止煤粉自燃的复合阻化剂，其特征在于，所述渗透剂十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、二丁酸二辛酯磺酸钠、氨基磺酸钠、耐碱渗透剂AEP98中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的防止煤粉自燃的复合阻化剂，其特征在于，所述渗透剂按照重量比为0.1～3：99.9～97的比例与水混合。

5.根据权利要求1所述的防止煤粉自燃的复合阻化剂，其特征在于，所述过氧化物为过碳酸钠、过碳酸钾、过碳酰胺、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或多种。

6.一种基于权利要求1所述的防止煤粉自燃的复合阻化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

将渗透剂配成0.1%～3%的水溶液，称取重量百分比为70%～90%渗透剂溶液，再将重量百分比为10%～30%的过氧化物溶解到上述渗透剂溶液中，搅拌均匀后即得A组分；

将A组分和B组无机盐分按照重量比为1:1.5～3比例配合作为复合阻化剂使用。

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