CN103306711B - 一种预防煤粉自燃的复合阻化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预防煤粉自燃的复合阻化剂及其制备方法，其主要成分为30%～50%碳酸盐、30%～50%胺盐、0%～10%防老剂、5%～15%卤化物。其制备方法是先将卤化物和防老剂于常温下进行粗混均匀后，再在混合物中添加碳酸盐和胺盐，再次混合均匀，即得复合阻化剂。该类阻化剂在使用时不增加煤粉的水分，具有低成本、无毒的特性。本发明的阻化剂以物理化学方式作用，使用前将各组分按一定质量配比均匀混合添加至煤粉中，操作方便，阻化效果优良，具有广阔的应用前景。

Description

一种预防煤粉自燃的复合阻化剂及其制备方法

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防止煤粉自燃的复合阻化剂及其制备方法。

技术背景

我国石油、天然气较为匮乏，煤炭资源丰富，长期以来煤炭一直是我国的能源支柱产业。我国的煤炭资源分布极不均匀，呈现出“北多南少”、“西多东少”的特点；且资源分布区域偏离能源消费重心区，各地区煤炭品种和质量差异较大，因此煤炭的运输问题显得极为重要。目前随着采煤机械化程度的增加，末煤的运输比例增大，随着水煤浆炉前成浆燃烧技术的普及，煤粉的运输也日益频繁起来。

根据固体界面作用：在固体表面上的质点受到相内质点的拉力，所处力场不平衡，会产生过剩能量，即表面自由焓。因此，固体常能或多或少地把周围介质内的分子、原子或离子吸附到其表面上。不平衡的力场由于吸附作用而得到补偿，使得固体表面的自由焓降低。所以，在一定温度和压力下，固体表面可自动吸附那些降低其表面自由焓(即界面张力)的物质。暴露于空气中的煤体表面自动吸附空气中的氧分子，放出与降低表面自由焓相当的能量，具有自发产生热量的属性。

煤自燃是自然界存在的一种客观现象，已经存在了数百万年。自燃不但严重危害煤储藏和运输设备的安全，而且造成了资源的浪费和严重的环境污染问题。煤粉在运输及堆积储藏过程中的自燃预防也显得尤为重要。

理论上，煤具有自发产生热量的属性。具有自燃倾向性的煤在破碎的状态下与氧气接触相互作用，产生的热量能大量积蓄，出现冒烟和发火的现象叫煤的自燃发火。通过人为的减小煤的氧化速度和增大散热强度，便可以延长煤的自燃发火期。

自20世纪60年代以来，国内外对煤炭自燃阻化技术进行了不少的研究和试验，现有的阻化技术主要是针对煤层的开采过程，主要有无机盐类和凝胶类，均起物理阻化效果，未能从实质上预防煤的自燃发火。而化学阻燃的成本又相对较高。

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。

本发明的目的是通过以下具体技术方案来实施的：

一种预防煤粉自燃的复合阻化剂，该复合阻化剂由下述质量百分比的原料制备而成：

优选地，所述碳酸盐碳为碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸氢钙中的一种或两种。

优选地，所述胺盐为碳酰二胺、磷酸二胺中的一种或两种。

优选地，所述卤化物为氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化铵或溴化铵中的一种或两种。

优选地，所述防老剂为防老剂264、防老剂2246、防老剂4010、防老剂MB或防老剂rd中的一种或两种。

相应地，本发明还提供了所述预防煤粉自燃的复合阻化剂的制备方法，包括下述步骤：

将质量百分比为5％～15％卤化物和0％～10％防老剂于常温下进行粗混均匀后，再将质量百分比为30％～50％碳酸盐、30％～50％胺盐添加至上述混合物中，再次混合均匀，即得复合阻化剂。

在本方法中采取了碳酸盐分解吸热，可以降低煤粉温度，释放出二氧化碳等惰性气体，驱赶氧气，稀释了氧气浓度。在多种气体共存的情况下，二氧化碳更快地吸附于煤体表面，形成包裹层，进而对煤氧复合作用起到有效的阻化效果，抑制煤的氧化自燃。卤化物易潮解，可以吸收碳酸盐的分解产物，形成凝胶包裹在煤粉表面，隔绝氧气，可与煤分子发生取代作用和络合作用而生成稳定链环，增加了煤分子的稳定性，提高了煤与氧反应的活化能，抑制了煤分子的氧化断裂。煤粉在低温下与氧气发生作用产生活性分子和活性自由基，胺盐可与这些活性分子、活性自由基发生化学反应，消耗了煤表面的活性基团，降低了煤的氧化活性，从而中断煤氧化反应的自由基反应链。铵盐中的游离氨同时挥发出来，可与煤中-OH基发生反应，生成稳定的大分子，阻止氧化反应的继续。防老剂加速了煤氧化的链转移反应，使其形成稳定的物质，如将煤中的腐植酸等易燃成分化合成稳定的物质如苯羧酸等，消除了自动催化作用。

该类阻化剂在使用时不增加煤粉的水分，具有低成本、无毒的特性。本发明的阻化剂在使用前将各组分按一定质量配比均匀混合添加至煤粉中，操作简单，使用方便，阻化效果优良，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明工艺流程示意图。

图2是本发明实施例1阻化剂对煤粉温度的影响曲线图。

图3(a)和图3(b)是阻化剂对煤粉自燃阻化效果实测曲线图。

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：

将质量百分比为5％～15％卤化物和0％～10％防老剂于常温下进行粗混均匀后，再将质量百分比为30％～50％碳酸盐、30％～50％胺盐添加至上述混合物中，再次混合均匀，即得复合阻化剂。

上述卤化物为氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化铵或溴化铵中的一种或两种。

上述防老剂为防老剂264、防老剂2246、防老剂4010、防老剂MB或防老剂rd中的一种或两种。

上述碳酸盐碳为碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸氢钙中的一种或两种。

上述胺盐为碳酰二胺、磷酸二胺中的一种或两种。

如图1所示，本发明方法中先将包括氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化铵或溴化铵中的一种或两种的卤化物与包括防老剂264、防老剂2246、防老剂4010、防老剂MB或防老剂rd中的一种或两种的防老剂混合，是将材料中用量相对小的材料混合后，再在上述混合物中添加包括碳酰二胺、磷酸二胺中的一种或两种的胺盐和碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸氢钙中的一种或两种的碳酸盐，该两种材料的用量相对较大，这样混合能够节省时间。

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：

称取重量百分比为10％的氯化钠和10％的防老剂264在常温下进行粗混均匀后，将40％的碳酸氢钠、40％的碳酰二胺添加至上述混合物中，再次混合均匀，即得复合阻化剂。

然后将制备好的阻化剂按照重量百分比为0.3％的比例添加至60℃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2所示，得其阻化剂对煤粉温度的影响。

实施例2：

称取重量百分比为7％的氯化钙和8％的氯化铵、2％的防老剂2246和3％的防老剂rd在常温下进行粗混均匀后，将50％的碳酸氢铵、30％的磷酸二胺添加至上述混合物中，再次混合均匀，即得复合阻化剂。

然后将制备好的阻化剂按照质量比为0.1％的添加量添加至煤粉中，置于XK型自燃发火实验台，对其自燃发火过程中各气体进行实时检测。如图3(a)和图3(b)所示。

实施例3：

称取重量百分比为2％的氯化镁和3％的溴化铵在常温下进行混合，本实施例不添加防老剂，将20％的碳酸氢钙、25％的碳酸氢铵和30％的碳酰二胺和20％的磷酸二胺添加至上述混合物中，再次混合均匀，即得复合阻化剂。

然后将制备好的阻化剂按照质量比为0.6％的添加量添加至煤粉中，在张家峁进行吨袋工业实验，煤粉安全储藏6个月，没有自燃。

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 (2)

1.一种预防煤粉自燃的复合阻化剂，其特征在于，该复合阻化剂由下述质量百分比的原料制备而成：

所述碳酸盐为碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或两种；

所述胺盐为碳酰二胺、磷酸二胺中的一种或两种；

所述卤化物为氯化钠、氯化钙或氯化铵中的一种或两种；

所述防老剂为防老剂264、防老剂2246或防老剂rd中的一种或两种。

2.一种基于权利要求1所述的预防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：

将质量百分比为10％～15％卤化物和5％～10％防老剂于常温下进行粗混均匀后，再将质量百分比为40％～50％碳酸盐、30％～40％胺盐添加至上述混合物中，再次混合均匀，即得复合阻化剂。