CN104164271B - 一种防止煤炭自燃的阻燃剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防止煤炭自燃的阻燃剂，包括固体吸收基土和液体隔氧膜，其中所述固体吸收基土由以下组分组成，按照所述固体吸收基土的总重量计：2份石灰粉，2份粘土，1份煤粉，1份木炭；其中所述液体隔氧膜以下组分组成，按照所述液体隔氧膜的总重量计：40份榆树浆反应液，5份渗透剂，4份活性氧化锌，1份淀粉原浆；所述固体吸收基土与所述液体隔氧膜的质量之比为3:4-8。

Description

一种防止煤炭自燃的阻燃剂及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种防止煤炭在堆放、存储过程中自燃的阻燃剂的配制方法。

背景技术：

煤炭自燃，是煤炭开采、储运过程中普遍存在的一种现象， 它是煤炭与空气中的氧气发生氧化作用引发的自动燃烧现象，是一个自加速的氧化放热反应。首先，氧分子与煤炭表面的活性官能团发生物理、化学反应，使煤炭温度缓慢上升，随着温度的升高，促使煤的氧化反应加速，并释放大量反应热，这些热量在煤体内部积聚起来，最终导致了煤炭的自燃。煤炭自燃不仅威胁到人们的生民财产安全，同时，也会对环境造成立体式的污染，因此，控制煤炭自燃刻不容缓。

影响煤炭堆储自燃的因素有：水份、通风率、颗粒细度、挥发份、温度等，其中，煤炭含水量太高，水份蒸发时从外界吸收大量的热量，这些热量会被煤炭吸收存储，再加之煤炭自身颗粒大小所形成的堆放间隙和堆储场地的通风情况，使得煤堆温度上升引发自燃。

目前，控制煤炭自燃的常见方法主要有：惰性气体封闭式窒息灭火、固化材料隔氧灭火、阻化剂隔氧灭火等多种灭火手段，总结上述几种方法，不难发现，此类方法都是通过隔断氧气实现的防自燃目的，虽然能防止自燃，但是适用性不强，控制成本较大，预防时效相对较短。

发明内容：

为克服上述问题，本发明涉及一种防止煤炭在堆放、存储过程中自燃的阻燃剂的配制方法，是一种利用隔热、隔氧基土吸附阻燃剂从而达到隔氧防止自燃的技术。

本技术涉及的煤炭阻燃剂，主要依据光热效应和影响煤炭自燃的主要因素，采用隔氧阻热基土和表面活性控制剂相结合的方式形成煤炭阻燃剂，实现对长期堆放、存储煤炭自燃现象的控制。从生产成本和环保角度讲，具有良好的效果。

本发明提供一种防止煤炭自然的阻燃剂，包括固体吸收基土和液体隔氧膜，其中所述固体吸收基土由以下组分组成，按照所述固体吸收基土的总重量计：2份石灰粉，2份粘土，1份煤粉，1份木炭；其中所述液体隔氧膜由以下组分组成，按照所述液体隔氧膜的总重量计：40份榆树浆反应液，5份渗透剂，4份活性氧化锌，1份淀粉原浆；所述固体吸收基土与所述液体隔氧膜的质量之比为3:4-8。

优选，所述的渗透剂为非离子型表面活性剂。

优选，所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

优选，所述的木炭为高热值木炭，高热值木炭的热值至少为150兆焦/千克。

优选，所述的榆树浆反应液的制备方法为：榆树皮和自来水按照质量比为1:5，置于恒温加热设备加热熬制，得到粘度为35-70 mPa.s的榆树浆反应液。

优选，所述的榆树浆反应液的制备方法具体为：原料为榆树皮100Kg和自来水500Kg，经恒温加热设备在100℃恒温加热1h，得到粘度为35-70 mPa.s的榆树浆反应液。

本发明还提供所述一种防止煤炭自然的阻燃剂的制备方法，第一步所述固体吸收基土的制备如下：（1）原料配备，按照所述固体吸收基土的总重量计：分别称取2份石灰粉，2份粘土，1份煤粉，1份木炭，得到混合物A；（2）混合粉碎，按照上述步骤（1）的比例配制后，将所述混合物A加入到粉碎机进行粉碎，粉碎粒度尺寸控制在10mm~20mm之间，得到粉碎料A；（3）振动筛选，将所述的粉碎料A转入振动给料筛，对所述的粉碎料A进行粒度筛选，利用振动给料筛的高频振动促进充分混合；得到的过筛料A的粒度尺寸控制在10mm以下；（4）混合球磨，将所述的过筛料A送入混合型球磨机，混合型球磨机对过筛料A进行进一步混合和粉碎，最终球磨粉碎粒度为±1.5mm，得到球磨料A；（5）防尘上料，将所述的球磨料A输送到防尘上料机，保持匀速上料；（6）旋式洒料，由所述防尘上料机来的所述球磨料A进入旋式洒料机，经过所述旋式洒料机上配备的防尘喷雾器，喷洒到成品储罐；第二步所述液体隔氧膜的制备如下：（1）榆树浆反应液的制备，选取榆树皮1质量份，选取自来水5重量份，均置于粘结液制备炉，在所述粘结液制备炉内经恒温加热熬制，加热温度为100℃，加热时间为1h，得到粘度为35-70 mPa.s的榆树浆反应液；（2）淀粉原浆的加入，将步骤（1）得到的所述榆树浆反应液继续加热，将温度调整到150℃，加入0.1份的淀粉原浆，在150℃继续熬制1.5h；（3）冷却，熬制好的浆液由输送泵转入粘结液降温塔，将浆液温度冷却到室温，测的粘度为40-55mPa.s即为冷却结束；（4）浆液冷却至室温后，由渗透剂储存罐向阻燃剂混合反应塔输送，在所述阻燃剂混合反应塔内，加入4份的活性氧化锌，然后输送至液体隔氧膜反应塔，在液体隔氧膜反应塔内进行搅拌反应，搅拌的转速为50r/s，搅拌时间为15分钟，然后在80r/s的搅拌速度下继续搅拌40分钟，得到浆液粘度为50±5mPa.s，温度为28±5℃，乳白色的液体隔氧膜，液体隔氧膜输送至耐压存储罐，再由耐压存储罐送至涡轮增压泵，由液体隔氧膜喷射器，喷洒到所述成品储罐中，在成品储罐中，与所述第一步所得的所述固体吸收基土进行喷洒混合，控制所述固体吸收基土与所述液体隔氧膜的质量之比为3:4-8。

优选，将所述成品储罐的所述阻燃剂喷洒在煤炭堆外表面，控制喷洒总厚度为30-50mm。

优选，将所述第一步所得的所述固体吸收基土进行喷洒在煤炭堆外表面，控制所述固体吸收基土的喷洒厚度为30-50mm，然后将所述第二步所得的所述液体隔氧膜进行喷洒，喷洒在所述固体吸收基土的外表面。

具体的固体吸收基土配置方法及流程：

①    按照一吨煤所需的阻化剂用量作为参考，利用本技术实现防自燃的吸收基土用量需求约为300Kg，实际用量可根据煤堆高度和面积进行计算。配制300Kg吸收基土主要由100Kg石灰粉、100Kg粘土、50Kg煤粉（末煤）和50Kg高热值木炭。

（1）、粘土具有良好的可塑性、结合性、触变性和收缩性，能很好的络合基土的其他成份，因此选择粘土具有重要的作用。

（2）、石灰石化学性质比较活跃，根据它的化学活性，可以起到多重作用，可以脱出煤堆中的水份，防止煤炭含水过多，依据光热效应，改变每对表面覆盖色，减少露天存储煤堆的自然热量吸附、更为重要的是，在燃烧过程中，可以起到很好的脱硫效果。

（3）、本技术中涉及到的基土含有高热值木炭，高热值木炭是采用（ZL201310114574.7）技术生产的产品，它具有良好的空隙结构，吸附能力强，发热量高，与末煤混合配制，增强了吸附基土的比重，使吸附基土受自然环境影响较小，能起到很好的隔氧层固定效果。

②    基土按照上述比例配制后，混合粉碎，粉碎后的混合基土，便于后续球磨机磨制基土细粒。粉碎粒度尺寸控制在10mm~20mm之间。

③    经粉碎机粉碎后的基土混料，转入振动给料筛，一方面可以对粉碎后的基土进行粒度筛选，另一方面，振动给料筛振动频率高，可以促进基土成份充分混合。

④    筛选后粒度合格的基土进入混合球磨机，混合球磨机对基土进行终极混合和粉碎，最终粉碎粒度为±1.5mm，基土的粒度大小决定了附着力度和阻化剂吸收强度，因此，应当严格控制基土的粉碎粒度。

⑤    研磨粒度并混合均匀达标后，经过防尘上料机转入旋式洒料机，由于经过多个工序的加工，加之吸附基土粒度较小，为了避免在传送过程中造成粉尘污染，全程喷射水雾，在喷射防尘水雾的同时，应当注意吸附基土的湿度，以免影响对阻化剂的吸收，因此，喷洒温湿度应该控制在25±6℃、15%±5%rh范围内。

液体隔氧膜配制方法

按照300Kg吸附基土500Kg的阻化剂剂量进行配比，配制500Kg阻化剂分别需要400Kg由榆树皮熬制的榆树浆反应液、50KgJFC渗透剂、40Kg活性氧化锌和10Kg淀粉原浆，具体配制步骤如下：

①    榆树皮100KG和自来水500Kg，经100℃恒温加热1h后，调整温度至150℃，并加入10Kg淀粉原浆熬制1.5h，测得粘度达标，且浆液色泽呈棕色即为合格。

②    熬制好的浆液经过阀门后，由输送泵转入冷却塔，将浆液温度冷却到石文，测的粘度为40-55mPa.s即为冷却成功。

③    浆液冷却至室温后，由渗透剂储存罐向阻燃剂混合反应塔输送，与此同时，向塔内加入40Kg活性氧化锌溶液，启动反应塔搅拌器，50r/s搅拌15分钟，80r/s搅拌40分钟，测的浆液粘度为50±5mPa.s、温度为28±5℃、阻化剂颜色呈乳白色即为合格。

④    合格后的阻化剂经由阀门流入耐压存储罐，存储并待使用。

本技术涉及的煤炭阻燃剂，主要依据光热效应和影响煤炭自燃的主要因素，采用隔氧阻热基土和表面活性控制剂相结合的方式形成煤炭阻燃剂，实现对长期堆放、存储煤炭自燃现象的控制。从生产成本和环保角度讲，具有良好的效果。

附图说明：

图1：本发明的煤炭阻燃剂的制备流程示意图

具体实施方式：

下面通过实施例进一步阐述和理解本发明。

实施例1

一种防止煤炭自燃的阻燃剂的制备方法，第一步所述固体吸收基土的制备如下：（1）原料配备，按照所述固体吸收基土的总重量计：分别称取2份石灰粉，2份粘土，1份煤粉，1份木炭，得到混合物A；（2）混合粉碎，按照上述步骤（1）的比例配制后，将所述混合物A加入到粉碎机进行粉碎，粉碎粒度尺寸控制在20mm，得到粉碎料A；（3）振动筛选，将所述的粉碎料A转入振动给料筛，对所述的粉碎料A进行粒度筛选，利用振动给料筛的高频振动促进充分混合；得到的过筛料A的粒度尺寸控制在80mm；（4）混合球磨，将所述的过筛料A送入混合型球磨机，混合型球磨机对过筛料A进行进一步混合和粉碎，最终球磨粉碎粒度为±1.5mm，得到球磨料A；（5）防尘上料，将所述的球磨料A输送到防尘上料机，保持匀速上料；（6）旋式洒料，由所述防尘上料机来的所述球磨料A进入旋式洒料机，经过所述旋式洒料机上配备的防尘喷雾器，喷洒到成品储罐；第二步所述液体隔氧膜的制备如下：（1）榆树浆反应液的制备，选取榆树皮1质量份，选取自来水5重量份，均置于粘结液制备炉，在所述粘结液制备炉内经恒温加热熬制，加热温度为100℃，加热时间为1h，得到粘度为50 mPa.s的榆树浆反应液；（2）淀粉原浆的加入，将步骤（1）得到的所述榆树浆反应液继续加热，将温度调整到150℃，加入0.1份的淀粉原浆，在150℃继续熬制1.5h；（3）冷却，熬制好的浆液由输送泵转入粘结液降温塔，将浆液温度冷却到室温，测的粘度为55mPa.s即为冷却结束；（4）浆液冷却至室温后，由渗透剂储存罐向阻燃剂混合反应塔输送，在所述阻燃剂混合反应塔内，加入4份的活性氧化锌，然后输送至液体隔氧膜反应塔，在液体隔氧膜反应塔内进行搅拌反应，搅拌的转速为50r/s，搅拌时间为15分钟，然后在80r/s的搅拌速度下继续搅拌40分钟，得到浆液粘度为50mPa.s，温度为28±5℃，乳白色的液体隔氧膜，液体隔氧膜输送至耐压存储罐，再由耐压存储罐送至涡轮增压泵，由液体隔氧膜喷射器，喷洒到所述成品储罐中，在成品储罐中，与所述第一步所得的所述固体吸收基土进行喷洒混合，控制所述固体吸收基土与所述液体隔氧膜的质量之比为3:5。

实施例2

一种防止煤炭自燃的阻燃剂的制备方法，第一步所述固体吸收基土的制备如下：（1）原料配备，按照所述固体吸收基土的总重量计：分别称取2份石灰粉，2份粘土，1份煤粉，1份木炭，得到混合物A；（2）混合粉碎，按照上述步骤（1）的比例配制后，将所述混合物A加入到粉碎机进行粉碎，粉碎粒度尺寸控制在10mm，得到粉碎料A；（3）振动筛选，将所述的粉碎料A转入振动给料筛，对所述的粉碎料A进行粒度筛选，利用振动给料筛的高频振动促进充分混合；得到的过筛料A的粒度尺寸控制在10mm以下；（4）混合球磨，将所述的过筛料A送入混合型球磨机，混合型球磨机对过筛料A进行进一步混合和粉碎，最终球磨粉碎粒度为±1.5mm，得到球磨料A；（5）防尘上料，将所述的球磨料A输送到防尘上料机，保持匀速上料；（6）旋式洒料，由所述防尘上料机来的所述球磨料A进入旋式洒料机，经过所述旋式洒料机上配备的防尘喷雾器，喷洒到成品储罐；第二步所述液体隔氧膜的制备如下：（1）榆树浆反应液的制备，选取榆树皮1质量份，选取自来水5重量份，均置于粘结液制备炉，在所述粘结液制备炉内经恒温加热熬制，加热温度为100℃，加热时间为1h，得到粘度为40 mPa.s的榆树浆反应液；（2）淀粉原浆的加入，将步骤（1）得到的所述榆树浆反应液继续加热，将温度调整到150℃，加入0.1份的淀粉原浆，在150℃继续熬制1.5h；（3）冷却，熬制好的浆液由输送泵转入粘结液降温塔，将浆液温度冷却到室温，测的粘度为45mPa.s即为冷却结束；（4）浆液冷却至室温后，由渗透剂储存罐向阻燃剂混合反应塔输送，在所述阻燃剂混合反应塔内，加入4份的活性氧化锌，然后输送至液体隔氧膜反应塔，在液体隔氧膜反应塔内进行搅拌反应，搅拌的转速为50r/s，搅拌时间为15分钟，然后在80r/s的搅拌速度下继续搅拌40分钟，得到浆液粘度为55mPa.s，温度为29℃，乳白色的液体隔氧膜，液体隔氧膜输送至耐压存储罐，再由耐压存储罐送至涡轮增压泵，由液体隔氧膜喷射器，喷洒到所述成品储罐中，在成品储罐中，与所述第一步所得的所述固体吸收基土进行喷洒混合，控制所述固体吸收基土与所述液体隔氧膜的质量之比为3:4。

实施例3

下面具体说明实施煤炭堆喷洒的方式之一，在煤堆堆放前，需对堆放地域地面清除杂物，填充平整，该基土与隔氧基土为同一基土，用量根据煤炭堆储量决定，堆放于上的煤炭，经机械或者人工排险，消除煤炭塌落危险，并做防尘处理。然后利用本技术中所涉及到的旋转式洒料机均匀喷洒于煤堆表面，喷洒期间，由防尘喷雾器辅助喷洒水雾，不但起到防尘效果，也为吸附基土增强了吸附能力。均匀喷洒完毕后，存储于耐压存储罐的液体隔氧膜经由涡轮增压泵，均匀向吸附基土表层喷洒，覆盖煤堆表面厚度为30mm的吸附基土充分湿润且粘结后，实现了煤炭的自燃预防和控制，阻燃剂和吸附基土喷洒完毕后，煤堆长期处于吸附基土板壳的保护，降低了来自太阳照射和环境变化的温度，阻化剂和吸附基土一体式并存，增加了吸附基土的强度和密度，阻隔了来自外界的空气，充分实现了煤炭的自燃预防控制。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1. 一种防止煤炭自燃的阻燃剂，其特征在于，包括固体吸收基土和液体隔氧膜，其中所述固体吸收基土由以下组分组成，按照所述固体吸收基土的总重量计：2份石灰粉，2份粘土，1份煤粉，1份木炭；其中所述液体隔氧膜由以下组分组成，按照所述液体隔氧膜的总重量计：40份榆树浆反应液，5份渗透剂，4份活性氧化锌，1份淀粉原浆；所述固体吸收基土与所述液体隔氧膜的质量之比为3:4-8；所述的榆树浆反应液的制备方法为：榆树皮和自来水按照质量比为1:5，置于恒温加热设备加热熬制，得到粘度为35-70 mPa.s的榆树浆反应液。

2. 如权利要求1所述的阻燃剂，其特征在于，所述的渗透剂为非离子型表面活性剂。

3. 如权利要求2所述的阻燃剂，其特征在于，所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

4. 如权利要求1所述的阻燃剂，其特征在于，所述的木炭为高热值木炭，高热值木炭的热值为150兆焦/千克。

5.  如权利要求1所述的阻燃剂，其特征在于，所述的榆树浆反应液的制备方法具体为：原料为榆树皮100Kg和自来水500Kg，经恒温加热设备在100℃恒温加热1h，得到粘度为35-70 mPa.s的榆树浆反应液。

6. 如权利要求1-5任一项所述的阻燃剂的制备方法，其特征在于，第一步所述固体吸收基土的制备如下：（1）原料配备，按照所述固体吸收基土的总重量计：分别称取2份石灰粉，2份粘土，1份煤粉，1份木炭，得到混合物A；（2）混合粉碎，按照上述步骤（1）的比例配制后，将所述混合物A加入到粉碎机（1）进行粉碎，粉碎粒度尺寸控制在10mm~20mm之间，得到粉碎料A；（3）振动筛选，将所述的粉碎料A转入振动给料筛（2），对所述的粉碎料A进行粒度筛选，利用振动给料筛的高频振动促进充分混合；得到的过筛料A的粒度尺寸控制在10mm以下；（4）混合球磨，将所述的过筛料A送入混合型球磨机（3），混合型球磨机对过筛料A进行进一步混合和粉碎，最终球磨粉碎粒度为±1.5mm，得到球磨料A；（5）防尘上料，将所述的球磨料A输送到防尘上料机（4），保持匀速上料；（6）旋式洒料，由所述防尘上料机来的所述球磨料A进入旋式洒料机（5），经过所述旋式洒料机上配备的防尘喷雾器（6），喷洒到成品储罐（7）；第二步所述液体隔氧膜的制备如下：（1）榆树浆反应液的制备，选取榆树皮1质量份，选取自来水5重量份，均置于粘结液制备炉（8），在所述粘结液制备炉内经恒温加热熬制，加热温度为100℃，加热时间为1h，得到粘度为35-70 mPa.s的榆树浆反应液；（2）淀粉原浆的加入，将步骤（1）得到的所述榆树浆反应液继续加热，将温度调整到150℃，加入0.1份的淀粉原浆，在150℃继续熬制1.5h；（3）冷却，熬制好的浆液由输送泵（9）转入粘结液降温塔（10），将浆液温度冷却到室温，测的粘度为40-55mPa.s即为冷却结束；（4）浆液冷却至室温后，由渗透剂储存罐（11）向阻燃剂混合反应塔（12）输送，在所述阻燃剂混合反应塔内，加入4份的活性氧化锌，然后输送至液体隔氧膜反应塔（13），在液体隔氧膜反应塔内进行搅拌反应，搅拌的转速为50r/s，搅拌时间为15分钟，然后在80r/s的搅拌速度下继续搅拌40分钟，得到浆液粘度为50±5mPa.s，温度为28±5℃，乳白色的液体隔氧膜，液体隔氧膜输送至耐压存储罐（14），再由耐压存储罐送至涡轮增压泵（15），由液体隔氧膜喷射器（16），喷洒到所述成品储罐中，在成品储罐中，与所述第一步所得的所述固体吸收基土进行喷洒混合，控制所述固体吸收基土与所述液体隔氧膜的质量之比为3:4-8。

7. 权利要求6所述方法制得的阻燃剂的应用方法，其特征在于，将所述成品储罐的所述阻燃剂喷洒在煤炭堆外表面，控制喷洒总厚度为30-50mm。

8. 权利要求7所述方法制得的阻燃剂的应用方法，其特征在于，将所述第一步所得的所述固体吸收基土进行喷洒在煤炭堆外表面，控制所述固体吸收基土的喷洒厚度为30-50mm，然后将所述第二步所得的所述液体隔氧膜进行喷洒，喷洒在所述固体吸收基土的外表面。