CN104326722B - 一种固硫灰防灭火注浆材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固硫灰防灭火注浆材料及其制备方法，其原料包括固硫灰、水、活性激发剂、粘度改性剂和聚羧酸系减水剂；其中水与固硫灰的质量比为0.8～1.5；活性激发剂为生石灰、硫酸钠和三乙醇胺的混合；粘度改性剂为羟丙基甲基纤维素醚，其加入量为固硫灰质量的0.01～0.20％；聚羧酸系减水剂的加入量为固硫灰质量的0.8～2.0％。本发明将固硫灰制成防灭火材料，解决了固硫灰废弃物堆积占地问题，最大限度的利用固硫灰，变废为宝；本发明价格低廉，且强度高、悬浮性好、凝结时间可调。
Description
技术领域
本发明属于煤矿防灭火注浆材料领域，具体涉及一种固硫灰防灭火注浆材料及其制备方法。
背景技术
矿井火灾是煤矿主要灾害之一，其中煤自然火灾占矿井火灾总数的90％以上。目前我国预防矿井煤自然火灾的方法有很多种，主要包括优化通风系统、注惰性气体、均压、灌注阻化剂、灌注胶凝材料、喷涂防灭火材料等方法，其中注浆防灭火技术是防治煤自然火灾的最主要技术措施之一。
注浆防灭火需要大量的注浆防灭火材料，目前我国煤矿使用的注浆防灭火材料主要由黄泥或粉煤灰添加少量水泥配制。黄泥配制的防灭火材料凝结后强度低且悬浮性差，长距离输送容易堵管。使用粉煤灰配制的防灭火材料各项指标都比较好，但随着我国建设的蓬勃发展，粉煤灰大部分都用在水泥和混凝土当中，同时，由于我国对电厂脱硫的要求，大部分电厂都安装了脱硫装置，电厂排出的都是脱硫灰，粉煤灰的产量逐渐减少、成本逐渐增加。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种固硫灰防灭火注浆材料。
本发明的另一目的在于提供上述固硫灰防灭火注浆材料的制备方法。
本发明的具体技术方案如下：
一种固硫灰防灭火注浆材料，其原料包括固硫灰、水、活性激发剂、粘度改性剂和聚羧酸系减水剂；
其中水与固硫灰的质量比为0.8～1.5；
活性激发剂为生石灰、硫酸钠和三乙醇胺的混合；
粘度改性剂为羟丙基甲基纤维素醚，其加入量为固硫灰质量的0.01～0.20％；
聚羧酸系减水剂的加入量为固硫灰质量的0.8～2.0％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述生石灰的加入量为固硫灰质量的1～30％，硫酸钠的加入量为固硫灰质量的0.1～1.5％，三乙醇胺的加入量为固硫灰质量的0.01～0.2％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述生石灰中活性氧化钙的含量为80～85％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述水与固硫灰的质量比为0.8～1.3。
在本发明的一个优选实施方案中，所述粘度改性剂的加入量为固硫灰质量的0.01～0.15％，粘度为200000mPa.S，羟丙基含量为4.0～12.0％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述聚羧酸系减水剂的加入量为固硫灰质量的0.8～1.5％，其砂浆减水率为20％。
一种上述固硫灰防灭火注浆材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取各组分；
(2)先将1/4～1/2的水与固硫灰搅拌混合均匀后，再加入剩余的水继续搅拌，得固硫灰混悬液；
(3)持续搅拌上述固硫灰混悬液，并依次加入所述活性激发剂、粘度改性剂和聚羧酸系减水剂，各组分加入完毕后再继续搅拌至少5min，即得所述固硫灰防灭火注浆材料。
本发明的有益效果是：
1、固硫灰是煤与固硫剂在循环流化床(CFB)锅炉内经850～900℃燃烧后，在烟道收集到的飞灰。固硫灰中含有活性Al2O3、SiO2与水反应能生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，具有一定的自硬性和火山灰活性，此外，固硫灰中含有游离CaO和硬石膏与水混合后会发生反应生成钙矾石和Ca(OH)2引起结构体积膨胀，同时由于固硫灰微观结构为疏松多孔状，需水量大，流动性差。所以，固硫灰的利用率非常低，而我国每年排出8000万t左右的固硫灰，目前大部分都是采用堆积处理，需要占用大量的土地，本发明将固硫灰制成防灭火材料，解决了固硫灰废弃物堆积占地问题，最大限度的利用固硫灰，变废为宝；
2、本发明的固硫灰防灭火注浆材料使用固硫灰作为主材，价格低廉，且强度高、悬浮性好、凝结时间可调。
具体实施方式
以下通过具体实施方式本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
(1)称取各组分，具体如下：
上述生石灰的活性CaO含量为82％，消解时间为3min；硫酸钠为分析纯，含量为99％以上；三乙醇胺为分析纯，含量为99％以上；上述羟丙基甲基纤维素醚的粘度为200000mPa.S，羟丙基含量为4.0～12.0％；上述聚羧酸系减水剂的砂浆减水率为20％；
(2)先将1/4～1/2的水与固硫灰搅拌混合均匀后，再加入剩余的水继续搅拌，得固硫灰混悬液；
(3)持续搅拌上述固硫灰混悬液，并依次加入生石灰、硫酸钠、三乙醇胺、羟丙基甲基纤维素醚和聚羧酸系减水剂，各组分加入完毕后再继续搅拌6min，即得所述固硫灰防灭火注浆材料。
本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料的2h浆体悬浮浆液面高度为95mm，4h浆体悬浮浆液面高度为88mm，浆体悬浮浆液面高度检测方法是将拌合好的浆体均置于相同烧杯100mm刻度，按规定时间测量浆体沉降高度。本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料在自然干燥环境下的28d抗压强度值为2.7MPa。
实施例2
(1)称取各组分，具体如下：
上述生石灰的活性CaO含量为82％，消解时间为3min；硫酸钠为分析纯，含量为99％以上；三乙醇胺为分析纯，含量为99％以上；上述羟丙基甲基纤维素醚的粘度为200000mPa.S，羟丙基含量为4.0～12.0％；上述聚羧酸系减水剂的砂浆减水率为20％；
(2)先将1/4～1/2的水与固硫灰搅拌混合均匀后，再加入剩余的水继续搅拌，得固硫灰混悬液；
(3)持续搅拌上述固硫灰混悬液，并依次加入生石灰、硫酸钠、三乙醇胺、羟丙基甲基纤维素醚和聚羧酸系减水剂，各组分加入完毕后再继续搅拌5min，即得所述固硫灰防灭火注浆材料。
本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料的2h浆体悬浮浆液面高度为93mm，4h浆体悬浮浆液面高度为83mm，浆体悬浮浆液面高度检测方法是将拌合好的浆体均置于相同烧杯100mm刻度，按规定时间测量浆体沉降高度。本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料在自然干燥环境下的28d抗压强度值为2.4MPa。
实施例3
(1)称取各组分，具体如下：
上述生石灰的活性CaO含量为82％，消解时间为3min；硫酸钠为分析纯，含量为99％以上；三乙醇胺为分析纯，含量为99％以上；上述羟丙基甲基纤维素醚的粘度为200000mPa.S，羟丙基含量为4.0～12.0％；上述聚羧酸系减水剂的砂浆减水率为20％；
(2)先将1/4～1/2的水与固硫灰搅拌混合均匀后，再加入剩余的水继续搅拌，得固硫灰混悬液；
(3)持续搅拌上述固硫灰混悬液，并依次加入生石灰、硫酸钠、三乙醇胺、羟丙基甲基纤维素醚和聚羧酸系减水剂，各组分加入完毕后再继续搅拌5min，即得所述固硫灰防灭火注浆材料。
本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料的2h浆体悬浮浆液面高度为90mm，4h浆体悬浮浆液面高度为81mm，浆体悬浮浆液面高度检测方法是将拌合好的浆体均置于相同烧杯100mm刻度，按规定时间测量浆体沉降高度。本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料在自然干燥环境下的28d抗压强度值为1.9MPa。
实施例4
(1)称取各组分，具体如下：
上述生石灰的活性CaO含量为82％，消解时间为3min；硫酸钠为分析纯，含量为99％以上；三乙醇胺为分析纯，含量为99％以上；上述羟丙基甲基纤维素醚的粘度为200000mPa.S，羟丙基含量为4.0～12.0％；上述聚羧酸系减水剂的砂浆减水率为20％；
(2)先将1/4～1/2的水与固硫灰搅拌混合均匀后，再加入剩余的水继续搅拌，得固硫灰混悬液；
(3)持续搅拌上述固硫灰混悬液，并依次加入生石灰、硫酸钠、三乙醇胺、羟丙基甲基纤维素醚和聚羧酸系减水剂，各组分加入完毕后再继续搅拌5min，即得所述固硫灰防灭火注浆材料。
本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料的2h浆体悬浮浆液面高度为93mm，4h浆体悬浮浆液面高度为84mm，浆体悬浮浆液面高度检测方法是将拌合好的浆体均置于相同烧杯100mm刻度，按规定时间测量浆体沉降高度。本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料在80℃高温养护48h之后，拿出在自然干燥环境下养护28d抗压强度值为6.6MPa。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (6)
1.一种固硫灰防灭火注浆材料，其特征在于：其原料包括固硫灰、水、活性激发剂、粘度改性剂和聚羧酸系减水剂；
其中水与固硫灰的质量比为0.8～1.5；
活性激发剂为生石灰、硫酸钠和三乙醇胺的混合，生石灰的加入量为固硫灰质量的1～30％，硫酸钠的加入量为固硫灰质量的0.1～1.5％，三乙醇胺的加入量为固硫灰质量的0.01～0.2％；
粘度改性剂为羟丙基甲基纤维素醚，其加入量为固硫灰质量的0.01～0.20％；
聚羧酸系减水剂的加入量为固硫灰质量的0.8～2.0％。
2.如权利要求1所述的一种固硫灰防灭火注浆材料，其特征在于：所述生石灰中活性氧化钙的含量为80～85％。
3.如权利要求1所述的一种固硫灰防灭火注浆材料，其特征在于：所述水与固硫灰的质量比为0.8～1.3。
4.如权利要求1所述的一种固硫灰防灭火注浆材料，其特征在于：所述粘度改性剂的加入量为固硫灰质量的0.01～0.15％，粘度为200000mPa.S，羟丙基含量为4.0～12.0％。
5.如权利要求1所述的一种固硫灰防灭火注浆材料，其特征在于：所述聚羧酸系减水剂的加入量为固硫灰质量的0.8～1.5％，其砂浆减水率为20％。
6.一种权利要求1至5中任一权利要求所述的固硫灰防灭火注浆材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)称取各组分；
(2)先将1/4～1/2的水与固硫灰搅拌混合均匀后，再加入剩余的水继续搅拌，得固硫灰混悬液；
(3)持续搅拌上述固硫灰混悬液，并依次加入所述活性激发剂、粘度改性剂和聚羧酸系减水剂，各组分加入完毕后再继续搅拌均匀，即得所述固硫灰防灭火注浆材料。
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