CN104803652A - 一种新型煤矿防火堵漏胶体材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型煤矿防火堵漏胶体材料，涉及防火材料领域，该材料由基料和胶凝剂组成，最大的优点是只需把复合材料加水即可成胶，无需将硅酸钠粉末和其它材料分别稀释后再混合，工艺及其简单，价格低廉。该材料可对松散煤体进行化学吸附，抑制煤氧反应过程中自由基链式反应，起到良好的阻化效果，形成的凝胶浆状具有一定的粘度，能起到堵漏作用，保水率在86.6％以上，不污染井下环境，具有明显的市场竟争优势。

Description

一种新型煤矿防火堵漏胶体材料
技术领域
本发明涉及防火材料领域，更具体地说，本发明涉及一种新型煤矿防火堵漏胶体材料。
背景技术
我国煤矿自然发火非常严重，据不完全统计，我国每年因煤矿自然发火所造成的煤炭损失高达5～6千万吨，半数以上的国有煤矿均存在火灾危险，全年发火500多次，其中煤层自然火灾占火灾总数的96.5％。国有重点煤矿仍残存火区200多处，占煤层火灾总数的44.9％，冻结煤炭总量4千多万吨，造成直接和间接经济损失50多亿元。煤层的自燃不但会产生CO、SO2等有害气体，而且时常还会引发瓦斯爆炸等重大事故，使工人的生命健康受到严重威胁，给国家造成巨大的资源损失。
现有技术中的煤矿防火堵漏胶体材料使用水玻璃和胶凝剂制备凝胶。现有技术中的胶体材料使用高分子树脂、无机添加料等制备胶体材料。现有技术中的此种胶体材料有以下不足：
1、凝胶在形成过程中会产生大量的氨气，可造成巷道空气质量的严重恶化，氨气与作业人员的体液或水结合后，形成具有一定腐蚀性的氨水，造成作业人员的眼睛、口腔和呼吸器官发生碱性灼伤，危害作业人员的身体健康，影响矿井的安全生产。
2、强腐蚀性。磷酸、盐酸、小苏打等材料对人体伤害极大。
3、工艺复杂，水玻璃需要单独稀释，然后再与其它材料水溶液混合，容易造成材料浪费，运输和存储麻烦。
4、保水效果不佳，采用氢氧化钙等无机盐材料，容易形成大量沉淀物，胶体干瘪较快。
5、成本较高。单一的高分子树脂材料成本近万元，推广困难。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种无毒无味、高保水率且工艺简单的新型煤矿防火堵漏胶体材料。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种煤矿防火堵漏胶体材料，主要含有基料和胶凝剂，其特征在于：基料为硅酸钠粉末或硅酸钾粉末和阴离子聚丙烯酰胺的混合物，胶凝剂采用Lewis酸(+2价和+3价金属离子组成)，柠檬酸(citric acid，2C6H8O7.H2O)，硫酸镁(magnesium sulphate，MgSO4)混合而成。
基料和胶凝剂的重量配比为：基料为7～15份，胶凝剂为3～7份，余量为水。其特征是基料中各组分的重量是：硅酸钠粉末或硅酸钾粉末7～14份，阴离子聚丙烯酰胺0～1份。其特征是胶凝剂中各组分的重量是：+2价和+3价金属离子组成的Lewis酸2.5～5份，柠檬酸0.5～1份，硫酸镁0～1份。
优选的，所述基料和胶凝剂的重量配比为：基料为7～15份，胶凝剂为3～7份，余量为水。
优选的，所述基料中各组分的重量配比是：硅酸钠粉末或硅酸钾粉末7～14份，阴离子聚丙烯酰胺0～1份。
优选的，所述胶凝剂中各组分的重量配比是：Lewis酸2.5～5份，柠檬酸0.5～1份，硫酸镁0～1份。
优选的，所述Lewis酸是由+2价和+3价金属离子组成的。
优选的，所述柠檬酸为结晶水柠檬酸，其化学式为2C6H8O7.H2O。
有益效果：本发明的煤矿中防止煤炭自燃的新型煤矿防火堵漏胶体材料，比现有技术的凝胶阻化剂有如下明显的优越性：
1.工艺简单，无需将基料和胶凝剂分别稀释再混合，降低施工强度和材料浪费；
2.形成的胶体材料既可以呈浆状，具有良好的流动性，又能成块状，封堵快捷；
3.对松散煤体进行化学吸附，抑制煤氧反应过程中自由基链式反应，起到良好的阻化效果；
4.其保水率在86.6％以上，固水时间长；
5.成胶时间10s～30min，可控范围广；
6.无毒、无味，不污染井下环境；
7.价格远低于高分子材料，具有明显的市场优势。
具体实施方式
实施例1：
一种新型煤矿防火堵漏胶体材料，其特征在于，该新型煤矿防火堵漏胶体材料由基料和胶凝剂组成，基料为硅酸钠粉末，胶凝剂采用+2价和+3价金属离子组成的Lewis酸、柠檬酸、硫酸镁，将所有组分混合后加水。
基料和胶凝剂的重量配比为：基料为14份，胶凝剂为5份，余量为水。
基料中各组分的重量是：硅酸钠粉末14份。
胶凝剂中各组份的重量是：Lewis酸4份、柠檬酸1份。
实施例2：
一种新型煤矿防火堵漏胶体材料，其特征在于，该新型煤矿防火堵漏胶体材料由基料和胶凝剂组成，基料为硅酸钾粉末，胶凝剂采用+2价和+3价金属离子组成的Lewis酸、柠檬酸，将所有组分混合后加水。
基料和胶凝剂的重量配比为：基料为13份，胶凝剂为4份，余量为水。
基料中各组分的重量是：硅酸钾粉末12份，阴离子聚丙烯酰胺1份。
胶凝剂中各组份的重量是：Lewis酸2份、柠檬酸1份、硫酸镁1份。
实施例3：
一种新型煤矿防火堵漏胶体材料，其特征在于，该新型煤矿防火堵漏胶体材料由基料和胶凝剂组成，基料为硅酸钠粉末，胶凝剂采用+2价和+3价金属离子组成的Lewis酸、柠檬酸，将所有组分混合后加水。
基料和胶凝剂的重量配比为：基料为12份，胶凝剂为3份，余量为水。
基料中各组分的重量是：硅酸钠粉末12份。
胶凝剂中各组份的重量是：Lewis酸2份、柠檬酸1份。
经过以上工艺处理后，分别对样品进行检测，测量结果如下：
检测项目 保水率/％ 成胶时间/min 吸煤能力
实施例1 89.2 0.5 较好，保持块状
实施例2 90.6 7 良好，流动性强
实施例3 91.4 10 良好
通过上述3个实施例，由上表中三组数据可知，当使用实施例3生产出的胶体材料保水率最高，当使用实施例1生产的胶体材料成胶时间最短。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及实施方式内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种新型煤矿防火堵漏胶体材料，其特征在于，该新型煤矿防火堵漏胶体材料由基料和胶凝剂组成，其中，基料的成分为硅酸钠粉末或硅酸钾粉末和阴离子聚丙烯酰胺，胶凝剂的成分为Lewis酸、柠檬酸、硫酸镁，所有组分不用分类，直接混合加水，也可将基料和胶凝剂分开加水混合后总和在一起。
2.按照权利要求1所述的新型煤矿防火堵漏胶体材料，其特征在于：所述基料和胶凝剂的重量配比为：基料为7～15份，胶凝剂为3～7份，余量为水。
3.按照权利要求1所述的新型煤矿防火堵漏胶体材料，其特征在于：所述基料中各组分的重量配比是：硅酸钠粉末或硅酸钾粉末7～14份，阴离子聚丙烯酰胺0～1份。
4.按照权利要求1所述的新型煤矿防火堵漏胶体材料，其特征在于：所述胶凝剂中各组分的重量配比是：Lewis酸2.5～5份，柠檬酸0.5～1份，硫酸镁0～1份。
5.按照权利要求1或4所述的Lewis酸，其特征在于：所述Lewis酸是由+2价和+3价金属离子组成的。
6.按照权利要求1或4所述的柠檬酸，其特征在于：所述柠檬酸为结晶水柠檬酸，其化学式为2C6H8O7.H2O。
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