CN105545349A - 一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是针对于现有无机盐阻化剂存在的问题，提供了一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂，属于煤矿技术领域。该阻化剂为含有氯化镁、氯化锰、亚硝酸钠和葡萄糖酸钠的水溶液。较好的，阻化剂为含有质量浓度0.08-2％氯化镁、0.03-0.1％氯化锰、0.01-0.05％亚硝酸钠和0.03-0.1％葡萄糖酸钠的水溶液。其制备方法为，按比例称取氯化镁、氯化锰、亚硝酸钠和葡萄糖酸钠，加入到水中，搅拌至全部溶解。该阻化剂原料来源方便，制作方便，阻化效果好，并且具有防腐蚀的能力。
Description
技术领域
本发明属于煤矿技术领域，具体涉及一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂及其制备方法。
背景技术
煤炭自燃火灾是威胁煤矿安全生产的主要灾害之一，因此，矿井的防灭火问题一直是科研的攻克重点。喷洒灌注阻化剂是一种针对煤炭自燃采取的防灭火措施，对控制并减少矿井火灾、瓦斯爆炸等重大恶性事故的发生，特别是对提高矿井对内因火灾的防范具有重要的理论和现实意义，同时该措施在煤炭的加工、仓储及运输方面也具有广阔的应用前景。
煤的自燃是一个非常复杂的物理化学变化过程，煤的自燃是煤与氧复合作用的结果。由于煤自燃过程和矿井开采过程的复杂性，专家在煤自燃机理理论和有效预防技术方面进行了大量研究。针对煤炭自燃主要采取的防灭火措施有：黄泥灌浆、喷洒灌注阻化剂(针对不同媒质，灌注不同阻化剂)和易自燃空间灌注惰性气体(二氧化碳、氮气)。
黄泥灌浆就其阻燃机理来说，主要在于隔绝空气，阻止煤炭氧化和吸热降温，抑制氧化的发展；喷洒灌注阻化剂：对于喷洒灌注阻化剂的阻燃机理，人们研究得已经很多，主要有吸水盐类的液膜隔氧降温学说、提高反应物之间活化能的副催化学说和将封堵浮煤裂隙、减少漏风及副催化作用相结合的凝胶阻化学说；灌注惰性气体(二氧化碳、氮气)：灌注惰性气体阻止煤炭自然氧化的机理很简单，就是冲淡浮煤堆放空间的氧气浓度，当氧气浓度下降到一定程度(小于7％)时，煤体表面的循环氧化自由基链式反应将会中止，从而起到阻止煤炭自燃的目的。
在喷洒灌注阻化剂方面，已经研究出了多种阻化剂或阻化材料如氯化镁、氯化钙、氯化钠等无机盐。吸水盐类阻化剂对煤样的阻化作用，主要是由于阻化剂起到了隔氧降温的作用。具体解释为无机盐吸水液阻化剂的阻化机理为：①物理作用：阻化剂水溶液吸附在煤表面以后，吸附了空气中的水分并能侵入到煤的裂隙中和覆盖在煤的表面，并将煤炭颗粒的空隙堵住，以此隔绝空气；同时这些吸水性很强的药剂，能使煤体长期处于含水潮湿状态，水在蒸发时的吸热降温作用使煤体在低温氧化时温度不能升高，从而抑制了煤的自热和自燃。②化学作用的负催化作用：有自燃倾向性的煤中，有一种易于被空气低温氧化的活性物质。在煤与氧化学反应中，反应进行的难易和快慢主要决定于反应物之间活化能的大小和活性分子之间的有效碰撞几率。煤内有阻化剂CaCl2和MgCl2等药剂存在时，阻化剂分子和煤表面的活性物质分子之间相互吸引，破坏了表面自由力场，促使氧原子恢复到分子状态，提高了反应的活化能，也减少了反应物分子之间的有效碰撞机会，使氧化反应速度受到抑制，起到了一种负催化作用。③配位作用：煤中加入阻化剂后，阻化剂中的金属离子如：Mg2+、Ca2+等比氧更容易吸附煤分子中的N、S、P原子形成配合物，从而降低了煤分子中活性基团与氧反应的活性，起到阻化惰化作用。
虽然现有无机盐型阻化剂虽然成本低，制作方便，但是，长期喷洒无机盐类阻化剂，会腐蚀井下的金属管路和设备，会影响阻化剂的使用效果。
发明内容
本发明的目的是针对于现有无机盐阻化剂存在的问题，提供了一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂及其制备方法。该阻化剂原料来源方便，制作方便，阻化效果好，并且具有防腐蚀的能力。
一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂，为含有质量浓度0.08-2％氯化镁、质量浓度0.03-0.1％氯化锰、0.01-0.05％亚硝酸钠和0.03-0.1％葡萄糖酸钠的水溶液；
较好的，阻化剂为含有0.2-2％氯化镁、0.05％氯化锰、0.01-0.03％亚硝酸钠和0.06-0.08％葡萄糖酸钠的水溶液；
最优的，阻化剂为含有1％氯化镁、0.05％氯化锰、0.01％亚硝酸钠和0.06％葡萄糖酸钠的水溶液。
上述预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂可应用在预防煤炭自燃领域中。
上述预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂的制备方法为，按上述比例称取氯化镁、氯化锰、亚硝酸钠和葡萄糖酸钠，加入到水中，搅拌至全部溶解。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1、本发明的阻化剂原料来源方便，制作方便；
2、本发明的阻化剂阻化效果好，并且具有防腐蚀的能力。
具体实施方式
实施例1
防腐蚀阻化剂，含0.08wt％氯化镁、0.03wt％氯化锰、0.01wt％亚硝酸钠和0.03wt％葡萄糖酸钠的水溶液。
该阻化剂的制备方法为，称取8g氯化镁、3g氯化锰、1g亚硝酸钠和3g葡萄糖酸钠，加入到10KG水中，搅拌至全部溶解。
实施例2
防腐蚀阻化剂，含2wt％氯化镁、0.1wt％氯化锰、0.05wt％亚硝酸钠和0.1wt％葡萄糖酸钠的水溶液。
该阻化剂的制备方法同实施例1。
实施例3
防腐蚀阻化剂，含0.2wt％氯化镁、0.05wt％氯化锰、0.01wt％亚硝酸钠和0.06wt％葡萄糖酸钠的水溶液。
该阻化剂的制备方法同实施例1。
实施例4
防腐蚀阻化剂，含2wt％氯化镁、0.05wt％氯化锰、0.05wt％亚硝酸钠和0.08wt％葡萄糖酸钠的水溶液。
该阻化剂的制备方法同实施例1。
实施例5
防腐蚀阻化剂，含1wt％氯化镁、0.05wt％氯化锰、0.01wt％亚硝酸钠和0.06wt％葡萄糖酸钠的水溶液。
该阻化剂的制备方法同实施例1。
实施例6
防腐蚀阻化剂，含2wt％氯化镁、0.05wt％氯化锰、0.01wt％亚硝酸钠和0.06wt％葡萄糖酸钠的水溶液。
该阻化剂的制备方法同实施例1。
实施例7
防腐蚀阻化剂，含1wt％氯化镁、0.05wt％氯化锰、0.05wt％亚硝酸钠和0.06wt％葡萄糖酸钠的水溶液。
该阻化剂的制备方法同实施例1。
实施例8
防腐蚀阻化剂，含1wt％氯化镁、0.05wt％氯化锰、0.03wt％亚硝酸钠和0.06wt％葡萄糖酸钠的水溶液。
该阻化剂的制备方法同实施例1。
实施例9
防腐蚀阻化剂，含1wt％氯化镁、0.05wt％氯化锰、0.01wt％亚硝酸钠和0.08wt％葡萄糖酸钠的水溶液。
该阻化剂的制备方法同实施例1。
实施例10
防腐蚀阻化剂，含0.5wt％氯化镁、0.05wt％氯化锰、0.03wt％亚硝酸钠和0.06wt％葡萄糖酸钠的水溶液。
该阻化剂的制备方法同实施例1。
实施例11
防腐蚀阻化剂，含1.5wt％氯化镁、0.05wt％氯化锰、0.03wt％亚硝酸钠和0.07wt％葡萄糖酸钠的水溶液。
该阻化剂的制备方法同实施例1。
应用实验：
1、耐腐蚀实验
根据中华人民共和国煤炭工业部1997-12-30批准，煤矿防火用阻化剂通用技术条件MT/T700-1997，对实施例1～11制备的阻化剂进行腐蚀率测定，结果见表1。
表1、不同防腐蚀阻化剂的腐蚀率
由表1可以看出，亚硝酸钠含量为0.01wt％、葡萄糖酸钠含量为0.06wt％的阻化剂抗腐蚀效果最好。
2、阻燃实验
取11份500mg某矿的煤样，分别加入实施例1～11制备的阻化剂0.5ml，搅拌均匀后放入30℃恒温水浴中保温120h后，用水冲洗过滤，再置入真空干燥箱中干燥24h，将处理过的煤样利用热重分析仪进行着火活化能的测定，结果见表2。
表2、不同防腐蚀阻化剂的着火活化能
| 阻化剂 | E(kJ/mol) |
| 未加阻化剂 | 81.58 |
| 实施例1 | 96.45 |
| 实施例2 | 92.61 |
| 实施例3 | 104.23 |
| 实施例4 | 116.85 |
| 实施例5 | 130.18 |
| 实施例6 | 115.18 |
| 实施例7 | 129.33 |
| 实施例8 | 129.51 |
| 实施例9 | 128.87 |
| 实施例10 | 115.18 |
| 实施例11 | 121.11 |
由表2可以看出，氯化镁含量为1wt％、氯化锰含量为0.05wt％的阻化剂着火活化能最高，阻化效果最好。
3、实施例5的阻燃实验
取在双鸭山矿区不同地点的9个煤样，研磨至65μm以下，加入实施例5制备的阻化剂，按照应用试验2的方法测定不同煤样的着火活化能，结果见表3。
表3、不同煤样加入阻化剂前后的着火活化能对比
由表3可以看出，氯化镁含量为1％、氯化锰含量为0.05％、亚硝酸钠含量为0.01％、葡萄糖酸钠含量为0.06％的阻化剂有很好的阻化性能。
Claims (6)
1.一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂，其特征在于，为含有氯化镁、氯化锰、亚硝酸钠和葡萄糖酸钠的水溶液。
2.根据权利要求1所述的一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂，其特征在于，所述阻化剂为含有质量浓度0.08-2％氯化镁、0.03-0.1％氯化锰、0.01-0.05％亚硝酸钠和0.03-0.1％葡萄糖酸钠的水溶液。
3.根据权利要求1所述的一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂，其特征在于，所述阻化剂为含有质量浓度0.2-2％氯化镁、0.05％氯化锰、0.01-0.03％亚硝酸钠和0.06-0.08％葡萄糖酸钠的水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂，其特征在于，所述阻化剂为含有质量浓度1％氯化镁、0.05％氯化锰、0.01％亚硝酸钠和0.06％葡萄糖酸钠的水溶液。
5.根据权利要求1～4所述的一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂，其特征在于，在预防煤炭自燃领域中的应用。
6.权利要求1～4所述的一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂的制备方法，其特征在于，按比例称取氯化镁、氯化锰、亚硝酸盐和葡萄糖酸盐，加入到水中，搅拌至全部溶解。
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