CN106118795B - 一种防止煤炭自燃复合阻化剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止煤炭自燃复合阻化剂的制备方法，属于阻化剂制备技术领域。本发明通过海泡石经煅烧，与硼酸钠溶液混合改性，加入丙烯酸、玉米油等混合反应，出料过滤得滤渣，经洗涤干燥过夜，与酵母粉混合浸泡于葡萄糖溶液中，静置杀菌后加入碳酸氢钠混合，过滤滤渣风干粉碎制得阻化剂。本发明的有益效果是：本发明制备步骤简单，成本低，阻化率高于其他阻化剂15..6%以上；所得产品可与煤表面的活性基团充分结合，渗透率高，阻化寿命比其他阻化剂延长了2～3周。

Description

一种防止煤炭自燃复合阻化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种防止煤炭自燃复合阻化剂的制备方法，属于阻化剂制备技术领域。

背景技术

我国煤炭资源丰富，产量和消费量居世界前列，但大约75%的开采煤层存在自然发火危险。煤炭自燃造成巨大的经济损失、人员伤亡，并严重污染环境。所以，防止煤矿煤炭自燃尤为重要。煤的自燃，是指煤在没有外来热源的情况下，由于自身氧化积热，使煤的温度升高，达到煤的自燃着火点而发生燃烧的现象。目前，较常用的抑制煤炭自燃方法有注水、灌浆、漏风封堵、阻化剂、均压、惰性气体、凝胶等防灭火技术。其中阻化剂防灭火技术在抑制煤炭自燃中得到了广泛应用，并取得良好效果。阻化剂又称阻燃剂，是抑制煤氧结合、降低煤氧化活性以阻止氧化和防止煤炭自燃的化学药剂。它通过吸水隔氧作用、保湿降温作用、吸热作用、覆盖活性中心作用、抑制或中断链反应作用、惰性气体窒息作用等机理协同发挥，抑制了煤的自热和自燃。目前常用的防止煤炭自燃阻化剂有抗氧化类、粉末状阻化剂这类阻化剂有碳酰二胺、硼酸二胺、磷酸二胺、防老剂A、氨基甲酸脂等，主要是化学阻化作用。阻化剂与煤在低温下生成的活性分子和活性自由基发生化学反应，从而中断煤氧化反应的自由基反应链，达到阻止煤氧化自燃的目的。粉末状阻化剂还具有吸水隔氧、分解的惰性气体稀释氧气等作用来防止煤自燃发火。但由于其不溶于水，分散度低，不能与煤表面的活性基团充分结合，渗透率低，阻化效果较差，阻化寿命短。复合阻化剂，具有代表性的是DDS系列复合水溶液阻化剂，它是由海藻类水解的天然聚合物、阴离子表面活性剂和阻化剂(铵盐)组成的。每一种成分都起到阻燃的作用，所以既能覆盖煤表面活性中心，又能捕获煤氧化链反应中的自由基，阻化效果特别明显。该阻化剂具有高效无毒和阻化成本低的特点。阻化效果和阻化寿命均比单一阻化剂好。但存在成本相对较高；制备工艺复杂、程序繁琐等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前阻化剂由于其不溶于水，分散度低，不能与煤表面的活性基团充分结合，渗透率低，阻化效果较差，阻化寿命短，成本高的弊端，提供了一种通过海泡石经煅烧，与硼酸钠溶液混合改性，加入丙烯酸、玉米油等混合反应，出料过滤得滤渣，经洗涤干燥过夜，与酵母粉混合浸泡于葡萄糖溶液中，静置杀菌后加入碳酸氢钠混合，过滤滤渣风干粉碎制得阻化剂的方法。本发明制备步骤简单，所得产品可与煤表面的活性基团充分结合，渗透率高，有效解决了阻化效果较差，阻化寿命短的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）取海泡石放入煅烧炉中，在200～300℃下煅烧20～25min，随炉冷却至室温，将煅烧后的海泡石与质量分数为12％硼酸钠溶液按质量比1:2混合均匀，并置于超声振荡器中，在23～25KHz下振荡1～2h，过滤，收集滤渣放入烘箱中，在100～105℃下干燥7～8h，得改性海泡石；

（2）按重量份数计，取50～60份上述所得的改性海泡石、26～32份蒸馏水、22～24份丙烯酸、4～6份玉米油、8～12份淀粉及1～3份过硫酸铵，放入高压反应釜中，搅拌均匀，使用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.0～8.5；

（3）在上述pH调节完成后，使用混合气将反应釜中空气置换出，并升压至2～4MPa，设定温度为60～70℃，以130r/min搅拌1～2h后，再向反应釜中加入上述过硫酸铵等质量的亚硫酸氢钠，以2℃/min速率程序升温至80～90℃，搅拌反应3～5h，所述的混合气为氮气、甲硅烷和氩气按体积比6:2:1混合而成；

（4）在上述反应结束后，降压至标准大气压，向反应釜中充入5℃的氢气，待反应釜内的温度降至25～28℃时，停止充入氢气，出料并过滤，使用质量分数为60％的乙醇溶液冲洗滤渣，直至冲洗液pH为中性，随后将滤渣放入真空干燥箱中，在70～80℃下干燥过夜；

（5）将上述干燥后的滤渣与酵母粉按质量比7:1混合均匀，浸泡于质量分数为10％的葡萄糖溶液中，在30～35℃下静置4～6h，随后升温至80～90℃，杀菌10～15min后，降温至室温，再加入酵母粉等质量的碳酸氢钠，搅拌均匀，静止20～25min后过滤，将滤渣放入风干机中风干，并进行粉碎，过200目筛，即可得到复合阻化剂。

本发明的应用方法：将本发明制得的复合阻化剂放入喷枪中，控制压力为0.9～2.3MPa，将其均匀喷覆于煤炭表面，喷覆量为煤炭总质量的2.8～4.6‰，固化3～5h，即可。该阻化剂可与煤表面的活性基团充分结合，渗透率高，阻化寿命比其他阻化剂延长了2～3周，阻化率高于其他阻化剂15.6%以上，值得推广与使用。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明制备步骤简单，成本低，阻化率高于其他阻化剂15.6%以上；

（2）所得产品可与煤表面的活性基团充分结合，渗透率高，阻化寿命比其他阻化剂延长了2～3周。

具体实施方式

首先取海泡石放入煅烧炉中，在200～300℃下煅烧20～25min，随炉冷却至室温，将煅烧后的海泡石与质量分数为12％硼酸钠溶液按质量比1:2混合均匀，并置于超声振荡器中，在23～25KHz下振荡1～2h，过滤，收集滤渣放入烘箱中，在100～105℃下干燥7～8h，得改性海泡石；然后按重量份数计，取50～60份上述所得的改性海泡石、26～32份蒸馏水、22～24份丙烯酸、4～6份玉米油、8～12份淀粉及1～3份过硫酸铵，放入高压反应釜中，搅拌均匀，使用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.0～8.5；在上述pH调节完成后，使用混合气将反应釜中空气置换出，并升压至2～4MPa，设定温度为60～70℃，以130r/min搅拌1～2h后，再向反应釜中加入上述过硫酸铵等质量的亚硫酸氢钠，以2℃/min速率程序升温至80～90℃，搅拌反应3～5h，所述的混合气为氮气、甲硅烷和氩气按体积比6:2:1混合而成；在上述反应结束后，降压至标准大气压，向反应釜中充入5℃的氢气，待反应釜内的温度降至25～28℃时，停止充入氢气，出料并过滤，使用质量分数为60％的乙醇溶液冲洗滤渣，直至冲洗液pH为中性，随后将滤渣放入真空干燥箱中，在70～80℃下干燥过夜；最后将上述干燥后的滤渣与酵母粉按质量比7:1混合均匀，浸泡于质量分数为10％的葡萄糖溶液中，在30～35℃下静置4～6h，随后升温至80～90℃，杀菌10～15min后，降温至室温，再加入酵母粉等质量的碳酸氢钠，搅拌均匀，静止20～25min后过滤，将滤渣放入风干机中风干，并进行粉碎，过200目筛，即可得到复合阻化剂。

实例1

首先取海泡石放入煅烧炉中，在200℃下煅烧20min，随炉冷却至室温，将煅烧后的海泡石与质量分数为12％硼酸钠溶液按质量比1:2混合均匀，并置于超声振荡器中，在23KHz下振荡1h，过滤，收集滤渣放入烘箱中，在100℃下干燥7h，得改性海泡石；然后按重量份数计，取50份上述所得的改性海泡石、26份蒸馏水、22份丙烯酸、4份玉米油、8份淀粉及1份过硫酸铵，放入高压反应釜中，搅拌均匀，使用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.0；在上述pH调节完成后，使用混合气将反应釜中空气置换出，并升压至2MPa，设定温度为60℃，以130r/min搅拌1h后，再向反应釜中加入上述过硫酸铵等质量的亚硫酸氢钠，以2℃/min速率程序升温至80℃，搅拌反应3h，所述的混合气为氮气、甲硅烷和氩气按体积比6:2:1混合而成；在上述反应结束后，降压至标准大气压，向反应釜中充入5℃的氢气，待反应釜内的温度降至25℃时，停止充入氢气，出料并过滤，使用质量分数为60％的乙醇溶液冲洗滤渣，直至冲洗液pH为中性，随后将滤渣放入真空干燥箱中，在70℃下干燥过夜；最后将上述干燥后的滤渣与酵母粉按质量比7:1混合均匀，浸泡于质量分数为10％的葡萄糖溶液中，在30℃下静置4h，随后升温至80℃，杀菌10min后，降温至室温，再加入酵母粉等质量的碳酸氢钠，搅拌均匀，静止20min后过滤，将滤渣放入风干机中风干，并进行粉碎，过200目筛，即可得到复合阻化剂。

将本发明制得的复合阻化剂放入喷枪中，控制压力为0.9MPa，将其均匀喷覆于煤炭表面，喷覆量为煤炭总质量的2.8‰，固化3h，即可。该阻化剂可与煤表面的活性基团充分结合，渗透率高，阻化寿命比其他阻化剂延长了2周，阻化率高于其他阻化剂15.69%，值得推广与使用。

实例2

首先取海泡石放入煅烧炉中，在250℃下煅烧23min，随炉冷却至室温，将煅烧后的海泡石与质量分数为12％硼酸钠溶液按质量比1:2混合均匀，并置于超声振荡器中，在24KHz下振荡2h，过滤，收集滤渣放入烘箱中，在103℃下干燥8h，得改性海泡石；然后按重量份数计，取55份上述所得的改性海泡石、29份蒸馏水、23份丙烯酸、5份玉米油、10份淀粉及2份过硫酸铵，放入高压反应釜中，搅拌均匀，使用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.3；在上述pH调节完成后，使用混合气将反应釜中空气置换出，并升压至3MPa，设定温度为65℃，以130r/min搅拌2h后，再向反应釜中加入上述过硫酸铵等质量的亚硫酸氢钠，以2℃/min速率程序升温至85℃，搅拌反应4h，所述的混合气为氮气、甲硅烷和氩气按体积比6:2:1混合而成；在上述反应结束后，降压至标准大气压，向反应釜中充入5℃的氢气，待反应釜内的温度降至27℃时，停止充入氢气，出料并过滤，使用质量分数为60％的乙醇溶液冲洗滤渣，直至冲洗液pH为中性，随后将滤渣放入真空干燥箱中，在75℃下干燥过夜；最后将上述干燥后的滤渣与酵母粉按质量比7:1混合均匀，浸泡于质量分数为10％的葡萄糖溶液中，在33℃下静置5h，随后升温至85℃，杀菌13min后，降温至室温，再加入酵母粉等质量的碳酸氢钠，搅拌均匀，静止23min后过滤，将滤渣放入风干机中风干，并进行粉碎，过200目筛，即可得到复合阻化剂。

将本发明制得的复合阻化剂放入喷枪中，控制压力为1.6MPa，将其均匀喷覆于煤炭表面，喷覆量为煤炭总质量的3.7‰，固化4h，即可。该阻化剂可与煤表面的活性基团充分结合，渗透率高，阻化寿命比其他阻化剂延长了3周，阻化率高于其他阻化剂15.78%，值得推广与使用。

实例3

首先取海泡石放入煅烧炉中，在300℃下煅烧25min，随炉冷却至室温，将煅烧后的海泡石与质量分数为12％硼酸钠溶液按质量比1:2混合均匀，并置于超声振荡器中，在25KHz下振荡2h，过滤，收集滤渣放入烘箱中，在105℃下干燥8h，得改性海泡石；然后按重量份数计，取60份上述所得的改性海泡石、32份蒸馏水、24份丙烯酸、6份玉米油、12份淀粉及3份过硫酸铵，放入高压反应釜中，搅拌均匀，使用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.5；在上述pH调节完成后，使用混合气将反应釜中空气置换出，并升压至4MPa，设定温度为70℃，以130r/min搅拌2h后，再向反应釜中加入上述过硫酸铵等质量的亚硫酸氢钠，以2℃/min速率程序升温至90℃，搅拌反应5h，所述的混合气为氮气、甲硅烷和氩气按体积比6:2:1混合而成；在上述反应结束后，降压至标准大气压，向反应釜中充入5℃的氢气，待反应釜内的温度降至28℃时，停止充入氢气，出料并过滤，使用质量分数为60％的乙醇溶液冲洗滤渣，直至冲洗液pH为中性，随后将滤渣放入真空干燥箱中，在80℃下干燥过夜；最后将上述干燥后的滤渣与酵母粉按质量比7:1混合均匀，浸泡于质量分数为10％的葡萄糖溶液中，在35℃下静置6h，随后升温至90℃，杀菌15min后，降温至室温，再加入酵母粉等质量的碳酸氢钠，搅拌均匀，静止25min后过滤，将滤渣放入风干机中风干，并进行粉碎，过200目筛，即可得到复合阻化剂。

将本发明制得的复合阻化剂放入喷枪中，控制压力为2.3MPa，将其均匀喷覆于煤炭表面，喷覆量为煤炭总质量的4.6‰，固化5h，即可。该阻化剂可与煤表面的活性基团充分结合，渗透率高，阻化寿命比其他阻化剂延长了3周，阻化率高于其他阻化剂15.86%，值得推广与使用。

Claims (1)

1.一种防止煤炭自燃复合阻化剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）取海泡石放入煅烧炉中，在200～300℃下煅烧20～25min，随炉冷却至室温，将煅烧后的海泡石与质量分数为12％硼酸钠溶液按质量比1:2混合均匀，并置于超声振荡器中，在23～25KHz下振荡1～2h，过滤，收集滤渣放入烘箱中，在100～105℃下干燥7～8h，得改性海泡石；

（2）按重量份数计，取50～60份上述所得的改性海泡石、26～32份蒸馏水、22～24份丙烯酸、4～6份玉米油、8～12份淀粉及1～3份过硫酸铵，放入高压反应釜中，搅拌均匀，使用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.0～8.5；

（3）在上述pH调节完成后，使用混合气将反应釜中空气置换出，并升压至2～4MPa，设定温度为60～70℃，以130r/min搅拌1～2h后，再向反应釜中加入上述过硫酸铵等质量的亚硫酸氢钠，以2℃/min速率程序升温至80～90℃，搅拌反应3～5h，所述的混合气为氮气、甲硅烷和氩气按体积比6:2:1混合而成；

（4）在上述反应结束后，降压至标准大气压，向反应釜中充入5℃的氢气，待反应釜内的温度降至25～28℃时，停止充入氢气，出料并过滤，使用质量分数为60％的乙醇溶液冲洗滤渣，直至经过冲洗后所流下来的液体pH为中性，随后将滤渣放入真空干燥箱中，在70～80℃下干燥过夜；

（5）将上述干燥后的滤渣与酵母粉按质量比7:1混合均匀，浸泡于质量分数为10％的葡萄糖溶液中，在30～35℃下静置4～6h，随后升温至80～90℃，杀菌10～15min后，降温至室温，再加入酵母粉等质量的碳酸氢钠，搅拌均匀，静止20～25min后过滤，将滤渣放入风干机中风干，并进行粉碎，过200目筛，即可得到复合阻化剂。