CN106753439B - 一种防止煤炭自燃用复合阻化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止煤炭自燃用复合阻化剂及其制备方法，该复合阻化剂包括聚丙烯酸高吸水树脂、维生素C和水，所述聚丙烯酸高吸水树脂与维生素C混合物的质量百分浓度为10‑15%。将聚丙烯酸高吸水树脂和维生素C混合均匀后，将其浸泡在水中浸泡10小时后烘干并粉碎，再与水混合即得复合阻化剂。本发明复合阻化剂既可以抑制煤表面较活泼的甲基、亚甲基以及羟基的氧化，又可以吸收水分形成阻化膜，起到保水隔绝氧气的作用，从而更好地防止煤自燃。

Description

一种防止煤炭自燃用复合阻化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于防止煤炭自燃的阻化剂领域，具体涉及一种防止煤炭自燃用组合阻化剂及其制备方法。
背景技术
煤自燃灾害是煤矿开采以及煤储存运输中急需解决的安全问题之一。目前，阻化剂防灭火技术已经成为国内外煤矿自燃火灾防治的一项基本技术，并获得较广泛使用。阻化剂是一种阻止煤炭氧化自燃的化学物质，又称阻氧剂。阻化剂防灭火是利用某些阻化剂喷洒于采空区或压注入煤体之内以抑制或延缓煤的氧化过程，达到防止煤炭自燃的目的。
目前，国内外主要采用灌浆、注惰气、喷洒盐类阻化剂溶液、注凝胶或高分子固化泡沫等技术来防治煤自燃。这类阻化剂的阻化机理主要是物理阻化，其中卤盐阻化剂具有很强的吸水性，能使煤长期处于潮湿状态，或形成水膜层隔绝氧气，同时水汽化时吸热降温，减小了煤堆的升温速率，从而在一定程度上抑制了煤的自燃；水玻璃和高聚物胶体的作用机理主要是通过隔绝空气、封堵漏风、增加煤的外在水份，吸收热量，降低煤温等，达到抑制煤氧化发展的目的。总体来说，这些阻化剂对煤的阻化作用是通过隔绝煤氧接触或保水保湿来达到阻化效果的，它们对煤炭的主要阻化作用来自于物理作用，只发生少量化学反应或不发生化学反应，因此为物理阻化剂。物理阻化剂改变的只是煤及其环境的物理条件，不能从根本上消除煤自燃的危险，随着阻化剂的消耗流失，其阻化效果也逐渐消失，因此这类阻化剂存在阻化效果差、阻化衰退期短等缺点。
相对而言，化学阻化剂通过破坏或减少煤体中反应活化能较低的结构防止煤自 燃。这种阻化通过改变煤表面活性官能团的氧化反应历程或控制自由基反应而进行，从内 在本质上影响了煤的氧化，只要目标煤体没有改变，化学阻化剂的阻化效果就一直存在，防 灭火效果不随外在条件改变而发生改变，因此阻化效果优于物理阻化剂。目前主要使用的 化学阻化剂为强氧化剂，其主要作用是使煤中的活性基团被氧化而失去氧化性，降低煤的 自燃倾向性。但是，利用强氧化剂作为化学阻化剂阻止煤氧化存在一定的缺陷：氧化反应 过程是放热反应，产生的反应热如果不及时疏散，将会使煤体的反应热迅速升高；氧化剂 具有较大的火灾危险性，如高锰酸钾遇高温以及与有机物、酸类接触，就能够引起着火爆 炸；而过氧化尿素也属于强氧化性的易燃易爆物品。③这些氧化剂多为具有腐蚀性和刺激 性的化学物质，因此在使用时，势必会有一定的不安全性。
此外，还有文献报道采用Na3PO4阻化烟煤氧化，认为Na3PO4可以促进煤中的羟基反应生成较稳定的醚键，从而失去活性，达到阻化的目的。然而，磷酸钠在干燥的空气中就易潮解风化，生成磷酸二氢钠和磷酸氢钠，在水中几乎完全分解为磷酸氢二钠和氢氧化钠，这给现场的使用带来了极大的困难。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种防止煤炭自燃用复合阻化剂及其制备方法，该阻化剂绿色环保，有效地阻止煤炭自燃。
为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种防止煤炭自燃用复合阻化剂，包括聚丙烯酸高吸水树脂、维生素C和水，所述聚丙烯酸高吸水树脂、维生素C混合物的质量百分浓度为10-15%。
作为改进的是，所述聚丙烯高吸水树脂与维生素的混合物的质量百分浓度为10%。
作为改进的是，所述聚丙烯酸高吸水树脂为聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水树脂。
作为进一步改进的是，所述聚丙烯高吸水树脂与维生素C的质量比为1:3-5。
上述防止煤炭自燃用复合阻化剂的制备方法，包括以下步骤：将聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水树脂和维生素C混合均匀后，将其浸泡在水中浸泡10 小时后烘干并粉碎，再与水混合即得复合阻化剂。
作为改进的是，烘干温度为80℃，粉碎的目数为40-60 目。
维生素C是一种酸性多羟基化合物，能够抑制煤表面含量较丰富且较活泼的甲基、亚甲基以及羟基的氧化。同时，维生素C主要来源于水果和蔬菜，还是一些高等动物和少数生物的必需的营养素。
聚丙烯酸高吸水树脂是一种接枝有羧基等亲水基团的，并具有一定的交联度的水溶性高分子聚合物，能够吸水空气中的水分，并能够形成阻化保护膜覆盖于煤体表面，起到保水隔氧的作用。
有益效果
本发明的复合阻化剂绿色、经济，性质稳定，使用简单。在开采矿区、采空区以及储煤仓喷洒该复合阻化剂，能在煤体表面形成一层阻化保护膜，而其中的维生素C能够均匀分布于该阻化膜的网络结构中，能够有效地抑制煤表面的甲基、亚甲基和羟基的氧化，从而抑制煤的氧化。
具体实施方式
实施例1
一种防止煤炭自燃用复合阻化剂，包括聚丙烯酸高吸水树脂、维生素C和水，所述聚丙烯-丙烯酰胺高吸水树脂与维生素C混合物的质量百分浓度为10%，所述聚丙烯-丙烯酰胺高吸水树脂与维生素C的质量比为1:5。
上述防止煤炭自燃自燃用复合阻化剂的制备方法，包括以下步骤：按聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水树脂和维生素C混合均匀后，将混合物在水中浸泡10 小时后于80 oC烘干、粉碎，再与水混合即得复合阻化剂。
对本发明方法制备的复合阻化剂进行效果测试：
1.采用程序升温模拟煤自燃过程，测得经复合阻化剂溶液处理后的煤样的交叉点温度比未经处理的煤样的交叉点温度增高20℃以上，同时70℃耗氧量也较原煤显著降低。
2.利用CO产生量的阻化率测定方法测得阻化率达到85%以上。
3.采用原位红外光谱测试了阻化前后的煤中甲基、亚甲基以及羟基随着时间的变化，结果发现，即本发明复合阻化剂在高于100℃的情况下可以显著减慢煤中的甲基、亚甲基和羟基的氧化，甚至使其惰化，从而阻止煤的氧化。
实施例2
一种防止煤炭自燃用复合阻化剂，包括聚丙烯酸高吸水树脂、维生素C和水，所述聚丙烯高吸水树脂与维生素C混合物的质量百分浓度为10%，所述聚丙烯高吸水树脂与维生素C的质量比为1:3。
上述防止煤炭自燃用复合阻化剂的制备方法，同实施例1。对本发明方法制备的复合阻化剂进行效果测试：
1.采用程序升温模拟煤自燃过程，测得经复合阻化剂溶液处理后的煤样的交叉点温度比未经处理的煤样的交叉点温度增高10℃以上，同时70℃耗氧量也较原煤显著降低，然而与聚丙烯酸高吸水树脂和维生素C混合比例为1:5的复合阻化剂相比，其交叉点温度降低，70℃耗氧量也升高。
2.利用CO产生量的阻化率测定方法测得阻化率达到75%以上。
从上述结果可以看出，本发明复合阻化剂绿色、经济，性质稳定，使用简单，具有良好的市场前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书其等效物界定。

Claims (5)

1.一种防止煤炭自燃用复合阻化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚丙烯酸高吸水树脂和维生素C混合均匀后，将其浸泡在水中浸泡10小时后烘干并粉碎，再与水混合即得复合阻化剂；所述聚丙烯酸高吸水树脂与维生素C混合物的质量百分浓度为10-15％。
2.根据权利要求1所述的一种防止煤炭自燃用复合阻化剂的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯高吸水树脂与维生素的混合物的质量百分浓度为10％。
3.根据权利要求1所述的一种防止煤炭自燃用复合阻化剂的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酸高吸水树脂为聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水树脂。
4.根据权利要求1所述的一种防止煤炭自燃用复合阻化剂的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯高吸水树脂与维生素C的质量比为1:3-5。
5.根据权利要求1所述的一种防止煤炭自燃用复合阻化剂的制备方法，其特征在于，烘干温度为80℃，粉碎的目数为40-60目。
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