CN108298938A - 凝胶灭火材料、灭火材料以及封堵剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及灭火材料领域，且特别涉及一种凝胶灭火材料、灭火材料以及封堵剂。凝胶灭火材料包括占凝胶灭火材料质量13‑20％的水玻璃类化合物、占凝胶灭火材料质量3‑15％的促凝剂、占凝胶灭火材料质量2‑3％的絮凝剂，其余量为调和剂。该灭火材料可以稳定地粘接在煤矿等基体上，不易脱落和龟裂，且在灭火过程中不会产生有害气体。

Description

凝胶灭火材料、灭火材料以及封堵剂

技术领域

本发明涉及灭火材料领域，且特别涉及一种凝胶灭火材料、灭火材料以及封堵剂。

背景技术

随着煤矿采空区范围不断增大，矿压显现逐步明显，采空区煤柱、密闭受压易形成裂隙，采空区漏风加大，非常容易引起采空区内浮煤自燃。井下一旦发生火灾，通常采取直接用水灭火的方法，但是水通过600℃以上炽热煤炭，会产生水煤气，并极易诱发水煤气爆炸，造成二次事故；而现有的黄泥灌浆系统满足不了小范围、突发性火灾，且灵活机动性差；注氮灭火由于氮气容易泄漏，往往需要先对发火区域进行封闭并且需要较长的施注时间，灭火效果差，火区容易发生复燃现象。现在急需一种便于运输、不产生有害气体、能够实现快速灭火，且可根据火势调整灭火材料使用量的灭火材料。

且现有技术中采用的凝胶灭火材料为成品凝胶具有保质期，不便于长时间储存，而煤矿自然发火具备突发性，不能根据不同火势调整凝胶的使用，使得其实用性差，且现有凝胶灭火材料经过高温加热，容易从基体上脱落，降低灭火效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凝胶灭火材料，该灭火材料可以稳定地粘接在煤矿等基体上，不易脱落和龟裂，且在灭火过程中不会产生有害气体。

本发明的另一目的在于提供一种灭火材料，该灭火材料不仅仅可对较大范围内的明火火灾进行处理，还可以对火灾驱进行覆盖。

本发明的另一目的在于提供一种封堵剂，其能够填充对各种风险或者隅角进行填充封堵。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本发明提出一种凝胶灭火材料，凝胶灭火材料包括占凝胶灭火材料质量13-20％的水玻璃类化合物、占凝胶灭火材料质量3-15％的促凝剂、占凝胶灭火材料质量2-3％的絮凝剂，其余量为调和剂。

本发明提出一种灭火材料，其包括骨料和上述的凝胶灭火材料。

本发明提出一种封堵剂，其包括上述的凝胶灭火材料。

本发明的凝胶灭火材料通过水玻璃类化合物与促凝剂反应吸热，降低火灾现场的温度，同时二者反应得到网状缩合的硅酸，能够覆盖到煤矿表面或者对缝隙进行封堵继而有效隔绝空气，同时胶状的硅酸可以固化水，使得水能够快速灭火，防止水煤气的产生。而后通过硅酸与絮凝剂协同作用，促进凝胶的产生且防止凝胶脱落或者龟裂，继而保证其灭火效果。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面对本发明实施例的凝胶灭火材料、灭火材料以及封堵剂进行具体说明。

一种凝胶灭火材料，凝胶灭火材料包括占凝胶灭火材料质量13-20％的水玻璃类化合物、占凝胶灭火材料质量3-15％的促凝剂、占凝胶灭火材料质量2-3％的絮凝剂，其余量为调和剂。按照上述比例水玻璃类化合物能够快速与促凝剂发生反应，继而得到对应的得到缩合的硅酸，硅酸能够固化液态水，形成为凝胶状物质，防止水煤气产生，避免二次事故产生，同时，能够起到灭火的功能。其能够覆盖在煤矿表面，隔绝空气，堵塞狭缝。但是火灾后煤矿内温度较高，而凝胶状的硅酸随着温度的升高，粘接度降低，继而网状的硅酸会产生裂痕或者从煤矿上脱落下来，继而降低灭火效果，因此，添加絮凝剂能够保证硅酸和絮凝剂进一步相互作用促进硅酸产生凝胶，防止凝胶龟裂，保证其灭火效果。若改变上述物质的比例，则可能不能形成凝胶，继而导致其不能进行灭火和封堵。

进一步地，水玻璃类化合物占凝胶灭火材料质量的15-16％，促凝剂占凝胶灭火材料质量的4-5％，絮凝剂占凝胶灭火材料质量的2-3％，其余量为调和剂。在上述比例条件下，成胶时间可控制在30-60秒，且凝胶灭火材料经过运输管流出后，能够形成胶体，且胶体不易发生龟裂，也不易脱落，隔绝效果好。

进一步地，水玻璃类化合物占凝胶灭火材料质量的17-18％，促凝剂占凝胶灭火材料质量的10-15％，絮凝剂占凝胶灭火材料质量的2-3％，其余量为调和剂。在该比例下，凝胶灭火材料可以形成封堵胶体，成胶时间可控制在60秒之内，成胶快，胶体的粘性较大，胶体堆积成型，适用于密闭、煤柱、采煤工作面隅角等充填或较大裂隙封堵。

进一步地，水玻璃类化合物为水玻璃或者其衍生物，有选为水玻璃，价格低廉，原料易得。

进一步地，促凝剂为碳酸氢盐，优选为碱金属碳酸氢盐，更优选为碳酸氢钠。现在采用的促凝剂为碳酸氢铵，而在实际使用过程中，碳酸氢铵经过高温容易产生氨气等气体，继而对井内工人的身体造成影响。或者采用的碳酸氢钾等物质，活性较高，不易存放，不能及时且快速的制备该凝胶灭火材料，或者降低制备得到的凝胶灭火材料的性能，降低了其实用性。本发明实施例采用碳酸氢钠为促凝剂，不仅仅可以有效防止氨气等有害刺激性气体的发生，且碳酸氢钠性质稳定，常温存放的过程中不会反应，保证制备得到的凝胶灭火材料具有良好的胶体性能。

进一步地，调和剂为溶剂，优选为水。水为凝胶灭火材料提供固态水，使得该水可以用于灭火，防止水煤气的产生。

进一步地，絮凝剂为复合絮凝剂，优选为聚合硫酸铁或者聚合氯化铝。絮凝剂能够提升水玻璃类化合物与促凝剂生产的网状缩合硅酸与煤矿等物质的结合的作用力，促进凝胶的产生，防止凝胶脱落或者龟裂。而复合絮凝剂中无机高分子成分吸附杂质和悬浮微粒，使形成颗粒并逐渐增大，而有机高分子成分通过自身的桥联作用，利用吸附在有机高分子上的活性基团产生网捕作用，网捕其它杂质颗粒一同下沉。同时，无机盐的存在使污染物表面电荷中和，促进有机高分子的絮凝作用，大大提高絮凝效果，继而缩短凝胶成胶时间，且保证凝胶的稳定性。

进一步地，聚合硫酸铁和聚合氯化铝均是一种性能优越的无机高分子絮凝剂剂，能够对胶体颗粒产生多种混凝作用，使得缩合硅酸能够产生凝胶，且防止凝胶龟裂。

该凝胶材料的制备是将促凝剂与5-15％的水混合后再与水玻璃类化合物、絮凝剂和剩余的水的混合物进行混合。在准备实施灭火之前水玻璃类化合物与促凝剂不能接触，防止二者发生反应，继而二者反应得到的网状胶体硅酸在存放过程中失效。

在使用该凝胶材料灭火的过程中，将促凝剂和部分水混合得到第一混合物，而水玻璃类化合物、絮凝剂和剩余水混合得到第二混合物，且分别存放在不同的搅拌罐车内，可以随时机动运行。当发生火灾时，将第一混合物和第二混合物混合能够快速产生胶体，而后将胶体喷向火灾处，继而胶体粘附在煤矿表面，或者封堵在缝隙处，隔绝空气，同时胶体内的固态水进行灭火。

即该凝胶灭火材料是即用即配，可以根据火势的大小在上述范围内进行合理调整，无需担心凝胶灭火材料过期。同时，该凝胶灭火材料的原料可以进行分开运输和搅拌，能够显著提高其机动性，通过不同的配比能够有效地控制成胶时间，可实现长距离输送。

本发明实施例还提供一种灭火材料，其包括骨粉和上述的凝胶灭火材料。骨粉和凝胶灭火材料能够对较大规模的明火火灾进行处理，能够快速阻绝空气与明火的接触，加速熄灭明火，同时凝胶灭火材料内的水分能够快速灭火。

进一步地，骨料为黄泥或粉煤灰。

进一步地，以重量份计，骨料为90-95份，凝胶灭火材料为5-10份。通过上述比例，能够保证骨料和凝胶灭火材料相互作用可在10分钟内可形成胶体，可远距离输送，对高温火区或阴燃进行覆盖、也可进行防火注浆。

本发明还提供一种封堵剂，其包括上述的凝胶灭火材料。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种凝胶灭火材料，凝胶灭火材料包括占凝胶灭火材料质量13％的水玻璃、占凝胶灭火材料质量3％的碳酸氢钠、占凝胶灭火材料质量2％的聚合硫酸铁，其余量为水。

本实施例还提供一种凝胶灭火材料的制备方法：将碳酸氢钠和5％的水混合后再与水玻璃与聚合硫酸铁和剩余水的混合物混合。

使用方法是：将3％的碳酸氢钠和5％的水搅拌混合得到第一混合物，13％的水玻璃、2％的聚合硫酸铁和剩余的水搅拌混合第二混合物，而后将第一混合物和第二混合物混合并输送至起火点。

本实施例还提供一种灭火材料，其包括90份黄泥和10份上述凝胶灭火材料。

本实施例还提供一种封堵剂，其包括上述的凝胶灭火材料。

实施例2

本实施例提供一种凝胶灭火材料，凝胶灭火材料包括占凝胶灭火材料质量20％的水玻璃、占凝胶灭火材料质量15％的碳酸氢钠、占凝胶灭火材料质量3％的聚合硫酸铁，其余量为水。

本实施例还提供一种凝胶灭火材料的制备方法：将碳酸氢钠和10％的水混合后再与水玻璃与聚合硫酸铁和剩余水的混合物混合。

本实施例还提供一种灭火材料，其包括95份黄泥和5份上述凝胶灭火材料。

实施例3

本实施例提供一种凝胶灭火材料，凝胶灭火材料包括占凝胶灭火材料质量15％的水玻璃、占凝胶灭火材料质量4％的碳酸氢钠、占凝胶灭火材料质量2.5％的聚合氯化铝，其余量为水。

本实施例还提供一种凝胶灭火材料的制备方法：将碳酸氢钠和15％的水混合后再与水玻璃与聚合氯化铝和剩余水的混合物混合。

本实施例还提供一种灭火材料，其包括92份黄泥和8份上述凝胶灭火材料。

实施例4

本实施例提供一种凝胶灭火材料，凝胶灭火材料包括占凝胶灭火材料质量16％的水玻璃、占凝胶灭火材料质量5％的碳酸氢钠、占凝胶灭火材料质量2.3％的聚合硫酸铁，其余量为水。

本实施例还提供一种灭火材料，其包括91份黄泥和99份上述凝胶灭火材料。

实施例5

本实施例提供一种凝胶灭火材料，凝胶灭火材料包括占凝胶灭火材料质量17％的水玻璃、占凝胶灭火材料质量10％的碳酸氢钠、占凝胶灭火材料质量2.2％的聚合硫酸铁，其余量为水。

本实施例还提供一种灭火材料，其包括93份黄泥和7份上述凝胶灭火材料。

实施例6

本实施例提供一种凝胶灭火材料，凝胶灭火材料包括占凝胶灭火材料质量18％的水玻璃、占凝胶灭火材料质量15％的碳酸氢钠、占凝胶灭火材料质量2.8％的聚合硫酸铁，其余量为水。

本实施例还提供一种灭火材料，其包括96份黄泥和4份上述凝胶灭火材料。

对比例：

对比例1：按照实施例1方式制备凝胶灭火材料，区别在于不含有絮凝剂。

对比例2：按照实施例1的方式制备凝胶灭火材料，区别在于促凝剂的比例为1.5％。

对比例3：按照实施例1的方式制备凝胶灭火材料，区别在于水玻璃类化合物占25％、促凝剂占20％，絮凝剂占4％，其余量为水。

对比例4：按照实施例1的方式制备凝胶灭火材料，区别在于促凝剂为碳酸氢铵。

实验例

对实施例1-6和对比例1-3的凝胶灭火材料进行成胶时间检测和阻化率，检测结果参见表1。

胶体粘度通过变温落针粘度计进行检测，胶体强度通过胶体强度检测仪检测，阻化率(％)＝(裸煤CO发生率-样品CO发生率)/裸煤CO发生率。

表1检测结果

根据表1可知，本发明实施增加絮凝剂能够显著提升凝胶灭火材料的成胶时间，提升其粘度和强度，能够有效防止凝胶防火材料龟裂，且能保证不会有水量析出。

对实施例1和对比例4在相同大小的密闭空间内使用相同量的凝胶灭火材料进行灭火，灭火相同时间，检测密闭空间内氨气的含量，检测结果参见表2。

表2氨气的含量

	氨气含量(ppm)
		实施例1	0.009
对比例1	4000

根据表2可知，更换促凝剂会大幅度提升氨气的含量，影响井内人员的健康。

综上所述，本发明的凝胶灭火材料通过水玻璃类化合物与促凝剂反应吸热，降低火灾现场的温度，同时二者反应得到网状缩合的硅酸，能够覆盖到煤矿表面或者对缝隙进行封堵继而有效隔绝空气，同时胶状的硅酸可以固化水，使得水能够快速灭火，防止水煤气的产生。而后通过硅酸与絮凝剂协同作用，促进凝胶的产生且防止凝胶脱落或者龟裂，继而保证其灭火效果。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种凝胶灭火材料，其特征在于，所述凝胶灭火材料包括占所述凝胶灭火材料质量13-20％的水玻璃类化合物、占所述凝胶灭火材料质量3-15％的促凝剂、占所述凝胶灭火材料质量2-3％的絮凝剂，其余量为调和剂。

2.根据权利要求1所述的凝胶灭火材料，其特征在于，所述水玻璃类化合物占所述凝胶灭火材料质量的15-16％，所述促凝剂占所述凝胶灭火材料质量的4-5％，所述絮凝剂占所述凝胶灭火材料质量的2-3％，其余量为调和剂。

3.根据权利要求1所述的凝胶灭火材料，其特征在于，所述水玻璃类化合物占所述凝胶灭火材料质量的17-18％，所述促凝剂占所述凝胶灭火材料质量的10-15％，所述絮凝剂占所述凝胶灭火材料质量的2-3％，其余量为调和剂。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的凝胶灭火材料，其特征在于，所述促凝剂为碳酸氢盐，优选为碱金属碳酸氢盐，更优选为碳酸氢钠。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的凝胶灭火材料，其特征在于，所述调和剂为溶剂，优选为水。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的凝胶灭火材料，其特征在于，所述絮凝剂为复合絮凝剂，优选为聚合硫酸铁或者聚合氯化铝。

7.一种灭火材料，其特征在于，其包括骨料和权利要求1所述的凝胶灭火材料。

8.根据权利要求7所述的灭火材料，其特征在于，所述骨料为黄泥或粉煤灰。

9.根据权利要求7所述的灭火材料，其特征在于，以重量份计，所述骨料为90-95份和所述凝胶灭火材料为5-10份。

10.一种封堵剂，其特征在于，其包括权利要求1所述的凝胶灭火材料。