CN108483977B - 一种煤矿巷道用喷射混凝土改性剂制备方法 - Google Patents

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    • C04B20/02—Treatment
    • C04B20/04—Heat treatment

Abstract

本发明提供了一种煤矿巷道用喷射混凝土改性剂制备方法，该制备方法在偏高岭土自然冷却过程中加入羧甲基纤维素、聚乙烯醇，利用其热量激发两组分之间的反应，在偏高岭土表面形成粘接性化合物，制备出同时具有增强和增加粘接作用的煤矿巷道用喷射混凝土改性剂。该制备方法不仅有效利用了偏高岭土冷却过程中的热量，同时制备出具有增强和增加粘接作用的煤矿巷道用喷射混凝土改性剂。

Description

一种煤矿巷道用喷射混凝土改性剂制备方法
技术领域
本发明涉及一种喷射混凝土改性剂制备方法，特别是煤矿巷道用喷射混凝土改性剂制备方法，属于矿业工程领域。
背景技术
中国拥有丰富的煤炭资源，目前每年煤炭开采量在50亿吨以上，在煤炭开采过程中需要掘进大量巷道，用来运输煤炭和材料、通风、行人等，每年巷道掘进达到1000公里以上，这些巷道通常都需要喷射混凝土进行表面封闭，尤其是在煤巷中，喷射混凝土同时需要达到封闭煤中瓦斯外溢的作用。煤矿巷道喷射混凝土通常包括水泥、石子、砂子、改性剂等组分，其中改性剂通常为速凝剂、偏高岭土、硅灰、减水剂等，这些改性剂每种只能起到单一改性作用。其中偏高岭土制备工艺通常是将高岭土矿石粉磨，在600℃～800℃煅烧，然后在空气中自然冷却获得，其工艺路线如图1所示。
由于偏高岭石煅烧温度较高，在自然冷却过程中造成大量热量浪费，本发明人研究发现，可以在偏高岭土自然冷却过程中加入具有粘接作用的组分，利用其热量激发组分反应，制备出同时具有增强和增加粘接作用的煤矿巷道用喷射混凝土改性剂。
发明内容
本发明的目的就是利用偏高岭土煅烧后冷却过程中的热量激发羧甲基纤维素与聚乙烯醇反应，同时利用水分蒸发快速冷却偏高岭土，形成一种同时具有增强和增加粘接作用的煤矿巷道用喷射混凝土改性剂的制备方法。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
一种煤矿巷道用喷射混凝土改性剂制备方法，包括以下步骤：
S101：将羧甲基纤维素、聚乙烯醇、水搅拌成混合溶液；
S102：将高岭石矿石通过粉磨机破碎粉磨，在窑炉中加热到600℃～800℃煅烧，保温1～3小时，制备出处于高温状态下的偏高岭土；
S103：将S102中高温状态的偏高岭土装入搅拌设备中，在搅拌条件下通过喷雾设备将S101制备的混合溶液喷洒到高温状态的偏高岭土中，冷却到室温即得到具有增强和增加粘接作用的煤矿巷道用喷射混凝土改性剂。
进一步，S101中混合溶液中羧甲基纤维素、聚乙烯醇、水的质量比为1:0.5～1:20。
进一步，S101中聚乙烯醇聚合度为500～1800，此聚合度范围的聚乙烯醇具有与羧甲基纤维素良好的混溶性，并能与羧甲基纤维素发生缩合反应，形成良好粘接性的物质。
进一步，S102中高岭石矿石粉磨后为100～300目。
进一步，S103中混合溶液与高温状态的偏高岭土的重量比为1:5～10。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的改进之处在于：本发明的煤矿巷道用喷射混凝土改性剂制备方法中，羧甲基纤维素与聚乙烯醇分别吸附在偏高岭土表面，同时在高温状态的偏高岭土表面发生化学反应，形成了具有粘接性的化合物，这是不经过大量研究和创造性思考无法设计出来的工艺方法。
本发明制备方法利用了偏高岭土煅烧冷却过程中的热量激发羧甲基纤维素与聚乙烯醇反应形成具有粘接作用的改性剂，同时水分蒸发加速偏高岭土冷却。该制备方法不仅有效利用了偏高岭土冷却过程中的热量，同时制备出具有增强和增加粘接作用的煤矿巷道用喷射混凝土改性剂。
附图说明
图1为现有技术中偏高岭土制备工艺流程图；
图2为煤矿巷道用喷射混凝土改性剂制备工艺流程图；
图3为羧甲基纤维素与聚乙烯醇在高温状态的偏高岭土表面反应过程。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
图2示出了本发明煤矿巷道用喷射混凝土改性剂制备工艺流程图，按照该制备工艺制备的喷射混凝土改性剂粘接作用强。具体过程如下：
S101：将1Kg羧甲基纤维素、0.5Kg聚合度为500的聚乙烯醇溶于20Kg水中，搅拌成混合溶液，备用；为使羧甲基纤维素、聚乙烯醇完全溶解，可在65℃～75℃下搅拌溶解；
S102：将高岭石矿石通过粉磨机破碎粉磨成100目粉末，取107.5Kg放在窑炉中加热到600℃煅烧，保温1h，制备出处于高温状态下的偏高岭土；
S103：将高温状态的偏高岭土转入搅拌设备中，在搅拌条件下通过喷雾设备将羧甲基纤维素、聚乙烯醇、水混合溶液喷洒到高温状态的偏高岭土中，冷却到室温即得到具有增强和增加粘接作用的煤矿巷道用喷射混凝土改性剂。
将羧甲基纤维素、聚乙烯醇、水混合溶液喷洒到高温状态的偏高岭土中，偏高岭土表面发生化学反应，如图3所示，在偏高岭土的高温作用下，促进了羧甲基纤维素、聚乙烯醇之间的化学反应，形成高粘接性化合物，进而形成具有增强和增加粘接作用的煤矿巷道用喷射混凝土改性剂。同时，在偏高岭土的高温作用下，水分蒸发使偏高岭土冷却。
实施例2
本实施例的喷射混凝土改性剂的制备过程与实施例1相同，不同的是，
S101：将1Kg羧甲基纤维素、0.5Kg聚合度为500的聚乙烯醇溶于20Kg水中，搅拌成混合溶液，备用；
S102：将高岭石矿石通过粉磨机破碎粉磨成200目粉末，取215Kg放在窑炉中加热到600℃煅烧，保温1h，制备出处于高温状态下的偏高岭土。
实施例3
本实施例的喷射混凝土改性剂的制备过程与实施例1相同，不同的是，
S101：将1Kg羧甲基纤维素、1Kg聚合度为1000的聚乙烯醇溶于20Kg水中，搅拌成混合溶液，备用；
S102：将高岭石矿石通过粉磨机破碎粉磨成300目粉末，取110Kg放在窑炉中加热到700℃煅烧，保温1h，制备出处于高温状态下的偏高岭土。
实施例4
本实施例的喷射混凝土改性剂的制备过程与实施例1相同，不同的是，
S101：将1Kg羧甲基纤维素、0.75Kg聚合度为1800的聚乙烯醇溶于20Kg水中，搅拌成混合溶液，备用；
S102：将高岭石矿石通过粉磨机破碎粉磨成200目粉末，取217.5Kg放在窑炉中加热到700℃煅烧，保温1h，制备出处于高温状态下的偏高岭土。
实施例5
本实施例的喷射混凝土改性剂的制备过程与实施例1相同，不同的是，
S101：将1Kg羧甲基纤维素、0.5Kg聚合度为500的聚乙烯醇溶于20Kg水中，搅拌成混合溶液，备用；
S102：将高岭石矿石通过粉磨机破碎粉磨成100目粉末，取215Kg放在窑炉中加热到800℃煅烧，保温1h，制备出处于高温状态下的偏高岭土。
实施例6
本实施例的喷射混凝土改性剂的制备过程与实施例1相同，不同的是，
S101：将1Kg羧甲基纤维素、1Kg聚合度为1000的聚乙烯醇溶于20Kg水中，搅拌成混合溶液，备用；
S102：将高岭石矿石通过粉磨机破碎粉磨成300目粉末，取110Kg放在窑炉中加热到800℃煅烧，保温1h，制备出处于高温状态下的偏高岭土。
实施例7
本实施例的喷射混凝土改性剂的制备过程与实施例1相同，不同的是，
S101：将1Kg羧甲基纤维素、1Kg聚合度为1000的聚乙烯醇溶于20Kg水中，搅拌成混合溶液，备用；
S102：将高岭石矿石通过粉磨机破碎粉磨成200目粉末，取220Kg放在窑炉中加热到800℃煅烧，保温1h，制备出处于高温状态下的偏高岭土。
对比例1
购买市售偏高岭土，即采用背景技术中提到的制备方法制备的偏高岭土。
上述实施例中制备的喷射混凝土改性剂及对比例1中购买的偏高岭土的某些性能表征如表1所示。
测试项目 抗折强度/MPa 抗压强度/MPa 粘接强度/MPa
实施例1 4.2 43.5 0.8
实施例2 4.3 43.8 0.8
实施例3 4.8 47.3 1.0
实施例4 4.6 45.5 0.9
实施例5 4.2 43.8 0.7
实施例6 4.7 46.8 0.9
实施例7 4.5 45.6 0.8
对比例1 4.2 43.5 0.5
根据测试数据，温度在600℃，聚乙烯醇聚合物为1000，高岭土粉磨目数为300目时，具有最佳的增强和增粘作用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种煤矿巷道用喷射混凝土改性剂制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
S101：将羧甲基纤维素、聚乙烯醇、水搅拌成混合溶液；
S102：将高岭石矿石通过粉磨机破碎粉磨，在窑炉中加热到600℃~800℃煅烧，保温1~3小时，制备出处于高温状态下的偏高岭土；
S103：将S102中高温状态的偏高岭土装入搅拌设备中，在搅拌条件下通过喷雾设备将S101制备的混合溶液喷洒到高温状态的偏高岭土中，冷却到室温即得到具有增强和增加粘接作用的煤矿巷道用喷射混凝土改性剂；
所述S101中混合溶液中羧甲基纤维素、聚乙烯醇、水的质量比为1: 0.5~1:20。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道用喷射混凝土改性剂制备方法，其特征在于，所述S101中聚乙烯醇聚合度为500~1800。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道用喷射混凝土改性剂制备方法，其特征在于，所述S102中高岭石矿石粉磨后为100~300目。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道用喷射混凝土改性剂制备方法，其特征在于，所述S103中混合溶液与高温状态的偏高岭土的重量比为1:5~10。
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