CN111228708B - 用于矸石山灭火降温的速固浆液、其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于矸石山灭火降温的速固浆液、其制备方法及应用，属于地质灾害防治技术领域，制成其有效成分的原料包括：由水、基料、强悬浮络水剂、固相流态调节剂、液相流态调节剂，能使高含水强悬浮浆液在一定时间内变为不可流动的果冻状半固体，其制备方法是将基料和固相流态调节剂混合，再加入强悬浮络水剂和水混合，最后加入液相流态调节剂，搅拌混合，开泵输注到矸石山中。本发明的速固浆液含水量高、浆液固液相不离析、悬浮性好、预定时间内能形成胶体状的浆液，既克服了纯水和传统浆液含水量低流动速度快的缺陷，又能覆盖粘黏在目标体上实现降温、绝氧、窒息的协同作用，适用于所有矸石山灭火降温，制备方法用于制备速固浆液。
Description
技术领域
本发明属于地质灾害防治技术领域，涉及一种工程速固浆液，具体地说是一种用于矸石山灭火降温的速固浆液，本发明还提供了一种用于矸石山灭火降温的速固浆液的制备方法，本发明还提供了一种用于矸石山灭火降温的速固浆液的应用。
背景技术
煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中排出的一种固体废弃物，大量堆积后形成煤矿矸石山，煤矸石的大量堆存不仅浪费土地资源，还会发生自燃、雨淋、泥化等情况，对环境产生严重危害。尤其是煤矸石中夹煤，易于氧化，散热不畅使热量不断蓄积，形成高温区，甚至自燃火区，存在严重的安全隐患。
现有技术中对矸石山的灭火降温主要是覆土和用水。其中覆土的缺点是：工程量大、环境影响大，并且覆土密实性难以保证、灭火降温效果不显著。用水对矸石山灭火降温是当前最为广泛、经济的方法，但矸石山孔隙大、不易存水，单纯用水或用普通浆液灭火降温，存在矸石山的浆液中固液相离析、水多沿优势通道跑走的现象，或是水到高温区，即火区后，立即汽化，不能起到快速灭火降温的效果。因而，若能开发超高含水量、浆液固液相不离析、浆液悬浮性好、快速成胶体状、保证不无限流的理想型灭火降温浆液将对矸石山灭火降温具有极大的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是要提供一种用于矸石山灭火降温的速固浆液，以达到使矸石山快速灭火降温的目的。
本发明所要解决的另一个技术问题，是要提供上述用于矸石山灭火降温的速固浆液的制备方法，及应用，以达到制备和使用上述速固浆液时，效果更好的目的。
本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：一种用于矸石山灭火降温的速固浆液，制成其有效成分的原料包括：水、具有粘粒效果的基料、具有悬浮吸水特性的强悬浮络水剂、固相流态调节剂、液相流态调节剂，能使高含水强悬浮浆液在一定时间内变为不可流动的果冻状半固体。
作为对本发明的限定：基料、水、强悬浮络水剂、固相流态调节剂和液相流态调节剂的重量配比为1：（2～5）：（0.01～0.025）：（0.02～0.05）：（0.1～0.2）。
作为对本发明的进一步限定：所述水为自来水、降雨积水或工业中水。
作为对本发明另一种限定：所述基料为粉煤灰、水泥、弃土、杂填土、矸石再生砂粉、尾矿砂粉、建筑固废再生砂粉中的一种，或至少两种的混合物。
作为对本发明的进一步限定：所述强悬浮络水剂为膨润土、凹凸棒土、黄原胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧甲基淀粉钠、聚丙烯酸钠、羟丙基甲基纤维素中的一种，或至少两种的混合物。
作为对本发明的再进一步限定：所述固相流态调节剂为磷酸盐、醋酸盐、碳酸盐中的一种，或至少两种的混合物。
作为对本发明的第三种限定：所述液相流态调节剂为水玻璃。
本发明还提供了一种用于矸石山灭火降温的速固浆液的制备方法，制备方法按照以下步骤顺序进行：
步骤一：混合
取粒径小于等于2mm的基料，与固相流态调节剂混合，搅拌，形成混合物；
步骤二：制浆
在混合物中加入强悬浮络水剂和水混合，搅拌2～4min，然后加入液相流态调节剂，搅拌1～2min，即成。
本发明还提供了一种用于矸石山灭火降温的速固浆液的应用：制备的速固浆液用于矸石山灭火降温，应用时，将速固浆液开泵输注到矸石山中，因矸石山堆积体密度不同，且为保证速固浆液的降温效果，输注的流量为30～100L/min，压力为0.5～5MPa。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的有益效果在于：
（1）本发明的速固浆液含水量高、浆液固液相不离析、浆液悬浮性好、预定时间内能形成胶体状的浆液，保证浆液能在矸石山中停留，不会无限流通，因为浆液中含有强悬浮络水剂，具有强悬浮、吸水特性，浆液在流入矸石山时，是高含水强悬浮流体，流通性强；又因为浆液中含有固相流态调节剂、液相流态调节剂，因此流通一定的时间后反应，能使浆液变为不可流动的果冻状半固体，附着在矸石山上能快速降温，既克服了纯水和传统浆液含水量低流动速度快，且不可控的缺陷，又覆盖粘黏在目标体上实现降温、绝氧、窒息的协同作用，灭火降温效果好；
（2）本发明的水和基料取材绿色环保、来源广发，既节省了制作成本，又能就地取材，节省采购的时间；
（3）本发明的制备方法便捷，搅拌和输送系统无需采用专门设备，无需新增投资，节省制作成本，速固浆液在搅拌和泵送过程能保持良好的流动性，在流出管道进入目标区域后，很短时间内即能变为果冻状失去流动性，可实现面流，规避了水及传统稀浆线性沿优势通道流失的弊端，同时果冻状半固体在高温区不汽化，灭火降温效果更高。
本发明制备的速固浆液适用于矸石山灭火降温，制备方法用于制备速固浆液。
附图说明
图1为本发明实施例10的操作顺序结构图；
图2为本发明实施例21中浆液固液相离析分层度曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本领域的技术人员应当理解，本发明并不限于以下实施例，任何在本发明具体实施例基础上做出的改进和变化都在本发明权利要求保护的范围之内。
实施例1 用于矸石山灭火降温的速固浆液
本实施例为一种用于矸石山灭火降温的速固浆液，制成其有效成分的原料包括水、基料、强悬浮络水剂、固相流态调节剂、液相流态调节剂，所述强悬浮络水剂具有悬浮吸水特性，使本实施例的速固浆液保持较高的含水量，同时，又能保证速固浆液的流通性，有利于速固浆液快速流入矸石山的缝隙中。
本实施例的各组分中，基料采用水泥，水为自来水，强悬浮络水剂为海藻酸钠，固相流态调节剂为磷酸盐，液相流态调节剂为水玻璃，并将100kg水泥、350kg自来水、2kg海藻酸钠、3kg醋酸盐、10kg水玻璃混合，搅拌，形成速固浆液A1。
实施例2-8 用于矸石山灭火降温的速固浆液
实施例2-8分别为用于矸石山灭火降温的速固浆液，各原料具体组分、重量等参数如表1所示：
表1 实施例1-8所提供的速固浆液中各组分的含量
实施例9 实施例1-8所提供的用于矸石山灭火降温的速固浆液的制备方法
实施例9为实施例1-8所提供的用于矸石山灭火降温的速固浆液的制备方法。制备本实施例的速固浆液前，先将混合罐体选好，取制浆罐三个，其中一个为第一反应罐1，一个为第二反应罐2，第三个为搅拌泵送罐3。第一反应罐1和第二反应罐2可以互相调换，即在本工序制浆过程中，第一反应罐1先按比例称量各组分，将基料和固相流态调节剂相互混合，搅拌，然后加入强悬浮络水剂和水混合，搅拌2min，最后加入液相流态调节剂，搅拌1.5min即成，输注到搅拌泵送罐3中。在第一反应罐1加入液相流态调节剂的同时，开启第二反应罐2，在第二反应罐2中按比例加入基料、固相流态调节剂、强悬浮络水剂和水，搅拌2min，最后加入液相流态调节剂，搅拌1.5min即成。该过程中第一反应罐1在加液相流态调节剂搅拌的同时，第二反应罐2开始称量各组分，然后加液相流态调节剂搅拌，第二反应罐2的反应完成前，第一反应罐1已经制备好速固浆液，并输注到搅拌泵送罐3中，成为空罐，然后重新开始称量各组分，第一反应罐1称量各组分的同时，第二反应罐2制备好速固浆液，输注到搅拌泵送罐3中。第一反应罐1和第二反应罐2如此反复轮回提高了制备的效率。
实施例10-15 实施例1-8所提供的用于矸石山灭火降温的速固浆液的制备方法
实施例10-15与实施例9的制备方法基本一致，不同的是混合过程中，控制条件的变化，具体见表2：
表2 实施例1-8所提供的速固浆液的制备方法
实施例16-20 实施例1-8所提供的用于矸石山灭火降温的速固浆液的应用
实施例1-8所提供的用于矸石山灭火降温的的速固浆液用于为矸石山灭火降温，应用时，将搅拌泵送罐中的速固浆液开泵输注到矸石山中，输注过程中的参数见表3：
表3 实施例1-8所提供的速固浆液输注过程中泵的参数
实施例21 验证实施例1-8所提供的用于矸石山灭火降温的速固浆液的效果
对比实验1：验证速固浆液的流动性
取实施例15-20中任意一种制备方法制得的速固浆液A1-A8，分别称取1kg，市购1kg普通灭火浆液，形成对照组B。将速固浆液A1-A8和灭火浆液B分别放在透明容器中静置，每隔5min用粘度仪测试浆液的粘度，记录结果见表4：
表4 速固浆液粘度对比实验表
由表4可知，实验过程中A1-A8的速固浆液在10min内粘度极低，流动性较好，利于管道的输注，不会发生堵塞管道的现象，15min后固相流态调节剂与液相流态调节剂逐渐开始发生反应，使粘度迅速增加，本领域的技术人员能够理解的是，当浆液的粘度超过5000Pa·s时，即认为浆液基本失去流体特性，因此，速固浆液形成果冻状的半固体，失去流动性，附着在矸石山上。可见，本发明的速固浆液具有极好的固相稳定性，能有效降低矸石山的温度。
对比实验2：验证速固浆液的固液相离析性能
选取速固浆液A1，其强悬浮络水剂相对于基料的添加量为1%；选取速固浆液A2，其强悬浮络水剂相对于基料的添加量为1.2%；将速固浆液A2中强悬浮络水剂的添加量改变为0.3%，形成浆液C1；将速固浆液A2中强悬浮络水剂的添加量改变为0.4%，形成浆液C2。将速固浆液A1和A2，浆液C1和 C2分别放入透明容器中，观察其固液相离析性能，即固体与液体的分层效果，并记录数据，作成曲线图，见图2。
如图2所示，强悬浮络水剂的添加量多，则浆液中固体与液体的分层度越小，即悬浮性越好，浆液在管道输注的过程中不会发生堵塞的现象，固体和液体混合在一起，水分的流失和渗透减小，克服了水的流动速度快、不可控、快速渗透到地面的缺陷，增加了速固浆液的降温效果。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于矸石山灭火降温的速固浆液，其特征在于：制成其有效成分的原料包括：水、具有粘粒效果的基料、具有悬浮吸水特性的强悬浮络水剂、固相流态调节剂、液相流态调节剂， 能使高含水强悬浮浆液在一定时间内变为不可流动的果冻状半固体；
基料、水、强悬浮络水剂、固相流态调节剂和液相流态调节剂的重量配比为1：（2～5）：（0.01～0.025）：（0.02～0.05）：（0.1～0.2）；
所述强悬浮络水剂为膨润土、凹凸棒土、黄原胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧甲基淀粉钠、聚丙烯酸钠、羟丙基甲基纤维素中的一种，或至少两种的混合物；
所述固相流态调节剂为磷酸盐、醋酸盐、碳酸盐中的一种，或至少两种的混合物；
所述液相流态调节剂为水玻璃。
2.根据权利要求1所述的用于矸石山灭火降温的速固浆液，其特征在于：所述水为自来水、降雨积水或工业中水。
3.根据权利要求1或2所述的用于矸石山灭火降温的速固浆液，其特征在于：所述基料为粉煤灰、水泥、弃土、杂填土、矸石再生砂粉、尾矿砂粉、建筑固废再生砂粉中的一种，或至少两种的混合物。
4.权利要求1-3中任意一项所述的用于矸石山灭火降温的速固浆液的一种制备方法，其特征在于：按照以下步骤顺序进行：
步骤一：混合
取粒径小于等于2mm的基料，与固相流态调节剂混合，搅拌，形成混合物；
步骤二：制浆
在混合物中加入强悬浮络水剂和水混合，搅拌2～4min，然后加入液相流态调节剂， 搅拌1～2min，即成。
5.权利要求1-3中任意一项所述的用于矸石山灭火降温的速固浆液的一种应用， 其特征在于：制备的速固浆液用于矸石山灭火降温，应用时，将速固浆液开泵输注到矸石山中，因矸石山堆积体密度不同，且为保证速固浆液的降温效果，输注的流量为30～100L/min，压力为0.5～5MPa。
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