CN111271113B - 抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫及其释放系统和制法 - Google Patents
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Abstract
一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫及其释放系统和制法,属于煤自燃火灾防治领域。该抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫原料包括基础反应物a、基础反应物b、发泡剂、稳泡剂、兼容性阻化剂和水;基础反应物a为可溶性碳酸盐和/或可溶性碳酸氢盐,基础反应物b为酸。其释放系统中,容器中的A壳体和B壳体扣合形成一个用于盛装抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫原料的密闭腔体,在扣合对接面设置温敏性隔绝物。该释放系统,在煤自燃初期阶段温度下,控制原料的接触与反应,生成惰性气体与阻化剂,并使阻化剂溶液以泡沫形式释放,针对性的作用于温度升高、具备自燃迹象的煤体,进而大幅提高阻化效率与阻化作用范围,可实现煤自燃的精准、高效抑制。
Description
技术领域
本发明属于煤自燃火灾防治技术领域,特别涉及一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫及其释放系统和制法。
背景技术
煤炭开采过程中,采空区遗煤自燃一直是威胁矿井安全生产的主要灾害之一,为防治采空区遗煤自燃,向采空区内注入或喷洒阻化剂是抑制煤自燃的主要措施。传统物理阻化剂,如氯化钠溶液、氯化镁溶液、氯化钙溶液、氯化铵溶液等,成本较低,来源广泛,工艺简单,阻化效果较好,在煤矿普遍应用。该类阻化剂可以在煤体表面形成水膜层从而阻断氧气与煤体接触,并可以使煤处于含水潮湿的状态。但阻化剂存在阻化效率与阻化寿命,阻化时间具有一定的局限性,阻化剂中的水分被蒸发完后,其阻化作用将明显降低。为解决上述问题,目前主要采取多次喷洒、以气体为载体进行气雾喷洒等措施,其取得一定效果,但效果有限。另外,还有一些解决方法是研究了一种以温敏性包衣包裹阻化剂制作的微胶囊阻化剂,在采空区内的遗煤氧化自热达到一定温度后,包衣溶解,释放出阻化剂,可针对性抑制煤体的自燃,但释放出的固态或液态阻化剂作用范围极其有限,无法与煤体充分接触,具有一定局限性。为此,寻求一种可以在特定温度下自发释放阻化泡沫的释放系统及其制备方法是本行业领域研究人员一直要解决问题。
发明内容
本发明针对传统技术方法存在的问题,目的在于提供一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫及其释放系统和制法。该抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫,一方面可以使阻化剂以泡沫形式释放与扩散,与周围氧化煤体充分接触,另一方面可释放出惰性气体惰化采空区,降低氧气浓度,达到阻化与惰化多重效果。该制备方法为:在释放系统内,煤自燃初期阶段温度(50~70℃)下,控制反应物质的接触与反应,生成惰性气体与阻化剂,并使阻化剂溶液在煤自燃初期阶段温度(50~70℃)下以泡沫形式释放,针对性的作用于温度升高、具备自燃迹象的煤体,进而大幅度提高阻化效率与阻化作用范围,可实现煤自燃的精准、高效抑制。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
本发明的一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫,其原料包括基础反应物a、基础反应物b、发泡剂、稳泡剂、兼容性阻化剂和水;
所述的基础反应物a为可溶性碳酸盐和/或可溶性碳酸氢盐,基础反应物b为能够和基础反应物a反应的中强酸和/或弱酸,优选为磷酸和/或醋酸;
其中,各个原料的质量百分浓度满足以下关系:
混合溶液X为基础反应物a溶液、发泡剂、稳泡剂的混合液;
混合溶液Y为基础反应物b溶液和兼容性阻化剂的混合液;
混合溶液X和混合溶液Y的体积之差的绝对值=0%~1%;
基础反应物a的量根据和基础反应物b的反应化学计量比确定,发泡剂占混合溶液X的质量百分浓度为0.5%~1.0%,稳泡剂占混合溶液X的质量百分浓度为0.5%~1.0%,兼容性阻化剂占混合溶液Y的质量百分浓度为5%~12%,基础反应物a配置成基础反应物a溶液的体积和基础反应物b配置成基础反应物b溶液的体积之差的绝对值=0%~1%。
作为优选,所述的基础反应物a溶液为碳酸钠溶液和/或碳酸氢钠溶液,基础反应物b溶液为磷酸溶液和/或醋酸溶液。
作为优选,所述的基础反应物b溶液中,酸的质量百分浓度≤10%。
作为优选,所述的发泡剂为长链烷基硫酸钠,其中C的个数为10~18个,更优选为十二烷基硫酸钠。
作为优选,所述的稳泡剂为羧甲基纤维素钠。
作为优选,所述的兼容性阻化剂为氯化钠、氯化铵、氯化钾中的一种或几种的混合物。
本发明的一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统,包括抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫原料和容器,所述的容器包括A壳体、B壳体,A壳体和B壳体扣合形成一个用于盛装抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫原料的密闭腔体,在扣合对接面设置有内部温敏性隔绝物;所述的内部温敏性隔绝物的熔化温度为煤自燃初期阶段温度,煤自燃初期阶段温度为50~70℃。
更优选为,A壳体用于盛装混合溶液X,B壳体用于盛装混合溶液Y。
所述的A壳体和B壳体均为聚四氟乙烯壳体,A壳体和B壳体优选为半球形,且为A壳体和B壳体呈镜像对称。
在A壳体或B壳体与内部温敏性隔绝物的粘结区域的壁面刻有菱形花纹,以增加内部温敏性隔绝物粘结的稳定性。
所述的内部温敏性隔绝物为石蜡薄片,其形状根据扣合对接面确定,优选为圆形,具体为型号为52号石蜡、54号石蜡、56号石蜡、58号石蜡、60号石蜡中的一种。
所述的内部温敏性隔绝物的厚度优选为1mm~2mm。
一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统的制备方法,包括以下步骤:
S1、根据容器的体积容量,确定基础反应物b的量,并将基础反应物b配置成溶液,根据和基础反应物b反应的化学计量比,确定基础反应物a的用量,并将基础反应物a配置成溶液;基础反应物a溶液体积和基础反应物b溶液的体积之差的绝对值=0%~1%;
S2、向基础反应物a溶液中,添加发泡剂混合均匀,再添加稳泡剂混合均匀,得到混合溶液X,将混合溶液X置于壳体A中;其中,发泡剂占混合溶液X的质量百分浓度为0.5%~1.0%,稳泡剂占混合溶液X的质量百分浓度为0.5%~1.0%;
S3、向基础反应物b溶液中,加入兼容性阻化剂混合均匀,得到混合溶液Y,将混合溶液Y置于壳体B中;兼容性阻化剂占混合溶液Y的质量百分浓度为5%~12%;
S4、在A壳体或B壳体的开口处,粘结内部温敏性隔绝物,密封A壳体或密封B壳体;
S5、将A壳体和B壳体扣合,形成整体,在A壳体和B壳体连接区域粘结密封,得到抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统。
所述的抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统的制备方法中,混合溶液X和混合溶液Y的总体积占A壳体和B壳体形成的密闭腔体的容积的55%~60%,余下的40%~45%的容器密闭腔体的剩余空间作为反应发泡所需空间。
所述的步骤S1中,基础反应物b溶液的质量百分浓度根据生成的CO2的量确定,需要满足,生成CO2的体积>容器密闭腔体的剩余空间的容积的2倍,且基础反应物b溶液的质量百分浓度≤10%。
所述的步骤S5中,使用液体胶将A壳体和B壳体连接区域粘结密封。
制备的抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统的使用方法为:
将抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统置于抑制煤自燃的空间区域中,当温度达到内部温敏性隔绝物的熔化温度后,混合溶液X和混合溶液Y接触,基础反应物a和基础反应物b反应,生成相应的盐、二氧化碳和水,在发泡剂、稳泡剂、兼容性阻化剂作用下,反应得到混合型组化泡沫,容器内部产生高气压,使得A壳体和B壳体粘结处裂开,从而释放出抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫,从而实现抑制煤自燃。
更优选为:混合型组化泡沫为磷酸二氢钠、兼容性阻化剂、二氧化碳的混合物,所述的兼容性阻化剂为氯化钠、氯化铵、氯化钾中的一种或几种的混合物。
本发明所选用的磷酸溶液或醋酸溶液浓度较低,呈现为弱腐蚀性或无腐蚀性,常可以作为食品添加剂,与其他强酸溶液相比,制备过程安全;磷酸与碳酸钠或碳酸氢钠反应生成的磷酸二氢钠、醋酸与碳酸钠或碳酸氢钠反应生成的醋酸钠等,均为抑制煤自燃性能良好的阻化剂,生成的二氧化碳为抑制煤自燃性能良好的惰性气体;羧甲基纤维素钠为典型的增稠型稳泡剂,具有一定的抗高温能力,150℃加热后仍具有较高粘度值,与十二烷基硫酸钠配合作用,可以有效提高泡沫液膜强度,减缓液膜排液时间,提高泡沫的稳定性;添加兼容性阻化剂氯化钠、氯化铵、氯化钾中的一种或几种,可以有效弥补由磷酸或醋酸浓度较低而导致的磷酸二氢钠或醋酸钠浓度不足的问题,保证阻化泡沫具备优异的抑制煤自燃的性能。
本发明的有益效果:通过温度控制释放阻化泡沫,可针对性抑制温度升高、具备自燃迹象的煤体,可实现对煤自燃的精准、高效抑制;对于无自燃迹象的煤体,反应装置保持稳定,一旦煤体出现氧化升温,即可释放阻化泡沫,具备长期防治煤自燃的性能,避免了传统提前喷洒阻化剂所带来的阻化寿命短、阻化性能降低等弊端;阻化剂溶液以泡沫形式释放,通过泡沫的扩散流动,克服了现有的阻化剂温控释放方法,以固态或液态形式释放阻化剂,作用范围极其有限的弊端,使阻化剂抑制煤自燃的范围更全面;待阻化泡沫覆盖煤体破灭后,可释放出大量二氧化碳气体,有效惰化采空区,与阻化剂配合,达到惰化与阻化多重效果。同时,本发明提供的阻化泡沫制备方法,安全可靠且成本较低,实用性与可操作性强。
附图说明
图1是本发明实施例1中抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统的示意图;
图2是本发明实施例1中反应发泡效果图;
图3是本发明实施例1中抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫扩散与覆盖煤粉的效果图;
图4是本发明实施例1中抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫的抑制煤自燃升温的效果对比图;
图5是本发明实施例1中抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫的抑制煤自燃的阻化效果对比图;
图6是本发明实施例1中抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫的抑制煤自燃的阻化与惰化综合效果对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫,其原料包括基础反应物a、基础反应物b、发泡剂、稳泡剂、兼容性阻化剂和水;
本实施例的基础反应物a溶液为碳酸钠溶液,基础反应物b溶液为磷酸溶液,其质量百分浓度为10%,二者发生反应的方程式为:
Na2CO3+2H3PO4=2NaH2PO4+CO2↑+H2O
本实施例中,发泡剂为十二烷基硫酸钠,稳泡剂为羧甲基纤维素钠,兼容性阻化剂为氯化钠。
其中,各个原料的质量百分浓度满足以下关系:
混合溶液X为基础反应物a溶液、发泡剂、稳泡剂的混合液;
混合溶液Y为基础反应物b溶液和兼容性阻化剂的混合液;
混合溶液X的体积和混合溶液Y的体积相等;
确定磷酸溶液用量为10mL,基础反应物a的量根据和基础反应物b的反应化学计量比确定,碳酸钠溶液的体积为10mL,其质量百分浓度为5.6%,发泡剂占混合溶液X的质量百分浓度为0.6%,稳泡剂占混合溶液X的质量百分浓度为0.5%,兼容性阻化剂占混合溶液Y的质量百分浓度为10%,基础反应物a配置成基础反应物a溶液的体积和基础反应物b配置成基础反应物b溶液的体积相等。
一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统,包括抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫原料和球形容器,所述的球形容器包括A壳体、B壳体,A壳体和B壳体为半球形,且为A壳体和B壳体呈镜像对称,A壳体和B壳体扣合形成一个用于盛装抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫原料的密闭腔体,在扣合对接面设置有内部温敏性隔绝物;所述的内部温敏性隔绝物的熔化温度为煤自燃初期阶段温度,煤自燃初期阶段温度为50~70℃。
球形容器为聚四氟乙烯中空球,从中间打开分别为A半球和B半球,A半球用于盛放碳酸钠、十二烷基硫酸钠、羧甲基纤维素钠的混合溶液X,B半球用于盛放磷酸、氯化钠的混合溶液Y。
聚四氟乙烯中空球直径为45mm,球壳壁面厚度为2mm,容积为36.1mL,A半球与B半球的连接区域宽度为3mm,厚度为1mm,如图1所示。
其中,混合溶液X与混合溶液Y的总体积占A半球和B半球形成的中空密闭腔体球容积的体积百分比例为55.4%,剩余44.6%的空间作为反应发泡所需空间。
所述内部温敏性隔绝物为圆形石蜡薄片,厚度为1.5mm,石蜡型号为52号。
本实施例的一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统的制备方法,包括以下步骤:
S1、配制体积10mL、质量百分浓度10%的磷酸溶液,计算与其完全反应的碳酸钠质量为0.595g,此时,10mL的碳酸钠溶液浓度为5.6%,配制体积10mL、质量百分浓度为5.6%碳酸钠溶液;
S2、向碳酸钠溶液中添加十二烷基硫酸钠作为发泡剂,添加羧甲基纤维素钠作为稳泡剂,形成的混合溶液X放入A半球;其中,十二烷基硫酸钠占混合溶液X的质量百分浓度为0.6%,羧甲基纤维素钠占混合溶液X的质量百分浓度为0.5%;
S3、向磷酸溶液中,添加兼容性阻化剂氯化钠,形成的混合溶液Y放入B半球;其中,氯化钠占混合溶液Y的质量百分浓度为10%;
S4、B半球开口处粘结圆形石蜡薄片,密封B半球,在B半球和圆形石蜡薄片的粘结区域,在B半球的壁面刻有菱形花纹,以增加圆形石蜡薄片粘结的稳定性;
S5、A半球与B半球合并为整体的中空球,半球连接区域用液体胶粘结密封,得到抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统。
将制备的抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统,布置在升温环境中,待到煤自燃初期阶段温度时,内部温敏性隔绝物——石蜡薄片熔化,混合溶液X与混合溶液Y接触,碳酸钠与磷酸发生反应,生成磷酸二氢钠、二氧化碳与水,在十二烷基硫酸钠、羧甲基纤维素钠、氯化钠的作用下,形成混合型阻化泡沫,抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统内部产生高气压,使得球体裂开为A半球与B半球,释放出抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫。
对本实施例制备的抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫进行性能测试,结果如下:
(1)反应发泡与泡沫稳定性测试
10mL的混合溶液X与10mL的混合溶液Y,在100mL的量筒内混合反应,生成的泡沫形态如图2所示,发泡体积刚好为100mL。此时,与溶液体积20mL相比,发泡倍数为5倍,生成的二氧化碳体积为124.9mL,生成的磷酸二氢钠溶液浓度为6.3%。经秒表测定,泡沫的析液半衰期为68s,泡沫稳定性能良好。
(2)阻化泡沫扩散性能测试
制备粒径为0.18mm~0.38mm的煤样,放入圆形玻璃培养皿中,煤粉厚度1cm。将制备好的抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统放在煤粉上方,在程序升温箱内进行加热,升温速率1℃/min。结果表明:制备的抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统中,释放阻化泡沫的临界温度为59℃,由图3可以看出,泡沫润湿覆盖煤粉的形状大体呈圆形,覆盖煤粉的面积为75.4cm2,与20mL溶液直接润湿煤粉的面积7.1cm2相比,增加的倍数为10.6,泡沫扩散效果显著。
(3)阻化泡沫抑制煤自燃升温的效果测试
制备粒径为0.18mm~0.38mm的煤样,选择煤粉质量为100g,在程序升温箱内,进行持续提供空气条件下的煤自燃程序升温实验,升温速率为1℃/min,程序升温终点为160℃。实验分两组进行:第一组进行原始煤粉的程序升温;第二组在原始煤粉上方布置抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统,进行程序升温。测试煤体的温度变化结果如图4所示。当程序升温至160℃时,原始煤的温度已经高达173℃,煤体氧化蓄热使得自身温度快速升高,其中:原始煤温度与程序温度相同的交叉点温度(CPT)为152℃。而程序升温至160℃时,抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放并润湿的煤粉温度仅为125℃,未出现交叉点温度,说明抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫可有效抑制煤的自燃升温。
(4)阻化泡沫抑制煤自燃的阻化性能测试
制备粒径为0.18mm~0.38mm的煤样,选择煤粉质量为100g,在程序升温箱内,进行持续提供空气条件下的煤自燃程序升温实验,升温速率为1℃/min,程序升温终点为160℃。实验分三组进行:第一组进行原始煤粉的程序升温;第二组在原始煤粉上方布置不加入发泡剂和稳泡剂的抑制煤自燃的阻化溶液释放系统,进行程序升温,即碳酸钠溶液中不添加十二烷基硫酸钠、羧甲基纤维素钠,无发泡效果,仅在特定温度下释放阻化溶液;第三组在原始煤粉上方布置抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统,进行程序升温。以CO气体作为煤自燃的指标性气体,监测结果如图5所示。当程序升温至160℃时,原始煤释放CO气体浓度为1480ppm(第一组),阻化溶液润湿煤释放的CO气体浓度为1110ppm(第二组),而阻化泡沫润湿煤释放的CO气体浓度仅为272ppm(第三组)。按公式(1)计算抑制煤自燃的效率:
式中:Z为抑制煤自燃的效率,%;X0为原始煤氧化释放的CO气体浓度,ppm;X1为阻化溶液或阻化泡沫润湿后煤氧化释放的CO气体浓度,ppm。
当程序升温至160℃时,阻化溶液润湿煤粉后,抑制煤自燃的效率仅为25%,说明阻化溶液没有以泡沫形式释放,覆盖煤粉面积极其有限,未覆盖的煤粉依然正常氧化自燃。而阻化泡沫润湿煤粉后,抑制煤自燃的效率达到81.62%,效果明显。
本实验是在持续提供空气的条件下进行的,阻化溶液或阻化泡沫覆盖煤粉后,释放的二氧化碳气体随即被排出实验系统,未体现惰化作用,因此,本测试仅为阻化性能测试。
(5)阻化泡沫抑制煤自燃的阻化与惰化综合性能测试
制备粒径为0.18mm~0.38mm的煤样,选择煤粉质量为100g,在程序升温箱内,进行封闭条件下的煤自燃程序升温实验,升温速率为1℃/min,程序升温终点为160℃。实验分三组进行:第一组进行原始煤粉的程序升温;第二组在原始煤粉上方布置不加入发泡剂和稳泡剂的抑制煤自燃的阻化溶液释放系统,进行程序升温,即碳酸钠溶液中不添加十二烷基硫酸钠、羧甲基纤维素钠,无发泡效果,仅在特定温度下释放阻化溶液;第三组在原始煤粉上方布置抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统,进行程序升温。以CO气体作为煤自燃的指标性气体,监测结果如图6所示。当程序升温至160℃时,原始煤释放CO气体浓度为1410ppm(第一组),阻化溶液润湿煤释放的CO气体浓度为584ppm(第二组),而阻化泡沫润湿煤释放的CO气体浓度仅为64ppm(第三组)。
当程序升温至160℃时,按公式(1)计算抑制煤自燃的效率,阻化溶液润湿煤粉后,抑制煤自燃的效率为58.58%,说明在封闭实验系统中,虽然阻化溶液润湿煤粉范围有限,但产生的二氧化碳气体,有效惰化了空气,使氧气浓度降低,进而提升了抑制煤自燃的效率。而阻化泡沫润湿煤粉后,抑制煤自燃的效率高达95.46%,效果显著。
本实验是在封闭条件下进行的,阻化溶液或阻化泡沫覆盖煤粉后,释放的二氧化碳气体在实验系统内有效惰化空气,因此,本测试为阻化与惰化综合性能测试。
由上述实验测试结果可知,本发明提供的一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫及其释放系统和制法,使阻化剂溶液在特定温度下以泡沫形式释放,通过泡沫的扩散流动,可大幅度增加阻化剂抑制煤自燃的范围。同时,阻化泡沫可释放出大量二氧化碳气体,有效惰化空气,与阻化剂配合,抑制煤自燃的效果更加显著。另外,在煤氧化自燃初期的关键温度节点,针对性释放阻化泡沫,可实现对煤自燃的精准、高效抑制。
实施例2
一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫,其原料包括基础反应物a、基础反应物b、发泡剂、稳泡剂、兼容性阻化剂和水;
所述的基础反应物a为碳酸氢钠,基础反应物b为醋酸,发泡剂为十二烷基硫酸钠,稳泡剂为羧甲基纤维素钠,兼容性阻化剂为氯化钾和氯化铵等摩尔混合的混合物。
NaHCO3+CH3COOH=CH3COONa+CO2↑+H2O
其中,各个原料的质量百分浓度满足以下关系:
混合溶液X为基础反应物a溶液、发泡剂、稳泡剂的混合液;
混合溶液Y为基础反应物b溶液和兼容性阻化剂的混合液;
混合溶液X和混合溶液Y的体积相等;
确定基础反应物b溶液的质量百分浓度为6%,体积为10mL,根据基础反应物a和基础反应物b的反应化学计量比确定,基础反应物a的用量为0.896g,因此,确定基础反应物a为体积为10mL,质量百分浓度为8.2%的碳酸氢钠溶液,发泡剂占混合溶液X的质量百分浓度为1.0%,稳泡剂占混合溶液X的质量百分浓度为1.0%,兼容性阻化剂占混合溶液Y的质量百分浓度为12%。
本实施例的一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统,同实施例1,不同之处在于,采用本实施例的一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫原料。
本实施例的一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统的制备方法,同实施例1,不同之处在于,采用本实施例的一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫原料。
Claims (9)
1.一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统,其特征在于,包括一种抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫原料,还包括容器,所述的容器包括A壳体、B壳体,A壳体和B壳体扣合形成一个用于盛装抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫原料的密闭腔体,在扣合对接面设置有内部温敏性隔绝物;所述的内部温敏性隔绝物的熔化温度为煤自燃初期阶段温度,煤自燃初期阶段温度为50~70℃;
所述的抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫的原料包括基础反应物a、基础反应物b、发泡剂、稳泡剂、兼容性阻化剂和水;
所述的基础反应物a为可溶性碳酸盐和/或可溶性碳酸氢盐,基础反应物b为能够和基础反应物a反应的中强酸和/或弱酸;
其中,各个原料的质量百分浓度满足以下关系:
混合溶液X为基础反应物a溶液、发泡剂、稳泡剂的混合液;
混合溶液Y为基础反应物b溶液和兼容性阻化剂的混合液;
基础反应物a的量根据和基础反应物b的反应化学计量比确定,发泡剂占混合溶液X的质量百分浓度为0.5%~1.0%,稳泡剂占混合溶液X的质量百分浓度为0.5%~1.0%,兼容性阻化剂占混合溶液Y的质量百分浓度为5%~12%。
2.根据权利要求1所述的抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统,其特征在于,所述的基础反应物a溶液为碳酸钠溶液和/或碳酸氢钠溶液,基础反应物b溶液为磷酸溶液和/或醋酸溶液;所述的基础反应物b溶液中,酸的质量百分浓度≤10%。
3.根据权利要求1所述的抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统,其特征在于,所述的发泡剂为长链烷基硫酸钠,其中,C的个数为10~18个。
4.根据权利要求1所述的抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统,其特征在于,所述的稳泡剂为羧甲基纤维素钠。
5.根据权利要求1所述的抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统,其特征在于,所述的兼容性阻化剂为氯化钠、氯化铵、氯化钾中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统,其特征在于,所述的A壳体和B壳体均为聚四氟乙烯壳体,且为A壳体和B壳体呈镜像对称。
7.根据权利要求1所述的抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统,其特征在于,所述的内部温敏性隔绝物为石蜡薄片,其形状根据扣合对接面确定,具体为型号为52号石蜡、54号石蜡、56号石蜡、58号石蜡、60号石蜡中的一种。
8.权利要求1-7任意一项所述的抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、根据容器的体积容量,确定基础反应物b的量,并将基础反应物b配置成溶液,根据和基础反应物b反应的化学计量比,确定基础反应物a的用量,并将基础反应物a配置成溶液;基础反应物a溶液体积和基础反应物b溶液的体积之差的绝对值=0%~1%;
S2、向基础反应物a溶液中,添加发泡剂混合均匀,再添加稳泡剂混合均匀,得到混合溶液X,将混合溶液X置于壳体A中;其中,发泡剂占混合溶液X的质量百分浓度为0.5%~1.0%,稳泡剂占混合溶液X的质量百分浓度为0.5%~1.0%;
S3、向基础反应物b溶液中,加入兼容性阻化剂混合均匀,得到混合溶液Y,将混合溶液Y置于壳体B中;兼容性阻化剂占混合溶液Y的质量百分浓度为5%~12%;
S4、在A壳体或B壳体的开口处,粘结内部温敏性隔绝物,密封A壳体或密封B壳体;
S5、将A壳体和B壳体扣合,形成整体,在A壳体和B壳体连接区域粘结密封,得到抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统。
9.根据权利要求8所述的抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统的制备方法,其特征在于,所述的步骤S1中,在抑制煤自燃的温控释放型阻化泡沫释放系统的制备方法中,混合溶液X和混合溶液Y的总体积占A壳体和B壳体形成的密闭腔体的容积的55%~60%,余下的40%~45%的容器密闭腔体的剩余空间作为反应发泡所需空间;
基础反应物b溶液的质量百分浓度根据生成的CO2的量确定,需要满足,生成CO2的体积>容器密闭腔体的剩余空间的容积的2倍,且基础反应物b溶液的质量百分浓度≤10%。
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