CN113018749A - 一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及煤矿技术领域，具体涉及一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法，包括以下步骤：1)将气化炉渣粉碎研磨粉末状粒径；2)将海藻酸钠、聚丙烯酸钠与水进行混合，搅拌至完全溶解得到粘稠状的海藻酸钠、聚丙烯酸钠的水溶液混合物；3)将步骤1制备的气化炉渣粉末与步骤2制备的海藻酸钠、聚丙烯酸钠的水溶液混合物混合并搅拌均匀；4)所述步骤3制备的气化炉渣/海藻酸钠混合物通过注浆管路注入采空区，覆盖全部遗煤；5)冲洗注浆管路，将管路中的浆体冲洗干净；6)将氯化钙与水混合，搅拌至完全溶解后获得氯化钙水溶液。

Description

一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法
技术领域
本发明涉及煤矿技术领域，具体涉及一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法。
背景技术
2020年5月，国家煤矿安全监察局出台了《煤矿井下反应型高分子材料安全管理办法(试行)》其中明确规定“煤矿井下不得使用由强腐蚀性、强挥发性组分反应生成的高分子材料，禁止化学反应剧烈、放热量大的高分子材料用于与煤直接接触的地点，充填密闭作业中禁止使用聚氨酯发泡材料”，由此可见，寻找出一种环保、防治效果好、经济性合理的防治煤自燃的方法是十分必要的。
我国富煤贫油，石油高度依赖进口，为保证国家战略安全，近年来煤制油工业获得了蓬勃发展，煤间接液化是指煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应，使煤炭全部气化、转化成合成气(CO和H2的混合物)，然后在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术，煤间接液化合成油的过程中会产生大量的气化炉渣，每产出1t成品油便会产生0.7t固体废渣，气化炉渣作为一种固体废弃物，若不能合理的处理将会对环境和生态造成极大的危害，如侵占土地、扬尘污染、水体和土壤污染，目前气化炉渣主要应用于建筑材料和污水处理，由此可见可以利用气化炉渣增加凝胶的强度，气化炉渣分为粗渣和细渣，气化炉渣主要由硅、钙、铝、铁的氧化物组成，气化炉渣残炭含量远低于粉煤灰，可以用于采空区煤自燃防治。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述技术的缺陷，提供一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将气化炉渣粉碎研磨粉末状粒径；
2)将海藻酸钠、聚丙烯酸钠与水进行混合，搅拌至完全溶解得到粘稠状的海藻酸钠、聚丙烯酸钠的水溶液混合物；
3)将步骤1制备的气化炉渣粉末与步骤2制备的海藻酸钠、聚丙烯酸钠的水溶液混合物混合并搅拌均匀；
4)所述步骤3制备的气化炉渣/海藻酸钠混合物通过注浆管路注入采空区，覆盖全部遗煤；
5)冲洗注浆管路，将管路中的浆体冲洗干净；
6)将氯化钙与水混合，搅拌至完全溶解后获得氯化钙水溶液；
7)将步骤6中氯化钙溶液通过注浆管路将注入采空区中或向采空区中喷洒并覆盖全部遗煤，所述气化炉渣/海藻酸钠混合物与氯化钙溶液接触并形成拥有一定厚度和弹性的固体膜。
作为改进，所述步骤2中，在PH数值为5.0-7.5的水中，所述海藻酸钠、聚丙烯酸钠与水按照0.03:0.0015:1的质量比例混合。
作为改进，所述步骤2中，在PH数值为7.5-9.0的水中，将海藻酸钠、聚丙烯酸钠与水按照0.03:0.0005:1的质量比例混合。
作为改进，所述步骤3中，在PH数值为6.5-7.5的水中，将步骤1制备的气化炉渣粉末与步骤2制备的海藻酸钠、聚丙烯酸钠的水溶液混合物按照质量比为1:4的比例进行混合并搅拌均匀。
作为改进，所述步骤3中，当在PH数值为5.0-6.5的水中或在PH数值为7.5-9.0的水中时，将步骤1制备的气化炉渣粉末与步骤2制备的海藻酸钠、聚丙烯酸钠的水溶液混合物按照质量比为1:3的比例进行混合并搅拌均匀。
作为改进，所述步骤7中向采空区中注入氯化钙溶液的质量分数为5％，所述氯化钙溶液的总量为所述步骤4中气化炉渣/海藻酸钠混合物浆体注入总量的5％。
作为改进，所述步骤7中向向采空区中喷洒氯化钙溶液的质量分数为20％，所述氯化钙溶液的总量为所述步骤4中气化炉渣/海藻酸钠混合物浆体注入总量的5％。
作为改进，所述步骤1中气化炉渣粉颗粒粒径小于200目。
本发明与现有技术相比的优点在于：
目前气化炉渣主要应用于建筑材料和污水处理，由此可见可以利用气化炉渣增加凝胶的强度，海藻酸钠是褐藻类植物经过一系列的加工提取制作而成的一种天然高分子多糖，增稠性、热稳定性、凝胶性，由于海藻酸钠性能优异，来源广泛，因此在食品行业、污水处理、医疗领域等行业被广泛应用，海藻酸钠溶液可以与二价阳离子发生离子交换反应形成凝胶，通常利用钙离子与海藻酸钠制备海藻酸钠凝胶，氯化钙是最为常见的无机阻化剂，氯化钙溶液不仅可以作为海藻酸钠凝胶的交联剂，未被反应的氯化钙溶液还可以对煤自燃起阻化作用，此外，钙离子与海藻酸钠溶液反应时，在外表面可以形成一层膜，这对隔绝煤与氧气的接触是相当有利的，由于与其他防治煤自燃的技术措施相比，凝胶的优势明显，因此通过保水性实验、程序升温实验、同步热分析实验、灭明火实验、扫描电镜实验等确定了防灭火性能优异的海藻酸钠/气化炉渣复合凝胶的最佳配比，不仅为气化炉渣的废物利用提供了新的途径，而且与已有的防治煤自燃的凝胶相比，海藻酸钠/气化炉渣复合凝胶经济性高，表面形成的胶体强度高且具备热不可逆性，优势明显。
具体实施方式
下面对本发明一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法装置做进一步的详细说明。
一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法装置，包括以下步骤：
1)将气化炉渣粉碎研磨粉末状粒径；
2)将海藻酸钠、聚丙烯酸钠与水进行混合，搅拌至完全溶解得到粘稠状的海藻酸钠、聚丙烯酸钠的水溶液混合物；
3)将步骤1制备的气化炉渣粉末与步骤2制备的海藻酸钠、聚丙烯酸钠的水溶液混合物混合并搅拌均匀；
4)所述步骤3制备的气化炉渣/海藻酸钠混合物通过注浆管路注入采空区，覆盖全部遗煤；
5)冲洗注浆管路，将管路中的浆体冲洗干净；
6)将氯化钙与水混合，搅拌至完全溶解后获得氯化钙水溶液；
7)将步骤6中氯化钙溶液通过注浆管路将注入采空区中或向采空区中喷洒并覆盖全部遗煤，所述气化炉渣/海藻酸钠混合物与氯化钙溶液接触并形成拥有一定厚度和弹性的固体膜。
进一步的，所述步骤2中，在PH数值为5.0-7.5的水中，所述海藻酸钠、聚丙烯酸钠与水按照0.03:0.0015:1的质量比例混合。
进一步的，所述步骤2中，在PH数值为7.5-9.0的水中，将海藻酸钠、聚丙烯酸钠与水按照0.03:0.0005:1的质量比例混合。
进一步的，所述步骤3中，在PH数值为6.5-7.5的水中，将步骤1制备的气化炉渣粉末与步骤2制备的海藻酸钠、聚丙烯酸钠的水溶液混合物按照质量比为1:4的比例进行混合并搅拌均匀。
进一步的，所述步骤3中，当在PH数值为5.0-6.5的水中或在PH数值为7.5-9.0的水中时，将步骤1制备的气化炉渣粉末与步骤2制备的海藻酸钠、聚丙烯酸钠的水溶液混合物按照质量比为1:3的比例进行混合并搅拌均匀。
进一步的，所述步骤7中向采空区中注入氯化钙溶液的质量分数为5％，所述氯化钙溶液的总量为所述步骤4中气化炉渣/海藻酸钠混合物浆体注入总量的5％。
进一步的，所述步骤7中向向采空区中喷洒氯化钙溶液的质量分数为20％，所述氯化钙溶液的总量为所述步骤4中气化炉渣/海藻酸钠混合物浆体注入总量的5％。
进一步的，所述步骤1中气化炉渣粉颗粒粒径小于200目。
实施例
将汽化炉渣放入研磨机中充分研磨，直到其中粒径都达到200目或更小的粒径，海藻酸钠与水按照质量比0.03:1的比例，充分搅拌，使海藻酸钠完全溶解，生成海藻酸钠水溶液；然后再按照聚丙烯酸钠与水的质量比0.0015:1的比例，将聚丙烯酸钠放入海藻酸钠水溶液中，再充分搅拌均匀，然后，按照汽化炉渣粉末与水按照质量比1:4的比例，将汽化炉渣粉末放入海藻酸钠/聚丙烯酸钠/水的混合物中，然后充分搅拌均匀，然后将浆液通过注浆管路注入采空区当中，安装采空区的注浆量确定注浆时间，然后用清水冲洗注浆管路10分钟，然后利用这趟管路，注5％的氯化钙溶液，按照浆体注入量的5％注入氯化钙溶液，氯化钙溶液注入后，随即在浆体的表面形成一层致密的薄膜，或者在采空区的下隅角向采空区中喷洒20％氯化钙阻化剂，喷洒的阻化剂会随着漏风弥散到整个采空区，喷洒量按照注浆量的5％计算，喷洒的氯化钙细水雾碰到浆体后，也会与浆体反应，形成一层致密的海藻酸钙薄膜，有效隔绝水分的丧失。
如果水的PH值不是中性的，就应调整材料的用量，当水的PH＝6时，将汽化炉渣放入研磨机中充分研磨，直到其中粒径都达到200目或更小的粒径，按照海藻酸钠与水的质量比0.03:1充分搅拌，使海藻酸钠完全溶解，生成海藻酸钠水溶液；然后再按照聚丙烯酸钠与水质量比0.0015:1的比例，将聚丙烯酸钠放入海藻酸钠水溶液中，再充分搅拌均匀，然后，按照汽化炉渣粉末与水按照质量比1:3的比例，将汽化炉渣粉末放入海藻酸钠/聚丙烯酸钠/水的混合物中，然后充分搅拌均匀，然后将浆液通过注浆管路注入采空区当中，安装采空区的注浆量确定注浆时间，然后用清水冲洗注浆管路，然后利用这趟管路，注5％的氯化钙溶液，按照浆体注入量的5％注入氯化钙溶液，氯化钙溶液注入后，随即在浆体的表面形成一层致密的薄膜，或者在采空区的下隅角向采空区中喷洒20％氯化钙阻化剂，喷洒的阻化剂会随着漏风弥散到整个采空区，喷洒量按照注浆量的5％计算，喷洒的氯化钙细水雾碰到浆体后，也会与浆体反应，形成一层致密的海藻酸钙薄膜，有效隔绝水分的丧失。
当水的PH＝9时，将汽化炉渣放入研磨机中充分研磨，直到其中粒径都达到200目或更小的粒径，按照海藻酸钠与水的质量比0.03:1的比例，将海藻酸钠加入水中，充分搅拌，使海藻酸钠完全溶解，生成海藻酸钠水溶液；然后再按照聚丙烯酸钠与水的质量比0.0005:1的比例，将聚丙烯酸钠放入海藻酸钠水溶液中，再充分搅拌均匀，然后，按照汽化炉渣粉末与水按照质量比1:3的比例，将汽化炉渣粉末放入海藻酸钠/聚丙烯酸钠/水的混合物中，然后充分搅拌均匀，然后将浆液通过注浆管路注入采空区当中，安装采空区的注浆量确定注浆时间，然后用清水冲洗注浆管路10分钟，然后利用这趟管路，注5％的氯化钙溶液，按照浆体注入量的5％注入氯化钙溶液，氯化钙溶液注入后，随即在浆体的表面形成一层致密的薄膜。或者在采空区的下隅角向采空区中喷洒20％氯化钙阻化剂，喷洒的阻化剂会随着漏风弥散到整个采空区，喷洒量按照注浆量的5％计算，喷洒的氯化钙细水雾碰到浆体后，也会与浆体反应，形成一层致密的海藻酸钙薄膜，有效隔绝水分的丧失。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将气化炉渣粉碎研磨粉末状粒径；
2)将海藻酸钠、聚丙烯酸钠与水进行混合，搅拌至完全溶解得到粘稠状的海藻酸钠、聚丙烯酸钠的水溶液混合物；
3)将步骤1制备的气化炉渣粉末与步骤2制备的海藻酸钠、聚丙烯酸钠的水溶液混合物混合并搅拌均匀；
4)所述步骤3制备的气化炉渣/海藻酸钠混合物通过注浆管路注入采空区，覆盖全部遗煤；
5)冲洗注浆管路，将管路中的浆体冲洗干净；
6)将氯化钙与水混合，搅拌至完全溶解后获得氯化钙水溶液；
7)将步骤6中氯化钙溶液通过注浆管路将注入采空区中或向采空区中喷洒并覆盖全部遗煤，所述气化炉渣/海藻酸钠混合物与氯化钙溶液接触并形成拥有一定厚度和弹性的固体膜。
2.根据权利要求1所述的一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，在PH数值为5.0-7.5的水中，所述海藻酸钠、聚丙烯酸钠与水按照0.03:0.0015:1的质量比例混合。
3.根据权利要求1所述的一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，在PH数值为7.5-9.0的水中，将海藻酸钠、聚丙烯酸钠与水按照0.03:0.0005:1的质量比例混合。
4.根据权利要求1所述的一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，在PH数值为6.5-7.5的水中，将步骤1制备的气化炉渣粉末与步骤2制备的海藻酸钠、聚丙烯酸钠的水溶液混合物按照质量比为1:4的比例进行混合并搅拌均匀。
5.根据权利要求1所述的一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，当在PH数值为5.0-6.5的水中或在PH数值为7.5-9.0的水中时，将步骤1制备的气化炉渣粉末与步骤2制备的海藻酸钠、聚丙烯酸钠的水溶液混合物按照质量比为1:3的比例进行混合并搅拌均匀。
6.根据权利要求1所述的一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法，其特征在于：所述步骤7中向采空区中注入氯化钙溶液的质量分数为5％，所述氯化钙溶液的总量为所述步骤4中气化炉渣/海藻酸钠混合物浆体注入总量的5％。
7.根据权利要求1所述的一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法，其特征在于：所述步骤7中向向采空区中喷洒氯化钙溶液的质量分数为20％，所述氯化钙溶液的总量为所述步骤4中气化炉渣/海藻酸钠混合物浆体注入总量的5％。
8.根据权利要求1所述的一种汽化炉渣防灭火材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中气化炉渣粉颗粒粒径小于200目。
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