CN115636633A - 一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料 - Google Patents
一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115636633A CN115636633A CN202211101676.0A CN202211101676A CN115636633A CN 115636633 A CN115636633 A CN 115636633A CN 202211101676 A CN202211101676 A CN 202211101676A CN 115636633 A CN115636633 A CN 115636633A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano
- powder
- parts
- mixing
- dihydrogen phosphate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 title claims abstract description 27
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 78
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 75
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 52
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims abstract description 34
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 34
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 26
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 26
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 26
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 26
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 26
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 101
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 65
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 45
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 27
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 25
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910000387 ammonium dihydrogen phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 24
- AXTYOFUMVKNMLR-UHFFFAOYSA-N dioxobismuth Chemical compound O=[Bi]=O AXTYOFUMVKNMLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 claims description 24
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 claims description 24
- 229910000403 monosodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 claims description 24
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 20
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims 3
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 3
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K potassium phosphate Substances [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 4
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YOBAEOGBNPPUQV-UHFFFAOYSA-N iron;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Fe].[Fe] YOBAEOGBNPPUQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 239000002802 bituminous coal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
本发明公开了一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料，涉及到无机加固材料技术领域，包括材料成品，所述材料成品由水泥、可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂按照一定重量百分比进行配置。本发明中，可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体按照一定比例混合反应制成的无机粉体材料，相比于用于煤矿加固的传统材料，且强度更高，且受外界环境限制较小，且承载力不易受到潮湿或干燥环境影响，进而使得材料在对煤矿巷道进行加固时承载能力更强，受力效果更佳，使得巷道加固更加安全稳定。
Description
技术领域
本发明涉及无机加固材料技术领域，特别涉及一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料。
背景技术
煤矿是指富含煤炭资源的地方，一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿。当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿。煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种，根据煤化程度的不同，可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类，煤矿在开采时需要浇筑巷道等对运输通道进行加固。
现有煤矿加固材料主要以水泥为主，然而主体成分为水泥时，水泥在对巷道加固过程中其承载能力容易收外界环境影响，如果浇筑时环境较为潮湿或干燥均会对加固材料的承载力造成影响，因此，需要一种受环境影响较小的煤矿加固材料。
发明内容
本申请的目的在于提供一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料，以解决上述背景技术中提出现有的煤矿加固材料在使用时受空气环境影响较大的问题。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料，包括材料成品，所述材料成品由水泥、可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂，所述可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂分别按照以下重量百分比的进行配置，水泥25-35份、可溶性磷酸盐15-55份、氧化镁1-15份、沸石粉20-75份、硅藻土粉5-20份、碳酸钙1-8份、二氧化硅5-20份、三氧化二铝1-8份、三氧化二铁5-10份、氧化钙1-10份、纳米粉体20-60份、反应剂2-5份、催化剂1-5份。
一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：前期准备：准备混合装置、具有搅拌功能的反应装置、温度调节装置、称重设备、研磨设备、计量设备、可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂；
S2：可溶性磷酸盐配置：准备适量的磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵，通过称重设备对准备好的磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵进行称重，称重完成后，将称重完成的磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵倒入混合装置进行混合，混合完成后，将可溶性磷酸盐倒出备用；
S3：纳米粉体准备：准备适量纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋，通过称重设备对准备好的纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋进行称重，称重完成后，将称重完成的纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋倒入混合装置进行混合，混合完成后，将纳米粉体倒出备用；
S4：原料准备：准备适量的水泥、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、反应剂、催化剂，通过称重设备对上述原料进行称重，准备好备用；
S5：原料粉碎：将称重好的块状固体依次进行破碎研磨，破碎研磨完成后将各自的粉末分开放置，并对研磨得到的粉末进行标记，防止原料混杂；
S6：原料准备完成后，将温度调节装置与反应装置进行连接，先倒入其中两种原料，混合搅拌一段时间后再将粉末依次倒入反应装置中进行混合，每次倒入原料后，搅拌混合一段时间后再加入下一种原料，原料经过一段时间的混合后，将催化剂投入反应装置中继续进行搅拌混合，混合过程中，通过温度调节装置对反应装置内部的温度进行调节，使得反应装置内部温度发生改变，继续搅拌进行反应；
S7：反应装置内部加入催化剂搅拌反应一段时间后，停止混合，将反应装置中的原料静置一段时间，接着将反应装置打开，将反应剂加入反应装置中继续进行反应混合，经过一段时间的反应后即可得到所需的粉剂材料。
优选的，所述可溶性磷酸盐包括磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵等，所述磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵按照相应的重量百分比的进行配置，所述磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵的重量百分比为1：1.5：1。
优选的，所述纳米粉体包括纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋，所述纳米粉体由纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋按照相应的重量百分比的进行配置，其中纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋的重量百分比为1：1.2：1.4
优选的，所述原料依次加入反应装置中进行搅拌混合反应，其中每样原料加入的间隔时间为10-20分钟，即每次加入一种原料后待原料在反应装置中混合反应10-20分钟后再加入下一种原料。
优选的，所述催化剂在反应装置中反应时间为40-70分钟，反应剂加入后搅拌混合后静置时间为1-2小时。
优选的，所述混合反应时，通过温度调节装置将反应装置内反应温度调节至200-260度，反应时间为40-80分钟。
优选的，所述反应剂加入反应装置内部时，温度调节装置将反应装置内反应温度调节至300-340度，反应时间1-2小时。
优选的，所述纳米粉体中纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋粒径为60-200nm。
综上，本发明的技术效果和优点：
1、本发明中，水泥、可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体按照一定比例混合反应制成的无机粉体材料，相比于用于煤矿加固的传统材料，且强度更高，且受外界环境限制较小，且承载力不易受到潮湿或干燥环境影响，进而使得材料在对煤矿巷道进行加固时承载能力更强，受力效果更佳，使得巷道加固更加安全稳定；
2、本发明中，通过水泥、可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体按照一定比例混合反应制成的无机粉体材料，制备过程简单易得，制备过程中不需要通过复杂的化学反应进行处理，制备要求更低，从而降低制备成本，制备更加方便。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提出的一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料的制备流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例一
参考图1所示的一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料，包括材料成品，所述材料成品由水泥、可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂，所述可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂分别按照以下重量百分比的进行配置，水泥25-35份、可溶性磷酸盐15-55份、氧化镁1-15份、沸石粉20-75份、硅藻土粉5-20份、碳酸钙1-8份、二氧化硅5-20份、三氧化二铝1-8份、三氧化二铁5-10份、氧化钙1-10份、纳米粉体20-60份、反应剂2-5份、催化剂1-5份。
本发明还提出了一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：前期准备：准备混合装置、具有搅拌功能的反应装置、温度调节装置、称重设备、研磨设备、计量设备、可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂；
S2：可溶性磷酸盐配置：准备适量的磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵，通过称重设备对准备好的磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵进行称重，称重完成后，将称重完成的磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵倒入混合装置进行混合，混合完成后，将可溶性磷酸盐倒出备用；
S3：纳米粉体准备：准备适量纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋，通过称重设备对准备好的纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋进行称重，称重完成后，将称重完成的纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋倒入混合装置进行混合，混合完成后，将纳米粉体倒出备用；
S4：原料准备：准备适量的水泥、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、反应剂、催化剂，通过称重设备对上述原料进行称重，准备好备用，其中可溶性磷酸盐30份、氧化镁10份、沸石粉40份、硅藻土粉12份、碳酸钙6份、二氧化硅10份、三氧化二铝4份、三氧化二铁7份、氧化钙6份、纳米粉体30份、反应剂25份、催化剂2份；
S5：原料粉碎：将称重好的块状固体依次进行破碎研磨，破碎研磨完成后将各自的粉末分开放置，并对研磨得到的粉末进行标记，防止原料混杂；
S6：原料准备完成后，将温度调节装置与反应装置进行连接，先倒入其中两种原料，混合搅拌一段时间后再将粉末依次倒入反应装置中进行混合，每次倒入原料后，搅拌混合一段时间后再加入下一种原料，间隔时间为15分钟，原料经过一段时间的混合后，将催化剂投入反应装置中继续进行搅拌混合，混合过程中，通过温度调节装置对反应装置内部的温度进行调节，使得反应装置内部温度发生改变，通过温度调节装置将反应装置内反应温度调节至220度，反应时间为60分钟；
S7：反应装置内部加入催化剂搅拌反应一段时间后，停止混合，将反应装置中的原料静置一段时间，接着将反应装置打开，将反应剂加入反应装置中继续进行反应混合，温度调节装置将反应装置内反应温度调节至300度，反应时间1小时。
实施例二
参考图1所示的一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料，包括材料成品，所述材料成品由水泥、可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂，所述可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂分别按照以下重量百分比的进行配置，水泥25-35份、可溶性磷酸盐15-55份、氧化镁1-15份、沸石粉20-75份、硅藻土粉5-20份、碳酸钙1-8份、二氧化硅5-20份、三氧化二铝1-8份、三氧化二铁5-10份、氧化钙1-10份、纳米粉体20-60份、反应剂2-5份、催化剂1-5份。
本发明还提出了一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：前期准备：准备混合装置、具有搅拌功能的反应装置、温度调节装置、称重设备、研磨设备、计量设备、可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂；
S2：可溶性磷酸盐配置：准备适量的磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵，通过称重设备对准备好的磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵进行称重，称重完成后，将称重完成的磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵倒入混合装置进行混合，混合完成后，将可溶性磷酸盐倒出备用；
S3：纳米粉体准备：准备适量纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋，通过称重设备对准备好的纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋进行称重，称重完成后，将称重完成的纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋倒入混合装置进行混合，混合完成后，将纳米粉体倒出备用；
S4：原料准备：准备适量的水泥、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、反应剂、催化剂，通过称重设备对上述原料进行称重，准备好备用，其中可溶性磷酸盐15份、氧化镁8份、沸石粉30份、硅藻土粉12份、碳酸钙5份、二氧化硅14份、三氧化二铝6份、三氧化二铁6份、氧化钙5份、纳米粉体40份、反应剂4份、催化剂3份；
S5：原料粉碎：将称重好的块状固体依次进行破碎研磨，破碎研磨完成后将各自的粉末分开放置，并对研磨得到的粉末进行标记，防止原料混杂；
S6：原料准备完成后，将温度调节装置与反应装置进行连接，先倒入其中两种原料，混合搅拌一段时间后再将粉末依次倒入反应装置中进行混合，每次倒入原料后，搅拌混合一段时间后再加入下一种原料，间隔时间为20分钟，原料经过一段时间的混合后，将催化剂投入反应装置中继续进行搅拌混合，混合过程中，通过温度调节装置对反应装置内部的温度进行调节，使得反应装置内部温度发生改变，通过温度调节装置将反应装置内反应温度调节至200度，反应时间为40-80分钟；
S7：反应装置内部加入催化剂搅拌反应一段时间后，停止混合，将反应装置中的原料静置一段时间，接着将反应装置打开，将反应剂加入反应装置中继续进行反应混合，温度调节装置将反应装置内反应温度调节至320度，反应时间1.5小时。
实施例3：参考图1所示的一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料，包括材料成品，所述材料成品由水泥、可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂，所述可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂分别按照以下重量百分比的进行配置，水泥25-35份、可溶性磷酸盐15-55份、氧化镁1-15份、沸石粉20-75份、硅藻土粉5-20份、碳酸钙1-8份、二氧化硅5-20份、三氧化二铝1-8份、三氧化二铁5-10份、氧化钙1-10份、纳米粉体20-60份、反应剂2-5份、催化剂1-5份。
本发明还提出了一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：前期准备：准备混合装置、具有搅拌功能的反应装置、温度调节装置、称重设备、研磨设备、计量设备、可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂；
S2：可溶性磷酸盐配置：准备适量的磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵，通过称重设备对准备好的磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵进行称重，称重完成后，将称重完成的磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵倒入混合装置进行混合，混合完成后，将可溶性磷酸盐倒出备用；
S3：纳米粉体准备：准备适量纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋，通过称重设备对准备好的纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋进行称重，称重完成后，将称重完成的纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋倒入混合装置进行混合，混合完成后，将纳米粉体倒出备用；
S4：原料准备：准备适量的水泥、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、反应剂、催化剂，通过称重设备对上述原料进行称重，准备好备用，其中可溶性磷酸盐50份、氧化镁15份、沸石粉60份、硅藻土粉20份、碳酸钙6份、二氧化硅20份、三氧化二铝8份、三氧化二铁10份、氧化钙10份、纳米粉体50份、反应剂2份、催化剂4份；
S5：原料粉碎：将称重好的块状固体依次进行破碎研磨，破碎研磨完成后将各自的粉末分开放置，并对研磨得到的粉末进行标记，防止原料混杂；
S6：原料准备完成后，将温度调节装置与反应装置进行连接，先倒入其中两种原料，混合搅拌一段时间后再将粉末依次倒入反应装置中进行混合，每次倒入原料后，搅拌混合一段时间后再加入下一种原料，间隔时间为15分钟，原料经过一段时间的混合后，将催化剂投入反应装置中继续进行搅拌混合，混合过程中，通过温度调节装置对反应装置内部的温度进行调节，使得反应装置内部温度发生改变，通过温度调节装置将反应装置内反应温度调节至260度，反应时间为40-80分钟；
S7：反应装置内部加入催化剂搅拌反应一段时间后，停止混合，将反应装置中的原料静置一段时间，接着将反应装置打开，将反应剂加入反应装置中继续进行反应混合，温度调节装置将反应装置内反应温度调节至340度，反应时间2小时。
作为本实施例的一种优选的实施方式，所述可溶性磷酸盐包括磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵等，所述磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵按照相应的重量百分比的进行配置，所述磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵的重量百分比为1：1.5：1。
作为本实施例的一种优选的实施方式，所述纳米粉体包括纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋，所述纳米粉体由纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋按照相应的重量百分比的进行配置，其中纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋的重量百分比为1：1.2：1.4
作为本实施例的一种优选的实施方式，所述原料依次加入反应装置中进行搅拌混合反应，其中每样原料加入的间隔时间为10-20分钟，即每次加入一种原料后待原料在反应装置中混合反应10-20分钟后再加入下一种原料。
作为本实施例的一种优选的实施方式，所述催化剂在反应装置中反应时间为40-70分钟，反应剂加入后搅拌混合后静置时间为1-2小时。
作为本实施例的一种优选的实施方式，所述混合反应时，通过温度调节装置将反应装置内反应温度调节至200-260度，反应时间为40-80分钟。
作为本实施例的一种优选的实施方式，所述反应剂加入反应装置内部时，温度调节装置将反应装置内反应温度调节至300-340度，反应时间1-2小时。
作为本实施例的一种优选的实施方式，所述纳米粉体中纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋粒径为60-200nm。
本发明工作原理：
通过水泥、可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体按照一定比例混合反应制成的无机粉体材料，相比于用于煤矿加固的传统材料，且强度更高，且受外界环境限制较小，且承载力不易受到潮湿或干燥环境影响，进而使得材料在对煤矿巷道进行加固时承载能力更强，受力效果更佳，使得巷道加固更加安全稳定，通过可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体按照一定比例混合反应制成的无机粉体材料，制备过程简单易得，制备过程中不需要通过复杂的化学反应进行处理，制备要求更低，从而降低制备成本，制备更加方便。
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 (9)
1.一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料，包括材料成品，其特征在于：所述材料成品由水泥、可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂，所述可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂分别按照以下重量百分比的进行配置；
水泥25-35份、可溶性磷酸盐15-55份、氧化镁1-15份、沸石粉20-75份、硅藻土粉5-20份、碳酸钙1-8份、二氧化硅5-20份、三氧化二铝1-8份、三氧化二铁5-10份、氧化钙1-10份、纳米粉体20-60份、反应剂2-5份、催化剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：前期准备：准备混合装置、具有搅拌功能的反应装置、温度调节装置、称重设备、研磨设备、计量设备、可溶性磷酸盐、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、纳米粉体、反应剂、催化剂；
S2：可溶性磷酸盐配置：准备适量的磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵，通过称重设备对准备好的磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵进行称重，称重完成后，将称重完成的磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵倒入混合装置进行混合，混合完成后，将可溶性磷酸盐倒出备用；
S3：纳米粉体准备：准备适量纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋，通过称重设备对准备好的纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋进行称重，称重完成后，将称重完成的纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋倒入混合装置进行混合，混合完成后，将纳米粉体倒出备用；
S4：原料准备：准备适量的水泥、氧化镁、沸石粉、硅藻土粉、碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、反应剂、催化剂，通过称重设备对上述原料进行称重，准备好备用；
S5：原料粉碎：将称重好的块状固体依次进行破碎研磨，破碎研磨完成后将各自的粉末分开放置，并对研磨得到的粉末进行标记，防止原料混杂；
S6：原料准备完成后，将温度调节装置与反应装置进行连接，先倒入其中两种原料，混合搅拌一段时间后再将粉末依次倒入反应装置中进行混合，每次倒入原料后，搅拌混合一段时间后再加入下一种原料，原料经过一段时间的混合后，将催化剂投入反应装置中继续进行搅拌混合，混合过程中，通过温度调节装置对反应装置内部的温度进行调节，使得反应装置内部温度发生改变，继续搅拌进行反应；
S7：反应装置内部加入催化剂搅拌反应一段时间后，停止混合，将反应装置中的原料静置一段时间，接着将反应装置打开，将反应剂加入反应装置中继续进行反应混合，经过一段时间的反应后即可得到所需的粉剂材料。
3.根据权利要求2所述的一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料，其特征在于：所述可溶性磷酸盐包括磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵等，所述磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵按照相应的重量百分比的进行配置，所述磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵的重量百分比为1：1.5：1。
4.根据权利要求2所述的一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料，其特征在于：所述纳米粉体包括纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋，所述纳米粉体由纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋按照相应的重量百分比的进行配置，其中纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋的重量百分比为1：1.2：1.4
5.根据权利要求2所述的一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料，其特征在于：所述原料依次加入反应装置中进行搅拌混合反应，其中每样原料加入的间隔时间为10-20分钟，即每次加入一种原料后待原料在反应装置中混合反应10-20分钟后再加入下一种原料。
6.根据权利要求2所述的一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料，其特征在于：所述催化剂在反应装置中反应时间为40-70分钟，反应剂加入后搅拌混合后静置时间为1-2小时。
7.根据权利要求2所述的一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料，其特征在于：所述混合反应时，通过温度调节装置将反应装置内反应温度调节至200-260度，反应时间为40-80分钟。
8.根据权利要求2所述的一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料，其特征在于：所述反应剂加入反应装置内部时，温度调节装置将反应装置内反应温度调节至300-340度，反应时间1-2小时。
9.根据权利要求4所述的一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料，其特征在于：所述纳米粉体中纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米二氧化铋粒径为60-200nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211101676.0A CN115636633A (zh) | 2022-09-09 | 2022-09-09 | 一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211101676.0A CN115636633A (zh) | 2022-09-09 | 2022-09-09 | 一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115636633A true CN115636633A (zh) | 2023-01-24 |
Family
ID=84942345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211101676.0A Pending CN115636633A (zh) | 2022-09-09 | 2022-09-09 | 一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115636633A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117105560A (zh) * | 2023-09-12 | 2023-11-24 | 昆明理工大学 | 一种用于泥炭土的水泥基抗渗添加剂 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103880372A (zh) * | 2014-03-04 | 2014-06-25 | 北京纽维逊建筑工程技术有限公司 | 用于加固修补的水泥基注浆材料、其制备方法及其应用 |
| CN104692750A (zh) * | 2015-02-11 | 2015-06-10 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种快速凝结高强阻燃保温材料及其制备方法 |
| CN106565193A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-04-19 | 武汉长江科创科技发展有限公司 | 一种磷酸盐灌浆材料及其制备方法 |
| CN110981404A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-10 | 南京绿色增材智造研究院有限公司 | 修补加固用超高延性水泥基材料 |
| CN114483131A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-05-13 | 张春雷 | 一种煤矿巷道深层支护的加固施工方法 |
-
2022
- 2022-09-09 CN CN202211101676.0A patent/CN115636633A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103880372A (zh) * | 2014-03-04 | 2014-06-25 | 北京纽维逊建筑工程技术有限公司 | 用于加固修补的水泥基注浆材料、其制备方法及其应用 |
| CN104692750A (zh) * | 2015-02-11 | 2015-06-10 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种快速凝结高强阻燃保温材料及其制备方法 |
| CN106565193A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-04-19 | 武汉长江科创科技发展有限公司 | 一种磷酸盐灌浆材料及其制备方法 |
| CN110981404A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-10 | 南京绿色增材智造研究院有限公司 | 修补加固用超高延性水泥基材料 |
| CN114483131A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-05-13 | 张春雷 | 一种煤矿巷道深层支护的加固施工方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117105560A (zh) * | 2023-09-12 | 2023-11-24 | 昆明理工大学 | 一种用于泥炭土的水泥基抗渗添加剂 |
| CN117105560B (zh) * | 2023-09-12 | 2024-04-12 | 昆明理工大学 | 一种用于泥炭土的水泥基抗渗添加剂 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101008316B (zh) | 磷石膏胶结嗣后充填采矿法及其制浆工艺 | |
| CN102161048B (zh) | 一种电解锰渣无害化处理方法 | |
| CN101792291B (zh) | 膨胀充填材料 | |
| CN102924010A (zh) | 一种自密实充填膏体及其制备工艺 | |
| US5141365A (en) | Backfilling in mines | |
| CN115636633A (zh) | 一种用于煤矿加固的新型无机粉体材料 | |
| CN103590851A (zh) | 一种井下废石混凝土制备及泵送充填系统及方法 | |
| CN109736880A (zh) | 一种煤矿开采用充填体及其制备方法与工艺 | |
| CN103964804B (zh) | 一种低泌水率可泵送磷石膏与黄磷渣充填膏体及制备方法 | |
| CN113061011A (zh) | 一种赤泥-改性磷石膏矿山充填料的制作方法 | |
| CN104277204A (zh) | 无机改性矿用聚氨酯加固材料及其制备方法 | |
| CN102101790A (zh) | 尾矿基流体膨胀充填材料 | |
| CN113321459A (zh) | 一种用于矿山充填的矸石自胶结充填材料及其应用 | |
| CN103452586A (zh) | 一种采空区膨胀材料预应力充填的方法其预应力充填材料 | |
| CN103396066B (zh) | 一种快硬型充填材料及其制备方法和应用 | |
| CN110159344A (zh) | 一种矿山充填系统及其充填方法 | |
| CN109970427A (zh) | 一种粘土水泥-骨料混合注浆材料及其制备方法 | |
| CN105198247A (zh) | 利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料及方法 | |
| CN104045308B (zh) | 一种混凝土、混凝土管桩及其制备方法 | |
| CN105503116A (zh) | 一种胶结充填料 | |
| CN108191365A (zh) | 一种应用磷石膏材料胶结充填金属矿山的方法 | |
| CN103058593A (zh) | 一种利用粉煤灰及采矿粉末制备的普通干混砂浆 | |
| EP0351105B1 (en) | Backfilling in mines | |
| CN115286305A (zh) | 一种土洞或溶洞充填注浆材料及其制备方法 | |
| CN109503045A (zh) | 利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230124 |