CN1629447A

CN1629447A - 防治煤炭自燃的稠化浆体的制备方法及其装置

Info

Publication number: CN1629447A
Application number: CN 200410065208
Authority: CN
Inventors: 王德明; 秦波涛; 李增华; 陈建华; 周福宝; 仲晓星
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2024-10-28
Also published as: CN100337012C

Abstract

一种用于防治矿井煤炭自燃的稠化剂及稠化浆体制备方法及其装置，采用海带为原料，在消解罐中经过高温碱化分解，然后送到调浆罐中稀释，在稀释液中添加盐酸和钙离子，形成三维网络状结构的稠化剂；将防火制浆用的山砂、黄土或粉煤灰等固体不燃介质通过斗式提升机和螺旋输送器定量输送到制浆罐，在制浆罐中与稠化剂混合，形成稠化浆体。该稠化浆体对管壁的磨损小，能实现远距离输送，不易脱水，能有效的覆盖煤层，防止煤的氧化，从而有效地防治煤炭自然着火，其制备方法简单，成本低廉，特别适合于我国西北地表砂源丰富的矿区，具有广泛的实用性。

Description

防治煤炭自燃的稠化浆体的制备方法及其装置

技术领域

本发明涉及防治煤炭自燃的稠化浆体的制备方法及其装置，尤其适用于我国西北地表砂源丰富的矿区用于防治矿井煤炭自燃火灾。

背景技术

矿井火灾是我国煤矿开采的主要自然灾害之一。在我国国有重点煤矿中，煤炭自燃引起的火灾约占矿井火灾总数的90％。同时，在我国的新疆、内蒙、宁夏等省还存在着大面积的煤田火灾，每年烧损煤量1000～1360万吨，经济损失超过200亿元，此外矿井火灾还产生大量有毒有害的气体，严重污染环境，造成大面积的植被破坏，使土壤沙漠化。对于缺土少水、山砂丰富的矿区，目前这些矿区通常是利用水作为载体来往井下输送山砂来防治煤炭自燃，但是存在以下主要问题：(1)砂浆磨损管路严重；(2)山砂易沉淀在管路中而造成堵管现象，清理起来十分困难；(3)水砂比一般都达到在10∶1以上，砂浆到井下后，大量水就流失，恶化井下工作环境，且使煤质受影响；(4)覆盖煤层的效果较差，不能完全隔绝煤与氧的接触。鉴于以上的一些因素，砂作为防灭火材料使用受到了限制，导致这些矿区煤炭自燃火灾的防治较为困难。因此如何有效利用山砂这一天然的防灭火资源来防治煤炭自燃，做到节约用水、减少管道磨损、砂浆材料到井下不脱水、山砂能完全隔绝煤与氧的接触，一直是煤矿安全工作者十分关注的课题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种降低管道磨损、不堵管，砂浆可长时间保水，煤层覆盖效果好和防治煤炭自燃的稠化浆体的制备方法及其装置。

技术方案：本发明用于防治煤炭自燃的稠化浆体的制备方法，采用定量供沙系统、稠化剂分解系统和调浆系统组成的稠化浆体制备装置，将稠化剂原料置入稠化剂分解系统的消解罐内，通过稠化剂分解系统充分消解、搅拌，输入调浆系统的搅拌罐内，加水稀释，然后由定量供沙系统向调浆系统内定量添加砂、黄泥和粉煤灰不燃固体介质，通过调浆系统将固体不燃介质和稠化剂充分搅拌混合，得到稠化浆体。所述稠化剂采用海带原料制备而成，稠化剂的制备方法为：(1)将制备稠化剂的海带原料切成块状，置入稠化剂分解系统的消解罐内，注入自来水浸泡0.8～1.2小时；(2)更换65～80℃的高温水浸泡海带，加入的高温水的量大约为干海带量的8～12倍，在浸泡的海带原料中加干海带质量8～15％纯碱进行碱化分解、搅拌和分解1.5～2小时，得到质量百分比为7～10％的海藻酸钠浓溶液；(3)在海藻酸钠溶液中加水稀释成质量百分比浓度为0.8～1.0％的海藻酸钠稀溶液，并在稀溶液中缓慢添加质量百分比浓度为1％的盐酸，将PH值调节到7～8之间，同时缓慢添加Ca²⁺离子，得到具有悬浮固体不燃介质能力的稠化剂。

本发明用于防治煤炭自燃的稠化浆体制备方法的装置，它由定量供沙系统、稠化剂分解系统和调浆系统三大部分组成，供沙系统包括有给调浆系统供料的斗式提升机，斗式提升机下方设有储料仓和与储料仓联接的螺旋输送器；稠化剂分解系统包括有与调浆系统管路连通的消解罐，消解罐管路连通有与蒸汽管道相通的热水罐，消解罐上设有搅拌装置；调浆系统包括搅拌罐，搅拌罐上设有搅拌装置和沙料分配器；供水管道分别与热水罐、消解罐和搅拌罐相通。所述的储料仓上设有过滤筛，所述的搅拌装置由调速电机、传动轴和由涡轮、桨式轮叶片组成的搅拌器构成。其热水罐、消解罐和搅拌罐下方均设有排放口和砂浆泵，各连通管路上均设有控制阀门；消解罐和搅拌罐上设有液位计，搅拌罐上方还设有添加盐酸的盐酸罐。

有益效果：本发明防治煤炭自燃的稠化浆体的制备方法及其装置，针对目前采用砂浆或其它含固体介质泥浆防治矿井火灾所存在的问题，采用能很好的将固体不燃介质以任意比例悬浮起来形成稠化浆体的方法，并设计出相应的一套制备稠化浆体的装置，所得到的稠化剂具有很高的粘度，并具有剪切稀化特性的非牛顿流体，能很好的将固体不燃介质如砂、黄泥等悬浮起来。其特性有；(1)稠化浆体具有很好的保水性；(2)稠化砂浆在管道流动中，稠化剂能形成减阻界面，大大减缓了砂等固体物对管道的磨损；(3)稠化浆体里的固体物，如砂等不沉降，也消除了堵管现象；(4)当稠化浆体中的水挥发以后，稠化浆体能固结，既有很好防灭火密封作用，又能在厚煤层分层开采中使用时形成良好的再生顶板；(5)稠化剂无毒，无味，环保；(6)稠化浆体较其它凝胶料成本低，每立方米稠化剂成本大约为15～20元。由于以上的一些独特的优点，稠化剂与稠化浆体很好地解决了用砂或黄泥等固体介质防治煤炭自燃所存在的问题，在砂源丰富的矿区具有广泛的适用性。

附图说明

图1是本发明方法流程装置系统示意图。

其中：热水罐1；消解罐2；搅拌罐3；液位计4、5；无级调速电机6；搅拌器7；盐酸罐8；过滤筛9；储料仓10；螺旋输送器11；斗式提升机12；分配器13；.砂浆泵14、15、16；供水管17；供蒸汽管18；阀门19；电机20；搅拌器21。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步说明：

本发明防治煤炭自燃的稠化浆体的制备方法，其制备稠化剂及稠化浆体的过程为：将干海带用切菜机切成大约长度为10～20cm的小块，装入消解罐2中，往消解罐2加自来水直到完全浸泡住海带为止，海带在消解罐2中浸泡1小时；浸泡海带的同时，给热水罐1加自来水并通入蒸汽，加热里面的水到65～80℃；当海带浸泡结束后，放掉消解罐2中的浸泡水，将热水罐1中的65～80℃的高温水通过压力泵14加入到消解罐2中，加入的高温水的质量大约为干海带质量的10倍左右，其加入的质量靠消解罐2上的液位计显示控制；加完高温水后，称取干海带质量8～15％的纯碱加入到消解罐2中，盖上消解罐2的盖子，进行高温碱化分解，在分解的过程中，每隔30分钟左右就启动电机进行搅拌一次，每次搅拌10分钟左右，这样有利于海带的充分分解，海带在消解罐2中分解1.5～2小时后，海带就已经完全分解形成了质量百分比为7～10％的海藻酸钠浓溶液；将分解好的海藻酸钠浓溶液通过压力泵15进入搅拌罐3中，同时加入自来水进行稀释，并打开无级调速电机6进行缓慢搅拌混合，加入的自来水质量约为海藻酸钠浓溶液质量的10倍左右，其质量主要靠搅拌罐3上的液位计5显示控制；将浓海藻酸钠溶液稀释成质量百分比为0.8～1.0％的海藻酸钠稀溶液后，这时，通过高位盐酸罐8往搅拌罐3中缓慢加入质量百分比约为1％的稀盐酸，调节海藻酸钠稀溶液的PH值，使溶液PH值在7～8之间；PH(酸碱度)值调节好以后，停止添加盐酸，往搅拌罐3中缓慢加入Ca²⁺离子，Ca²⁺离子采用CaCl₂溶液，其质量百比分浓度为5％，边加入溶液边缓慢搅拌，直到CaCl₂溶液的质量占总溶液质量的0.04～0.05之间，完全形成具有三维网络状结构的凝胶稠化剂为止，这样，稠化剂就形成了。此时，根据配制好的稠化剂的质量，通过在地面上建立的储固体不燃介质的储料仓10，储料仓10底部的螺旋输送器11定量分配给斗式提升机12，斗式提升机12提升固体不燃介质到高位，最后通过分配器13将固体不燃介质加入到配制好稠化剂的搅拌罐3中。用螺旋输送器11分配所需要的固体介质质量，通过斗式提升机12和固料分配器13输入搅拌罐3中，使固体介质和稠化剂混合，经搅拌形成稠化浆体，配制好稠化砂浆后，将形成的稠化砂浆通过槽车或管道输送到井下防灭火区域。

本发明防治煤炭自燃的稠化浆体制备方法的装置，它主要由定量供沙系统、稠化剂分解系统和调浆系统三大部分组成，供沙系统包括在地面上建立的储固体不燃介质的储料仓10，储料仓10上设有过滤筛9，储料仓10底部的螺旋输送器11，与螺旋输送器11的连接的斗式提升机12，由斗式提升机12提升固体不燃介质到高位，经分配器13给搅拌罐3供料；稠化剂分解系统包括消解罐2，给消解罐2提供热水的热水罐1，热水罐1内通入由阀门19控制的自来水管道17和蒸汽管道18，热水罐1的底部设有由阀门19控制的两个排放口，一个清污排放口，一个热水排放口，热水排放口管路上设有给消解罐2提供热水的砂浆泵14，消解罐2内通入由阀门19控制的热水管道和自来水管道17，并设有液位计4，消解罐2上方装有调速电机20，电机20传动轴带动设置的由涡轮、桨式轮叶片组成的搅拌器，搅拌中心轴部采用涡轮式、上部采用桨式轮叶片。消解罐2的底部设有由阀门19控制的两个排放口，一个清污排放口，一个稠化剂排放口，稠化剂排放口管路上设有给搅拌罐3提供稠化剂的砂浆泵15；调浆系统包括搅拌罐3，搅拌罐3内通入由阀门控制的自来水管道17、稠化剂管道和通入盐酸的管道，并设有液位计5，搅拌罐3上方设有盐酸罐8、调速电机6和沙料分配器13，调速电机6传动轴带动设置的由涡轮、桨式轮叶片组成搅拌器，搅拌中心轴下部采用涡轮式、上部采用桨式轮叶片。搅拌罐3下方由阀门19控制的两个排放口，一个清污排放口，一个稠化砂浆排放口，砂浆泵16，各连通管路上均设有控制阀门19。

Claims

1.一种用于防治煤炭自燃的稠化浆体的制备方法，其特征在于：采用定量供沙系统、稠化剂分解系统和调浆系统组成的稠化浆体制备装置，将稠化剂原料置入稠化剂分解系统的消解罐(2)内，通过稠化剂分解系统充分消解、搅拌，输入调浆系统的搅拌罐(3)内，加水稀释，然后由定量供沙系统向调浆系统内定量添加砂、黄泥和粉煤灰不燃固体介质，通过调浆系统将固体不燃介质和稠化剂充分搅拌混合，得到稠化浆体。

2.根据权利要求1所述的防治煤炭自燃的稠化浆体的制备方法，其特征在于：所述稠化剂采用海带原料制备而成。

3.根据权利要求1或2所述的防治煤炭自燃的稠化浆体的制备方法，其特征在于：稠化剂的制备方法为：

(1)将制备稠化剂的海带原料切成块状，置入稠化剂分解系统的消解罐(2)内，注入自来水浸泡0.8～1.2小时；

(2)更换65～80℃的高温水浸泡海带，加入的高温水的量大约为干海带量的8～12倍，在浸泡的海带原料中加干海带质量8～15％纯碱进行碱化分解、搅拌和分解1.5～2小时，得到质量百分比为7～10％的海藻酸钠浓溶液；

(3)在海藻酸钠溶液中加水稀释成质量百分比浓度为0.8～1.0％的海藻酸钠稀溶液，并在稀溶液中缓慢添加质量百分比浓度为1％的盐酸，将PH值调节到7～8之间，同时缓慢添加Ca²⁺离子，得到具有悬浮固体不燃介质能力的稠化剂。

4.根据权利要求1所述的防治煤炭自燃的稠化浆体制备方法的装置，其特征在于：它由定量供沙系统、稠化剂分解系统和调浆系统三大部分组成，供沙系统包括有给调浆系统供料的斗式提升机(12)，斗式提升机(12)下方设有储料仓(10)和与储料仓(10)联接的螺旋输送器(11)；稠化剂分解系统包括有与调浆系统管路连通的消解罐(2)，消解罐(2)管路连通有与蒸汽管道(18)相通的热水罐(1)，消解罐(2)上设有搅拌装置；调浆系统包括搅拌罐(3)，搅拌罐(3)上设有搅拌装置和沙料分配器(13)；供水管道(17)分别与热水罐(1)、消解罐(2)和搅拌罐(3)相通。

5.根据权利要求4所述的防治煤炭自燃的稠化浆体制备方法的装置，其特征在于：所述的储料仓(10)上设有过滤筛(9)。

6.根据权利要求4所述的防治煤炭自燃的稠化浆体制备方法的装置，其特征在于：所述的搅拌装置由调速电机(6)、传动轴和由涡轮、桨式轮叶片组成的搅拌器构成。

7.根据权利要求4所述的防治煤炭自燃的稠化浆体制备方法的装置，其特征在于：热水罐(1)、消解罐(2)和搅拌罐(3)下方均设有排放口和砂浆泵(14、15、16)，各连通管路上均设有控制阀门(19)。

8.根据权利要求4或7所述的防治煤炭自燃的稠化浆体制备方法的装置，其特征在于：消解罐(2)和搅拌罐(3)上设有液位计(4、5)，搅拌罐(3)上方还设有添加盐酸的盐酸罐(8)。