RU2757302C1 - Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием - Google Patents

Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием Download PDF

Info

Publication number
RU2757302C1
RU2757302C1 RU2021106645A RU2021106645A RU2757302C1 RU 2757302 C1 RU2757302 C1 RU 2757302C1 RU 2021106645 A RU2021106645 A RU 2021106645A RU 2021106645 A RU2021106645 A RU 2021106645A RU 2757302 C1 RU2757302 C1 RU 2757302C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spontaneous combustion
coal
foamed gel
gel
water
Prior art date
Application number
RU2021106645A
Other languages
English (en)
Inventor
Сянмин ХУ
Ди СЮЭ
Минюэ У
Яньюнь ЧЖАО
Вэйминь ЧЭН
Вэй Лу
Цянь Чжан
Чжиан ШАО
Юншэн ЛИ
Бяо КУН
Чжэнлун ХЭ
Гуаньшэн ЦИ
Original Assignee
Шаньдун Юниверсити Оф Сайенс Энд Текнолоджи
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шаньдун Юниверсити Оф Сайенс Энд Текнолоджи filed Critical Шаньдун Юниверсити Оф Сайенс Энд Текнолоджи
Application granted granted Critical
Publication of RU2757302C1 publication Critical patent/RU2757302C1/ru

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C3/00Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/06Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places of highly inflammable material, e.g. light metals, petroleum products
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62DCHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D1/00Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21FSAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F17/00Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21FSAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F5/00Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21FSAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F5/00Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires
    • E21F5/08Rock dusting of mines; Depositing other protective substances

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Fire-Extinguishing Compositions (AREA)

Abstract

Группа изобретений может быть применена для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием. Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием содержит жидкое стекло 4%-35%, пенообразователь 0,4%-3%, стабилизатор пены 0,1%-3%, коагулянт 1%-5%, а остальное составляет вода. Жидкое стекло характеризуется градусом Боме 20-40. Пенообразователь составлен из простого полиоксиэтиленового эфира жирного спирта (AES) и додецилсульфата натрия (SDS), и массовое соотношение AES и SDS составляет от 1:4 до 4:1. Стабилизатор пены представляет собой одно или несколько из модифицированного полиэтоксилированного силикона (MPS), триэтаноламина (TEA), диэтаноламина (DEA), кокоалкилдиметилбетаина и полиэтиленгликоля (PEG). Для получения вышеупомянутого геля осуществляют смешивание жидкого стекла с деионизированной водой. Доводят массовую концентрацию жидкого стекла до 4%-35%. Производят равномерное перемешивание до получения смешанного раствора. На второй стадии осуществляют последовательное добавление пенообразователя, стабилизатора пены и коагулянта к смешанному раствору и механическое перемешивание со скоростью более 1000 об/мин до окончательного образования вспененного геля. Вышеупомянутый гель применяют для подачи в выработанное пространство шахты для борьбы с самовозгоранием угля. Вспененный гель, получаемый при смешивании и вспенивании жидкого стекла, пенообразователя, стабилизатора пены и коагулянта, подают в выработанное пространство. Он покрывает поверхность угольной массы, образуя слой пены, который охлаждает массу и блокирует кислород. Обеспечивается повышение эффективности противопожарного эффекта без последующего тления за счет замедления скорости горения, снижения температуры источника горения, тепловыделения и образования CO. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Область техники
Настоящее раскрытие относится к области применения технологии предотвращения и тушения пожаров в угольных шахтах и, в частности, к экономически выгодному и экологически безвредному вспененному гелю для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием.
Предпосылки изобретения
Самовозгорание угля серьезно угрожает безопасному производству в угольных шахтах и в результате приводит к человеческим жертвам, материальному ущербу, загрязнению окружающей среды и другим проблемам. Для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием внутри и за пределами Китая широко применяют такие технологии предотвращения и тушения пожаров, как заливка раствором выработанных пространств, распыление замедлителей скорости горения, подача инертного газа, подача пены и подача геля. Данные технологии играют важную роль в предотвращении самовозгорания угля и борьбе с таким самовозгоранием, но в их случае все еще остаются некоторые неустраненные недостатки. Например, суспензия, подаваемая путем заливки раствора для предотвращения и тушения пожаров, накапливается в низкорасположенных зонах, что не позволяет равномерно покрыть плавающий уголь, и не оказывает предотвращающего и подавляющего эффекта на средние, высокие и добываемые около кровли угольные массы; физические замедлители скорости горения имеют низкую стоимость, но короткое время замедления скорости горения, тогда как химические замедлители скорости горения имеют относительно высокую стоимость; инертный газ (СО2, N2 и т.д.), подаваемый путем закачки инертного газа для предотвращения и тушения пожаров, легко диффундирует вследствие утечки воздуха и с трудом удерживается в зоне, в которую его закачивают; пены имеют плохую стабильность и с трудом отверждаются, поэтому зоны пожаров не получается ограничить на длительное время. В случае подачи геля для пожаротушения существует большой недостаток. Гели обладают плохой текучестью в выработанном пространстве и малым диапазоном проникновения, что не подходит для тушения широкого спектра пожаров. Кроме того, гели относительно затратны в применении, а гели на основе солей аммония выделяют раздражающие газы, которые вредны для здоровья шахтеров. Следовательно, существует острая потребность в разработке нового материала для предотвращения и тушения пожаров с целью устранения недостатков существующих технологий предотвращения и тушения пожаров в угольных шахтах.
Для эффективного предотвращения самовозгорания угля исследователями был разработан многофазный вспененный гелевый композит, состоящий из летучей золы, пенообразователя, загустителя, сшивающего средства и N2, с целью исследования влияния соотношения и концентрации полимера, концентрации пенообразователя и размера частиц летучей золы на свойства многофазного вспененного геля. Исследователями был получен композитный гидрогель путем привитой сополимеризации кукурузной соломы, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и акриловой кислоты, а также был добавлен химический пенообразователь и вспениваемый графит с получением самовспенивающегося интеллектуального геля. В качестве сырья для получения вспененного геля посредством механического перемешивания исследователями был использован составной пенообразователь, стабилизатор пены и гель с высокой водопоглощающей способностью. В данных исследовательских экспериментах большинство исследователей выбирали полимерные гелеобразующие системы, а гелям на основе жидкого стекла было уделено меньше внимания. Тем не менее, высокая стоимость полимерного вспененного геля существенно ограничивает применение таких материалов при предотвращении и тушении пожаров в угольных шахтах. Следовательно, для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием большое значение имеет получение экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля.
Краткое описание изобретения
В свете предшествующего уровня техники цель настоящего раскрытия заключается в создании экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием, где пенообразователь составлен из двух или более анионных пенообразователей, а применяемая гелеобразующая система состоит из жидкого стекла и коагулянта, при этом такой гель имеет низкую стоимость и отличные экономические преимущества. Полученный вспененный гель будет сохранять преимущества высокой текучести и отличной неспадаемости пены на водной основе до гелеобразования, а также превосходного охлаждающего эффекта и превосходного эффекта воздушного барьера геля на основе жидкого стекла после гелеобразования; при наличии превосходных эффектов замедления скорости горения и пожаротушения вспененный гель может значительно снижать температуру источника горения, тепловыделение и образование СО, стабильно сбивая пожар без последующего тления.
Кроме того, в настоящем раскрытии предложен способ получения экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием, а также его применение.
В настоящем раскрытии на вооружение взяты описанные далее технические решения.
Предложен экономически выгодный и экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием, включающий следующие компоненты: 4%-35% по массе жидкого стекла, 0,4%-3% по массе пенообразователя, 0,1%-3% по массе стабилизатора пены, 1%-5% по массе коагулянта, а остальное составляет вода; пенообразователь составлен из двух или более анионных пенообразователей.
Кроме того, пенообразователь может быть составлен из простого полиоксиэтиленового эфира жирного спирта (AES) и додецилсульфата натрия (SDS).
Кроме того, соотношение масс AES и SDS может составлять от 1:4 до 4:1.
В вышеупомянутом техническом решении пенообразователь может быть составлен из двух или более анионных пенообразователей. Далее описан механизм гелеобразования вспененного геля.
Из-за отличия молекулярной структуры в сравнении с анионными пенообразователями (например, AES и SDS) катионные пенообразователи характеризуются меньшими ван-дер-ваальсовыми силами, более низкой кажущейся вязкостью и способствуют более легкому проникновению газов в жидкую мембрану, что вызывает распад пузырей. Кроме того, из-за структурных особенностей гидрофильных и гидрофобных концов в молекулярной цепи анионный пенообразователь легко образует репеллентную двухслойную молекулярную структуру, поэтому жидкая мембрана может сохранять определенную толщину в течение более длительного периода времени, таким образом увеличивая время полураспада в ходе разрушения пены. Поэтому выбран пенообразователь, составленный из двух или более анионных пенообразователей, например, в котором использованы соединения AES и SDS в качестве пенообразователя. На стадии вспенивания раствора вспененного геля быстро снижается поверхностное натяжение раствора, значительно падает энергия межфазного взаимодействия и заметен эффект вспенивания раствора; на стадии гелеобразования из раствора вспененного геля раствор жидкого стекла вступает в реакцию с коагулянтом с образованием кремниевой кислоты, кремниевая кислота полимеризуется в поликремниевую кислоту, которая затем превращается в гель в виде стенки пены.
Конкретные уравнения реакций показаны в виде уравнений (а) и (b):
Figure 00000001
Figure 00000002
Лежащий в основе вспененного геля механизм, предотвращающий самовозгорание угля или борющийся с таким самовозгоранием, в основном реализуется следующими четырьмя способами:
1. Вспененный гель покрывает поверхность угольной массы и предотвращает контакт кислорода с углем. Вспененный гель обладает сильной несущей и суспендирующей способностью, и вспененный гель с высокой степенью вспенивания можно доставлять в высокозалегающие, сложные и опасные зоны. Следовательно, вспененный гель может охватывать обширные угольные массы.
2. Вспененный гель повышает смачиваемость угольной массы. Составной пенообразователь может улучшить смачиваемость угольной массы. Вода имеет большую удельную теплоемкость, чем уголь. Следовательно, температура угольной массы в присутствии воды повышается медленно. Существенно снижается возможность самовозгорания угля.
3. Испарение и охлаждение поглощают тепло. Вследствие того, что объем пены большой, испарение воды поглощает большое количество тепла, и происходит быстрое отведение тепла. Вспененный гель имеет отличную теплопроводность и проницаемость. Вспененный гель может даже охладить угольную массу.
4. Имеет место отличный эффект воздухонепроницаемости. После разрушения пены вспененный гель превращается в гель, и данным гелем заполняются трещины и поры угольной массы. Таким образом, вспененный гель обладает отличным эффектом воздухонепроницаемости.
Кроме того, жидкое стекло может характеризоваться градусом Боме 20-40 и модулем 2-4.
Кроме того, коагулянт может быть одним или более из бикарбоната калия, бикарбоната натрия, глюконо-δ-лактона, бикарбоната аммония и карбоната натрия.
Кроме того, соотношение масс жидкого стекла и коагулянта может составлять (5-10):1.
Кроме того, стабилизатор пены может быть одним или более из модифицированного полиэтоксилированного силикона (MPS), карбоксиметилцеллюлозы (CMC), триэтаноламина (TEA), диэтаноламина (DEA), кокоалкилдиметилбетаина и полиэтиленгликоля (PEG).
Предложен способ получения экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием, предусматривающий следующие стадии:
стадия 1: смешивание жидкого стекла с деионизированной водой, доведение массовой концентрации жидкого стекла до 4%-35% и равномерное перемешивание до получения смешанного раствора;
стадия 2: последовательное добавление пенообразователя, стабилизатора пены и коагулянта к смешанному раствору и механическое перемешивание со скоростью более 1000 об/мин до окончательного образования вспененного геля.
Предложено применение экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием, при этом вспененный гель применяют для подачи в выработанное пространство шахты для борьбы с самовозгоранием угля; вспененный гель, получаемый при смешивании и вспенивании жидкого стекла, пенообразователя, стабилизатора пены и коагулянта, подают в выработанное пространство, и он покрывает поверхность угольной массы, образуя слой пены, который охлаждает массу и блокирует кислород.
Благоприятные эффекты
Применяемый пенообразователь оказывает синергическое действие после составления в смесь и может значительно увеличивать объем пены из раствора;
применяемое при приготовлении сырье является экологически чистым, экономически выгодным, безопасным и безвредным при его применении, имеет контролируемое время гелеобразования, превосходное время гелеобразования, является экономически выгодным и экологически безвредным; с помощью данного сырья можно эффективно решить проблемы плохой текучести, низкой проницаемости и плохой неспадаемости у традиционных неорганических кремний содержащих гелей, а также решить проблему плохого охлаждающего действия пены на водной основе в процессе тушения пожаров и короткого периода полураспада в ходе разрушения пены;
вспененный гель может покрывать трещины в угольных массах и обеспечивать отличные эффекты воздухонепроницаемости, охлаждающие и противокислородные барьерные эффекты. В сравнении с традиционными гелевыми огнетушащими материалами на основе жидкого стекла и пенными огнетушащими материалами на водной основе вспененный гель может прилипать к поверхности горящего угля, что может значительно снижать температуру источника горения, тепловыделение и образование СО, стабильно сбивая пожар без последующего тления;
принятая на вооружение гелеобразующая система, состоящая из коагулянта и жидкого стекла, обладает превосходным гелеобразующим эффектом, при этом она является недорогой, экологически чистой и экологически безвредной, а время гелеобразования контролируют на уровне 1-30 минут в зависимости от различных количеств двух компонентов; гелевая стенка, образованная между пенами, существенно улучшает стабильность и водоудержание у пены, и образовавшаяся пена характеризуется устойчивым водоудержанием, а период полураспада пены может достигать более 5 ч;
пенообразователь, стабилизатор пены, гелеобразующую систему и воду смешивают, перемешивают и вспенивают; и вспененный гель подают в углесодержащую, потенциально самовозгорающуюся зону выработки с применением пеногенератора, и вспененный гель может быстро накапливаться до высоколежащих зон; в зоне, в которую производят подачу, можно эффективно покрыть уголь на разной высоте, при этом можно эффективно связать угольные массы, а остаточный уголь можно охладить; пена может образовывать противокислородную барьерную пленку на поверхности остаточного угля после разрушения пены, которая может постоянно и эффективно предотвращать самовозгорание угля и бороться с таким самовозгоранием; вспененный гель является экономически выгодным и экологически безвредным, при этом он не только может предотвращать самовозгорание угля и бороться с таким самовозгоранием, но также не ухудшает производственную среду под шахтой и не выделяет токсичные и вредные газы.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 проиллюстрирован смоделированный процесс самовозгорания образцов угля, обработанных вспененным гелем, гелем на основе жидкого стекла и пеной на водной основе, при программировании температуры;
на фиг. 2 представлен график зависимости концентрации СО от времени после распыления вспененного геля, геля на основе жидкого стекла и пены на водной основе на поверхность горящих брикетов;
на фиг. 3 представлен график зависимости температуры брикета от времени после распыления вспененного геля, геля на основе жидкого стекла и пены на водной основе на поверхность горящих брикетов;
на фиг. 4 представлен график зависимости значения тепловыделения от брикетов от времени после распыления вспененного геля, геля на основе жидкого стекла и пены на водной основе на поверхность горящих брикетов.
Подробное описание изобретения
Все значения концентрации пенообразователя, стабилизатора пены и гелеобразующей системы по настоящему раскрытию находятся в пределах соответствующих диапазонов концентраций после просеивания, и диапазоны концентраций можно надлежащим образом скорректировать в соответствии с фактическими условиями, при этом содержание данных трех веществ соответствующим образом увеличивают или уменьшают. В данном случае гелеобразующая система представляет собой смесь коагулянта и жидкого стекла. В пределах диапазона массовой концентрации эффект вспенивания у геля будет улучшаться при соответствующем увеличения массовых концентраций пенообразователя, стабилизатора пены и гелеобразующей системы.
Вариант осуществления 1
В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=1:1), имел массовую концентрацию 0,8%, MPS имел массовую концентрацию 0,25%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 15%, NaHCO3 имел массовую концентрацию 1%, а остальное составляла вода.
Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, MPS и NaHCO3, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.
После горения брикетов в течение 10 мин в самодельной печи для сжигания на поверхность горящих брикетов распыляли соответственно аликвоты (300-600 мл) вспененного геля, раствора геля на основе жидкого стекла и пены на водной основе.
Образцы угля, обработанные вспененным гелем, гелем на основе жидкого стекла и пеной на водной основе, оставляли отстаиваться на 24 часа при одинаковых условиях, а процесс самовозгорания угля имитировали с помощью программирования температуры. Результаты представлены на фиг. 1. При одинаковой температуре количество СО, высвобождаемое из вспененного геля у брикетов, обработанных вспененным гелем, было наиболее низким. При сравнении количества СО, высвобожденного из образца необогащенного угля и каждого образца угля, обработанного замедляющим скорость горения средством, при 150°С степень замедления скорости горения в случае вспененного геля при 150°С (Есо) была рассчитана как равная 77,58%, что указывало на то, что вспененный гель по настоящему раскрытию обладал отличным эффектом предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием.
Аликвоты (300-600 мл) вспененного геля, раствора геля на основе жидкого стекла и пены на водной основе соответственно распыляли на поверхность горящих брикетов; значения концентрации СО у них в зависимости от времени представлены на фиг. 2. Из результатов видно, что количество СО, высвободившееся из брикетов после распыления вспененного геля, значительно уменьшалось, а количество СО, высвободившееся на поздней стадии пожаротушения, стремилось приблизительно к 20 ppm. Было показано, что вспененный гель по настоящему раскрытию обладал превосходным противопожарным эффектом.
Аликвоты (300-600 мл) вспененного геля, раствора геля на основе жидкого стекла и пены на водной основе соответственно распыляли на поверхность горящих брикетов; график зависимости температуры брикета в зависимости от времени представлен на фиг. 3. Из результатов видно, что температура брикета значительно падала после распыления вспененного геля, и температура продолжала падать на поздней стадии пожаротушения без последующего тления. Было показано, что вспененный гель по настоящему раскрытию обладал превосходным противопожарным эффектом.
Аликвоты (300-600 мл) вспененного геля, раствора геля на основе жидкого стекла и пены на водной основе соответственно распыляли на поверхность горящих брикетов; результаты представлены на фиг. 4. Было обнаружено, что величина тепловыделения у брикетов после распыления вспененного геля значительно снижалась, и величина тепловыделения стабилизировалась на уровне 7 мВт/м2⋅мин на поздней стадии пожаротушения без последующего тления. Было показано, что вспененный гель по настоящему раскрытию обладал превосходным противопожарным эффектом.
Вариант осуществления 2
В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=1:1), имел массовую концентрацию 0,8%, MPS имел массовую концентрацию 0,25%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 12%, NaHCO3 имел массовую концентрацию 2%, а остальное составляла вода.
Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, MPS и NaHCO3, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.
Так же, как и в примере 1, температура брикета падала на 65,52% после распыления вспененного геля, и температура продолжала падать на поздней стадии пожаротушения; величина тепловыделения наконец стабилизировалась на уровне 10 мВт/м2⋅мин; концентрация СО быстро снижалась во время пожаротушения и колебалась на поздней стадии, и, наконец, концентрация СО стабилизировалась на уровне приблизительно 30 ppm, что свидетельствовало о том, что вспененный гель по настоящему раскрытию обладал превосходным противопожарным эффектом.
Вариант осуществления 3
В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=1:1), имел массовую концентрацию 0,8%, MPS имел массовую концентрацию 0,25%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 10%, NaHCO3 имел массовую концентрацию 5%, а остальное составляла вода.
Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, MPS и NaHCO3, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.
Так же, как и в примере 1, температура брикета падала на 61,36% после распыления вспененного геля, и температура продолжала падать на поздней стадии пожаротушения; величина тепловыделения наконец стабилизировалась на уровне 12 мВт/м2⋅мин; концентрация СО быстро снижалась во время пожаротушения и колебалась на поздней стадии, и, наконец, концентрация СО стабилизировалась на уровне приблизительно 26 ppm, что свидетельствовало о том, что вспененный гель по настоящему раскрытию обладал превосходным противопожарным эффектом.
Вариант осуществления 4
В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=1:1), имел массовую концентрацию 0,8%, MPS имел массовую концентрацию 0,25%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 11%, NaHCO3 имел массовую концентрацию 6%, а остальное составляла вода.
Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, MPS и NaHCO3, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.
Так же, как и в примере 1, температура брикета падала на 63,12% после распыления вспененного геля, и температура продолжала падать на поздней стадии пожаротушения; величина тепловыделения наконец стабилизировалась на уровне 9 мВт/м2⋅мин; концентрация СО быстро снижалась во время пожаротушения и колебалась на поздней стадии, и, наконец, концентрация СО стабилизировалась на уровне приблизительно 27 ppm, что свидетельствовало о том, что вспененный гель по настоящему раскрытию обладал превосходным противопожарным эффектом.
Вариант осуществления 5
В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=1:4), имел массовую концентрацию 0,4%, CMC имела массовую концентрацию 0,1%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 35%, бикарбонат калия имел массовую концентрацию 5%, а остальное составляла вода.
Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, CMC и бикарбонат калия, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.
Приготовленный вспененный гель распыляли на поверхность горящих брикетов и проводили исследования их температуры, тепловыделения и концентрации СО в зависимости от времени во время пожаротушения. Из результатов было видно, что приготовленный вспененный гель обладал превосходным противопожарным эффектом.
Вариант осуществления 6
В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=4:1), имел массовую концентрацию 3%, кокоалкилдиметилбетаин имел массовую концентрацию 3%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 4%, глюконо-δ-лактон имел массовую концентрацию 1%, а остальное составляла вода.
Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, кокоалкилдиметилбетаин и глюконо-δ-лактон, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.
Приготовленный вспененный гель распыляли на поверхность горящих брикетов и проводили исследования их температуры, тепловыделения и концентрации СО в зависимости от времени во время пожаротушения. Из результатов было видно, что приготовленный вспененный гель обладал превосходным противопожарным эффектом.
Вариант осуществления 7
В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=1:3), имел массовую концентрацию 2%, TEA имел массовую концентрацию 1,5%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 20%, бикарбонат аммония имел массовую концентрацию 4%, а остальное составляла вода.
Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, TEA и бикарбонат аммония, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.
Приготовленный вспененный гель распыляли на поверхность горящих брикетов и проводили исследования их температуры, тепловыделения и концентрации СО в зависимости от времени во время пожаротушения. Из результатов было видно, что приготовленный вспененный гель обладал превосходным противопожарным эффектом.
Вариант осуществления 8
В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=3:1), имел массовую концентрацию 1%, DEA имел массовую концентрацию 0,8%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 10%, карбонат натрия имел массовую концентрацию 1%, а остальное составляла вода.
Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, DEA и карбонат натрия, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.
Приготовленный вспененный гель распыляли на поверхность горящих брикетов и проводили исследования их температуры, тепловыделения и концентрации СО в зависимости от времени во время пожаротушения. Из результатов было видно, что приготовленный вспененный гель обладал превосходным противопожарным эффектом.
Конечно, представленное выше описание не предназначено для ограничения настоящего раскрытия, и настоящее раскрытие не ограничено представленными выше вариантами осуществления; изменения, модификации, добавления или замены, сделанные специалистами в настоящей области техники в пределах сущности и объема настоящего раскрытия, также должны подпадать под объем защиты настоящего раскрытия.

Claims (14)

1. Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием, содержащий жидкое стекло 4%-35%, пенообразователь 0,4%-3%, стабилизатор пены 0,1%-3%, коагулянт 1%-5%, а остальное составляет вода;
где жидкое стекло характеризуется градусом Боме 20-40;
пенообразователь составлен из простого полиоксиэтиленового эфира жирного спирта (AES) и додецилсульфата натрия (SDS), и массовое соотношение AES и SDS составляет от 1:4 до 4:1, и
стабилизатор пены представляет собой одно или несколько из модифицированного полиэтоксилированного силикона (MPS), триэтаноламина (TEA), диэтаноламина (DEA), кокоалкилдиметилбетаина и полиэтиленгликоля (PEG).
2. Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием по п. 1, где жидкое стекло характеризуется модулем 2-4.
3. Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием по п. 1, где коагулянт представляет собой один или более из бикарбоната калия, бикарбоната натрия, глюконо-δ-лактона, бикарбоната аммония и карбоната натрия.
4. Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием по пп. 1, 2 или 3, где массовое соотношение жидкого стекла и коагулянта составляет (5-10):1.
5. Способ получения экологически безвредного вспененного геля для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием по п. 1, предусматривающий следующие стадии:
стадия 1: смешивание жидкого стекла с деионизированной водой, доведение массовой концентрации жидкого стекла до 4%-35% и равномерное перемешивание до получения смешанного раствора;
стадия 2: последовательное добавление пенообразователя, стабилизатора пены и коагулянта к смешанному раствору и механическое перемешивание со скоростью более 1000 об/мин до окончательного образования вспененного геля,
где жидкое стекло характеризуется градусом Боме 20-40;
пенообразователь составлен из простого полиоксиэтиленового эфира жирного спирта (AES) и додецилсульфата натрия (SDS), и массовое соотношение AES и SDS составляет от 1:4 до 4:1, и
стабилизатор пены представляет собой одно или несколько из модифицированного полиэтоксилированного силикона (MPS), триэтаноламина (TEA), диэтаноламина (DEA), кокоалкилдиметилбетаина и полиэтиленгликоля (PEG).
6. Применение экологически безвредного вспененного геля для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием по п. 1, при котором вспененный гель применяют для подачи в выработанное пространство шахты для борьбы с самовозгоранием угля; вспененный гель, получаемый при смешивании и вспенивании жидкого стекла, пенообразователя, стабилизатора пены и коагулянта, подают в выработанное пространство, и он покрывает поверхность угольной массы, образуя слой пены, который охлаждает массу и блокирует кислород.
RU2021106645A 2019-01-21 2019-06-28 Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием RU2757302C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910052064.9 2019-01-21
CN201910052064.9A CN109899104A (zh) 2019-01-21 2019-01-21 一种防治煤炭自燃的经济环保型凝胶泡沫
PCT/CN2019/093543 WO2020151191A1 (zh) 2019-01-21 2019-06-28 一种防治煤炭自燃的经济环保型凝胶泡沫

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2757302C1 true RU2757302C1 (ru) 2021-10-13

Family

ID=66943993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021106645A RU2757302C1 (ru) 2019-01-21 2019-06-28 Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN109899104A (ru)
RU (1) RU2757302C1 (ru)
WO (1) WO2020151191A1 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109899104A (zh) * 2019-01-21 2019-06-18 山东科技大学 一种防治煤炭自燃的经济环保型凝胶泡沫
CN111111080B (zh) * 2019-12-12 2021-12-28 山东科技大学 一种表面改性骨料增强型防灭火泡沫凝胶及其制备方法
CN111111571B (zh) * 2019-12-31 2022-02-08 山东科技大学 防治煤炭自燃的微胶囊阻化剂泡沫凝胶材料及其制备方法
CN111841455B (zh) * 2020-07-06 2022-04-15 北京科技大学 一种抑制煤自燃的抗氧化型凝胶泡沫
CN112282832A (zh) * 2020-10-20 2021-01-29 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种矿用煤自燃防治阻化泡沫发泡剂及其制备方法
CN112745053A (zh) * 2021-02-23 2021-05-04 国网河南省电力公司南召县供电公司 一种用于电力施工的泡沫混凝土发泡剂及其制备方法
CN114470600B (zh) * 2021-12-31 2023-07-07 徐州吉安矿业科技有限公司 一种泡沫凝胶防灭火材料
CN114452584B (zh) * 2022-02-25 2023-07-14 煤炭科学技术研究院有限公司 一种阻化泡沫防灭火材料及其制备方法和应用
CN114669003A (zh) * 2022-04-11 2022-06-28 安徽理工大学 一种用于治理深部易燃煤层引发的大面积火区的凝胶泡沫材料
CN114917522B (zh) * 2022-06-07 2023-11-10 贾镜炜 一种灭火材料及其制备方法
CN115337588B (zh) * 2022-09-16 2023-06-16 中国矿业大学 一种矿化封存二氧化碳的粉煤灰基防灭火材料及制备方法
CN115677378A (zh) * 2022-11-09 2023-02-03 安徽理工大学 一种兼具co2“储存-转化-固化”的固废基泡沫凝胶材料及其制备方法
CN115678575B (zh) * 2022-11-16 2023-08-01 应急管理部天津消防研究所 用于快速阻隔森林火灾的硅基固化泡沫材料及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1373406A1 (ru) * 1985-08-02 1988-02-15 Ленинградский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института противопожарной обороны Огнетушаща композици и способ ее приготовлени
RU2264242C2 (ru) * 2003-12-23 2005-11-20 Академия пожарной безопасности Украины (АПБУ) Способ тушения пожара и состав для его осуществления
RU2275951C1 (ru) * 2004-11-09 2006-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Водный раствор для тушения пожаров
CN101543672B (zh) * 2009-03-15 2010-12-29 徐志毅 一种灭火材料及其制备方法和应用
RU2568080C2 (ru) * 2011-08-10 2015-11-10 АМАТО Брандшутцсистеме ГмбХ Огнезащитная часть плоской конструкции, способ ее изготовления и ее применение
CN107308583A (zh) * 2017-06-03 2017-11-03 北票天宝耐火材料有限公司 矿用灭火材料添加剂及其应用
RU2672945C1 (ru) * 2018-01-17 2018-11-21 Общество С Ограниченной Ответственностью Нпо "Современные Пожарные Технологии" Способ взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезёма и устройство для его осуществления
CN208160858U (zh) * 2018-02-12 2018-11-30 内蒙古伊泰煤炭股份有限公司 凝胶灭火材料灭火装置以及灭火装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1105659A1 (ru) * 1983-01-13 1984-07-30 Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности Состав дл профилактики эндогенных пожаров
US5853050A (en) * 1997-05-07 1998-12-29 Rusmar Incorporated Composition and method for generating a foam barrier and methods of use thereof
CN102173722A (zh) * 2011-02-16 2011-09-07 中国矿业大学(北京) 一种防止煤炭自燃的复合胶体
CN102336994B (zh) * 2011-06-30 2013-07-24 中国神华能源股份有限公司 一种聚乙烯醇泡沫隔氧材料、其制备方法及用途
CN103232217A (zh) * 2013-05-06 2013-08-07 中国矿业大学(北京) 矿用黄土复合凝胶防灭火材料及其制备方法
CN103867225B (zh) * 2014-03-26 2016-03-30 辽宁工程技术大学 一种防止煤矿含煤层自燃并去除硫化氢的填充开采方法
CN104747228B (zh) * 2015-04-03 2018-02-02 安徽理工大学 一种防治煤自燃的阻化泡沫材料及其制备方法
CN106310577A (zh) * 2015-07-06 2017-01-11 苏州同玄新材料有限公司 含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂、其制法及应用
CN109899104A (zh) * 2019-01-21 2019-06-18 山东科技大学 一种防治煤炭自燃的经济环保型凝胶泡沫

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1373406A1 (ru) * 1985-08-02 1988-02-15 Ленинградский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института противопожарной обороны Огнетушаща композици и способ ее приготовлени
RU2264242C2 (ru) * 2003-12-23 2005-11-20 Академия пожарной безопасности Украины (АПБУ) Способ тушения пожара и состав для его осуществления
RU2275951C1 (ru) * 2004-11-09 2006-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Водный раствор для тушения пожаров
CN101543672B (zh) * 2009-03-15 2010-12-29 徐志毅 一种灭火材料及其制备方法和应用
RU2568080C2 (ru) * 2011-08-10 2015-11-10 АМАТО Брандшутцсистеме ГмбХ Огнезащитная часть плоской конструкции, способ ее изготовления и ее применение
CN107308583A (zh) * 2017-06-03 2017-11-03 北票天宝耐火材料有限公司 矿用灭火材料添加剂及其应用
RU2672945C1 (ru) * 2018-01-17 2018-11-21 Общество С Ограниченной Ответственностью Нпо "Современные Пожарные Технологии" Способ взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезёма и устройство для его осуществления
CN208160858U (zh) * 2018-02-12 2018-11-30 内蒙古伊泰煤炭股份有限公司 凝胶灭火材料灭火装置以及灭火装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN109899104A (zh) 2019-06-18
WO2020151191A1 (zh) 2020-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2757302C1 (ru) Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием
Li et al. Overview of commonly used materials for coal spontaneous combustion prevention
CN103964766B (zh) 防治煤炭自燃的粉煤灰-水泥泡沫材料及其制备方法
CN103742186B (zh) 一种用于煤层火灾治理的凝胶泡沫
CN103881282A (zh) 一种防治煤炭自燃的智能凝胶材料
CN107676122B (zh) 防治煤矿自燃用悬浮阻化剂及其应用
Lu et al. Preparation and high temperature resistance of a novel aqueous foam for fire extinguishing
CN110404225B (zh) 一种环保型高分子胶体灭火添加剂及其制备方法和应用
CN102258836A (zh) 一种煤矿专用阻燃灭火剂
CN108359144A (zh) 一种防止低阶煤自燃的缓释型复合阻化剂的制备方法
WO2012063009A2 (fr) Procede d'extinction de feux de mines de charbon et installation pour la mise en oeuvre du procede
CN103306711A (zh) 一种预防煤粉自燃的复合阻化剂
CN112090016A (zh) 一种高水胶囊防灭火剂及其应用
CN104745204A (zh) 一种含氧化自热温控胞衣的复合阻化物制备及释放方法
CN104056385B (zh) 蛭石网状凝胶泡沫泥浆防灭火剂
CN104056380B (zh) 页岩网状凝胶泡沫泥浆防灭火剂
CN114949718A (zh) 一种水凝胶堵漏风防灭火材料及其制备方法和应用、一种防煤炭自燃方法、一种灭火方法
CN104083843A (zh) 石膏网状凝胶泡沫泥浆防灭火剂
CN104056395B (zh) 碳酸钙网状凝胶泡沫泥浆防灭火剂
CN102657924A (zh) 一种新型细水雾添加剂及其制备方法
CN107670216A (zh) 煤自燃用灭火药液
CN104056415B (zh) 煤矸石网状凝胶泡沫泥浆防灭火剂
CN110841237A (zh) 一种惰化抑制煤矿火灾的细水雾添加剂的制备方法及应用
RU2670297C2 (ru) Композиция для получения комбинированного газопорошкового огнетушащего состава
CN104056400B (zh) 磷石膏网状凝胶泡沫泥浆防灭火剂