WO2020107637A1 - 一种防治煤炭自燃的塑性凝胶材料 - Google Patents
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Definitions
- the plastic gel has good water retention, toughness, inhibition performance and fire extinguishing performance, which can effectively solve the problems of easy cracking and powdering of the traditional inorganic silicon gel consolidation body after water loss, fire extinguishing The effect is remarkable.
- the plastic gel slurry is pumped by starting the grouting pump and sprayed on the burning coal pile.
- the plastic gel slurry seeps into every corner of the coal pile crack due to its good permeability.
- the gel time can be reasonably controlled, so that the gel will gel when the seepage range is maximum.
- the plastic gel can cover the surface of the high-temperature fire source, play a role in isolating oxygen, and make the temperature of the fire source drop steadily, effectively reducing the amount of heat radiation and CO generation, and there will be no re-ignition phenomenon.
- the condensation The glue can adhere to the cracks of the coal body, and achieve a good effect of plugging the air.
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Abstract
一种防治煤炭自燃的塑性凝胶材料，包括水、交联剂、增韧剂、促凝剂、骨料和水玻璃。其中，交联剂(AlCit)是由聚合氯化铝溶液和柠檬酸溶液按一定的比例混合，再由氢氧化钠溶液中和得到；促凝剂为碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸钠和葡萄糖酸-δ-内酯（GDL）中的一种或几种；增韧剂为预糊化淀粉、海藻酸钠、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺中的一种或几种；骨料为粉煤灰或膨润土。该塑性凝胶材料具有较好的保水性、韧性以及阻化性能，有效解决了传统无机硅凝胶固结体失水后易开裂、粉化等问题，并能有效降低材料成本，相对传统凝胶，其能覆盖在燃烧煤体的表面，显著降低火源温度、热辐射和CO的产生量，灭火稳定，不会出现复燃现象。此外，塑性凝胶可以粘附在煤体裂隙，达到很好的堵漏风效果。
Description
一种防治煤炭自燃的塑性凝胶材料 技术领域
[0001] 本发明涉及防灭火材料技术领域， 具体涉及一种防治煤炭自燃的塑性凝胶材料 背景技术
[0002] 煤炭自燃严重地威胁着我国矿井的安全生产， 煤炭自燃引发的火灾不但造成大 量的人员伤亡和财产损失， 还会引起生态环境退化、 大气污染等严重问题。 为 防治煤炭自燃， 国内外广泛采用采空区灌浆、 喷阻化剂、 注惰性气体、 注三相 泡沫、 注胶体； 在巷道高冒区注水泥泡沫或充填高分子泡沫堵漏风等。 这些技 术在保证矿井安全生产方面发挥重要作用的同时也存在着一些问题： 如传统灌 浆技术在实施过程中浆体材料 （粉煤灰、 黄泥等） 和水易分离， 会影响工作面 的正常生产； 卤盐类 （MgC12、 CaC12、 ZnC12） 物理阻化剂价格便宜， 但是阻化 作用时间较短； 尿素、 硼酸二胺、 磷酸二铵、 氨基甲酸脂等化学阻化剂因价格 昂贵不适合推广应用。 惰性气体防灭火技术所用的惰性气体 （C02、 N2） 易随 漏风扩散， 不易滞留在注入的区域内。 三相泡沫的稳定性差， 不能长期封闭火 区。 巷道喷涂、 高冒区充填堵漏风所使用的高分子泡沫成本高， 同时材料发泡 过程放热， 易引起煤自燃或瓦斯爆炸。
[0003] 由此可见， 5见有的防灭火材料都存在不同程度的缺陷， 为加快现有火区的治理 速度和遏制新火区的发生， 迫切需要研发矿井防灭火的新材料， 跳出现有理论 和技术框架， 寻找更为有效的防灭火材料和技术。
发明概述
技术问题
问题的解决方案
技术解决方案
[0004] 为了解决目前防治煤炭自然的灭火材料存在的问题， 本发明创新性地提出“塑 性凝胶防治煤炭自燃”的新概念， 塑性凝胶是指水溶性高分子与交联剂经适度交
联形成的三维交联网络与钠盐水玻璃基料在碳酸氢钠促凝作用下形成的无机硅 凝胶网络交织在一起， 再掺杂骨料组成的多元体系。
[0005] 本发明采用的技术方案：
[0006] 一种防治煤炭自燃的塑性凝胶材料， 包括水、 交联剂、 增韧剂、 促凝剂、 骨料 和水玻璃。
[0007] 优选地， 所述水玻璃的波美度为 20-40， 模数为 2-4， 质量浓度为 5-40%。
[0008] 优选地， 塑性凝胶材料中， 按重量百分比， 水为 52-80%、 交联剂为 0.4-10%、 增韧剂为 0.01-3%、 促凝剂为 1-15%、 骨料为 7-20%、 水玻璃为 7-20%。
[0009] 优选地， 所述交联剂先由聚合氯化铝溶液和柠檬酸钠溶液混合， 再由 NaOH溶 液调节其 pH值制得。
[0010] 优选地， 所述 pH值为 5.95-6.05。
[0011] 优选地， 所述聚氯化铝溶液的浓度为 10-30
wt% , 柠檬酸钠溶液的浓度为 5-20wt%， 将两溶液按质量比
得到 A1
Cit溶液。
[0012] 优选地， 所述促凝剂为碳酸氢钾、 碳酸氢钠、 碳酸氢铵、 碳酸钠、 葡萄糖酸 -6- 内酯中的一种或几种。
[0013] 优选地， 所述增韧剂为高吸水树脂、 预糊化淀粉、 海藻酸钠、 羧甲基纤维素、 聚丙烯酰胺中的一种或几种。
[0014] 优选地， 所述骨料为膨润土或粉煤灰。
[0015] 上述技术方案中， 塑性凝胶具有较好的保水性、 韧性、 阻化性能以及灭火性能 ， 可以有效解决传统无机硅凝胶固结体失水后易开裂、 粉化等问题， 灭火效果 显著。
[0016] 其防灭火的优势主要体现在以下几个方面：
[0017] (1)塑性凝胶中高分子增塑剂在交联剂的作用下， 与水玻璃凝胶形成有机 /无机 互穿网络结构， 增加了凝胶的韧性和强度， 有利于水分的保存， 有效解决传统 水玻璃凝胶韧性差、 易开裂等问题， 具有良好的堵漏、 降温作用；
[0018] (2)塑性凝胶的双组份浆液为中粘度流体， 通过调节促凝剂用量， 既可以快速 成胶， 实现近距离输送， 也可以延长成胶时间， 实现远距离输送；
[0019] （3）塑性凝胶充分利用粉煤灰等廉价材料， 降低生产成本， 具有广泛的应用前
[0020] 综上所述， “塑性凝胶”不同于传统的水玻璃凝胶和高分子凝胶， 其流动性好、 成本低、 韧性好、 保水性强， 是一种理想的防灭火材料。
发明的有益效果
有益效果
[0021] 本发明具有的有益效果是：
[0022] 本发明的防治煤炭自燃的塑性凝胶材料具有较好的保水性、 韧性以及阻化性能 ， 有效解决了传统无机硅凝胶固结体失水后易开裂、 粉化等问题； 相对传统水 玻璃凝胶， 其能覆盖在燃烧煤体的表面， 显著降低火源温度、 热辐射和 CO的产 生量， 灭火稳定， 不会出现复燃现象； 此外， 塑性凝胶可以粘附在煤体裂隙， 达到很好的堵漏风效果。
对附图的简要说明
附图说明
[0023] 图 1为凝胶的保水率随聚合物掺量的变化趋势；
[0024] 图 2为煤自燃阻化效果 （程序升温过程中 CO产生量） ；
[0025] 图 3为凝胶微观结构 （a.传统水玻璃凝胶， b.塑性凝胶 1， c.塑性凝胶 2, d.塑 性凝胶 3 , e.塑性凝胶 4） ;
[0026] 图 4为白色团状物的 XRD示意图。
发明实施例
本发明的实施方式
[0027] 下面结合具体实施例和附图对本发明进行具体的说明：
[0028] 实施例 1
[0029] 配制 20wt%的聚氯化铝溶液 10L和 1 lwt%的柠檬酸溶液 5L， 然后将二者混合， 制备得到 AlCit溶液； 配制 5wt%的 NaOH溶液， 将 NaOH溶液缓慢滴入到 AlCit溶 液并快速搅拌， 直至混合液 pH值达到 5.95 , 制备得到交联剂。
[0030] 称取 2kg预糊化淀粉溶解在 700kg水中， 搅拌至聚合物充分溶解， 得聚合物溶液
; 然后取 8kg配好的交联剂与聚合物溶液混合均匀， 接着将 2kg葡萄糖酸 -6 -内酯 （GDL） 加入到上述溶液中并搅拌至其充分溶解， 再向溶液中加入 20kg碳酸氢 钠并搅拌至其充分溶解 （可以通过实际需要， 调整促凝剂碳酸氢钠的量合理控 制凝胶时间） ， 紧接着向溶液中缓慢加入 100kg粉煤灰， 搅拌至粉煤灰分散均匀 ， 得到 A组分。 最后将一定量的 B组分 （水玻璃） 与 A组分充分混合， 搅拌至粉 煤灰颗粒不再沉降， 形成塑性凝胶浆液 （其具体实验流程可以参见其他证明文 件中的图 1所示） 。
[0031] 通过启动注浆泵泵送塑性凝胶浆液， 将其喷洒在燃烧的煤堆上。 塑性凝胶浆液 因其良好的渗透性而渗流到煤堆裂隙的每个角落， 通过调整促凝剂碳酸氢钠的 量可以合理控制凝胶时间， 使凝胶在渗流范围最大时成胶， 成胶后塑性凝胶能 够覆盖在高温火源表面， 起到隔绝氧气的作用， 并使火源温度平稳下降， 有效 降低热辐射和 CO的产生量， 且不会出现复燃现象， 此外， 该凝胶可以粘附在煤 体裂隙， 达到很好的堵漏风效果。
[0032] 实施例 2
[0033] 配制 20wt%的聚氯化铝溶液 10L和 1 lwt%的柠檬酸溶液 5L， 然后将二者混合， 制备得到 AlCit溶液； 配制 5wt%的 NaOH溶液， 将 NaOH溶液缓慢滴入到 AlCit溶 液并快速搅拌， 直至混合液 pH值达到 5.96 , 制备得到交联剂。
[0034] 称取 2kg羧甲基纤维素溶解在 700kg水中， 搅拌至聚合物充分溶解， 得聚合物溶 液； 然后取 8kg配好的交联剂与聚合物溶液混合均匀， 接着将 2kg葡萄糖酸 -6 -内 酯 （GDL） 加入到上述溶液中并搅拌至其充分溶解， 再向溶液中加入 20kg碳酸 氢钠并搅拌至其充分溶解 （可以通过实际需要， 调整促凝剂碳酸氢钠的量合理 控制凝胶时间） ， 紧接着向溶液中缓慢加入 100kg粉煤灰， 搅拌至粉煤灰分散均 匀， 得到 A组分。 最后将一定量的 B组分 （水玻璃） 与 A组分充分混合， 搅拌至 粉煤灰颗粒不再沉降， 形成塑性凝胶浆液。
[0035] 通过启动注浆泵泵送塑性凝胶浆液， 将其喷洒在燃烧的煤堆上。 塑性凝胶浆液 因其良好的渗透性而渗流到煤堆裂隙的每个角落， 通过调整促凝剂碳酸氢钠的 量可以合理控制凝胶时间， 使凝胶在渗流范围最大时成胶， 成胶后塑性凝胶能 够覆盖在高温火源表面， 起到隔绝氧气的作用， 并使火源温度平稳下降， 有效
降低热辐射和 CO的产生量， 且不会出现复燃现象， 此外， 该凝胶可以粘附在煤 体裂隙， 达到很好的堵漏风效果。
[0036] 实施例 3
[0037] 配制 20wt%的聚氯化铝溶液 10L和 1 lwt%的柠檬酸溶液 5L， 然后将二者混合， 制备得到 AlCit溶液； 配制 5wt%的 NaOH溶液， 将 NaOH溶液缓慢滴入到 AlCit溶 液并快速搅拌， 直至混合液 pH值达到 5.97 , 制备得到交联剂。
[0038] 称取 2kg海藻酸钠溶解在 700kg水中， 搅拌至聚合物充分溶解， 得聚合物溶液； 然后取 8kg配好的交联剂与聚合物溶液混合均匀， 接着将 2kg葡萄糖酸 -6 -内酯 （G DL） 加入到上述溶液中并搅拌至其充分溶解， 再向溶液中加入 20kg碳酸氢钠并 搅拌至其充分溶解 （可以通过实际需要， 调整促凝剂碳酸氢钠的量合理控制凝 胶时间） ， 紧接着向溶液中缓慢加入 100kg粉煤灰， 搅拌至粉煤灰分散均匀， 得 到 A组分； 最后将一定量的 B组分 （水玻璃） 与 A组分充分混合， 搅拌至粉煤灰 颗粒不再沉降， 形成塑性凝胶浆液。
[0039] 通过启动注浆泵泵送塑性凝胶浆液， 将其喷洒在燃烧的煤堆上。 塑性凝胶浆液 因其良好的渗透性而渗流到煤堆裂隙的每个角落， 通过调整促凝剂碳酸氢钠的 量可以合理控制凝胶时间， 使凝胶在渗流范围最大时成胶， 成胶后塑性凝胶能 够覆盖在高温火源表面， 起到隔绝氧气的作用， 并使火源温度平稳下降， 有效 降低热辐射和 CO的产生量， 且不会出现复燃现象， 此外， 该凝胶可以粘附在煤 体裂隙， 达到很好的堵漏风效果。
[0040] 实施例 4
[0041] 配制 20wt%的聚氯化铝溶液 10L和 1 lwt%的柠檬酸溶液 5L， 然后将二者混合， 制备得到 AlCit溶液； 配制 5wt%的 NaOH溶液， 将 NaOH溶液缓慢滴入到 AlCit溶 液并快速搅拌， 直至混合液 pH值达到 6.0, 制备得到交联剂。
[0042] 称取 2kg聚丙烯酰胺溶解在 700kg水中， 搅拌至聚合物充分溶解， 得聚合物溶液 ; 然后取 8kg配好的交联剂与聚合物溶液混合均匀， 接着将 2kg葡萄糖酸 -6 -内酯 （GDL） 加入到上述溶液中并搅拌至其充分溶解， 再向溶液中加入 20kg碳酸氢 钠并搅拌至其充分溶解 （可以通过实际需要， 调整促凝剂碳酸氢钠的量合理控 制凝胶时间） ， 紧接着向溶液中缓慢加入 100kg粉煤灰， 搅拌至粉煤灰分散均匀
， 得到 A组分； 最后将一定量的水玻璃 （B组分） 与 A组分充分混合， 搅拌至粉 煤灰颗粒不再沉降， 形成塑性凝胶浆液。
[0043] 通过启动注浆泵泵送塑性凝胶浆液， 将其喷洒在燃烧的煤堆上。 塑性凝胶浆液 因其良好的渗透性而渗流到煤堆裂隙的每个角落， 通过调整促凝剂碳酸氢钠的 量可以合理控制凝胶时间， 使凝胶在渗流范围最大时成胶， 成胶后塑性凝胶能 够覆盖在高温火源表面， 起到隔绝氧气的作用， 并使火源温度平稳下降， 有效 降低热辐射和 CO的产生量， 且不会出现复燃现象， 此外， 该凝胶可以粘附在煤 体裂隙， 达到很好的堵漏风效果。
[0044] 塑性凝胶的成胶原理：
[0045] 塑性成胶过程中真正发挥交联作用的是 A13+， 铝的多核羟桥离子可与 -CONH2 和 -COO-配位， 但是后者占主导作用， 这种配位作用使体系构成完整的网络结构 。 A13+并不是以简单的离子形式参与交联反应的， 而是以多核羟桥络离子形式 与预糊化淀粉、 聚丙烯酰胺、 羧甲基纤维素等聚合物交联， 以 A13+为交联点将 聚合物交联在一起， 形成聚合物链更长的网状结构 （其形成过程可以参见其他 证明文件中的图 2所示） 。
[0046] 通过实验测得不同组分凝胶的相关性能表征数据如表 1。
[0047] 表 1.不同组分凝胶的相关性能表征数据
[0048] 与传统水玻璃凝胶相比， 塑性凝胶的粘度提高， 有利于封堵煤层孔隙， 流动性
好， 渗透范围广， 而且在强度方面也有很好的改善。 塑性凝胶的粉化率比传统 水玻璃凝胶降低 70-90%， 抗粉化能力提高非常明显。 此外， 将传统水玻璃凝胶 、 塑性凝胶放于干燥箱中， 在 100°C的条件下干燥 1小时后， 结果显示： 传统水玻 璃凝胶失去部分水后已开裂， 而塑性凝胶则完好无损， 可见， 制备的新型塑性 凝胶有效解决了传统水玻璃凝胶固结体易开裂的缺陷。
[0049] 通过实验测得传统水玻璃、 塑性凝胶 1至塑性凝胶 4所得材料的保水性、 阻化特 性及灭火特性等实验结果及分析见图 1所示。
[0050] 从图 1可以发现： 塑性凝胶 1至塑性凝胶 4保水性都很好， 这是因为引入 AlCit使 多个线性分子相互交联成致密网状结构， 水分子被包裹在其中， 不易散失， 故 其保水性能良好。
[0051] 从图 2可以看出， 在 100°C以后， 各阻化煤样的 CO产生量均低于原煤样， 而且 随着温度的升高， 各阻化煤样的 CO产生量与原煤样差异越来越显著， 这表明凝 胶材料对煤的氧化产生了不同程度的抑制作用， 随着温度的升高， 抑制作用越 明显。 这是由于凝胶能在煤体表面形成一层致密的胶体结构， 有效抑制煤体和 氧气的接触， 同时胶体内含有一定的水分， 水分在蒸发时可有效降低煤体温度 ， 从而降低了煤体的氧化速率。 观察图 2可以发现， 塑性凝胶 1、 塑性凝胶 2和塑 性凝胶 4的阻化效果很好， 这是因为这几种凝胶结构致密， 分子间作用力强， 与 煤充分混合后在加热过程中致密的胶体结构可以有效覆盖在煤体表面， 起到很 好的阻化效果。
[0052] 将纯煤粉和凝胶 /煤的混合物在不同温度下进行了红外光谱测试 （其结果可以 参见其他证明文件中的图 5所示） 。 羟基和亚甲基是煤的主要官能团， 并且在煤 的自燃过程中起关键作用。 经测试， 其结果显示， 随着温度的升高， 纯煤在波 数为 3200-3600cm-l、 2800-3000cm-l范围内光谱明显降低， 这表明在加热过程中 煤的羟基与亚甲基参与了反应。 在 90°C、 120°C和 180°C条件下塑性凝胶 2+煤粉混 合物在 3200-3600cm- 1范围内光谱没有明显变化， 在波数为 2800-3000cm- 1范围内 光谱有微弱变化， 这表明在加热过程中塑性凝胶 2对羟基和亚甲基的氧化有很显 著的抑制作用。 当温度为 90°C与 120°C时， 塑性凝胶 3+煤粉的混合物在波数为 32 00-3600cm-l、 2800-3000cm-l范围内的光谱曲线基本重合。 这是表明在 90°C和 12
0°C条件下塑性凝胶 3能够抑制煤粉中羟基以及亚甲基的氧化。 当温度为 180°C时 ， CMC/WG gel + coar混合物在波数 3200-3600cm-l、 2800-3000cm-l范围的红外 光谱与 90°C、 120°C的相比， 明显降低。 这表明在温度 180°C时塑性凝胶 3对煤粉 羟基氧化的抑制作用变弱， 羟基参与反应。
[0053] 从图 3a可以明显看到， 传统水玻璃凝胶的孔洞结构居多， 凝胶表面结构杂乱无 章， 没有平滑完整结构， 这也证实了其固结体强度低、 易开裂的特点。 从图 3b-c 可以看到凝胶表面有球状物出现， 这是凝胶反应过程产生的 Si02 （见式 （1） ）
; 图 3c-e中出现的白色团状物， 本研究提取白色絮状物进行 X射线衍射分析， 结 果如图 4所示， 推断该物质为 Na2C03。 这是由于在凝胶形成过程中， 水玻璃吸 收了 NaHC03水溶液中的 H+， 生成了 Si02和碳酸钠 （见式 ⑴ ） 。 图 3d、 e显 示， 添加交联剂 AlCit后的复合凝胶表面变得较平滑， 密实度较高， 这说明 A13+ 发挥了交联作用， 使不同分子间结合更紧密 （交联反应过程可以参见其他证明 文件中的图 2所示） ， 作用力更明显， 从而结构更完整、 密实。
[0054]
[0055] 对传统水玻璃凝胶、 塑性凝胶 1、 塑性凝胶 2、 塑性凝胶 3和塑性凝胶 4进行了凝 胶灭火过程中热流变化测试 （其随时间的热流变化可以参见其他证明文件中的 图 9） ， 结果显示， 利用几种材料灭火过程时， 热辐射值快速下降， 这是因为凝 胶在灭火时覆盖在煤球表面， 切断了热辐射的传播途径。 其结果得出传统水玻 璃凝胶灭火时， 在五种材料中热辐射值最高， 这说明传统水玻璃凝胶隔热效果 最差； 而塑性凝胶 1至 4的隔热效果明显提高， 能有效隔热。
[0056] 实施例 5
[0057] 配制 10wt%的聚氯化铝溶液 30L和 5wt%的柠檬酸溶液 20L， 然后将二者混合，
制备得到 AlCit溶液； 配制 5wt%的 NaOH溶液， 将 NaOH溶液缓慢滴入到 AlCit溶 液并快速搅拌， 直至混合液 pH值达到 6.01， 制备得到交联剂。
[0058] 称取 0.1kg高吸水树脂溶解在 520kg水中， 搅拌至聚合物充分溶解， 得聚合物溶 液； 然后取 4kg配好的交联剂与聚合物溶液混合均匀， 再向溶液中加入 10kg碳酸 氢铵并搅拌至其充分溶解 （可以通过实际需要， 调整促凝剂碳酸氢铵的量合理 控制凝胶时间） ， 紧接着向溶液中缓慢加入 70kg膨润土， 搅拌至膨润土分散均 匀， 得到 A组分；
[0059] 最后将 70kg的 B组分 （水玻璃） 与 A组分充分混合， 搅拌至膨润土颗粒不再沉 降， 形成塑性凝胶浆液 （其中， 水玻璃， 即硅酸钠水溶液， 其波美度为 20, 模 数为 2， 质量浓度为 5%） 。
[0060] 通过启动注浆泵泵送塑性凝胶浆液， 将其喷洒在燃烧的煤堆上。 塑性凝胶浆液 因其良好的渗透性而渗流到煤堆裂隙的每个角落， 通过调整促凝剂碳酸氢铵的 量可以合理控制凝胶时间， 使凝胶在渗流范围最大时成胶， 成胶后塑性凝胶能 够覆盖在高温火源表面， 起到隔绝氧气的作用， 并使火源温度平稳下降， 有效 降低热辐射和 CO的产生量， 且不会出现复燃现象， 此外， 该凝胶可以粘附在煤 体裂隙， 达到很好的堵漏风效果。
[0061] 实施例 6
[0062] 配制 30wt%的聚氯化铝溶液 10L和 20wt%的柠檬酸溶液 60L， 然后将二者混合， 制备得到 AlCit溶液； 配制 5wt%的 NaOH溶液， 将 NaOH溶液缓慢滴入到 AlCit溶 液并快速搅拌， 直至混合液 pH值达到 6.04, 制备得到交联剂。
[0063] 称取 30kg海藻酸钠溶解在 800kg水中， 搅拌至聚合物充分溶解， 得聚合物溶液 ; 然后取 100kg配好的交联剂与聚合物溶液混合均匀， 再向溶液中加入 150kg碳 酸氢钾并搅拌至其充分溶解 （可以通过实际需要， 调整促凝剂碳酸氢钾的量合 理控制凝胶时间） ， 紧接着向溶液中缓慢加入 200kg粉煤灰， 搅拌至粉煤灰分散 均匀， 得到 A组分；
[0064] 最后将 200kg的 B组分 （水玻璃） 与 A组分充分混合， 搅拌至粉煤灰颗粒不再沉 降， 形成塑性凝胶浆液 （其中， 水玻璃， 即硅酸钠水溶液， 其波美度为 40, 模 数为 4， 质量浓度为 40%） 。
[0065] 通过启动注浆泵泵送塑性凝胶浆液， 将其喷洒在燃烧的煤堆上。 塑性凝胶浆液 因其良好的渗透性而渗流到煤堆裂隙的每个角落， 通过调整促凝剂碳酸氢钾的 量可以合理控制凝胶时间， 使凝胶在渗流范围最大时成胶， 成胶后塑性凝胶能 够覆盖在高温火源表面， 起到隔绝氧气的作用， 并使火源温度平稳下降， 有效 降低热辐射和 CO的产生量， 且不会出现复燃现象， 此外， 该凝胶可以粘附在煤 体裂隙， 达到很好的堵漏风效果。
[0066] 实施例 7
[0067] 配制 20wt%的聚氯化铝溶液 15L和 15wt%的柠檬酸溶液 20L， 然后将二者混合， 制备得到 AlCit溶液； 配制 5wt%的 NaOH溶液， 将 NaOH溶液缓慢滴入到 AlCit溶 液并快速搅拌， 直至混合液 pH值达到 6.02, 制备得到交联剂。
[0068] 称取 15kg羧甲基纤维素溶解在 600kg水中， 搅拌至聚合物充分溶解， 得聚合物 溶液； 然后取 50kg配好的交联剂与聚合物溶液混合均匀， 接着将一定量的缓释 剂加入到上述溶液中并搅拌至其充分溶解， 再向溶液中加入 100kg碳酸钠并搅拌 至其充分溶解 （可以通过实际需要， 调整促凝剂碳酸钠的量合理控制凝胶时间 ） ， 紧接着向溶液中缓慢加入 150kg粉煤灰， 搅拌至粉煤灰分散均匀， 得到 A组 分； 最后将 100kg的 B组分 （水玻璃） 与 A组分充分混合， 搅拌至粉煤灰颗粒不再 沉降， 形成塑性凝胶浆液 （其中， 水玻璃， 即硅酸钠水溶液， 其波美度为 30， 模数为 3， 质量浓度为 20%） 。
[0069] 通过启动注浆泵泵送塑性凝胶浆液， 将其喷洒在燃烧的煤堆上。 塑性凝胶浆液 因其良好的渗透性而渗流到煤堆裂隙的每个角落， 通过调整促凝剂碳酸钠的量 可以合理控制凝胶时间， 使凝胶在渗流范围最大时成胶， 成胶后塑性凝胶能够 覆盖在高温火源表面， 起到隔绝氧气的作用， 并使火源温度平稳下降， 有效降 低热辐射和 CO的产生量， 且不会出现复燃现象， 此外， 该凝胶可以粘附在煤体 裂隙， 达到很好的堵漏风效果。
[0070] 当然， 上述说明并非是对本发明的限制， 本发明也并不仅限于上述举例， 本技 术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、 改型、 添加或替换， 也应属于本发明的保护范围。
Claims
[权利要求 1] 一种防治煤炭自燃的塑性凝胶材料， 其特征在于， 包括水、 交联剂、 增韧剂、 促凝剂、 骨料和水玻璃。
[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的一种防治煤炭自燃的塑性凝胶材料， 其特征在 于， 所述水玻璃的波美度为 20-40， 模数为 2-4， 质量浓度为 5-40%。
[权利要求 3] 根据权利要求 2所述的一种防治煤炭自燃的塑性凝胶材料， 其特征在 于， 按重量百分比， 水为 52-80%、 交联剂为 0.4-10%、 增韧剂为 0.01- 3%、 促凝剂为 1-15%、 骨料为 7-20%、 水玻璃为 7-20%。
[权利要求 4] 根据权利要求 1-3任一项所述的一种防治煤炭自燃的塑性凝胶材料， 其特征在于， 所述交联剂先由聚合氯化铝溶液和柠檬酸钠溶液混合， 再由 NaOH溶液调节其 pH值制得。
[权利要求 5] 根据权利要求 4所述的一种防治煤炭自燃的塑性凝胶材料， 其特征在 于， 所述 pH值为 5.95-6.05。
[权利要求 6] 根据权利要求 4所述的一种防治煤炭自燃的塑性凝胶材料， 其特征在 于， 所述聚氯化铝溶液的浓度为 10-30
wt%， 柠檬酸钠溶液的浓度为 5-20wt%， 将两溶液按质量比
合， 得到 AlCit溶液。
[权利要求 7] 根据权利要求 1-3任一项所述的一种防治煤炭自燃的塑性凝胶材料， 其特征在于， 所述促凝剂为碳酸氢钾、 碳酸氢钠、 碳酸氢铵、 碳酸钠 、 葡萄糖酸 -S-内酯中的一种或几种。
[权利要求 8] 根据权利要求 1-3任一项所述的一种防治煤炭自燃的塑性凝胶材料， 其特征在于， 所述增韧剂为高吸水树脂、 预糊化淀粉、 海藻酸钠、 羧 甲基纤维素、 聚丙烯酰胺中的一种或几种。
[权利要求 9] 根据权利要求 1-3任一项所述的一种防治煤炭自燃的塑性凝胶材料， 其特征在于， 所述骨料为膨润土或粉煤灰。
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