一种防治煤炭自燃用阻化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种防治煤炭自燃用阻化剂的制备方法，属于煤矿技术领域。本发明专利技术采用氯化镁、氯化钙、氯化钠、次亚磷酸钠和过硫酸钠共混，作为阻化剂，用聚酰亚胺包覆在阻化剂表面，制备出具有良好耐热稳定性的防治煤炭自燃用阻化剂，氯化镁、氯化钙和氯化钠在煤自燃的前期具有较好的阻化效果，煤分子结构中的C=O更易与其反应，脂肪烃中的—CH2，—CH3与其根离子结合，从而导致脂肪烃的减少，则CO和烯烃类气体释放量的减少，在煤氧化自燃的后期阻化效果较好，过硫酸钠预先与煤中活性基团反应，生成在低温下比较稳定的醚类、甲基、羧酸类等过渡基团可以有效防止煤自燃。

A preparation method of flame retardant for preventing coal spontaneous combustion

The invention relates to a preparation method of a flame retardant for preventing and controlling coal spontaneous combustion, belonging to the technical field of coal mines. The invention adopts magnesium chloride, calcium chloride, sodium chloride, sodium hypophosphite and sodium persulfate as a retardant, and coats the surface of the retardant with polyimide to prepare a retardant for preventing coal spontaneous combustion with good thermal stability. Magnesium chloride, calcium chloride and sodium chloride have good retardant effect in the early stage of coal spontaneous combustion, and C=O in coal molecular structure is easier to react with the retardant. The combination of CH2 and CH3 in aliphatic hydrocarbons with their root ions results in the reduction of aliphatic hydrocarbons, the reduction of CO and olefin gas release and the better retardation effect in the later stage of coal oxidation spontaneous combustion. Sodium persulfate reacts with active groups in coal beforehand to form stable transition groups such as ethers, methyl and carboxylic acids at low temperature, which can effectively prevent coal spontaneous combustion.

【技术实现步骤摘要】
一种防治煤炭自燃用阻化剂的制备方法
本专利技术涉及一种防治煤炭自燃用阻化剂的制备方法，属于煤矿

技术介绍
煤自燃灾害是煤矿开采以及煤储存运输中急需解决的安全问题之一。目前，阻化剂防灭火技术已经成为国内外煤矿自燃火灾防治的一项基本技术，并获得较广泛使用。阻化剂是一种阻止煤炭氧化自燃的化学物质，又称阻氧剂。阻化剂防灭火是利用某些阻化剂喷洒于采空区或压注入煤体之内以抑制或延缓煤的氧化过程，达到防止煤炭自燃的目的。目前，国内外主要采用灌浆、注惰气、喷洒盐类阻化剂溶液、注凝胶或高分子固化泡沫等技术来防治煤自燃。这类阻化剂的阻化机理主要是物理阻化，其中卤盐阻化剂具有很强的吸水性，能使煤长期处于潮湿状态，或形成水膜层隔绝氧气，同时水汽化时吸热降温，减小了煤堆的升温速率，从而在一定程度上抑制了煤的自燃；水玻璃和高聚物胶体的作用机理主要是通过隔绝空气、封堵漏风、增加煤的外在水份，吸收热量，降低煤温等，达到抑制煤氧化发展的目的。总体来说，这些阻化剂对煤的阻化作用是通过隔绝煤氧接触或保水保湿来达到阻化效果的，它们对煤炭的主要阻化作用来自于物理作用，只发生少量化学反应或不发生化学反应，因此为物理阻化剂。物理阻化剂改变的只是煤及其环境的物理条件，不能从根本上消除煤自燃的危险，随着阻化剂的消耗流失，其阻化效果也逐渐消失，因此这类阻化剂存在阻化效果差、阻化衰退期短等缺点。相对而言，化学阻化剂通过破坏或减少煤体中反应活化能较低的结构防止煤自燃。这种阻化通过改变煤表面活性官能团的氧化反应历程或控制自由基反应而进行，从内在本质上影响了煤的氧化，只要目标煤体没有改变，化学阻化剂的阻化效果就一直存在，防灭火效果不随外在条件改变而发生改变，因此阻化效果优于物理阻化剂。目前主要使用的化学阻化剂为强氧化剂，其主要作用是使煤中的活性基团被氧化而失去氧化性，降低煤的自燃倾向性。但是，利用强氧化剂作为化学阻化剂阻止煤氧化存在一定的缺陷：氧化反应过程是放热反应，产生的反应热如果不及时疏散，将会使煤体的反应热迅速升高；氧化剂具有较大的火灾危险性，如高锰酸钾遇高温以及与有机物、酸类接触，就能够引起着火爆炸；而过氧化尿素也属于强氧化性的易燃易爆物品。这些氧化剂多为具有腐蚀性和刺激性的化学物质，因此在使用时，势必会有一定的不安全性。此外，有文献报道采用的无机盐类阻化剂均为水溶性物质，在矿井潮湿环境下长时间使用流失性较大；水玻璃凝胶阻化剂使用时体积收缩大、干燥后易开裂；高分子凝胶阻化剂耐热稳定性差，成膜后在高温下也能参与氧化反应，失去阻化作用。这给现场的使用带来了极大的困难。因此，采取有效措施防治煤炭自燃，具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前高分子凝胶阻化剂耐热稳定性差，成膜后在高温下参与氧化反应，失去阻化作用的问题，提供了一种防治煤炭自燃用阻化剂的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）按重量份数计，分别称取10～15份氯化镁、10～12份氯化钙、4～8份氯化钠、10～20份次亚磷酸钠、3～9份过硫酸钠，将氯化镁、氯化钙和氯化钠混合，球磨并过筛处理，得混合粉体，加入次亚磷酸钠和过硫酸钠，继续球磨20～30min，得共混物；（2）按重量份数计，分别称取30～38份聚酰亚胺、40～50份N,N-二甲基甲酰胺、10～20份共混物、1～5份脱水剂，将聚酰亚胺、N,N-二甲基甲酰胺混合均匀，得混合液，加入共混物和脱水剂，搅拌处理，得前驱体，洗涤处理，得洗涤前驱体，将洗涤前驱体进行减压蒸馏，即得防治煤炭自燃用阻化剂。步骤（1）所述的氯化镁、氯化钙和氯化钠均过80～100目筛，次亚磷酸钠和过硫酸钠均过100～120目筛。步骤（1）所述的球磨并过筛处理为在球料比为10∶1，磨球采用钢珠，钢球的直径为6～10mm，在转速为300～400r/min下球磨1～2h，并过100～200目筛。步骤（2）所述的脱水剂为醋酸酐。步骤（2）所述的搅拌处理为在搅拌速度为100～200r/min下搅拌1～2h。步骤（2）所述的洗涤处理为用二氯甲烷洗涤前驱体1～3次。步骤（2）所述的减压蒸馏的压力为25mmHg。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术中球磨处理主要是使粉末的活性增加，有利于通过机械力诱发离子固态扩散，促进后期的相转变过程，由于固-固反应主要通过扩散反应，通过球磨作用，使反应物的比表面积增大，使固-固反应更容易进行；（2）本专利技术采用氯化镁、氯化钙、氯化钠、次亚磷酸钠和过硫酸钠共混，作为阻化剂，用聚酰亚胺包覆在阻化剂表面，制备出具有良好耐热稳定性的防治煤炭自燃用阻化剂，氯化镁、氯化钙和氯化钠在煤自燃的前期具有较好的阻化效果，次亚磷酸钠分解出的次磷酸根还原性更强，煤分子结构中的C=O更易与其反应，脂肪烃中的—CH2，—CH3与其根离子结合，从而导致脂肪烃的减少，则CO和烯烃类气体释放量的减少，在煤氧化自燃的后期阻化效果较好，过硫酸钠预先与煤中活性基团反应，生成在低温下比较稳定的醚类、甲基、羧酸类等过渡基团可以有效防止煤自燃；聚酰亚胺具有机械强度好、热稳定性出色、密度低、隔热性能优异等优点，包裹在阻化剂表面，使得制备的阻化剂具有良好的耐热稳定性。具体实施方式按重量份数计，分别称取10～15份氯化镁、10～12份氯化钙、4～8份氯化钠、10～20份次亚磷酸钠、3～9份过硫酸钠，将氯化镁、氯化钙和氯化钠混合，在球料比为10∶1，磨球采用钢珠，钢球的直径为6～10mm，在转速为300～400r/min下球磨1～2h，并过100～200目筛，得混合粉体，加入次亚磷酸钠和过硫酸钠，继续球磨20～30min，得共混物；按重量份数计，分别称取30～38份聚酰亚胺、40～50份N,N-二甲基甲酰胺、10～20份共混物、1～5份醋酸酐，将聚酰亚胺、N,N-二甲基甲酰胺混合均匀，得混合液，加入共混物和醋酸酐，在搅拌速度为100～200r/min下搅拌1～2h，得前驱体，用二氯甲烷洗涤前驱体1～3次，得洗涤前驱体，在压力为25mmHg下进行减压蒸馏，即得防治煤炭自燃用阻化剂。实例1按重量份数计，分别称取10份氯化镁、10份氯化钙、4份氯化钠、10份次亚磷酸钠、3份过硫酸钠，将氯化镁、氯化钙和氯化钠混合，在球料比为10∶1，磨球采用钢珠，钢球的直径为6mm，在转速为300r/min下球磨1h，并过100目筛，得混合粉体，加入次亚磷酸钠和过硫酸钠，继续球磨20min，得共混物；按重量份数计，分别称取30份聚酰亚胺、40份N,N-二甲基甲酰胺、10份共混物、1份醋酸酐，将聚酰亚胺、N,N-二甲基甲酰胺混合均匀，得混合液，加入共混物和醋酸酐，在搅拌速度为100r/min下搅拌1h，得前驱体，用二氯甲烷洗涤前驱体1次，得洗涤前驱体，在压力为25mmHg下进行减压蒸馏，即得防治煤炭自燃用阻化剂。实例2按重量份数计，分别称取13份氯化镁、11份氯化钙、6份氯化钠、15份次亚磷酸钠、6份过硫酸钠，将氯化镁、氯化钙和氯化钠混合，在球料比为10∶1，磨球采用钢珠，钢球的直径为8mm，在转速为350r/min下球磨1.5h，并过150目筛，得混合粉体，加入次亚磷酸钠和过硫酸钠，继续球磨25min，得共混物；按重量份数计，分别称取34份聚酰亚胺、45份N,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防治煤炭自燃用阻化剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按重量份数计，分别称取10～15份氯化镁、10～12份氯化钙、4～8份氯化钠、10～20份次亚磷酸钠、3～9份过硫酸钠，将氯化镁、氯化钙和氯化钠混合，球磨并过筛处理，得混合粉体，加入次亚磷酸钠和过硫酸钠，继续球磨20～30min，得共混物；（2）按重量份数计，分别称取30～38份聚酰亚胺、40～50份N,N‑二甲基甲酰胺、10～20份共混物、1～5份脱水剂，将聚酰亚胺、N,N‑二甲基甲酰胺混合均匀，得混合液，加入共混物和脱水剂，搅拌处理，得前驱体，洗涤处理，得洗涤前驱体，将洗涤前驱体进行减压蒸馏，即得防治煤炭自燃用阻化剂。

【技术特征摘要】
1.一种防治煤炭自燃用阻化剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按重量份数计，分别称取10～15份氯化镁、10～12份氯化钙、4～8份氯化钠、10～20份次亚磷酸钠、3～9份过硫酸钠，将氯化镁、氯化钙和氯化钠混合，球磨并过筛处理，得混合粉体，加入次亚磷酸钠和过硫酸钠，继续球磨20～30min，得共混物；（2）按重量份数计，分别称取30～38份聚酰亚胺、40～50份N,N-二甲基甲酰胺、10～20份共混物、1～5份脱水剂，将聚酰亚胺、N,N-二甲基甲酰胺混合均匀，得混合液，加入共混物和脱水剂，搅拌处理，得前驱体，洗涤处理，得洗涤前驱体，将洗涤前驱体进行减压蒸馏，即得防治煤炭自燃用阻化剂。2.根据权利要求1所述的一种防治煤炭自燃用阻化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的氯化镁、氯化钙和氯化钠均过80～100目筛，次亚磷酸钠和过硫酸钠均过...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄旭东，张鑫，史志新，
申请(专利权)人：黄旭东，
类型：发明
国别省市：江苏,32