一种热膨胀裂石剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种热膨胀裂石剂的制备方法，属于材料科学与新能源交叉领域。按照配方称取粒径为1～100μm的固体粉末，混合均匀，得到混合粉；向混合粉中加入淀粉胶；搅拌均匀后，揉制、捏合，直至呈软硬适中的面团状；经过造粒后得到粒状热膨胀裂石剂。该制备工艺简单，容易操作，适应现有工业化生产设备条件；能够实现热膨胀裂石剂从实验室基础理论研究及小规模生产到工业化生产的转化，大大提高了热膨胀裂石剂的制备产量和工业规模；生产过程安全可靠；该裂石剂破裂时间短、效率高且不会对环境造成污染。

【技术实现步骤摘要】
一种热膨胀裂石剂的制备方法
本专利技术涉及一种热膨胀裂石剂的制备方法，属于材料科学与新能源交叉领域。
技术介绍
矿用炸药是矿山生产过程必不可少的重要环节，过去一直在矿山采掘中占据主导地位，并广泛应用于道路修筑、水利工程等方面。但与此同时，矿用炸药存在很多方面问题，例如：浆状炸药存在含有毒有害组份、贮存期短、起爆感度低等缺陷；乳化炸药较普遍地存在着重量威力较小、成本较高、粘性大、手工装药困难等实际问题；传统而笨拙的矿用炸药还普遍存在劳动强度大，工效低，浪费资源，安全性差和污染环境等缺点。随着科技发展与社会进步，安全绿色的采矿理念逐渐被行业人士所重视，与工业矿用炸药相比，静态裂石剂因具有无声、可控、无碎屑、经济成本低、使用简单、施工和运输安全、保护资源和环境等优点，而成为研究和应用的热点，逐渐广泛用于石料切割、岩石破碎、沟槽沉井开凿、混凝土基础拆除等工程施工，在国民经济建设中发挥着越来越重要作用。静态裂石剂是将其注人(填充)到非金属硬脆性物体中，如岩石、混凝土等的穿孔内，利用水化产生的膨胀压力进行裂石。现用静态裂石剂主要有两种，一种是以石灰石、硅石和石膏按一定配比配料，锻烧成矿物粉末，加人减水剂配成；另种是在生石灰中加入少量的铝硅酸钙或铁铝酸盐配成，使用时加入水拌成料浆，灌入被裂石体的钻孔中。这些静态裂石剂虽优点明显，但在实际应用中也显露出致命的弱点，例如：裂石时间长，特别是在5℃以下的低温下，生石灰水化反应性差，裂石需耗费2天以上时间，即便是最新报道的某些高效快速裂石剂，裂石时间也多在30min以上，裂石效率和劳动效率低，其应用受到制约；裂石剂多为粉粒状，不便于钻孔中填充，需用风镐、冲击钻等专用工具捣实才能达到裂石的填充密度要求；裂石剂主要成分多为生石灰，由于水化反应急剧，迅速发热，往往形成大量水蒸气，引起喷浆，造成裂石失败的同时，亦有损失人员的危险；与此同时，裂石剂主要原料生石灰生产过程耗能多，使用过程需水量较大，裂石后反应产物碱性强，对地表土质及地表植被存在污染破坏，水资源浪费和环境污染现象明显。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有裂石剂产品破裂时间长、效率低和污染环境的问题，提供的一种热膨胀裂石剂的制备方法。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。一种热膨胀裂石剂，其配方质量百分含量如下：配方一、煤粉、煤矸石粉、过氧化钙粉、高氯酸钾粉与粉末A，质量比依次为(10～45)：(5～40)：(15～35)：(2～15)：(5～25)；配方二、煤粉、煤矸石粉、过氧化钙粉、高氯酸钾粉，质量比依次为(20～45)：(15～40)：(15～35)：(2～15)；配方三、煤粉、煤矸石粉、过氧化钙粉与粉末A，质量比依次为(10～40)：(15～35)：(15～45):(5～15)；配方四、煤粉、煤矸石粉、过氧化钙粉，质量比依次为(25～45)：(10～30)：(25～45)；配方五、煤粉、煤矸石粉、高氯酸钾粉与粉末A，质量比依次为(15～35)：(12～35)：(10～25):(10～35)；配方六、煤粉、煤矸石粉、高氯酸钾粉，质量比依次为(25～55)：(15～45)：(5～30)；配方七、煤矸石粉、过氧化钙粉、高氯酸钾粉与粉末A，它们的质量比依次为(25～50)：(20～40)：(5～15):(10～35)；配方八、煤矸石粉、过氧化钙粉、高氯酸钾粉，质量比依次为(35～60)：(25～45)：(5～20)；配方九、煤矸石粉、过氧化钙粉与粉末A，它们的质量比依次为(35～55)：(25～50):(15～35)；配方十、煤矸石粉、过氧化钙粉，质量比依次为(35～70)：(30～65)；配方十一、煤矸石粉、高氯酸钾粉与粉末A，它们的质量比依次为(30～60)：(15～35):(5～35)；配方十二、煤矸石粉、高氯酸钾粉，质量比依次为(60～85)：(15～40)；配方十三、煤粉、高氯酸钾粉与粉末A，它们的质量比依次为(30～45)：(20～35):(20～35)；配方十四、煤粉、高氯酸钾粉，质量比依次为(55～85)：(15～45)；配方十五、煤粉、过氧化钙粉与粉末A，它们的质量比依次为(25～60)：(25～45):(5～30)；配方十六、煤粉、过氧化钙粉，质量比依次为(30～65)：(35～70)。所述粉末A包括玉米秸秆粉、水稻秸秆粉、小麦秸秆粉、玉米轴粉、木屑粉或坚果壳粉；一种热膨胀裂石剂的制备方法，具体步骤如下：步骤一、按照配方称取粒径为1～100μm的固体粉末，混合均匀，得到混合粉；步骤二、向步骤一所得的混合粉中加入淀粉胶；搅拌均匀后，揉制、捏合，直至呈软硬适中的面团状；淀粉胶由溶剂和溶质组成，溶剂为水，水的添加质量根据步骤一中混合粉各组分的质量决定：每公斤煤粉添加(0.4～0.7)kg水，每公斤过氧化钙粉末添加(0.4～0.7)kg水，每公斤高氯酸钾粉末添加(0.3～0.65)kg水，每公斤煤矸石粉末添加(0.3～0.7)kg水，每公斤粉末A添加(0.4～0.75)kg水；淀粉胶的溶质根据步骤一中所得混合粉的总质量决定：淀粉胶溶质总质量占步骤一混合粉的总质量的(0.5～5)％；淀粉胶的溶质包括淀粉、苯酚、白油、亲水性硅油，质量比为(95～99.99)：(0.5～8)：(1.5～5)：(0.5～4)；步骤三、将制得的面团状物通过10～100目数的自制挤压筒，调整外筒转速ω为每分钟0.5～1000转，得到长度l约为0.02～5mm的颗粒；颗粒长度l与外筒转速ω的计算关系为：l＝v/ω，v为面团状物的挤出速度，其数值大小由挤压筒装置直接测量显示；步骤四、将步骤三所得颗粒置于阴凉通风处，晾至半干状态后，对部分发生粘结的造粒粗品通过触碰，使其自然分离，然后转移至干燥箱内，于50～150℃下烘至干燥，自然冷却至室温后取出，得到热膨胀裂石剂干燥粗品；步骤五、将步骤四所得热膨胀无水微声裂石剂干燥粗品，在10～100目的铜筛中多次过筛，所得筛下物进行粒径分级，即得目标粒径的热膨胀裂石剂的颗粒；所述步骤二结束后通过试造粒可对面团软硬程度进行检查，具体方法为：将面团在铜筛一侧挤压，面团在挤压作用下呈细条状连续通过铜筛，细条长度达到0.5～1.5cm后自动断开，通过铜筛后细条互不粘结，细条在1米高度垂直落地后，亦互不粘结，表明面团软硬适中，适合造粒；所述步骤四确定所得造粒粗品晾至半干状态的具体方法为：取小块呈条状的造粒粗品置于操作台上，造粒粗品上方放置50g的金属块后发生断裂，造粒粗品上方放置500g的金属块后发生粘结，此时表明造粒粗品已晾至半干状态；所述自制挤压筒由内筒和外筒构成，内筒为直径为10～100cm的金属筒，内筒内部有挤压装置，内筒壁厚0.5～5mm，筒壁有直径为0.5～5mm直径的圆孔或边长为0.5～5mm的方孔，孔密度为每平方厘米3～80个；外筒为静止直径10～100cm的金属筒，由细金属丝编织而成，每个编织孔面积为内筒孔面积的3～15倍，外筒与内筒紧密贴合。有益效果1、本专利技术的一种热膨胀裂石剂的制备方法，制备工艺简单，容易操作，适应现有工业化生产设备条件；能够实现热膨胀裂石剂从实验室基础理论研究及小规模生产到工业化生产的转化，大大提高了热膨胀裂石剂的制备产量和工业规模；生产过程安全可靠；2、本专利技术的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热膨胀裂石剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、按照配方称取粒径为1～100μm的固体粉末，混合均匀，得到混合粉；步骤二、向步骤一所得的混合粉中加入淀粉胶；搅拌均匀后，揉制、捏合，直至呈软硬适中的面团状；淀粉胶由溶剂和溶质组成，溶剂为水，水的添加质量根据步骤一中混合粉各组分的质量决定：每公斤煤粉添加(0.4～0.7)kg水，每公斤过氧化钙粉末添加(0.4～0.7)kg水，每公斤高氯酸钾粉末添加(0.3～0.65)kg水，每公斤煤矸石粉末添加(0.3～0.7)kg水，每公斤粉末A添加(0.4～0.75)kg水；淀粉胶的溶质根据步骤一中所得混合粉的总质量决定：淀粉胶溶质总质量占步骤一混合粉的总质量的(0.5～5)％；淀粉胶的溶质包括淀粉、苯酚、白油、亲水性硅油，质量比为(95～99.99)：(0.5～8)：(1.5～5)：(0.5～4)；步骤三、将制得的面团状物通过10～100目数的自制挤压筒，调整外筒转速ω为每分钟0.5～1000转，得到长度l约为0.02～5mm的颗粒；颗粒长度l与外筒转速ω的计算关系为：l＝v/ω，v为面团状物的挤出速度，其数值大小由挤压筒装置直接测量显示；步骤四、将步骤三所得颗粒置于阴凉通风处，晾至半干状态后，对部分发生粘结的造粒粗品通过触碰，使其自然分离，然后转移至干燥箱内，于50～150℃下烘至干燥，自然冷却至室温后取出，得到热膨胀裂石剂干燥粗品；步骤五、将步骤四所得热膨胀无水微声裂石剂干燥粗品，在10～100目的铜筛中多次过筛，所得筛下物进行粒径分级，即得目标粒径的热膨胀裂石剂的颗粒。...

【技术特征摘要】
1.一种热膨胀裂石剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、按照配方称取粒径为1～100μm的固体粉末，混合均匀，得到混合粉；步骤二、向步骤一所得的混合粉中加入淀粉胶；搅拌均匀后，揉制、捏合，直至呈软硬适中的面团状；淀粉胶由溶剂和溶质组成，溶剂为水，水的添加质量根据步骤一中混合粉各组分的质量决定：每公斤煤粉添加0.4kg～0.7kg水，每公斤过氧化钙粉末添加0.4kg～0.7kg水，每公斤高氯酸钾粉末添加0.3kg～0.65kg水，每公斤煤矸石粉末添加0.3kg～0.7kg水，每公斤粉末A添加0.4kg～0.75kg水；淀粉胶的溶质根据步骤一中所得混合粉的总质量决定：淀粉胶溶质总质量占步骤一混合粉的总质量的0.5％～5％；淀粉胶的溶质包括淀粉、苯酚、白油、亲水性硅油，质量比为95～99.99：0.5～8：1.5～5：0.5～4；步骤三、将制得的面团状物通过10～100目数的自制挤压筒，调整外筒转速ω为每分钟0.5～1000转，得到长度l为0.02～5mm的颗粒；颗粒长度l与外筒转速ω的计算关系为：l＝v/ω，v为面团状物的挤出速度，其数值大小由挤压筒装置直接测量显示；步骤四、将步骤三所得颗粒置于阴凉通风处，晾至半干状态后，对部分发生粘结的造粒粗品通过触碰，使其自然分离，然后转移至干燥箱内，于50～150℃下烘至干燥，自然冷却至室温后取出，得到热膨胀裂石剂干燥粗品；步骤五、将步骤四所得热膨胀裂石剂干燥粗品，在10～100目的铜筛中多次过筛，所得筛下物进行粒径分级，即得目标粒径的热膨胀裂石剂的颗粒；其中，所述步骤二结束后通过试造粒可对面团软硬程度进行检查，具体方法为：将面团在铜筛一侧挤压，面团在挤压作用下呈细条状连续通过铜筛，细条长度达到0.5～1.5cm后自动断开，通过铜筛后细条互不粘结，细条在1米高度垂直落地后，亦互不粘结，表明面团软硬适中，适合造粒；所述粉末A为玉米秸秆粉、水稻秸秆粉、小麦秸秆粉、玉米轴粉、木屑粉或坚果壳粉；所述步骤一中配方为配方一到配方十六的任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘吉平，韩钊武，刘晓波，
申请(专利权)人：北京理工大学，贵州润晋碳元素材料有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11