用于矿井火灾防治的发泡膨胀充填剂制造技术

本发明专利技术是一种用于矿井火灾防治的发泡膨胀充填剂，可用于对矿井巷道或采空区的某些区域进行封堵，防止漏风和隔绝氧气。该发泡膨胀充填剂主要由２０％～４０％的生石灰、５９％～７９％的硫铝酸盐水泥和０．５％～２％的发气铝粉组成，它配料简单，向水中添加的比例小、发泡膨胀倍数高，发泡后的充填物强度比普通水泥发泡强度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于防灭火材料领域，特别是涉及一种用于矿井火灾防治的发泡 膨胀充填剂。
技术介绍
对矿井，特别是对煤矿防灭火的封堵设计思路是在巷道或采空区的某些 区域进行封堵，其主要作用是防止漏风，隔绝氧气；另外，对巷道某些区域 的封堵还要便于启封，有利于恢复生产。发泡膨胀充填材料是常用的封堵材 料。发泡膨胀充填材料有物理发泡膨胀充填和化学发泡膨胀充填两种方法。 物理发泡膨胀充填技术通常为向含有表面活性剂的浆液中吹入性质稳定的气 体(如N2)发泡；化学发泡膨胀充填方法主要利用发气铝粉(铝粉微粒外有 油膜，防止铝粉表面氧化)和碱性物质反应放出气体发泡。化学发泡法是边发泡边固化的过程，如果固化速度慢，产生的气体很容 易一产生就流失掉，或者出现发泡后由于固化强度不够又塌落的现象。如果 固化速度过快，就会出现还没有充分发泡固化过程已基本结束，使发泡体积 过小或者产生的气体将发泡体冲裂或发出的泡大多为网状连通泡，这些均不 利于堵漏风。目前有用硅酸盐水泥、发气铝粉、生石灰、生石膏等材料做为 矿井发泡充填材料。但普通硅酸盐水泥水化速度慢，固化速度也慢，所以必 须加入生石膏来调节固化速度，同时还需要添加其它材料增加吸水性，还要 加入沙子或石子等增加强度，有的配方中还加入了水泥速凝剂加快凝固速度。 这样，以硅酸盐水泥作为基料的矿井发泡膨胀充填剂所需要的原材料组分就 很多，并且普通硅酸盐水泥的初凝时间受外界温度的影响较大，而碱性物质 和发气铝粉产生气体的时间基本不受温度的影响，这也就影响到了发泡质量 (即发泡膨胀倍数)。另外，普通硅酸盐水泥的强度较低，使得发泡后充填物 的初始强度增长缓慢，最终强度也很低。施工时，发泡膨胀充填剂和水混合后需要泵送至指定区域，而在配料中加入沙子或石子后又不易泵送。再者， 这种配比施工时加水量少，需要的固料量多，制得的浆液初始稠度很大，对 制浆和泵送增加了困难。另外，此方法发泡膨胀倍数小，填充相同的体积所 需要的材料量大，增加了巷道运输量。 专利技术的内容本专利技术所要解决的问题是提供一种用于矿井火灾防治的发泡膨胀充填 剂，它配料简单，向水中添加的比例小、发泡膨胀倍数高，发泡后的充填物 强度比硅酸盐水泥发泡强度高。解决上述问题的技术方案是所提供的用于矿井火灾防治的发泡膨胀充 填剂主要由生石灰、发气铝粉和硫铝酸盐水泥组成，它们之间的重量百分比为生石灰20% 40%，硫铝酸盐水泥59% 79%，发气铝粉0. 5°/。 2%，前述三 种组分之和为100%。将上述物料混合均匀后即成为本专利技术的发泡膨胀充填剂， 它是一种粉状物料。优选的比例是生石灰25% 35%，硫铝酸盐水泥64% 74%，发气铝粉 0,7% 1.5%。为进一步加快固化速度，可以再加入无水氯化钙，或无水硫酸钠，或生 石膏。无水氯化钙加入量一般可占整个发泡膨胀充填剂重量的1°/。 5%;无水 硫酸钠加入量一般可占整个发泡膨胀充填剂重量的1% 3%;生石膏加入量一 般可占整个发泡膨胀充填剂重量的1% 5%。为进一步提高发泡效果，可加入十二烷基硫酸钠等表面活性剂，其加入量可为整个发泡膨胀充填剂重量的0.1% 1%;为降低成本还可加入粉煤灰来替换部分硫铝酸盐水泥，但其加入量应小于整个发泡膨胀充填剂重量的20%。本专利技术提供的发泡膨胀充填剂加水后发泡，为化学发泡法，发泡后体积 不收缩，所产生的气泡稳定、发泡倍数高、强度高，便于自动化施工，可永 久封堵漏风通道，无二次发火可能。使用时只需将其加入水中，用泵送至充填区域即可，所以施工方便。通常情况下每份发泡膨胀充填剂中加入2份的 水，发泡膨胀倍数可达固料体积的5~6倍。具体实施例方式实施例1发泡膨胀充填剂由生石灰、发气铝粉和硫铝酸盐水泥混合组成，它们的重量比为生石灰30%，硫铝酸盐水泥69%，发气铝粉1%。在温度为25。C的 情况下加入上述发泡膨胀充填剂2倍重量的水，10秒后逐渐增稠，3分钟内 失去流动性，5分钟内完成发泡，发泡后体积为固料体积的5.6倍，发泡后抗 压强度大于0.2MPa。本发泡膨胀充填剂加水发泡的反应过程与温度相关，如 果温度大于25'C时，各反应时间提前一点；温度小于25。C时，反应时间延迟， 温度越低，延迟时间越长。 实施例2发泡膨胀充填剂由重量百分比为28%的生石灰、69%的硫铝酸盐水泥、1% 的发气铝粉和2%的无水氯化钙组成。使用时加入上述发泡膨胀充填剂2倍重 量的水，发泡后体积为固料体积的5.4倍，发泡后强度大于0. 2MPa。实施例3发泡膨胀充填剂的组成及重量配比为生石灰28. 5%，硫铝酸盐水泥69%， 发气铝粉1%，无水硫酸钠1. 5%。使用时加入上述发泡膨胀充填剂2倍重量的 水，发泡后体积为固料体积的5.4倍，发泡后强度大于0. 2MPa。实施例4发泡膨胀充填剂的组成及重量配比为生石灰27%，硫铝酸盐水泥69%， 发气铝粉1%，生石膏3%。使用时加入上述发泡膨胀充填剂2倍重量的水，发 泡后体积为固料体积的5. 4倍，发泡后强度大于0. 2MPa。实施例5发泡膨胀充填剂的组成及重量配比为生石灰29. 9%，硫铝酸盐水泥69%， 发气铝粉1%，十二垸基硫酸钠O. 1%。使用时加入上述发泡膨胀充填剂2倍重 量的水，发泡后体积为固料体积的5.8倍，发泡后强度大于0.2MPa。实施例6发泡膨胀充填剂的组成及重量配比为生石灰26. 9%，硫铝酸盐水泥69%,发气铝粉1%，生石膏3%，十二烷基硫酸钠O. 1%。使用时加入上述发泡膨胀充填剂2倍重量的水，发泡后体积为固料体积的5. 5倍，发泡后强度大于0.2。 实施例7发泡膨胀充填剂的组成及重量配比为生石灰26. 9% :硫铝酸盐水泥64%， 粉煤灰5%，发气铝粉1%，生石膏3%，十二烷基硫酸钠O. 1%。使用时加入上 述发泡膨胀充填剂2倍重量的水，发泡后体积为固料体积的5. 5倍，发泡后 强度大于0. lMPa。加入无水氯化钙、无水硫酸钠或生石膏后发泡膨胀反应速度基本不变， 强度变化不明显，但改善了固化速度。加入粉煤灰后强度会略有降低，但仍 大于0. lMPa。本专利技术的发泡膨胀充填剂与现有的以普通水泥为基料的发泡膨胀充填剂 相比可知以普通硅酸盐水泥为基料的发泡膨胀充填剂的加水量较少，约为 充填剂粉料重量的50%，其发泡后的体积约为充填剂粉料的2倍，发泡后初始 强度一般小于0. lMpa，而且泵送性较差(不易用泵输送)；而本专利技术的发泡膨 胀充填剂的加水量多，约为充填剂粉料重量的2倍，其发泡后的体积约为充 填剂粉料的5 6倍，发泡后初始强度一般大于0. 2Mpa，只有加入粉煤灰后强 度略有下降，但仍大于O. 1Mpa，而且与水混合后的前期为稀浆液，30秒后才 逐渐变稠，因此有利于自动化施工。权利要求1、一种用于矿井火灾防治的发泡膨胀充填剂，其特征是主要由生石灰、发气铝粉和硫铝酸盐水泥组成，它们之间的重量百分比为生石灰20％～40％；发气铝粉0.5％～2％；硫铝酸盐水泥59％～79％，前述三种组分之和为100％。2、 根据权利要求1所述的发泡膨胀充填剂，其特征是所说的生石灰、发 气铝粉和硫铝酸盐水泥的重量百分比为生石灰25% 35%;发气铝粉0.7% 1.5%;硫铝酸盐水泥64% 74。/0。3、 根据权利要求1或2所述的发泡膨胀充填本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于矿井火灾防治的发泡膨胀充填剂，其特征是主要由生石灰、发气铝粉和硫铝酸盐水泥组成，它们之间的重量百分比为：生石灰２０％～４０％；发气铝粉０．５％～２％；硫铝酸盐水泥５９％～７９％，前述三种组分之和为１００％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：文虎，邓军，刘鑫，翟小伟，张荣，马砺，韦亚洲，顾雪峰，费金彪，
申请(专利权)人：西安森兰科贸有限责任公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]