一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料及其制备方法，涉及防灭火材料技术领域。该矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料，其组成及其质量组分比包括：固态粉末填充骨料物1500—2000份、固态微嵌段共聚颗粒物600—1200份、活性催化剂100—200份、增益充填剂30—50份和适量水。通过利用了粉煤灰成本低、防灭火性能好的独特优点，也引入固态微嵌段共聚颗粒物的温敏结构，受温度影响由液态溶胶变为凝胶体，不仅充填时具有易注入煤岩裂隙、堵漏效果好的独特优点，同时两者结合能够大大增加煤岩强度，且材料成型后性能稳定、耐火性极高、不易破裂同时具有良好的柔韧性，传统的粉煤灰浆液相比，拥有更强的覆盖性能、包裹性能和防灭火性能。和防灭火性能。

【技术实现步骤摘要】
一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及防灭火材料
，具体为一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料及其制备方法。

技术介绍

[0002][0003]为防治煤炭自燃，国内外广泛采用灌浆、注凝胶、注惰气等技术。其中胶体防灭火技术具有比较全面的综合特性，胶体成胶前，各组分的水溶液具有良好的流动性，便于管网大流量、远距离的输送，各组分混合成胶前，呈液态压注进入松散高温煤体内部，在一定时间内发生胶凝作用而失去流动性，胶体可以停留在松散煤体内高处，包裹煤体，吸热降温，堵塞漏风通道，降低煤表面分子的活性，提高反应活化能，阻碍气体自然对流，隔绝煤、氧接触，胶体还具有较好的耐高温性，不会产生大量高温蒸汽，可减少水煤气爆炸的危险，降低火势发展速度。利用胶体材料防治煤层自然火灾时，能够同时破坏煤自燃发生所必备的三个条件，具有较高的灭火效率，扑灭火灾的成功率较高。
[0004]目前预防和治理煤炭自燃最重要的方法是采用注浆、充填、喷涂等措施，减少或隔绝漏风，从而起到防治煤炭自燃的作用。目前常用的防治煤炭自燃的注浆充填材料主要有：黄泥浆、粉煤灰、水玻璃凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、聚丙烯酸钠凝胶、脲醛树脂泡沫、酚醛树脂泡沫和聚氨酯泡沫，这些材料在防治煤炭自燃方面发挥了重要作用，但也存在着一定的不足，由于注入过程中胶体凝胶形成时间不可控、胶体体积固定，且煤层结构复杂，导致注入凝胶形成效果不好、固水性差、覆盖范围不全的缺陷。

技术实现思路

[0005]（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料及其制备方法，解决了注入过程中胶体凝胶形成时间不可控、胶体体积固定，且煤层结构复杂，导致注入凝胶形成效果不好、固水性差、覆盖范围不全的问题。
[0006]（二）技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料，其组成及其质量组分比包括：固态粉末填充骨料物1500—2000份、固态微嵌段共聚颗粒物600—1200份、活性催化剂100—200份、增益充填剂30—50份和适量水。
[0007]优选的，所述固态粉末填充骨料物为黄土、粉煤灰或石灰水泥砂浆混合物中的一种或几种混合物。
[0008]优选的，所述固态微嵌段共聚颗粒物为NIPAM聚合物和聚乙二醇通过乳液聚合法合成的共聚颗粒物。
[0009]优选的，所述活性催化剂包括酸性活化剂和碱性活化剂，其中酸性活化剂为HCl、NaF、CaSO4中的一种或几种，所述碱性活化剂为CaO、NaCl、NaOH、Na2SO4中的一种或几种。
[0010]优选的，所述增益充填剂包括增韧剂和增强剂，其中增韧剂为液体丁腈橡胶、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯中的一种或几种，增强剂为水泥增强剂中的任意一种。
[0011]优选的，一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料的制备方法，具体包括以下步骤：S1.初液制备选取固态粉末填充骨料物和碱性的活性催化剂混合均匀后缓慢加入到水中，搅拌均匀后静置，制得碱性活化骨料浆液；S2.二次催化将酸性的活性催化剂溶于水中，同时缓慢搅拌步骤S1中的骨料浆液并加入酸性的活性催化剂，搅拌均匀后再次静置，制得催化后的骨料浆液；S3.颗粒物制备通过利用乳液聚合法将NIPAM聚合物和聚乙二醇聚合制得固态微嵌段共聚颗粒物；S4.复合胶体成型将步骤S3中制备的固态微嵌段共聚颗粒物置入步骤S2制备的骨料浆液中不停研磨、搅拌，并取增韧剂和增强剂组成的增益充填剂，加入水中，搅拌均匀后制得溶液倒入不停搅拌的骨料浆液中进行混合、搅拌，形成该矿用火花粉煤灰复合胶体防灭火材料。
[0012]优选的，所述固态粉末填充骨料物为单一粉煤灰骨料时，通过以下步骤对粉煤灰进行初步活性催发，具体包括以下步骤：a.收集高温煅烧后的副产物得到混合粉煤灰；b.将混合粉煤灰进行破碎；c.将破碎后的混合粉煤灰在球磨机上粉磨，并进行筛分，得到粉末后置于工业炉中煅烧，煅烧完成后进行冷却，备用得到初步激活的固态粉末填充骨料物，其中冷却为常温下自然冷却降温。
[0013]（三）有益效果本专利技术提供了一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料及其制备方法。具备以下有益效果：1、本专利技术提供了一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料及其制备方法，通过利用了粉煤灰成本低、防灭火性能好的独特优点，也引入固态微嵌段共聚颗粒物的温敏结构，受温度影响由液态溶胶变为凝胶体，不仅充填时具有易注入煤岩裂隙、堵漏效果好的独特优点，同时两者结合能够大大增加煤岩强度，且材料成型后性能稳定、耐火性极高、不易破裂同时具有良好的柔韧性，传统的粉煤灰浆液相比，拥有更强的覆盖性能、包裹性能和防灭火性能。
[0014]2、本专利技术提供了一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料及其制备方法，通过该制备方法制备的防灭火材料，由固态粉末填充骨料物、固态微嵌段共聚颗粒物、活性催化剂和增益充填剂混合后形成，不仅能够显著提高注入过程运移能力，增强了温度上升时的覆盖能力，同时受热胶结后的体积大大增加，减少了应用成本，强度大，黏度高，不但使用方便，而且防灭火综合性能优越，具有广泛的推广应用前景。
具体实施方式
[0015]下面将结合本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]实施例：本专利技术实施例提供一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料，其组成及其质量组分比包括：固态粉末填充骨料物1500份、固态微嵌段共聚颗粒物600份、活性催化剂100份、增益充填剂30份和适量水。
[0017]其中多种原料分离装放，避免彼此之间发生混合，避免反应速度过快造成原料的浪费。
[0018]固态粉末填充骨料物为单一粉煤灰，固态微嵌段共聚颗粒物为NIPAM聚合物和聚乙二醇通过乳液聚合法合成的共聚颗粒物。
[0019]煤矿废渣为煤矸石，其中煤矸石采用机械研磨活化进行初步活性激发，具体激活方法为：a.收集高温煅烧后的副产物得到混合粉煤灰；b.首先将混合粉煤灰进行破碎，使破碎后的颗粒粒径分布在0～5mm的范围，备用；c.将破碎后的混合粉煤灰在球磨机上粉磨45min—60min，并用200目、300目标准筛进行筛分，得到粒径小于300目的混合粉煤灰粉末，得到的混合粉煤灰粉置于工业炉中，升温到煅烧温度700~750℃，煅烧完成后进行保温，保温时间为2～2.5小时，将煅烧煤矸石粉直接从工业炉中取出放在空气中冷却到室温，备用，其中冷却为常温下自然冷却降温。
[0020]活性催化剂包括酸性活化剂和碱性活化剂，其中酸性活化剂为HCl，碱性活化剂为NaOH。其中NaOH的浓度值为0.5mol/L，HCL的浓度值为1.5mol/L，增益充填剂包括增韧剂和增强剂，其中增韧剂为聚醋酸乙烯，增强剂为水泥增强剂。
[0021]一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料的制备方法，具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料，其特征在于，其组成及其质量组分比包括：固态粉末填充骨料物1500—2000份、固态微嵌段共聚颗粒物600—1200份、活性催化剂100—200份、增益充填剂30—50份和适量水。2.根据权利要求1所述的一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料，其特征在于：所述固态粉末填充骨料物为黄土、粉煤灰或石灰水泥砂浆混合物中的一种或几种混合物。3.根据权利要求1所述的一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料，其特征在于：所述固态微嵌段共聚颗粒物为NIPAM聚合物和聚乙二醇通过乳液聚合法合成的共聚颗粒物。4.根据权利要求1所述的一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料，其特征在于：所述活性催化剂包括酸性活化剂和碱性活化剂，其中酸性活化剂为HCl、NaF、CaSO4中的一种或几种，所述碱性活化剂为CaO、NaCl、NaOH、Na2SO4中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料，其特征在于：所述增益充填剂包括增韧剂和增强剂，其中增韧剂为液体丁腈橡胶、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯中的一种或几种，增强剂为水泥增强剂中的任意一种。6.一种矿用活化粉煤灰复合胶体防灭火材料的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：高伟，任旭明，
申请(专利权)人：山西科腾伟业新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：