【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于阻化剂，具体涉及一种防治煤自燃的复合阻化剂及其制备方法。
技术介绍
1、阻化剂防灭火是通过添加某种药剂阻止或减缓煤氧的化学反应。煤矿井下时常将阻化剂制备成液体灌注喷洒在遗煤表面，遗煤在阻化剂作用下与空气间生成一层隔绝膜，防止煤炭与氧气的接触，从而防止堆积的煤炭发生自燃，同时，阻化剂形成的液膜能够对煤氧化放热过程产生吸热降温的效果，进而达到延缓煤氧化升温的效果。
2、目前，我国矿井常用的阻化剂主要分成物理阻化剂和化学阻化剂两类。其中物理阻化剂主要是利用mgcl2、cacl2溶液等无机盐类阻化剂覆盖遗煤，无机盐类阻化剂凭借自身较强的吸水性在煤体表面形成一层含水液膜，起到阻止煤氧复合、延缓煤体氧化的效果，单一无机盐类阻化剂在工程实际中应用广泛，但这种方式需要高添加量才能达到较好的阻燃效果，且阻化效果会随着水分蒸发逐渐减弱，保水性较差，有效阻化时间有限，仅用于煤低温氧化阶段，不适用于煤高温氧化阶段。化学阻化剂则是利用阻化剂作用于煤表面活性基团，通过钝化活性基团对的方式改变煤的氧化性进而抑制煤自燃。如儿茶素、维生素c等抗氧化剂，可以与煤表面的活性基团反应生成较稳定的结构降低其氧化活性，这种方式能显著降低煤高温氧化阶段的氧化放热速率，阻化效率高，对煤自燃高温氧化阶段的阻化效果十分明显，但这类阻化剂在煤低温氧化阶段效果不如常规的物理阻化剂，且成本较高。
3、由上述可知，当前物理阻化剂持续时间短，且仅适用于煤低温氧化阶段；化学阻化剂虽然持续时间较长，但是其通常以儿茶素、维生素c等抗氧化剂为主要基材，用量较大
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种防治煤自燃的复合阻化剂及其制备方法，能够在煤低温氧化和煤自燃高温氧化阶段产生多层次的阻化效果，提高了阻化剂材料对煤自燃的阻化性能和作用时间，并且其制备成本较低，便于广泛应用。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种防治煤自燃的复合阻化剂，其特征在于，包含以下组分及质量份数：
3、工业卤水1000～1200份、凝胶剂20～60份、表面活性剂20～25份和抗氧化剂25～35份。
4、进一步，所述工业卤水为采用无机盐去除硫酸根离子后的工业废弃卤水，所述无机盐为无水氯化钙。采用无水氯化钙与工业废弃卤水混合反应后，能够有效去除卤水中的硫酸根离子，极大减小后续注入采空区进行防灭火时硫酸根离子对地下水环境的污染。
5、进一步，所述凝胶剂为瓜尔豆胶、汉生胶和魔芋胶中的一种或多种组合。采用这些材质作为凝胶剂，使得卤水溶液在煤自燃临界温度时能够诱导凝胶剂内部葡甘聚糖分子链上的乙酰基脱落，部分分子链结构之间的氢键变成微晶结构，微晶进而发生交联产生凝胶。
6、进一步，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或多种组合。这样能够使溶液混合更加均匀，提高溶液的作用效果。
7、进一步，所述抗氧化剂为4,5-二羟基异喹啉、鼠尾草酸和1,8-萘二醇中的一种或两种组合。通过添加少量的抗氧化剂使其能消耗煤表面-ooch3、过氧自由基roo等活性基团，进一步抑制煤氧反应的进行，提高复合阻化剂防治煤自燃的效果。
8、上述防治煤自燃的复合阻化剂的制备方法，具体步骤如下：
9、步骤一、将质量份数为1000～1200份工业卤水与40～50份无水氯化钙缓慢混合15～20min，卤水中的硫酸根离子与无水氯化钙反应产生二水硫酸钙沉淀；
10、步骤二、利用过滤设备对发生反应后工业卤水中的二水硫酸钙沉淀进行过滤，以此降低工业卤水中硫酸根的含量，进而减小后续制成的防治煤自燃的复合阻化剂中硫酸根离子的含量，降低注入采空区后硫酸根离子对周围环境的影响，过滤后的工业卤水保存备用；
11、步骤三、按照质量份数依次将20～25份表面活性剂和25～35份抗氧化剂加入到步骤二获得的工业卤水中，在常温下以100r/min持续搅拌混合10min，得到混合均匀的预处理阻化剂溶液；
12、步骤四、将质量份数为20～60份凝胶剂加入步骤三获得的预处理阻化剂溶液中进行混合，并将该混合液在室温下以60r/min搅拌均匀，再进行超声分散20min后制成防治煤自燃的复合阻化剂。
13、上述制得的复合阻化剂应用于矿井防煤自燃时，具体过程为：在工作面沿支架布置灌注钻孔，每三个支架设计一个钻孔(间距约为5～6m)，控制注入压力不超过3mpa，结合工作面采空区的漏风量及遗煤量，通过喷注设备将复合阻化剂通过钻孔灌注至采空区遗煤表面，后续监测采空区遗煤发生自然氧化过程中的指标性气体变化情况。
14、与现有技术相比，本专利技术上述方案的有益效果为：
15、1、本专利技术以处理后工业废弃卤水作为复合阻化剂的基础原材料，以凝胶剂、表面活性剂和抗氧化剂作为提高复合阻化剂阻化性能的主要辅助添加剂，材料制备与使用过程中充分利用了废弃的工业卤水资源，在废弃卤水资源的基础上进行了复合阻化剂性能提升，从而在煤自燃防治应用过程中节约了大量水资源，并且由于辅助添加剂用量相比工业废弃卤水占极小，因此极大降低了阻化剂材料的应用成本。
16、2、目前，煤矿现场采用的阻化剂溶液多是将氯化钠、氯化镁等无机盐类材料溶到水里形成阻化剂溶液进行应用，而卤水本身就是一种含有高浓度氯化钠、氯化镁等盐类的水溶液；因此，本专利技术利用卤水作为阻化剂的基材，其本身就能够作为一种良好的物理阻化剂，一方面，卤水溶液中的无机盐类材料具备吸水润湿作用，首先能够在煤体表面形成一层水膜，起到润湿煤体、降低温度、隔绝氧气的作用，在煤低温氧化阶段起到良好的惰化煤体、抑制氧化进程的效果。其次，本专利技术复合阻化剂中添加的抗氧化剂能够消耗煤表面-ooch3、过氧自由基roo等活性基团，进一步降低煤的氧化活性，另一方面，借助卤水制作复合阻化剂防治煤自燃，能够节约大量的无机盐类原材料，实现“以废治灾、变废为宝”的目的。
17、3、本专利技术以卤水、凝胶剂等作为复合阻化剂，卤水本身不能产生凝胶，但当卤水溶液中加入魔芋胶与汉生胶或瓜尔豆胶的混合成分后，并且当遗煤氧化升温至60～80℃(即煤自燃高温氧化阶段)，卤水中所包含的氯化镁、氯化钙等无机盐类物质能够诱导凝胶剂(即魔芋胶与汉生胶或瓜尔豆胶)内部葡甘聚糖分子链上的乙酰基脱落，其分子链结构之间的氢键变成微晶结构，微晶进而发生交联转变成凝胶，凝胶的产生一方面能减少阻化剂水分的流失，强化了复合阻化剂对煤氧化升温过程产生降温吸热的效果；另一方面凝胶可在遗煤表面形成一层粘稠的隔氧膜，进而延缓煤自热氧化过程的进行，实现复合阻化剂多层次长效阻化防灭火的作用。
18、4、本专利技术的整个制备工艺简单，对煤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种防治煤自燃的复合阻化剂，其特征在于，包含以下组分及质量份数：
2.根据权利要求1所述防治煤自燃的复合阻化剂，其特征在于，所述工业卤水为采用无机盐去除硫酸根离子后的工业废弃卤水，所述无机盐为无水氯化钙。
3.根据权利要求1所述防治煤自燃的复合阻化剂，其特征在于，所述凝胶剂为瓜尔豆胶、汉生胶和魔芋胶中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述防治煤自燃的复合阻化剂，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述防治煤自燃的复合阻化剂，其特征在于，所述抗氧化剂为4,5-二羟基异喹啉、鼠尾草酸和1,8-萘二醇中的一种或两种组合。
6.一种根据权利要求1至5任一项所述防治煤自燃的复合阻化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种防治煤自燃的复合阻化剂，其特征在于，包含以下组分及质量份数：
2.根据权利要求1所述防治煤自燃的复合阻化剂，其特征在于，所述工业卤水为采用无机盐去除硫酸根离子后的工业废弃卤水，所述无机盐为无水氯化钙。
3.根据权利要求1所述防治煤自燃的复合阻化剂，其特征在于，所述凝胶剂为瓜尔豆胶、汉生胶和魔芋胶中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述防治煤自燃的...
【专利技术属性】
技术研发人员：奚弦，桑树勋，刘世奇，史全林，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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