[发明专利]预防煤炭自燃的阻化剂及制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明属于阻化剂及制备方法，特别涉及一种能够预防煤炭自燃的阻化剂及制备方法。

背景技术

煤矿火灾是威胁煤矿安全生产的主要灾害之一，其中以煤炭自燃火灾最为严重，因此它一直是矿井防灭火的攻关重点；煤炭自燃不仅烧毁了宝贵的资源，产生大量的CO、CO₂和SO₂等有毒有害气体，危害工人的健康和生命，污染环境，还能够诱发瓦斯、煤尘爆炸事故的发生；据统计，在我国国有重点煤矿中，存在煤炭自燃的矿井占矿井总数的56％，煤炭自燃引起的火灾占矿井火灾总数的90％～94％；在新疆、宁夏、内蒙古、甘肃、青海、陕西、山西等7个省自治区，煤田火区燃烧面积累计达720km²，每年烧毁煤炭1000～1360万吨，间接呆滞优质煤炭有2亿吨；据初步估算，煤田自燃每年至少造成200亿元的经济损失；煤炭在储存与运输过程中也易发生自燃，煤炭自然发火事故已造成严重的资源和经济损失；因此认识煤的自燃机理并采取有效措施防治煤的自燃灾害具有十分重要的理论与现实意义。

煤炭自燃是威胁煤矿安全生产、煤炭贮运和污染环境的重大灾害；由于煤自燃过程和矿井开采过程的复杂性，专家在煤自燃机理理论和有效预防技术方面进行了大量研究；在自然发火防治方面，已经研究出了多种阻化剂或阻化材料如氯化镁、氯化钙、氯化钠等无机盐；无机盐吸水液阻化剂的阻化机理为：(1)物理作用：阻化剂水溶液吸附在煤表面以后，吸附了空气中的水分并能侵入到煤的裂隙中和覆盖在煤的表面，并将煤炭颗粒的空隙堵住，以此隔绝空气；同时这些吸水性很强的药剂，能使煤体长期处于含水潮湿状态，水在蒸发时的吸热降温作用使煤体在低温氧化时温度不能升高，从而抑制了煤的自热和自燃；(2)化学作用的负催化作用：有自燃倾向性的煤中，有一种易于被空气低温氧化的活性物质；在煤与氧化学反应中，反应进行的难易和快慢主要决定于反应物之间活化能的大小和活性分子之间的有效碰撞几率；煤内有阻化剂CaCl₂和MgCl₂等药剂存在时，阻化剂分子和煤表面的活性物质分子之间相互吸引，破坏了表面自由力场，促使氧原子回复到分子状态，提高了反应的活化能，也减少了反应物分子之间的有效碰撞机会，使氧化反应速度受到抑制，起到了一种负催化作用；但是目前的惰化、阻化防灭火技术，都没有从理论方面做深入研究；以阻化防灭火为例，以往的研究只加入阻化剂的喷洒方法，预防煤炭自燃的阻化机理和根据不同煤种如何选择何种阻化剂以及阻化剂的定量研究方面未见有过相关报道，目前应用的阻化剂没有针对煤种来选择；对于某些自燃煤，只是按经验确定阻化剂、喷洒量和喷洒法，没有根据不同煤种进行预防煤的自燃，有时阻化剂起不到阻化作用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种根据煤的不同化学结构，降低煤与氧化学反应的活性，阻化效果好的预防煤炭自燃的阻化剂及制备方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种预防煤炭自燃的阻化剂，由以下四种化学药品原料组成，按重量计：氯化镁88份；四硼酸钠和葡萄糖酸钠按1∶9至6∶4的任一比例混合4份，十二烷基硫酸钠8份；以上四种原料均粉碎成100目以下，均匀混合成阻化剂粉。

氯化镁，又称六水氯化镁，分子式MgCl₂·6H₂O，分子量203.30，白色易潮解的单斜晶体，有苦咸味，易溶于水和乙醇，密度1.569g/cm³，熔点117℃，水溶性2350g/L(20℃)，用作灭火剂，无毒。

四硼酸钠，又称硼砂，分子式Na₂B₄O₇·10H₂O，分子量381.37，无色半透明结晶体或白色单斜晶系结晶粉末，无嗅，味咸，易溶于水和甘油，密度1.730g/cm³，熔点75℃，水溶性60g/L(20℃)，在空气中易失去结晶水而成为白色粉末，用作防腐剂，无毒。

葡萄糖酸钠，又称五羟基乙酸钠，分子式C₆H₁₁NaO₇，分子量218.13，白色或淡黄色结晶性粉末，易溶于水，微溶于醇，不溶于醚，用作钢铁表面处理剂。