[发明专利]一种天然相变凝胶煤炭防自燃阻化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然相变凝胶煤炭防自燃阻化剂的制备方法，属于煤炭防燃技术领域。

背景技术

我国煤炭资源丰富，产量和消费量居世界前列，但大约75%的开采煤层存在自然发火危险。煤炭自燃造成巨大的经济损失、人员伤亡，并严重污染环境。所以，防止煤矿煤炭自燃尤为重要。煤的自燃，是指煤在没有外来热源的情况下，由于自身氧化积热，使煤的温度升高，达到煤的自燃着火点而发生燃烧的现象。目前，较常用的抑制煤炭自燃方法有注水、灌浆、漏风封堵、阻化剂、均压、惰性气体、凝胶等防灭火技术。其中阻化剂防灭火技术在抑制煤炭自燃中得到了广泛应用，并取得良好效果。阻化剂又称阻燃剂，是抑制煤氧结合、降低煤氧化活性以阻止氧化和防止煤炭自燃的化学药剂。它通过吸水隔氧作用、保湿降温作用、吸热作用、覆盖活性中心作用、抑制或中断链反应作用、惰性气体窒息作用等机理协同发挥，抑制了煤的自热和自燃。

目前煤炭防自燃阻化剂有卤盐阻化剂、铵盐阻化剂、碱类阻化剂、抗氧化类、粉末状阻化剂、凝胶阻化剂、复合阻化剂、高聚物阻化剂和泡沫阻化剂。常用的是碱类阻化剂，碱类阻化剂常用的为氢氧化钙。高硫煤易自燃，主要原因在于黄铁矿易发生水解自氧化循环反应，且放出热量；氧化过程体积增大，膨胀裂缝，与氧气的接触面增大，促进氧化发生，直至煤体升温自燃。而氢氧化钙能中断高硫煤的自氧化反应循环。氢氧化钙阻化剂成本低，阻化率高，但由于溶解度小，易出现堵塞现象，影响阻化效果，另外由于其具有强腐蚀性，对设备材质要求较高。因此在此基础上研究出一种环保、阻化效果好的煤炭防自燃阻化剂，具有很好的发展前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对碱类阻化剂由于溶解度小，易出现堵塞现象，导致阻化效果差，另外由于其具有强腐蚀性，对设备材质要求较高，导致其制备成本增加的弊端，提供了一种以龙须草为原料制备天然凝胶，通过魔芋精粉和氢氧化钠制备高吸水魔芋胶，将高吸水魔芋胶置于天然凝胶中制得阻化剂，通过其吸收水份和释放水份，使其发生相变，充分提高其溶解度和流动性的方法。本发明制备方法简单，成本低，所得产品阻化效果好。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）选取新鲜龙须菜，将其洗净并晾干，在60～80℃下干燥6～8h后，收集干燥龙须草，按固液质量比1:32，将其置于质量浓度为20%的氢氧化钠溶液中，在65～70℃的恒温水浴中，加热反应2～3h；

（2）待反应完成后，静置冷却至20～30℃，对其滴加质量浓度为30%盐酸溶液调节pH至6.5～6.6，再浸泡10～20min，随后置于120～125℃油浴加热2～3h；

（3）待加热完成后，对其趁热抽滤，分别收集滤液和滤渣，再按固液质量比1:25，将滤渣与蒸馏水搅拌混合置于三角烧瓶中，在120～130℃下加热1～2h，待其自然冷却后过滤并收集滤液，合并两次滤液并真空冷冻干燥6～8h，制备得龙须草凝胶备用；

（3）按重量份数计，选取35～55份魔芋精粉、7～8份氢氧化钠、8～12份氯化钠、5～10份碳酸钠和25～35份质量浓度为50%的乙醇溶液，在20～30℃下搅拌混合3～5h；

（4）待混合完成后，对其滴加与氢氧化钠质量相同的过氧化二异丙苯，控制滴加速度为1mL/min，待滴加完成后，将其置于45～60℃下保温加热并快速搅拌，控制搅拌速度为1200～1300r/min，待保温加热2～3h，对其抽滤并收集滤饼，于40～50℃下真空干燥制备得魔芋微球；

（5）按魔芋微球与龙须草凝胶质量比1:5，将上述制备的魔芋微球与步骤（3）中备用的龙须草凝胶搅拌混合，并在200～300W下超声分散20～30min，使魔芋微球均匀分散在凝胶中，待分散完成后，即制得一种天然相变凝胶煤炭防自燃阻化剂。

本发明的应用方法：将本发明制得的天然相变凝胶煤炭防自燃阻化剂放入喷枪中，控制压力为0.7～2.6MPa，将其均匀喷覆于煤炭表面，喷覆量为煤炭总质量的3‰～5‰，固化4～6h，即可。该阻化剂干燥后不易开裂，体积收缩小，安全环保，组化率高于其他阻化剂13%以上，值得推广与使用。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明制备过程中无堵塞现象出现，成本低于其他方法6%以上；

（2）所得产品安全环保，无腐蚀性，阻化效果好，阻化率高于其他阻化剂13%以上。

具体实施方式