[发明专利]一种用于治理煤火的膨胀炭化水基泡沫及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于治理煤火的膨胀炭化水基泡沫及其制备方法，该膨胀炭化水基泡沫由以下质量百分比的组分组成：0.4％～0.6％的表面活性剂、0.2％～0.6％的稳泡剂、20％～30％的膨胀炭化剂，其余为水，其中膨胀炭化剂由催化剂、成炭剂、增效剂按照质量比10～20：10～20：2～5组成；表面活性剂为α‑烯基磺酸钠与1‑羧基‑N,N,N‑三甲氨基乙内酯的复配物；稳泡剂为羧甲基纤维素素与水玻璃的复配物；催化剂为磷酸盐，成炭剂为葡萄糖，或者催化剂为低聚合度聚磷酸铵，成炭剂为山梨醇；增效剂为二氧化硅与蒙脱土的复配物。本发明的膨胀炭化水基泡沫安全无毒，注入煤田火区后可以形成耐高温的膨胀炭层，覆盖于高温煤岩体外部形成高效稳定的隔氧窒息条件。

技术领域

本发明涉及煤田火区治理技术领域，具体涉及一种用于治理煤火的膨胀炭化水基泡沫及其制备方法。

背景技术

我国是世界煤田火灾最严重的国家，火区主要分布于新疆、内蒙等地区。这些地区也是我国当前和今后煤炭开采的主要基地。煤火不仅烧毁大量煤炭资源，影响煤炭资源的安全开采，还对当地生态环境造成极大的破坏。我国的煤田火灾曾被国外媒体列为全球五大持续生态灾害之一。煤火燃烧面积大、温度高、热容量大；而新疆、内蒙等地水资源匮乏。传统的灭火技术，如以纯水对火区直接换热的灭火降温的技术，耗水量大、取水成本高、治理时间长；水泥或者泡沫水泥封堵灭火技术，因其自身遇高温易开裂甚至粉化，难以对高温火区形成有效封堵；聚氨酯类封堵材料，自身的易燃性以及有限的运移特性，导致无法高效对煤火区进行封堵。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于治理煤火的膨胀炭化水基泡沫，能够在高温煤岩体区域充分扩散，同时在高温持续作用下形成耐高温并具有高效封堵作用的膨胀炭层，隔绝空气与高温煤体的接触，形成稳定的隔氧层，实现对火区的直接封堵窒息灭火的目的。

本发明的另一目的是提供上述用于治理煤火的膨胀炭化水基泡沫的制备方法，步骤简单，可工业化生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种用于治理煤火的膨胀炭化水基泡沫，由以下质量百分比的组分组成：0.4％～0.6％的表面活性剂、0.2％～0.6％的稳泡剂、20％～30％的膨胀炭化剂，其余为水，其中所述膨胀炭化剂由催化剂、成炭剂、增效剂按照质量比10～20：10～20：2～5组成；

所述表面活性剂为α-烯基磺酸钠与1-羧基-N,N,N-三甲氨基乙内酯中的复配物；

所述稳泡剂为羧甲基纤维素素与水玻璃的复配物；

所述催化剂为磷酸盐，所述成炭剂为葡萄糖，或者所述催化剂为低聚合度聚磷酸铵，所述成炭剂为山梨醇；

所述增效剂为二氧化硅与蒙脱土的复配物。

优选的，所述磷酸盐为磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸二氢铵中的一种或多种。

优选的，所述低聚合度聚磷酸铵为Ⅰ类聚磷酸铵，聚合度为30～50。

优选的，所述表面活性剂由α-烯基磺酸钠与1-羧基-N,N,N-三甲氨基乙内酯按质量比1:3～1:1复配组成。

优选的，所述稳泡剂由羧甲基纤维素与水玻璃按质量比2:1～1:2复配组成。

优选的，所述增效剂由二氧化硅与蒙脱土按质量比3:1～1:1复配组成。

本发明还提供上述用于治理煤田火灾的膨胀炭化水基泡沫的制备方法，包括以下步骤：

(1)以水为基础，在搅拌条件下，按配比缓慢加入稳泡剂；

(2)按配比将催化剂、成炭剂与增效剂加入到上述稳泡剂溶液中，经过充分搅拌后，形成具有一定粘度的混合液；

(3)按配比将表面活性剂加入到上述具有一定粘度的混合液中，进行充分发泡，最终形成膨胀炭化水基泡沫。