[发明专利]一种弱电解质成胶的时间可控海藻酸钠凝胶泡沫及其制备方法

说明书

本发明涉及煤炭防灭火技术应用领域，提供了一种弱电解质成胶的时间可控海藻酸钠凝胶泡沫及其制备方法。其特征是，包括0.2～0.8％的成胶基体，0.3％的发泡体系、0.05～0.2％的交联剂；所述成胶基体为褐藻类的天然多糖海藻酸钠；所述发泡体系由茶皂素和烷基糖苷复配构成；所述交联剂为含Ca²⁺的弱电解质。本发明的一种弱电解质成胶的时间可控海藻酸钠凝胶泡沫，通过以含Ca²⁺的弱电解质作为交联剂，成功解决了海藻酸钠凝胶泡沫成胶时间不可控问题，并具有优异的抑制煤氧化和灭火的效果。同时本发明制备工艺简单，适合大规模生产。

技术领域

本发明涉及煤矿井防灭火技术领域，具体涉及一种弱电解质成胶的时间可控海藻酸钠凝胶泡沫及其制备方法技术领域。

背景技术

煤炭作为世界能源结构中的重要组成部分，一直在发电，钢铁和化工等领域发挥着重要作用。近年来，随着煤炭开采技术的发展和煤矿生产效率的提高，煤层开采深度逐渐增加，由此导致地温、地压也随之升高，较高的地压使采空区的顶底板破碎，从而形成漏风通道，在地温的影响下，使得易自燃煤层因煤氧化引起的自然发火变得更加频繁，由此导致大量煤炭资源损失和环境污染，而且严重威胁井下作业人员的生命安全。因此，为保证煤矿安全、高效生产，煤矿防灭火工作显得尤为重要。

目前已开发出多种煤矿防灭火技术，如：均压通风、注惰性气体、灌浆、喷洒阻化剂或注凝胶等。这些防灭火技术在保证煤矿日常生产过程中起着重要的作用，但针对一些复杂的地质条件，却存在着一定程度的缺陷和不足。如由于复合采空区更容易形成相互串联的漏风通道，均压通风很难实现，同时注入的惰性气体会随漏风通道泄漏；大倾角俯采工作面采空区注浆、注凝胶过程中，泥浆和凝胶只会沿着地势低的地方流动；喷洒的阻化剂会腐蚀设备和支架，且影响范围有限，作用时间短。而凝胶泡沫因其具有较好的流动性、堆积能力和较高含水率等特点，有效克服了传统防灭火技术的缺陷，在现场煤矿防灭火工作中取得了显著成效。其中，以有机生物质海藻酸钠为基体的凝胶泡沫具有吸水、保水性强、易成胶、以及环保等优点，受到了更加广泛的关注。海藻酸钠凝胶泡沫一般采用CaCl₂作为交联剂，然而其与CaCl₂发生的成胶反应极快，存在成胶时间无法控制的问题，因此限制了其在煤矿防灭火工作中的进一步应用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种弱电解质成胶的时间可控海藻酸钠凝胶泡沫及其制备方法，通过以含有Ca²⁺的弱电解质作为交联剂，成功解决了海藻酸钠凝胶泡沫成胶时间不可控的问题，同时具有优异的抑制煤氧化和灭火的效果。

本发明采用以下技术方案：

一种弱电解质成胶的时间可控海藻酸钠凝胶泡沫，其特征在于：包括成胶基体、发泡体系和交联剂；所述成胶基体的质量浓度为0.2-0.8％、发泡体系的质量浓度为0.3％、交联剂的质量浓度为0.05-0.2％。

进一步地，所述成胶基体为褐藻类的天然多糖海藻酸钠；所述发泡体系由茶皂素和烷基糖苷构成；所述交联剂为含有Ca²⁺的弱电解质。

进一步地，所述茶皂素和烷基糖苷的质量比为1：2。

进一步地，所述交联剂为L-乳酸钙、葡萄糖酸钙、醋酸钙中的一种或多种。

一种弱电解质成胶的时间可控海藻酸钠凝胶泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

称取一定量的成胶基体充分溶解在水中，然后加入发泡体系，混合均匀后，添加交联剂，通过机械搅拌，形成一种弱电解质成胶的时间可控海藻酸钠凝胶泡沫。

本发明具有的有益效果是：