碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑的製作方法與工藝

2023-07-26 04:06:11

本發明涉及防滅火劑，具體涉及一種碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑。

背景技術：
綜採放頂煤開採具有高產、高效、低耗等優點，在我國很多煤炭生產基地已普遍推廣應用。但由於這種採煤方法的開採強度大，採空區遺留殘煤多，冒落高度大，漏風嚴重，經常會出現難以解決的火災、瓦斯、粉塵等一系列問題，特別是火災。泡沫滅火劑分為化學泡沫、空氣泡沫、氟蛋白泡沫、水成膜泡沫和抗溶性泡沫等。中國專利公開號CN102614615A，公開日:2012年08月01日，名稱為「一種用於煤礦井下的複合體泡沫滅火劑」，公開了「一種用於煤礦井下的複合體泡沫滅火劑，其特徵在於：由下列原料製成：主料為濃度為40%～60%碳酸氫銨或碳酸氫鈉水溶液與濃硫酸，按溶質質量比2:1～3:1混合，輔料為穩定劑及發泡劑，所述輔料用量為主料總重量0.1%～2%」。上述專利的不足之處是：該滅火劑泡沫倍數雖然能達到20～200倍，泡沫穩定時間≥2.5h，但是只能在短時間內使「惰氣二氧化碳泡沫在火區內擴散並充滿其空間，使火區內氧氣濃度急速下降，使火區因缺氧而窒息」，並不能真正做到隔絕燃燒煤層與空氣的接觸，阻止煤礦繼續燃燒，避免煤層復燃，達到阻燃和防滅火的目的。以碳酸氫銨為滅火劑主要的原料，在滅火過程中會釋放出大量的氨氣，汙染了井下的空氣，不利於操作人員的健康。煤矸石棄置不用，佔用大片土地，煤矸石中的硫化物逸出或浸出會汙染大氣、農田和水體，矸石山還會自燃發生火災，或在雨季崩塌，淤塞河流造成災害。

技術實現要素：
本發明的目的是克服現有技術中不足之處，提供一種碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑。碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑由碳酸鈣複合型阻燃發泡劑、具有淨化空氣功能的凹凸棒陶土粉、無機纖維噴塗棉、輕質碳酸鈣、煤矸石粉、膨脹珍珠巖粉、海藻酸鈉和水組成。碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑的生產方法：將碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑的配料輸入犁耙式混料機中，高速攪拌為碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑。輕質碳酸鈣是以鋁礬土和石灰石為原料，經煅燒製得的以鋁酸鈣為主要成分、氧化鋁含量約50%的熟料，再磨製成的水硬性膠凝材料，輕質碳酸鈣具有較高的耐熱性。具有淨化空氣功能的凹凸棒陶土粉由高粘凹凸棒石粘土、凹凸棒恆溼調理劑、天然礦物吸附過濾劑、側柏葉、矽酸鋁纖維和聚丙烯醯胺組成；具有較好的粘結性、可塑性、觸變性、耐火性和熱穩定性；能有效的吸附空氣中甲醛、氨和苯等有害物質，保護環境和增進人們的身體健康。高粘凹凸棒石粘土是採用提高凹凸棒石粘土粘度的加工工藝生產的凹凸棒石粘土，凹凸棒石粘土經過配料攪拌均勻後，輸入磨機中進行磨粉為高粘凹凸棒石粘土粉，顆粒細度≤0.074毫米。高粘凹凸棒石粘土土質細膩，有油脂滑感，質輕、性脆，斷口呈貝殼狀或參差狀，吸水性強，溼時具粘性和可塑性，高粘凹凸棒石粘土粉的粘度≥2200mPa·s，附著力好，有利於原料之間的粘結。過氧化氫俗稱雙氧水，外觀為無色透明液體，是一種強氧化劑，本發明選用工業過氧化氫的質量分數≥35％。與輕質碳酸鈣和具有淨化空氣功能的凹凸棒陶土粉等配料混合後會生成大量的氣泡。氫氧化鋁作為阻燃劑不僅能阻燃，而且可以防止發煙、不產生滴下物、不產生有毒氣體。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉易溶於水，具有優良的去汙、乳化、發泡性能和抗硬水性能，是一種陰離子表面活性劑。超細聚乙烯醇粉末是一種白色、粉狀、安定、無毒的水溶性高分子聚合物,能快速溶解於常溫水中，形成穩定膠體，水是聚乙烯醇良好的溶劑。聚乙烯醇具有良好的造膜性，形成的膜具有優異的接著力，耐溶劑性，耐摩擦性，伸張強度與氧氣阻絕性，能夠提高泡沫的粘度，具有一定的穩泡效果，並能提高採用碳酸鈣複合型阻燃發泡劑生產的產品整體強度。二甲基矽油表面張力小，不溶於水，化學穩定性好，無毒，是一種消泡劑和脫膜劑，用於消除發泡過程中生成的無效氣泡，提高泡孔的閉合率，還有利於澆注泡沫材料時快速脫膜和防止塌模，用於滅火現場進行阻燃滅火，可以不添加二甲基矽油。無機纖維噴塗棉是利用工業廢料礦渣(高爐礦渣或銅礦渣、鋁礦渣等)為主要原料，經熔化、採用高速離心法或噴吹法等工藝製成的棉絲狀無機纖維。它具有質輕、導熱係數小、不燃燒、防蛀、價廉、耐腐蝕、化學穩定性好和吸聲性能好等特點。煤矸石是採煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，本發明使用煤矸石可以增加碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑氧化鋁的含量，提高網狀凝膠泡沫泥漿膜的表面強度，本發明選用粉碎後的煤矸石粉，煤矸石粉的顆粒細度≤0.074毫米。珍珠巖經焙燒膨脹而成為一種輕質、多功能新型材料。具有表觀密度輕、導熱係數低、化學穩定性好、使用溫度範圍廣、吸溼能力小，且無毒、無味、防火、吸音等特點。本發明選用粉碎後的膨脹珍珠巖粉，膨脹珍珠巖粉的顆粒細度≤0.074毫米。海藻酸鈉為白色或淺褐色粉末，可以任意的比例溶解於水，形成流動性好的粘稠水溶液，有利於碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑快速形成凝膠體和增強其成膜的能力。本發明通過下述技術方案予以實現：1、碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑的配料按重量百分比由下列組分組成：碳酸鈣複合型阻燃發泡劑5～55％、無機纖維噴塗棉混合物5～35％和水20～90％。碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑的生產方法：將碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑的配料輸入犁耙式混料機中，高速攪拌為碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑，犁耙式混料機的速度控制在2400～2800轉/分鐘，攪拌時間控制在2～20分鐘。2、碳酸鈣複合型阻燃發泡劑配料按重量百分比由下列組分組成：碳酸鈣複合型阻燃發泡劑膏狀物5～75％、過氧化氫1～35％、二甲基矽油0～5％和水1～85％。碳酸鈣複合型阻燃發泡劑的生產方法：將碳酸鈣複合型阻燃發泡劑配料輸入高速攪拌機中進行攪拌，攪拌機的速度控制在1400～1800轉/分鐘，攪拌時間控制在1～30分鐘，攪拌均勻後為碳酸鈣複合型阻燃發泡劑，碳酸鈣複合型阻燃發泡劑中含有大量穩定的密集型氣泡。碳酸鈣複合型阻燃發泡劑膏狀物配料按重量百分比由下列組分組成：輕質碳酸鈣5～55％、具有淨化空氣功能的凹凸棒陶土粉5～45％、氫氧化鋁1～35％、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉0.01～15％、超細聚乙烯醇粉末0.01～5％和水5～55％。碳酸鈣複合型阻燃發泡劑膏狀物的生產方法：將碳酸鈣複合型阻燃發泡劑膏狀物配料輸入低速攪拌機中攪拌，攪拌機的速度控制在600～800轉/分鐘，攪拌時間控制在1～20分鐘，攪拌均勻後為碳酸鈣複合型阻燃發泡劑膏狀物，碳酸鈣複合型阻燃發泡劑膏狀物中已經產生部分氣泡。碳酸鈣複合型阻燃發泡劑是採用由本發明人於2013年06月12日申請的「碳酸鈣複合型阻燃發泡劑」，中國專利授權公告號：CN103274724B，授權公告日：2014年04月09日。3、無機纖維噴塗棉混合物的配料按重量百分比由下列組分組成：無機纖維噴塗棉5～45％、輕質碳酸鈣5～45％、煤矸石粉5～35％、膨脹珍珠巖粉2～25％和海藻酸鈉0.01～5％。無機纖維噴塗棉混合物的生產方法：將無機纖維噴塗棉混合物的配料輸入犁耙式混料機中，低速攪拌為無機纖維噴塗棉混合物，犁耙式混料機的速度控制在800～1000轉/分鐘，攪拌時間控制在2～20分鐘。4、具有淨化空氣功能的凹凸棒陶土粉的配料按重量百分比由下列組分組成：高粘凹凸棒石粘土35～60％、凹凸棒恆溼調理劑10～35％、天然礦物吸附過濾劑5～20％、側柏葉2～15％、矽酸鋁纖維1～5％和聚丙烯醯胺0.1～3％；具有淨化空氣功能的凹凸棒陶土粉的生產方法：⑴將具有淨化空氣功能的凹凸棒陶土粉的配料混合後輸入粉碎機中進行粉碎，粉碎後的混合物顆粒細度小於0.5毫米；⑵將粉狀混合物加入浸泡陳腐池中用水進行浸泡陳腐處理為半成品，浸泡陳腐時間控制在7～30天；⑶將半成品輸入真空擠出機中擠壓成圓柱形條狀物，圓柱形條狀物的直徑控制在2～10毫米；⑷將圓柱形條狀物輸入到碳酸鈣曬場進行晾曬，晾曬後的圓柱形條狀物含水量小於15％；⑸將晾曬後的圓柱形條狀物輸入磨機中進行磨粉為粉狀物，粉狀物的顆粒細度小於0.074毫米，含水量百分比為重量百分比。具有淨化空氣功能的凹凸棒陶土粉是採用由本發明人於2011年2月25日申請的「具有淨化空氣功能的凹凸棒陶土粉」，中國專利授權公告號為：CN102173743B，授權公告日：2012年7月25日。高粘凹凸棒石粘土是採用提高凹凸棒石粘土粘度的加工工藝生產的凹凸棒石粘土，其特徵在於，從礦區開採的凹凸棒石粘土，需要經過30～120天的自然風化；改性處理方法是：以重量百分比計算，取自然風化後的凹凸棒石粘土94～98％，均勻加入2～6％碳酸鈉，共同輸入浸泡池中，加入清水進行浸泡陳化，浸泡時間為72～120小時；取浸泡後的凹凸棒石粘土，輸入攪拌機中進行攪拌，並將攪拌後的凹凸棒石粘土，經擠壓機擠成薄片，其厚度控制在0.5～2毫米，將凹凸棒石粘土薄片，進行晾曬，晾曬後的凹凸棒石粘土薄片，其含水量≤15％；配料以重量百分比計算：晾曬後的凹凸棒石粘土94～98％、高吸水樹脂0.5～5％和纖維素0.5～3％，將上述配料進行攪拌，攪拌均勻後輸入磨機中進行磨粉，顆粒細度≤0.074毫米，含水量百分比為重量百分比。上述生產工藝是採用由本發明人於2005年6月20日申請的「提高凹凸棒石粘土粘度的加工工藝」，中國專利授權公告號為：CN1317067C，授權公告日：2007年5月23日。高粘凹凸棒石粘土的檢測方法：取28.0g凹凸棒石粘土粉試樣，加入高速攪拌機的懸浮液杯中，再加入372g水，將懸浮液杯置於高速攪拌機上，在11000轉/分鐘的轉速下攪拌20分鐘，再將經過高速攪拌試樣懸浮液倒入250mL的燒杯中，使用NDJ-1型旋轉粘度計進行測試懸浮液的粘度，測試粘度值≥2200mPa·s為高粘凹凸棒石粘土。本發明選用工業過氧化氫的質量分數≥35％，採取生產現場加水調整工業過氧化氫的配料百分比，有利於降低運輸費用和生產成本，提高產品的發泡質量。先將無機纖維噴塗棉混合物的配料輸入犁耙式混料機中，低速攪拌為無機纖維噴塗棉混合物，有利於將無機纖維噴塗棉與輕質碳酸鈣、煤矸石粉、膨脹珍珠巖粉和海藻酸鈉均勻的開松、破碎、攪拌混合為一體。雖然碳酸鈣複合型阻燃發泡劑在阻燃滅火現場加水高速攪拌後，能快速釋放出大量的氣體，形成多孔狀的泡沫泥漿，可以用於阻燃滅火，但是單純使用碳酸鈣複合型阻燃發泡劑，只能適用於地面上一般性的阻燃和防滅火，而用於在煤礦裡防滅火的材料有它的特殊性，要求防滅火劑具有較好的流動性、滲透性、觸變性和粘附性能，不但能在煤礦裡滅火，還要有迅速隔絕燃燒煤層與空氣的接觸，阻止煤礦繼續燃燒，避免煤層復燃的功能。本發明由碳酸鈣複合型阻燃發泡劑和無機纖維噴塗棉混合物配料後組成了一種新型碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑，能快速形成一種黏稠多孔的網狀凝膠泡沫泥漿。網狀凝膠泡沫泥漿通過無機纖維噴塗機噴射到燃燒的煤層，有利於在防滅火過程中生成一種整體性的網狀凝膠泡沫泥漿膜，這種網狀凝膠泡沫泥漿膜是一種柔韌性的薄膜，可以隨著礦層的位移而改變薄膜的形狀，充填於浮煤和冒落的巖石縫隙之間，堵塞漏風通道，減少漏風。網狀凝膠泡沫泥漿膜始終覆蓋粘附在礦層的表面，迅速隔絕燃燒煤層與空氣的接觸，阻止煤礦繼續燃燒，避免煤層復燃，達到阻燃和防滅火的目的，並能減少有害氣體的汙染，網狀凝膠泡沫泥漿膜覆蓋在礦層的表面不會產生大量水蒸汽，不存在水煤氣爆炸和水蒸汽傷人的危險。在防滅火的過程中，網狀凝膠泡沫泥漿膜在高溫下緩慢失水產生水蒸氣，吸收大量熱，從而能有效降低煤層內部的溫度，網狀凝膠泡沫泥漿膜能長時間保持一定的溼潤性，防止煤層復燃；當網狀凝膠泡沫泥漿膜緩慢失水後，可以往網狀凝膠泡沫泥漿膜表面噴撒霧狀水，網狀凝膠泡沫泥漿膜內高吸水樹脂和纖維素吸水繼續膨脹，恢復和增強網狀凝膠泡沫泥漿膜的防滅火效果，防滅火的效果將超過24小時以上。具有淨化空氣功能的凹凸棒陶土粉由高粘凹凸棒石粘土、速溶矽酸鈉、沸石原粉、酸化後的稻穀殼、酸化後的沸石、酸化後的凹凸棒石粘土、酸化後的膨潤土、酸化後的硅藻土、火山巖、高鋁礬土、側柏葉、矽酸鋁纖維和聚丙烯醯胺等原料組成；具有較好的粘結性、可塑性、觸變性、耐火性和熱穩定性，能有效的吸附空氣中有害物質，保護環境和增進人們的身體健康。碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑在發泡過程中產生的氣體比凝膠泡沫泥漿輕，會有一定量的氣體游離在凝膠泡沫泥漿膜上層，不會對凝膠泡沫泥漿膜下面的煤層復燃產生負面影響，而氣體中含有的氧氣能有助於保護礦工或消防人員的身體健康。碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑是一種優質的阻燃防滅火材料，在進行防滅火的過程中，不產生碳化層和煙氣，網狀凝膠泡沫泥漿膜內的無機纖維噴塗棉纖維與其它配料交織粘接為一體，形成具有一定強度和韌性的立體網絡結構，始終保持網狀凝膠泡沫泥漿膜的完整性，提高防滅火的效率。利用碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑進行防滅火，工藝簡單，所需設備少，無毒無害，不汙染環境，具有較好的流動性、滲透性、觸變性和粘附性能，有利於在自燃火災及漏風嚴重的礦井現場應用，不但能有效的阻燃和防滅火，還有吸附淨化空氣，減少礦井內環境汙染的功能，符合煤礦井下煤層防治自燃和火災的要求，及時快速有效的滅火和防止煤層復燃，確保礦井安全。碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑適用於煤礦、其它礦井作業區和森林的防滅火。具體實施方式下面結合實施例對本發明作進一步的描述：1、碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑的配料按重量百分比由下列組分組成：碳酸鈣複合型阻燃發泡劑24％、無機纖維噴塗棉混合物22％和水54％。碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑的生產方法：將碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑的配料輸入犁耙式混料機中，高速攪拌為碳酸鈣網狀凝膠泡沫泥漿防滅火劑，犁耙式混料機的速度控制在2400～2800轉/分鐘，攪拌時間控制在10分鐘。2、碳酸鈣複合型阻燃發泡劑配料按重量百分比由下列組分組成：碳酸鈣複合型阻燃發泡劑膏狀物40％、過氧化氫12％、二甲基矽油0％和水48％。碳酸鈣複合型阻燃發泡劑的生產方法：將碳酸鈣複合型阻燃發泡劑配料輸入高速攪拌機中進行攪拌，攪拌機的速度控制在1400～1800轉/分鐘，攪拌時間控制在12分鐘，攪拌均勻後為碳酸鈣複合型阻燃發泡劑。碳酸鈣複合型阻燃發泡劑膏狀物配料按重量百分比由下列組分組成：輕質碳酸鈣18％、具有淨化空氣功能的凹凸棒陶土粉30％、氫氧化鋁6％、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉2％、超細聚乙烯醇粉末0.5％和水43.5％。碳酸鈣複合型阻燃發泡劑膏狀物的生產方法：將碳酸鈣複合型阻燃發泡劑膏狀物配料輸入低速攪拌機中攪拌，攪拌機的速度控制在600～800轉/分鐘，攪拌時間控制在15分鐘，攪拌均勻後為碳酸鈣複合型阻燃發泡劑膏狀物。3、無機纖維噴塗棉混合物的配料按重量百分比由下列組分組成：無機纖維噴塗棉34％、輕質碳酸鈣34％、煤矸石粉25％、膨脹珍珠巖粉6％和海藻酸鈉1％。無機纖維噴塗棉混合物的生產方法：將無機纖維噴塗棉混合物的配料輸入犁耙式混料機中，低速攪拌為無機纖維噴塗棉混合物，犁耙式混料機的速度控制在800～1000轉/分鐘，攪拌時間控制在10分鐘。