一種新型環保的防治煤炭自燃的複合阻化劑及其製備方法
2023-04-28 22:11:46 1
一種新型環保的防治煤炭自燃的複合阻化劑及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種新型環保的防治煤炭自燃的複合阻化劑及其製備方法。複合阻化劑成分是高分子基料、無機阻化劑、表面活性劑、補強劑。其成分在水溶劑中的質量百分比濃度是：高分子基料3-8%，包括聚乙烯醇和澱粉中一種或兩種、無機阻化劑0.5-2%，包括有機改性水滑石，磷酸二氫銨，氫氧化鎂的一種或幾種、表面活性劑1-3%，即十二烷基苯磺酸鈉、補強劑0.5-4%，即氫氧化鈣,其餘為水83-95%。該複合阻化劑在常溫下噴灑與煤炭表面即可，無需其他設備及條件，不產生有害氣體和廢物，對人體無毒副作用，環境友好。同時該阻化劑還具有良好的物理保溼作用，能有效滲透煤層獲得與煤炭的較大接觸表面積，更好發揮防治煤炭自燃的作用。
【專利說明】一種新型環保的防治煤炭自燃的複合阻化劑及其製備方法【技術領域】
[0001]本發明屬於煤炭的安全保障技術，具體涉及一種新型環保的防治煤炭自燃的阻化劑。
【背景技術】
[0002]煤炭在常溫堆放及運輸過程中與空氣接觸，發生氧化，產生的熱量使其溫度升高，出現發火或冒煙的現象，即自燃。煤炭自燃引起的火災不僅會造成大量的煤炭資源損失，並釋放大量有害氣體，威脅環境安全，是目前急需解決的安全問題。防止煤炭自燃的原理是消除煤氧化現象的發生或消除煤氧化過程中熱量的聚集。阻化劑是防治煤炭氧化自燃的一種化學製劑，根據其對煤炭自燃過程的抑制作用又可分為物理阻化劑，或化學阻化劑。物理阻化是通過物理作用對煤炭進行阻化，例如隔絕氧氣、保水保溼等，一般不發生化學反應或只發生少量化學反應，通常是一些吸水性的無機鹽類或以高吸收樹脂為原料製備的凝膠類。化學阻化是通過化學反應來減少煤炭自燃中反應活性較高的官能團或中間體，從而降低煤的自燃傾向，通常是氧化劑，如高氯酸鹽、高錳酸鹽、高碘酸鹽、過氧化物等。
[0003]中國發明專利201010537096.7公開的煤炭抑塵阻燃覆蓋劑是由多種化合物組成的一種高分子覆蓋膜，各組分是:以聚乙烯醇為成膜物質，4-5%、以丙二醇為成膜助劑，2-3%、以乙醇為固化劑，10-12%、以脂肪醇聚氧乙烯醚為滲透劑，1_3%、以3:1的磷酸二氫銨和季戊四醇為阻燃劑，1_3%。
[0004]中國發明專利201210526943.9公開的基於煤低溫氧化機理的防治煤炭自燃的複合阻化劑，是根據煤炭氧化自燃時活性基團的不同反應活性而獲得的一種針對性複合阻化劑，其特徵在於:兒茶素0.5-1%、無毒亞磷酸酯，0.5-1%、聚乙二醇200，4-7%、十二烷基硫酸鈉:0.5-1%。
[0005]這些阻化劑技術在不同方面上達到了防治煤炭堆放和運輸過程中的自燃和揚塵的作用，但物理阻化劑的阻化效率有限，而化學阻化劑常用的氧化劑，在發生反應過程時會放熱使得煤體的熱量蓄積，並且氧化劑本身具有較大的火災危險性。
【發明內容】
[0006]針對現有技術問題，本發明提供一種環境友好，操作安全簡便，保溼性好的水滑石/高分子溶液阻化劑及其製備方法。
[0007]本發明提供的一種新型環保的防治煤炭自燃的阻化劑，成分的質量百分比濃度是高分子基料3-8%、無機阻化劑0.5-2%、表面活性劑1_3%、補強劑0.5-4%，其餘為水。
[0008]其中所述的高分子基料是聚乙烯醇和澱粉，聚乙烯醇是水溶性的高分子材料，與水有良好的互溶性，本發明將結合其他助劑，獲得與煤體有良好的覆蓋能力的溶液體系。
[0009]其中所述的無機阻化劑是包括鋅鋁層板組成的水滑石，水滑石是一種具有典型層狀結構的複合氫氧化合物，其層板組成及層間組成具有良好的可調性，本發明採用ZnAl元素作為層板組成的水滑石以抑制煤體中活性基團或產物的反應進程，並採用十二烷基苯磺酸鈉進行層間修飾，以有利於水滑石的相容性。同時該水滑石具有大量的物理吸附水、層間結合水、層板羥基組成的特徵，可在不同溫度區域發揮吸熱作用以降低煤體自身積蓄的溫度。利用水滑石的特殊性能結合其他助劑發揮良好的協同阻化作用。
[0010]表面活性劑是的作用是使水溶液的表面張力降低，這樣阻化劑溶液不但能夠與煤體表面接觸，還能浸潤煤體內部的孔隙，從而與煤體有更大的接觸面積發揮阻化作用。基於本發明中水滑石的使用及經濟方便的角度，選用陰離子表面活性劑，十二烷基苯磺酸鈉，這種表面活性劑起泡能力強，且可生物降解。
[0011]本發明所提供的防止煤炭自燃的阻化劑的製備方法，包括以下步驟:
I)首先通過化學法製備鋅鋁層板的水滑石，按Zn/Al摩爾比為3:1的比例配置金屬鹽混和溶液，並用I mol/Ι的NaOH溶液調節PH值。金屬鹽混和溶液在氮氣氛下逐滴加入到含十二烷基苯磺酸鈉的水溶液中，然後將所得懸浮液在95°C氮氣氛下水熱晶化處理。最後分離產物，得到結構規整的水滑石，將產物洗滌、烘乾、研磨後待用。
[0012]2)其次將高分子基料溶解分散在溶劑水中，控溫在50-60°C左右攪拌60-120min，加入磷酸二氫銨分散均勻，製備高分子水溶液。
[0013]3)將水滑石分散在水溶液中，控溫在50-60°C左右，攪拌30-60min，超聲lOmin，再加入表面活性劑溶液繼續攪拌分散30min以上，或加入其他阻化劑氫氧化鎂分散均勻，最後將0.5-4%的補強劑分散在其中，獲得含水滑石的水溶液。
[0014]4)在高分子水溶液中加入磷酸二氫銨分散後，與含水滑石的水溶液混合均勻，得到複合阻化劑產品。
[0015]與現有技術相比，本發明的優點是:
I)本發明所述的阻化劑將結合物理作用及化學作用方式發揮對煤炭的阻化作用，阻化壽命長，效率高。
[0016]2)環境友好，無毒無害，不會產生有毒氣體，不會對人和環境產生危害。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1通過共沉澱法獲得的有機改性水滑石的X射線衍射圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合【具體實施方式】對本發明做進一步說明:
實施例1，
O首先稱取IOg高分子基料-聚乙烯醇，加入到IOOml水中，然後恆溫60°C加熱並攪拌60-120min，直至獲得均勻粘稠的高分子水溶液。2)然後將Ig磷酸二氫銨加入20ml水中混合均勻後，與高分子水溶液混合，得高分子溶液。3)同時將3g表面活性劑-十二烷基苯磺酸鈉溶解在60ml熱水中，再把通過化學法合成的水滑石產物(參見圖1)稱取Ig加入其中，加熱攪拌獲得均勻分散的混合溶液。4)再稱取2g氫氧化鈣溶於20ml水中後，加入3)中的混合溶液，分散均勻，得含水滑石的水溶液。5)最後將高分子溶液與含水滑石的水溶液混合均勻得到複合阻化劑產品。
[0019]實施例2，
O首先稱取6g高分子基料-聚乙烯醇，加入到60ml水中，然後恆溫60°C加熱並攪拌60-120min,直至獲得均勻粘稠的高分子水溶液。2)然後將2g澱粉加入20ml水中混合均勻後，與高分子水溶液混合分散，得高分子溶液。3)同時將3g表面活性劑-十二烷基苯磺酸鈉溶解在60ml熱水中，再把通過化學法合成的水滑石產物稱取Ig加入其中，加熱攪拌獲得均勻分散的混合溶液。4)再稱取4g氫氧化鈣溶於20ml水中後，加入3)中的混合溶液，分散均勻，得含水滑石的水溶液。5)最後將高分子溶液與含水滑石的水溶液混合均勻得到複合阻化劑產品。
[0020]實施例3，
O首先稱取6g高分子基料-聚乙烯醇，加入到60ml水中，然後恆溫60°C加熱並攪拌60-120min,直至獲得均勻粘稠的高分子水溶液。2)然後將4g澱粉加入20ml水中混合均勻後，與高分子水溶液混合分散，得高分子溶液。3)同時將3g表面活性劑-十二烷基苯磺酸鈉溶解在40ml熱水中，再把通過化學法合成的水滑石產物稱取Ig加入其中，加熱攪拌獲得均勻分散的混合溶液。4)稱取2g氫氧化鎂溶於IOml水中後,溶解後加入3)中的混合溶液，分散均勻。5)再稱取4g氫氧化鈣溶於20ml水中後，加入4)中的混合溶液，分散均勻，得含水滑石的混合水溶液。6)最後將高分子溶液與含水滑石的混合水溶液混合均勻得到複合阻化劑產品。
[0021]取IOOml阻化劑溶液，均勻噴灑於500g樣品煤的表面，利用測量CO產生量的阻化率測定方法測定阻化率:
(裸煤CO發生率-處理後的樣品煤CO發生率)+裸煤CO發生率=阻化率％
實驗測定實施例1、實施例2、實施例3的阻化劑的阻化率均達到90%以上。
【權利要求】
1.一種新型環保的防治煤炭自燃的複合阻化劑，其組成按質量百分比為以下組成: 高分子基料:3-8% ； 無機阻化劑:0.5-2% ； 表面活性劑:1-3% ； 補強劑: 0.5-4% ； 其餘為水。
2.根據權利要求1所述的一種新型環保的防治煤炭自燃的複合阻化劑，其特徵在於:所述高分子基料是聚乙烯醇、澱粉。
3.根據權利要求1所述的一種新型環保的防治煤炭自燃的複合阻化劑，其特徵在於:所述無機阻化劑是包括鋅鋁層板組成的水滑石。
4.根據權利要求1所述的一種新型環保的防治煤炭自燃的複合阻化劑，其特徵在於:所述的表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉。
5.一種製備如權利要求1所述的防治煤炭自燃的阻化劑的製備方法，其特徵在於該方法包括以下步驟: 1)通過化學法製備鋅鋁層板組成的水滑石，洗滌、烘乾、研磨後待用； 2)將高分子基料溶解分散在溶劑水中，控溫在50-60°C攪拌60-120min，加入磷酸二氫銨分散均勻，製得高分子水溶液； 3)將水滑石分散在水中，控溫在55-65°C攪拌30-60min，超聲lOmin，在水溶液中分別加入表面活性劑溶液均勻分散，再加入補強劑均勻分散，製得水滑石水溶液； 4)將水滑石水溶液與高分子水溶液混合，攪拌分散，得複合阻化劑產品。
【文檔編號】E21F5/06GK103711514SQ201310729766
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】丁嚴豔 申請人:杭州電子科技大學