一种煤矿井下防灭火材料及其制备工艺的制作方法

一种煤矿防灭材料及其工艺制作法本发明涉及煤矿全技术领域，尤是涉及一种煤矿下防灭火材料及其备工艺。背技：我国的煤矿开采很大，近年来矿中火、水、瓦斯粉尘等问题层出不，因此煤矿安全生至关重要。其中井火灾是危害程比较大的，不仅浪煤炭资源，严重的危机作业人员的命安全，所以研煤矿井下防灭火技，减少煤矿安全事，意义重大。常的煤矿防灭火技有灌浆、注水、堵、喷洒阻化剂、凝、注泡沫等，不的方法都存在一的优缺点，比如灌，一般是黄泥或水粉煤灰，价格低、无毒而且渗透都很好，但是其流性差，容易堵塞管，且后期凝胶容开裂，失去防灭作用。凝胶防灭火术是一种近年来的点技术，凝胶材有高分子材料、水玻璃等成胶时间短、流变性能适中，以较好地填充碎之间的缝隙，达隔绝氧气的目的，且保水性能好，能降低煤炭表面温，高温下缓慢失，还能吸收大量的量，失水后不容开裂，还具有隔氧气的作用；但其原料比如水玻璃或高分子交联剂、体、引发剂等成高，且前期形成胶时与煤表面附着差，后期高温失后容易收缩，也影响防灭火的效。基于此，为了优防灭火效果，现技术中对复合防火剂进行大量的研。赵建国等在《煤三元复合胶体防火材料的制备与能研究》中用快硬铝酸盐水泥和大掺粉煤灰为骨料，水玻璃为基料，加悬浮剂，制备出元复合胶体防灭火料，材料胶结体初凝时间在1～30min范围内可，并具有良好的早期抗压度；60℃阻化率达90%，70℃80%，80℃不低75%；胶结体内部存在大量凝状的c-s-h凝胶，且与煤灰胶连，结构实具有良好的防灭火效果；但水玻璃的成本比高。中国专利文献（请号2018111265019）公一种煤矿井下防火剂及其制备方法，原料包括量份的：羧甲基维素0.1-10份、减水剂0.1-15份、水滑石2-20份、碳钾0-20份和粉煤灰60-200份。制备骤如下：(1)将配方用量羧甲基纤维素减水剂、水滑石碳酸钾，搅拌均，得到混合物a；(2)将配方用量的粉煤，加入水灰质量为3：1-10：1的水中，搅拌得混合物b，将步骤(1)得的粉状混合物a加入到合物b中，搅拌均匀，到浆料，即为煤矿井下防火剂。该发明制的防灭火剂绿色保、抗阻燃性能优、灭火时能使可燃表面温度迅速降、灭火时间短、火距离长；但是其化性能较弱，在未虑凝胶形成前期以及高温烘烤后的防灭火效果。技实要素：有鉴于此，本发的目的是针对现技术的不足，提一种煤矿井下防灭材料，该防灭火材制备工艺简单，本低廉，能全阶全方位的防灭火，灭火性能优异。为达到上述目的本发明采用以下术方案：一种煤矿井下防火材料，由以下量份数的原料制：海藻酸钠10-12份、羟乙基羧甲基纤素10-12份、粉煤灰3-5份、交剂复合材料15-18份、改性硫酸钙晶须3-5、泡沫稳定剂0.5-1份、发泡1-2份、水150-160份。进一步的，所述泡剂为仲烷基磺钠和松香酸聚氧烯酯按重量比1:1混合而成。进一步的，所述联剂复合材料由下步骤制备而成（1）乳酸、乙酸合均匀后，加入属氯化物，70-80℃搅拌反应1h，得混合液，所述乳酸、酸、金属氯化物摩尔比为2:4:1；（2）将上述混合喷洒在膨润土中充分搅拌，风干粉得产品；所述膨土和混合液的重量为1:8-10。进一步的，所述属氯化物为氯化和氯化锌按重量2:1混合而成。进一步的，所述沫稳定剂由以下量份数的原料制：碳化硅8-12份、玻化微珠6-9份、壬基聚氧乙烯醚1-2份、脂肪酸聚乙单酯1-2份、水16-25份。进一步的，所述化硅的粒径为5-10μm和20-30μm各占50%，所述玻微珠的粒径为0.1-0.2mm。进一步的，所述性硫酸钙晶须是以下步骤制备而：十水合四硼酸钠磷酸三辛酯混合均后，逐滴滴入硝锌溶液，70-80℃搅拌1h，调节ph值为8.0，加入硫酸钙须，搅拌反应7-8h，过滤水洗至中性，低干燥，得产品；所述十水合硼酸钠、磷酸三酯、硝酸锌、硫钙晶须重量比为2：1：4：8-10。一种煤矿井下防火材料的制备工，包括以下步骤（1）海藻酸钠、乙基羧甲基纤维、粉煤灰和一半水拌混合15-20min；（2）泡沫稳定剂发泡剂以及三分一水高速搅拌15-20min，然后将与剩余原料一起加入骤（1）的混合物中，搅拌均，得产品。本发明的有益效是：1、本申请公开的灭火材料属于合凝胶防灭火材，采用高分子材、粉煤灰、交联剂复合料、硫酸钙晶须发泡剂等混合制而成，原料成本低制备工艺简单，反条件温和，各种料协同作用，全位进行防灭火，最制备的防灭火材料化性能优异，凝热稳定高，防灭效果显著。2、其中海藻酸钠羟乙基羧甲基维素和粉煤灰，料来源广泛，成低廉，经济环保。海藻钠、羟乙基羧甲纤维素与金属离配位交联条件很温，工艺简单，适合规模生产。海藻钠分子由古罗糖酸糖单元和甘露糖酸糖单元组成，金离子可以通过配键与古罗糖醛酸单元和甘露糖醛酸交联成网络结构；羟乙基羧甲基纤素上有大量的羟以及羧酸根，不仅与金属离子通过氢物理交联，其羧根与金属离子还化学交联，形成网凝胶结构；海藻酸、羟乙基羧甲基维素以及金属离能够相互形成互穿凝胶网络结构，其水性好机械性能异，能够大大提高本申请灭火效果。而其中的粉煤灰主成分是二氧化硅在水化的过程中胶体形成多种化学，增加凝胶体系的械性能，而且粉灰与煤炭的粘附比较强，更容易下到煤炭表面。3、其中的金属交剂采用交联剂合材料，由于不的金属交联剂适的水解聚合速度不相同其成胶的时间也同，而且矿井用灭火材料需要管道送，因此在需将成胶时间控制在理的范围，因此申请中的金属交联为两种金属有机铝有机锌的复合交剂，有机铝和有锌水解聚合的速度一样，而且其与羧之间的交联有协竞争，将其复合用能均匀成胶速度增强凝胶的致密性强度；而为了延其成胶时间，采乳酸、乙酸与锌铝成有机金属交联剂络合稳定性高，胶速度稳定，制的凝胶机械性能更。为了增加交联剂缓释效果，采用润土负载金属交剂，其中膨润土具很大的比表面积和富的微孔结构，吸附金属交联剂在溶胀过程中再慢缓释出来，能够延凝胶形成时间。4、由于高分子凝是覆盖在煤炭面后开始成胶，此需考虑其成胶对煤炭的防灭火效果，且在后期高温烘是，凝胶逐渐失也会有一定程度的缩，基于次，一面本申请中的膨土和粉煤灰协同散在凝胶中，其一增加凝胶的致密性其二增加胶体与表面的粘附性，凝胶成胶前位于下的粉煤灰会粘附在炭表面，隔绝氧。其三，本申请还添加有发泡剂，量的泡沫覆盖在煤表面，在前期起隔热隔绝氧气的用。本申请的发泡还复配有泡沫稳定，能够增加成泡稳定性和持久性具体机理为：泡沫定剂中添加碳化硅粒和玻化微珠，粉煤灰相容性比较好，而且其容不同，粒径不同，能够成错落分布的空架构，气泡外壁匀粘附在碳化硅微和玻化微珠表面，易合并扩散坍塌液膜分布比较均，不容易破裂，极的延缓了泡沫的破的速度，增加了沫的稳定性，大提高灭火效率。5、在考虑后期凝受热收缩的问，本申请中添加硫酸钙晶须，其匀分散在凝胶体系中，成网络结构，增凝胶的韧性和机性能。而且本申请硫酸钙晶须上负载硼酸锌，其分散凝胶体系中，高吸热分解，释放出蒸气、氧化硼等，降低煤炭表面温，而且其产物氧硼在300℃以上开始软化之后会熔融覆在煤炭表面，进步起到隔离防灭的作用。具体实施方式下面对本发明的施例作详细说明本实施例在以本明技术方案为前提进行实施，给出详的实施方式和具的操作过程，但发明的保护范围不于下述的实施例。实施例1一种煤矿井下防火材料，由以下量份数的原料制：海藻酸钠10份、羟乙基羧甲基纤维素12份粉煤灰3份、交剂复合材料15份、改硫酸钙晶须3份、泡沫稳定0.5份、发泡剂1份、水150份其中发泡剂为仲基磺酸钠和松香聚氧乙烯酯按重比1:1混合而成。交联剂复合材料以下步骤制备而：（1）乳酸、乙酸合均匀后，加入属氯化物，70-80℃搅拌反应1h，得混合液，所述乳酸、酸、金属氯化物摩尔比为2:4:1；（2）将上述混合喷洒在膨润土中充分搅拌，风干粉后得产品；所述润土和混合液的重比为1:8。金属氯化物为氯铝和氯化锌按重比2:1混合而成。泡沫稳定剂由以重量份数的原料成：碳化硅8份、玻化微珠9份壬基酚聚氧乙烯醚1份、肪酸聚氧乙单酯2份、水16份。碳化硅的粒径为5-10和20-30μm各占50%，玻化微珠粒径为0.1-0.2mm。改性硫酸钙晶须由以下步骤制备成：十水合四硼钠和磷酸三辛酯混均匀后，逐滴滴入酸锌溶液，70-80℃搅拌1h，节ph值为8.0加入硫酸钙晶须，搅拌反应7-8h，过滤后水洗至中，低温干燥，得品；十水合四硼钠、磷酸三辛酯硝酸锌、硫酸钙须重量比为2：1：4：8，硫酸钙晶的直径为3-5μm，度为20-40μm。上述煤矿井下防火材料的制备方，包括以下步骤（1）海藻酸钠、乙基羧甲基纤维、粉煤灰和一半水拌混合15-20min；（2）泡沫稳定剂发泡剂以及三分一水高速搅拌15-20min，然后将与剩余原料一起加入骤（1）的混合物中，搅拌均，得产品。实施例2一种煤矿井下防火材料，由以下量份数的原料制：海藻酸钠10.5份、羟乙基羧甲基纤维11.5份、粉煤灰3.5份、交剂复合材料16份、改硫酸钙晶须3.5份、泡稳定剂0.6份、发泡剂1.2份、水152份其中发泡剂为仲基磺酸钠和松香聚氧乙烯酯按重比1:1混合而成。交联剂复合材料以下步骤制备而：（1）乳酸、乙酸合均匀后，加入属氯化物，70-80℃搅拌反应1h，得混合液，所述乳酸、酸、金属氯化物摩尔比为2:4:1；（2）将上述混合喷洒在膨润土中充分搅拌，风干粉后得产品；所述润土和混合液的重比为1:8.5。金属氯化物为氯铝和氯化锌按重比2:1混合而成。泡沫稳定剂由以重量份数的原料成：碳化硅9份、玻化微珠8份壬基酚聚氧乙烯醚1.2份脂肪酸聚氧乙单1.8份、水18份。碳化硅的粒径为5-10和20-30μm各占50%，玻化微珠粒径为0.1-0.2mm。改性硫酸钙晶须由以下步骤制备成：十水合四硼钠和磷酸三辛酯混均匀后，逐滴滴入酸锌溶液，70-80℃搅拌1h，节ph值为8.0加入硫酸钙晶须，搅拌反应7-8h，过滤后水洗至中，低温干燥，得品；所述十水合硼酸钠、磷酸三酯、硝酸锌、硫钙晶须重量比为2：1：4：8.5。实施例3一种煤矿井下防火材料，由以下量份数的原料制：海藻酸钠11份、羟乙基羧甲基纤维素11份粉煤灰4份、交剂复合材料17份、改硫酸钙晶须4份、泡沫稳定0.8份、发泡剂1.5份、155份。其中发泡剂为仲基磺酸钠和松香聚氧乙烯酯按重比1:1混合而成。交联剂复合材料以下步骤制备而：（1）乳酸、乙酸合均匀后，加入属氯化物，70-80℃搅拌反应1h，得混合液，所述乳酸、酸、金属氯化物摩尔比为2:4:1；（2）将上述混合喷洒在膨润土中充分搅拌，风干粉后得产品；所述润土和混合液的重比为1:9。金属氯化物为氯铝和氯化锌按重比2:1混合而成。泡沫稳定剂由以重量份数的原料成：碳化硅10份、玻化微珠7份、壬基酚聚氧乙烯醚1.5份脂肪酸聚氧乙单1.5份、水20份。碳化硅的粒径为5-10μm和20-30各占50%，所述玻化珠的粒径为0.1-0.2mm。改性硫酸钙晶须由以下步骤制备成：十水合四硼钠和磷酸三辛酯混均匀后，逐滴滴入酸锌溶液，70-80℃搅拌1h，节ph值为8.0加入硫酸钙晶须，搅拌反应7-8h，过滤后水洗至中，低温干燥，得品；所述十水合硼酸钠、磷酸三酯、硝酸锌、硫钙晶须重量比为2：1：4：9。实施例4一种煤矿井下防火材料，由以下量份数的原料制：海藻酸钠11.5份、羟乙基羧甲基纤维10.5份、粉煤灰4.5份、交剂复合材料17.5份、性硫酸钙晶须4.5份、沫稳定剂0.9份、发泡剂1.8份、水158份。其中发泡剂为仲基磺酸钠和松香聚氧乙烯酯按重比1:1混合而成。交联剂复合材料以下步骤制备而：（1）乳酸、乙酸合均匀后，加入属氯化物，70-80℃搅拌反应1h，得混合液，所述乳酸、酸、金属氯化物摩尔比为2:4:1；（2）将上述混合喷洒在膨润土中充分搅拌，风干粉后得产品；所述润土和混合液的重比为1:9.5。金属氯化物为氯铝和氯化锌按重比2:1混合而成。泡沫稳定剂由以重量份数的原料成：碳化硅11份、玻化微珠7.5份、壬基酚聚氧乙烯醚1.8、脂肪酸聚氧乙酯1.2份、水22份。碳化硅的粒径为5-10和20-30μm各占50%，所述玻化珠的粒径为0.1-0.2mm。改性硫酸钙晶须由以下步骤制备成：十水合四硼钠和磷酸三辛酯混均匀后，逐滴滴入酸锌溶液，70-80℃搅拌1h，节ph值为8.0加入硫酸钙晶须，搅拌反应7-8h，过滤后水洗至中，低温干燥，得品；所述十水合硼酸钠、磷酸三酯、硝酸锌、硫钙晶须重量比为2：1：4：9.5。实施例5一种煤矿井下防火材料，由以下量份数的原料制：海藻酸钠12份、羟乙基羧甲基纤维素10份粉煤灰5份、交剂复合材料18份、改硫酸钙晶须5份、泡沫稳定1份、发泡剂2份、水160份。其中发泡剂为仲基磺酸钠和松香聚氧乙烯酯按重比1:1混合而成。交联剂复合材料以下步骤制备而：（1）乳酸、乙酸合均匀后，加入属氯化物，70-80℃搅拌反应1h，得混合液，所述乳酸、酸、金属氯化物摩尔比为2:4:1；（2）将上述混合喷洒在膨润土中充分搅拌，风干粉后得产品；所述润土和混合液的重比为1:10。金属氯化物为氯铝和氯化锌按重比2:1混合而成。泡沫稳定剂由以重量份数的原料成：碳化硅12份、玻化微珠6份、壬基酚聚氧乙烯醚2份、肪酸聚氧乙单酯1份、水25份。碳化硅的粒径为5-10μm和20-各占50%，所述玻化珠的粒径为0.1-0.2mm。改性硫酸钙晶须由以下步骤制备成：十水合四硼钠和磷酸三辛酯混均匀后，逐滴滴入酸锌溶液，70-80℃搅拌1h，节ph值为8.0加入硫酸钙晶须，搅拌反应7-8h，过滤后水洗至中，低温干燥，得品；所述十水合硼酸钠、磷酸三酯、硝酸锌、硫钙晶须重量比为2：1：4：10。性能检测检测本申请实施1-5制备的防灭火材料的化性能、热稳定能和抗压强度；其中阻化性参照mt/t700-1997《煤矿火用阻化剂通用技条件》测试煤温100℃时的化率；抗压强度检将材料制备成70*70*70mm的试样养护6h，检测其抗强度。检测实施2中防灭火材料的热稳定，具体方法是：100g凝胶和同量水分别置于恒干燥箱中匀速升，升温范围为80～180℃，分别检测失重率。表1性能检测数据表2防灭火材料的稳定性能测试本申请实施例1-5备的凝胶在30min粘度不再变，能够满足煤矿下防灭火的需求。其阻性能为72.5-76.6%，能有抑制煤炭的氧化进和co的释放，而且综合表中不同温度的胶失水率，可以出凝胶在180℃时凝胶失水率为40.5%，明本申请制备的防火材料的热稳定能优异，固水和保作用强，而且凝强度高，防灭火能优异。最后说明的是，上实施例仅用以明本发明的技术案而非限制，本领普通技术人员对本明的技术方案所的其他修改或者同替换，只要不脱本发明技术方案的神和范围，均应盖在本发明的权要求范围当中。技特：1.一种煤矿井防灭火材料，其征在于：由以下重份数的原料制成海藻酸钠10-12份、羟基羧甲基纤维素10-12份、粉煤灰3-5份交联剂复合材料15-18份、改性酸钙晶须3-5份、泡沫稳定剂0.5-1份、发泡剂1-2份、水150-160份。2.根据权利要1所述的一种煤井下防灭火材料，特征在于：所述泡剂为仲烷基磺酸钠松香酸聚氧乙烯按重量比1:1混合而成。3.根据权利要1所述的一种煤井下防灭火材料，特征在于：所述联剂复合材料由以下骤制备而成：（1）乳酸、乙酸合均匀后，加入属氯化物，70-80℃搅拌反应1h，得混合液，所述乳酸、酸、金属氯化物摩尔比为2:4:1；（2）将上述混合喷洒在膨润土中充分搅拌，风干粉得产品；所述膨土和混合液的重量为1:8-10。4.根据权利要3所述的一种煤井下防灭火材料，特征在于：所