本發(fā)明屬于防止煤炭自燃的阻化劑領(lǐng)域，具體涉及一種防止煤炭自燃用組合阻化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
煤自燃災(zāi)害是煤礦開采以及煤儲存運(yùn)輸中急需解決的安全問題之一。目前，阻化劑防滅火技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)外煤礦自燃火災(zāi)防治的一項基本技術(shù)，并獲得較廣泛使用。阻化劑是一種阻止煤炭氧化自燃的化學(xué)物質(zhì)，又稱阻氧劑。阻化劑防滅火是利用某些阻化劑噴灑于采空區(qū)或壓注入煤體之內(nèi)以抑制或延緩煤的氧化過程，達(dá)到防止煤炭自燃的目的。
目前，國內(nèi)外主要采用灌漿、注惰氣、噴灑鹽類阻化劑溶液、注凝膠或高分子固化泡沫等技術(shù)來防治煤自燃。這類阻化劑的阻化機(jī)理主要是物理阻化，其中鹵鹽阻化劑具有很強(qiáng)的吸水性，能使煤長期處于潮濕狀態(tài)，或形成水膜層隔絕氧氣，同時水汽化時吸熱降溫，減小了煤堆的升溫速率，從而在一定程度上抑制了煤的自燃；水玻璃和高聚物膠體的作用機(jī)理主要是通過隔絕空氣、封堵漏風(fēng)、增加煤的外在水份，吸收熱量，降低煤溫等，達(dá)到抑制煤氧化發(fā)展的目的?？傮w來說，這些阻化劑對煤的阻化作用是通過隔絕煤氧接觸或保水保濕來達(dá)到阻化效果的，它們對煤炭的主要阻化作用來自于物理作用，只發(fā)生少量化學(xué)反應(yīng)或不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此為物理阻化劑。物理阻化劑改變的只是煤及其環(huán)境的物理條件，不能從根本上消除煤自燃的危險，隨著阻化劑的消耗流失，其阻化效果也逐漸消失，因此這類阻化劑存在阻化效果差、阻化衰退期短等缺點(diǎn)。
相對而言，化學(xué)阻化劑通過破壞或減少煤體中反應(yīng)活化能較低的結(jié)構(gòu)防止煤自燃。這種阻化通過改變煤表面活性官能團(tuán)的氧化反應(yīng)歷程或控制自由基反應(yīng)而進(jìn)行，從內(nèi)在本質(zhì)上影響了煤的氧化，只要目標(biāo)煤體沒有改變，化學(xué)阻化劑的阻化效果就一直存在，防滅火效果不隨外在條件改變而發(fā)生改變，因此阻化效果優(yōu)于物理阻化劑。目前主要使用的化學(xué)阻化劑為強(qiáng)氧化劑，其主要作用是使煤中的活性基團(tuán)被氧化而失去氧化性，降低煤的自燃傾向性。但是，利用強(qiáng)氧化劑作為化學(xué)阻化劑阻止煤氧化存在一定的缺陷：氧化反應(yīng)過程是放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的反應(yīng)熱如果不及時疏散，將會使煤體的反應(yīng)熱迅速升高；氧化劑具有較大的火災(zāi)危險性，如高錳酸鉀遇高溫以及與有機(jī)物、酸類接觸，就能夠引起著火爆炸；而過氧化尿素也屬于強(qiáng)氧化性的易燃易爆物品。③這些氧化劑多為具有腐蝕性和刺激性的化學(xué)物質(zhì)，因此在使用時，勢必會有一定的不安全性。
此外，還有文獻(xiàn)報道采用Na3PO4阻化煙煤氧化，認(rèn)為Na3PO4可以促進(jìn)煤中的羥基反應(yīng)生成較穩(wěn)定的醚鍵，從而失去活性，達(dá)到阻化的目的。然而，磷酸鈉在干燥的空氣中就易潮解風(fēng)化，生成磷酸二氫鈉和磷酸氫鈉，在水中幾乎完全分解為磷酸氫二鈉和氫氧化鈉，這給現(xiàn)場的使用帶來了極大的困難。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種防止煤炭自燃用復(fù)合阻化劑及其制備方法，該阻化劑綠色環(huán)保，有效地阻止煤炭自燃。
為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
一種防止煤炭自燃用復(fù)合阻化劑，包括聚丙烯酸高吸水樹脂、維生素C和水，所述聚丙烯酸高吸水樹脂、維生素C混合物的質(zhì)量百分濃度為10-15%。
作為改進(jìn)的是，所述聚丙烯高吸水樹脂與維生素的混合物的質(zhì)量百分濃度為10%。
作為改進(jìn)的是，所述聚丙烯酸高吸水樹脂為聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水樹脂。
作為進(jìn)一步改進(jìn)的是，所述聚丙烯高吸水樹脂與維生素C的質(zhì)量比為1:3-5。
上述防止煤炭自燃用復(fù)合阻化劑的制備方法，包括以下步驟：將聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水樹脂和維生素C混合均勻后，將其浸泡在水中浸泡10 小時后烘干并粉碎，再與水混合即得復(fù)合阻化劑。
作為改進(jìn)的是，烘干溫度為80℃，粉碎的目數(shù)為40-60 目。
維生素C是一種酸性多羥基化合物，能夠抑制煤表面含量較豐富且較活潑的甲基、亞甲基以及羥基的氧化。同時，維生素C主要來源于水果和蔬菜，還是一些高等動物和少數(shù)生物的必需的營養(yǎng)素。
聚丙烯酸高吸水樹脂是一種接枝有羧基等親水基團(tuán)的，并具有一定的交聯(lián)度的水溶性高分子聚合物，能夠吸水空氣中的水分，并能夠形成阻化保護(hù)膜覆蓋于煤體表面，起到保水隔氧的作用。
有益效果
本發(fā)明的復(fù)合阻化劑綠色、經(jīng)濟(jì)，性質(zhì)穩(wěn)定，使用簡單。在開采礦區(qū)、采空區(qū)以及儲煤倉噴灑該復(fù)合阻化劑，能在煤體表面形成一層阻化保護(hù)膜，而其中的維生素C能夠均勻分布于該阻化膜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，能夠有效地抑制煤表面的甲基、亞甲基和羥基的氧化，從而抑制煤的氧化。
具體實施方式
實施例1
一種防止煤炭自燃用復(fù)合阻化劑，包括聚丙烯酸高吸水樹脂、維生素C和水，所述聚丙烯-丙烯酰胺高吸水樹脂與維生素C混合物的質(zhì)量百分濃度為10%，所述聚丙烯-丙烯酰胺高吸水樹脂與維生素C的質(zhì)量比為1:5。
上述防止煤炭自燃自燃用復(fù)合阻化劑的制備方法，包括以下步驟：按聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水樹脂和維生素C混合均勻后，將混合物在水中浸泡10 小時后于80 oC烘干、粉碎，再與水混合即得復(fù)合阻化劑。
對本發(fā)明方法制備的復(fù)合阻化劑進(jìn)行效果測試：
1.采用程序升溫模擬煤自燃過程，測得經(jīng)復(fù)合阻化劑溶液處理后的煤樣的交叉點(diǎn)溫度比未經(jīng)處理的煤樣的交叉點(diǎn)溫度增高20℃以上，同時70℃耗氧量也較原煤顯著降低。
2.利用CO產(chǎn)生量的阻化率測定方法測得阻化率達(dá)到85%以上。
3.采用原位紅外光譜測試了阻化前后的煤中甲基、亞甲基以及羥基隨著時間的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即本發(fā)明復(fù)合阻化劑在高于100℃的情況下可以顯著減慢煤中的甲基、亞甲基和羥基的氧化，甚至使其惰化，從而阻止煤的氧化。
實施例2
一種防止煤炭自燃用復(fù)合阻化劑，包括聚丙烯酸高吸水樹脂、維生素C和水，所述聚丙烯高吸水樹脂與維生素C混合物的質(zhì)量百分濃度為10%，所述聚丙烯高吸水樹脂與維生素C的質(zhì)量比為1:3。
上述防止煤炭自燃用復(fù)合阻化劑的制備方法，同實施例1。對本發(fā)明方法制備的復(fù)合阻化劑進(jìn)行效果測試：
1.采用程序升溫模擬煤自燃過程，測得經(jīng)復(fù)合阻化劑溶液處理后的煤樣的交叉點(diǎn)溫度比未經(jīng)處理的煤樣的交叉點(diǎn)溫度增高10℃以上，同時70℃耗氧量也較原煤顯著降低，然而與聚丙烯酸高吸水樹脂和維生素C混合比例為1:5的復(fù)合阻化劑相比，其交叉點(diǎn)溫度降低，70℃耗氧量也升高。
2.利用CO產(chǎn)生量的阻化率測定方法測得阻化率達(dá)到75%以上。
從上述結(jié)果可以看出，本發(fā)明復(fù)合阻化劑綠色、經(jīng)濟(jì)，性質(zhì)穩(wěn)定，使用簡單，具有良好的市場前景。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書其等效物界定。