本發(fā)明屬于防止煤自燃的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

煤的自燃火災(zāi)一直威脅著煤炭生產(chǎn)和儲(chǔ)存的安全，影響了開采效率，甚至引發(fā)瓦斯爆炸或井下火災(zāi)，嚴(yán)重威脅著礦井和礦工的人身安全。煤層自燃著火的主要原因是煤層中破碎煤體存在裂隙，空氣中的氧氣隨裂隙進(jìn)入煤層與煤反應(yīng)放出熱量，熱量積聚至著火點(diǎn)即發(fā)生自燃。因此，阻止煤氧接觸，就能使煤氧復(fù)合放熱量小于煤巖體向周圍巖體的散熱量，從而使煤溫不斷下降，最終實(shí)現(xiàn)防止煤自燃發(fā)生。

預(yù)防性灌漿是防止煤自燃發(fā)火的一項(xiàng)傳統(tǒng)的、有效的、穩(wěn)定可靠的重要措施，在煤礦中得到普遍應(yīng)用。例如發(fā)明專利201210526943.9公開的基于煤低溫氧化機(jī)理的防治煤炭自燃的復(fù)合阻化劑，是根據(jù)煤炭氧化自燃時(shí)活性基團(tuán)的不同反應(yīng)活性而獲得的一種針對(duì)性復(fù)合阻化劑。井下自燃火災(zāi)通常處于工作面或巷道頂部較高部位，水或泥漿不能滯留在頂部包裹火區(qū)；另外，泥漿脫水量大、施工量大、附壁性差。無機(jī)鹽類阻化劑主要為氯化鈣、氯化鎂等水溶液，可通過噴灑、壓注或霧化的形式附著在易被氧化的煤體表面形成含水液膜，惰化媒體表面、阻止煤氧接觸；但當(dāng)煤體溫度升高使阻化劑吸收的水份蒸發(fā)，其阻化效果消失，且阻化劑會(huì)催化煤氧復(fù)合速度。凝膠類阻化劑可在煤體表面形成阻隔膜，隔絕煤體與空氣中氧氣的氧化反應(yīng)，達(dá)到阻化效果；但水玻璃凝膠阻化劑具有用量大、體積收縮大、干燥后易開裂等缺點(diǎn)，有機(jī)凝膠阻化劑往往熱穩(wěn)定性差、易燃燒且成本較高。聚氨酯、酚醛樹脂、脲醛樹脂等封堵劑對(duì)阻隔煤體氧化也具有良好效果，但其成本高、操作復(fù)雜、原料有腐蝕性及污染環(huán)境。因此，研究開發(fā)一種不易受溫度影響，阻化效果極佳的復(fù)合阻化劑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對(duì)傳統(tǒng)的無機(jī)鹽類阻化劑易受溫度的影響，煤體溫度升高易使阻化劑吸收的水分蒸發(fā)，影響阻化效果，且阻化劑會(huì)催化煤氧復(fù)合速度的缺陷，提供了一種防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案：

1.一種防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑的制備方法，其特征在于具體制備步驟為：

（1）取鈉基蒙脫土加入去離子水中超聲分散30～40min，再加入三氯化鐵，攪拌反應(yīng)15～20h，過濾得濾渣，將濾渣水洗干燥后粉碎過篩，得鐵基蒙脫土；

（2）取鐵基蒙脫土加入去離子水中，在70～80℃下攪拌30～40min，再加入十六烷基三甲基溴化銨，反應(yīng)1～2h，離心分離得沉淀，將沉淀水洗干燥后過篩，得改性鐵基蒙脫土；

（3）取還原鐵粉、石墨粉、銅粉球磨6～10h，得鐵基合金粉末，將鐵基合金粉末、改性鐵基蒙脫土、氯化鎂混合均勻后加入去離子水中攪拌1～2h，得混合液；

（4）取羧甲基纖維素加入乙酸乙酯中混合均勻后加入混合液中，攪拌10～12min后，再加入明膠、吐溫-80，攪拌1～2h得防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑。

步驟（1）所述的鈉基蒙脫土與去離子水的質(zhì)量比為0.10～0.16。

步驟（1）所述的三氯化鐵的質(zhì)量為鈉基蒙脫土質(zhì)量的15～30%。

步驟（2）所述的十六烷基三甲基溴化銨的質(zhì)量為鐵基蒙脫土質(zhì)量的25～60%。

步驟（3）所述的還原鐵粉、石墨粉、銅粉為56～84重量份還原鐵粉，1.2～1.8重量份石墨粉，1.6～2.4重量份銅粉。

步驟（3）所述的鐵基合金粉末、改性鐵基蒙脫土、氯化鎂為45～60重量份鐵基合金粉末，18～24重量份改性鐵基蒙脫土，4.5～6.0重量份氯化鎂。

步驟（4）所述的羧甲基纖維素、乙酸乙酯、明膠、吐溫-80為6～8重量份羧甲基纖維素，10～18重量份乙酸乙酯，7.5～10.0重量份明膠，9～12重量份吐溫-80。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：本發(fā)明以鈉基蒙脫土為原料，經(jīng)超聲分散后與三氯化鐵進(jìn)行離子交換，再以十六烷基三甲基溴化銨為插層劑，擴(kuò)大蒙脫土的層間距的同時(shí)制得高分散性的改性鐵基蒙脫土，接著將還原鐵粉、石墨粉和銅粉球磨合金化，通過壓力作用物理結(jié)合，共同構(gòu)成短接的腐蝕微電池，可吸收空氣中的游離氧，再將其與氯化鎂負(fù)載在改性鐵基蒙脫土上，最后與羧甲基纖維素、乙酸乙酯、明膠等復(fù)配，制得防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑，本發(fā)明所得的防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑能深入煤炭孔隙中，消耗周圍環(huán)境中氧氣，再利用其吸水性降低煤體溫度，并減少煤與氧氣的接觸，降低煤炭自燃的可能性。本發(fā)明制備的防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑受溫度影響小，能有效防治煤炭自燃。

具體實(shí)施方式

為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。

稱取60～80g鈉基蒙脫土，加入500～600ml去離子水中，以500w超聲波超聲分散30～40min，再加入12～18g三氯化鐵，以300～400r/min攪拌15～20h，隨后過濾，用去離子水洗滌濾渣3～5次，再將濾渣置于干燥箱中，在60～70℃下干燥20～24h，冷卻至室溫后裝入粉碎機(jī)中粉碎，過200目篩，得鐵基蒙脫土；稱取50～75g鐵基蒙脫土加入500～600ml去離子水中，在70～80℃恒溫水浴下，以300～400r/min攪拌30～40min，再加入20～30g十六烷基三甲基溴化銨，繼續(xù)攪拌1～2h，隨后裝入離心機(jī)中，以5000～6000r/min離心分離10～15min，得沉淀，用去離子水洗滌沉淀3～5次后，將沉淀置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，冷卻至室溫后裝入粉碎機(jī)中粉碎，過200目篩，得改性鐵基蒙脫土；稱取56～84g還原鐵粉，1.2～1.8g石墨粉，裝入球磨機(jī)中，以400～500r/min球磨4～5h，再加入1.6～2.4g銅粉，繼續(xù)球磨4～5h，過200目篩，得鐵基合金粉末，將45～60g鐵基合金粉末，18～24g改性鐵基蒙脫土，4.5～6.0g氯化鎂混合均勻后加入300～500ml去離子水中，以300～400r/min攪拌1～2h，得混合液；稱取6～8g羧甲基纖維素，加入12～18ml乙酸乙酯中，以300～400r/min攪拌至羧甲基纖維素完全溶解，再加入混合液，繼續(xù)攪拌10～12min，隨后加入7.5～10.0g明膠，9～12ml吐溫-80，以1000～1200r/min攪拌1～2h后出料，得防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑。

實(shí)例1

稱取60g鈉基蒙脫土，加入500ml去離子水中，以500w超聲波超聲分散30min，再加入12g三氯化鐵，以300r/min攪拌15h，隨后過濾，用去離子水洗滌濾渣3次，再將濾渣置于干燥箱中，在60℃下干燥20h，冷卻至室溫后裝入粉碎機(jī)中粉碎，過200目篩，得鐵基蒙脫土；稱取50g鐵基蒙脫土加入500ml去離子水中，在70℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌30min，再加入20g十六烷基三甲基溴化銨，繼續(xù)攪拌1h，隨后裝入離心機(jī)中，以5000r/min離心分離10min，得沉淀，用去離子水洗滌沉淀3次后，將沉淀置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，冷卻至室溫后裝入粉碎機(jī)中粉碎，過200目篩，得改性鐵基蒙脫土；稱取56g還原鐵粉，1.2g石墨粉，裝入球磨機(jī)中，以400r/min球磨4h，再加入1.6g銅粉，繼續(xù)球磨4h，過200目篩，得鐵基合金粉末，將45g鐵基合金粉末，18g改性鐵基蒙脫土，4.5g氯化鎂混合均勻后加入300ml去離子水中，以300r/min攪拌1h，得混合液；稱取6g羧甲基纖維素，加入12ml乙酸乙酯中，以300r/min攪拌至羧甲基纖維素完全溶解，再加入混合液，繼續(xù)攪拌10min，隨后加入7.5g明膠，9ml吐溫-80，以1000r/min攪拌1h后出料，得防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑。

將本發(fā)明所得的防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑裝入噴槍中，在噴槍壓力為0.8mpa下，將其均勻噴覆于煤炭表面，噴覆量為煤炭的2.7‰，待噴灑完成后，在室溫下靜置固化3h即可，經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明所得的防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑的平均阻化率由67%提高至74%，可使煤炭的臨界溫度由98℃提高至108℃，干裂溫度由127℃提高至135℃。

實(shí)例2

稱取80g鈉基蒙脫土，加入600ml去離子水中，以500w超聲波超聲分散40min，再加入18g三氯化鐵，以400r/min攪拌20h，隨后過濾，用去離子水洗滌濾渣5次，再將濾渣置于干燥箱中，在70℃下干燥24h，冷卻至室溫后裝入粉碎機(jī)中粉碎，過200目篩，得鐵基蒙脫土；稱取75g鐵基蒙脫土加入600ml去離子水中，在80℃恒溫水浴下，以400r/min攪拌40min，再加入30g十六烷基三甲基溴化銨，繼續(xù)攪拌2h，隨后裝入離心機(jī)中，以6000r/min離心分離15min，得沉淀，用去離子水洗滌沉淀5次后，將沉淀置于干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，冷卻至室溫后裝入粉碎機(jī)中粉碎，過200目篩，得改性鐵基蒙脫土；稱取84g還原鐵粉，1.8g石墨粉，裝入球磨機(jī)中，以500r/min球磨5h，再加入2.4g銅粉，繼續(xù)球磨5h，過200目篩，得鐵基合金粉末，將60g鐵基合金粉末，24g改性鐵基蒙脫土，6.0g氯化鎂混合均勻后加入500ml去離子水中，以400r/min攪拌2h，得混合液；稱取8g羧甲基纖維素，加入18ml乙酸乙酯中，以400r/min攪拌至羧甲基纖維素完全溶解，再加入混合液，繼續(xù)攪拌12min，隨后加入10.0g明膠，12ml吐溫-80，以1200r/min攪拌2h后出料，得防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑。

將本發(fā)明所得的防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑裝入噴槍中，在噴槍壓力為2.5mpa下，將其均勻噴覆于煤炭表面，噴覆量為煤炭的4.9‰，待噴灑完成后，在室溫下靜置固化5h即可，經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明所得的防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑的平均阻化率由71%提高至76%，可使煤炭的臨界溫度由105℃提高至112℃，干裂溫度由133℃提高至139℃。

實(shí)例3

稱取70g鈉基蒙脫土，加入550ml去離子水中，以500w超聲波超聲分散35min，再加入15g三氯化鐵，以350r/min攪拌18h，隨后過濾，用去離子水洗滌濾渣4次，再將濾渣置于干燥箱中，在65℃下干燥22h，冷卻至室溫后裝入粉碎機(jī)中粉碎，過200目篩，得鐵基蒙脫土；稱取63g鐵基蒙脫土加入550ml去離子水中，在75℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌35min，再加入25g十六烷基三甲基溴化銨，繼續(xù)攪拌1.5h，隨后裝入離心機(jī)中，以5500r/min離心分離12min，得沉淀，用去離子水洗滌沉淀4次后，將沉淀置于干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，冷卻至室溫后裝入粉碎機(jī)中粉碎，過200目篩，得改性鐵基蒙脫土；稱取70g還原鐵粉，1.5g石墨粉，裝入球磨機(jī)中，以450r/min球磨4.5h，再加入2.0g銅粉，繼續(xù)球磨4.5h，過200目篩，得鐵基合金粉末，將52g鐵基合金粉末，21g改性鐵基蒙脫土，5.2g氯化鎂混合均勻后加入400ml去離子水中，以350r/min攪拌1.5h，得混合液；稱取7g羧甲基纖維素，加入15ml乙酸乙酯中，以350r/min攪拌至羧甲基纖維素完全溶解，再加入混合液，繼續(xù)攪拌11min，隨后加入8.8g明膠，11ml吐溫-80，以1100r/min攪拌1.5h后出料，得防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑。

將本發(fā)明所得的防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑裝入噴槍中，在噴槍壓力為1.7mpa下，將其均勻噴覆于煤炭表面，噴覆量為煤炭的3.8‰，待噴灑完成后，在室溫下靜置固化4h即可，經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明所得的防治煤炭自燃用復(fù)合阻化劑的平均阻化率由69%提高至75%，可使煤炭的臨界溫度由101℃提高至110℃，干裂溫度由130℃提高至137℃。