一種煤基發(fā)熱劑制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤基發(fā)熱劑制備方法，屬于材料科學與新能源交叉領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在礦山開采、巖石斷裂、橋梁拆除等領(lǐng)域離不開裂石產(chǎn)品?，F(xiàn)有裂石產(chǎn)品主要分為工業(yè)炸藥和裂石劑兩種。眾所周知，工業(yè)炸藥使用過程中存在很大的安全隱患，且裂石過程中可控性較差；裂石劑多為靜態(tài)裂石劑，多存在著裂石速度極其緩慢、裂石效率低、環(huán)境污染大等缺點。研宄表明，巖石在被短時間加熱的情況下受熱膨脹等外力做功，可以實現(xiàn)巖石較易快速破裂，具有高熱值同時能夠產(chǎn)生一定量膨脹氣體的發(fā)熱劑在裂石領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。
[0003]發(fā)熱劑是能夠產(chǎn)生熱量的混合物，目前發(fā)熱劑的組成多為金屬及金屬氧化物為主要組分，燃燒起始溫度高、氣體產(chǎn)生量少甚至無氣體產(chǎn)生，主要用于食品加熱、鋼鐵冶金等領(lǐng)域，在其它領(lǐng)域很少有所應(yīng)用。例如所報道的一種高性能發(fā)熱劑，其組成為金屬鋁粉、硅鈣氧化物、石墨、三氧化二鐵、稀土氧化物[一種高性能發(fā)熱劑的制備方法，申請?zhí)?CN201010227148.0]，燃燒開始溫度在500°C以上，該類發(fā)熱劑適用于鋼鐵冶煉，無法適用于裂石領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有發(fā)熱劑不適用于巖石開裂的問題，提供的一種煤基發(fā)熱劑制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0006]一種煤基發(fā)熱劑制備方法，具體步驟如下:
[0007]步驟一、將粒徑為I?100 μ m的煤粉、氧化劑與催化劑粉末，混合均勻，得到混合粉；煤粉、氧化劑粉末、催化劑粉末質(zhì)量比為(30?60): (25?55): (2?15);
[0008]步驟二、向步驟一所得的混合粉中加入淀粉膠；攪拌均勻后，揉制、捏合，直至呈軟硬適中的面團狀；
[0009]淀粉膠的添加質(zhì)量根據(jù)步驟一中混合粉各組分的質(zhì)量決定:每公斤煤粉添加(0.5?0.75) kg淀粉膠，每公斤氧化劑粉末添加(0.3?0.55) kg淀粉膠，每公斤催化劑粉末添加(0.25?0.5) kg淀粉膠；
[0010]步驟三、用10?80目的銅篩將步驟二制得的面團狀物進行造粒，所得造粒粗品，于陰涼通風處晾至半干后，對造粒粗品進行二次處理，得到粒徑分布均勻的半干顆粒；
[0011]步驟四、將步驟三得到的半干顆粒轉(zhuǎn)移至50?150°C的鼓風干燥箱內(nèi)烘至干燥，然后自然冷卻至室溫后取出，得到煤基發(fā)熱劑干燥顆粒，即煤基發(fā)熱劑；
[0012]所述步驟二結(jié)束后通過試造?？蓪γ鎴F狀物軟硬程度進行檢查，具體方法為:將面團狀物在銅篩一側(cè)擠壓，面團狀物在擠壓作用下呈細條狀連續(xù)通過銅篩后，互不粘結(jié)，長度達到0.5?1.5cm后自動斷開，在I米高度垂直落地后，亦互不粘結(jié)，表明面團軟硬適中，適合造粒；
[0013]所述步驟三面團狀物進行造粒，具體方法為:將面團狀物在銅篩一側(cè)擠壓，面團狀物在擠壓作用下呈細條狀連續(xù)通過銅篩，長度達到0.5?1.5cm后自動斷開下落，與此同時移動銅篩，使下落細條狀物在預(yù)先鋪好的牛皮紙上鋪展，厚度均勻達到I?3cm ;
[0014]所述步驟三對造粒粗品進行二次處理，具體方法為:用細銅棒對造粒粗品輕輕撥動，使細條再次斷成小顆粒，同時，輕輕敲擊粘結(jié)在一起的條狀物，使其自然成為小顆粒，不能成粉；
[0015]所述步驟三確定晾至半干的具體方法為:取小塊呈條狀的造粒粗品置于操作臺上，造粒粗品上方放置50g的金屬塊后發(fā)生斷裂，造粒粗品上方放置500g的金屬塊后發(fā)生粘結(jié)，此時表明造粒粗品已晾至半干狀態(tài)；
[0016]所述氧化劑為經(jīng)抗水處理過的干燥過氧化鈣，粒狀；所述催化劑為干燥高氯酸鉀，粒狀；
[0017]所述淀粉膠為:溶質(zhì)包括淀粉、苯酚、白油、親水性硅油，質(zhì)量比依次為(95?99.99): (0.5?8): (1.5?5): (0.5?4);溶劑為水；淀粉膠濃度為(0.5?5) %。
[0018]有益效果
[0019]1、本發(fā)明的一種煤基發(fā)熱劑制備方法，制備工藝簡單，容易操作，適應(yīng)現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備條件；能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)過程安全可靠；
[0020]2、本發(fā)明的一種煤基發(fā)熱劑制備方法，所得產(chǎn)品為顆粒狀，使用時無粉塵污染，安全方便；
[0021]3、本發(fā)明的一種煤基發(fā)熱劑制備方法，所得發(fā)熱劑通過化學反應(yīng)釋放出較多熱量，熱量釋放產(chǎn)生的高溫可以加熱和破壞周圍介質(zhì)，產(chǎn)生的部分氣體由于高溫熱膨脹作用而對周圍介質(zhì)做功，壓力衰減快，做功范圍??；作為發(fā)熱劑應(yīng)用于開裂巖石，裂石聲音小、速度快、效率高，使用過程清潔，使用操作簡單、安全方便；尤其適用于巖石、混凝土、橋墩、樓房等的快速安全開裂；
[0022]4、本發(fā)明的一種煤基發(fā)熱劑制備方法，所得產(chǎn)品質(zhì)量好，抗靜電性能強，貯存和運輸過程安全穩(wěn)定；生產(chǎn)過程無“三廢”排放，對人體和環(huán)境無危害，清潔環(huán)保無污染；使用過程無水環(huán)保、所需原料來源廣，經(jīng)濟成本低。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步描述。
[0024]實施例1
[0025]步驟一、按照45: 43: 12的質(zhì)量比稱取粒徑為100目的煤粉、過氧化鈣粉末、高氯酸鉀粉末，共100kg，混合均勻，得到混合粉；
[0026]步驟二、根據(jù)步驟一中混合粉各組分的質(zhì)量，按照每公斤煤粉添加0.6kg淀粉膠，每公斤過氧化媽粉末添加0.55kg淀粉膠，每公斤高氯酸鉀粉末添加0.4kg淀粉膠，向步驟一所得的混合粉中加入淀粉膠，共添加淀粉膠55.45kg ;攪拌均勻后，揉制、捏合，得到面團狀物，將面團狀物在銅篩一側(cè)擠壓，面團狀物在擠壓作用下呈細條狀連續(xù)通過銅篩后，互不粘結(jié)，長度達到I?1.5cm后自動斷開，在I米高度垂直落地后，亦互不粘結(jié)，表明面團軟硬適中，適合造粒；
[0027]所述淀粉膠濃度為1.5 %，溶劑為水54.62kg ;溶質(zhì)包括淀粉803.30g、苯酚19.38g、白油 3.66g、親水性硅油 3.74g，質(zhì)量比依次為 96.58: 2.33: 0.44: 0.45 ；
[0028]步驟三、用20目的銅篩將步驟二制得的面團狀物進行造粒，將面團狀物在銅篩一側(cè)擠壓，面團狀物在擠壓作用下呈細條狀連續(xù)通過銅篩，長度達到1.5cm后自動斷開下落，與此同時移動銅篩，使下落細條狀物在預(yù)先鋪好的牛皮紙上鋪展，厚度均勻達到2?3cm，得到造粒粗品；
[0029]步驟四、造粒粗品于陰涼通風處晾6小時后，取小塊呈條狀的造粒粗品置于操作臺上，造粒粗品上方放置50g的金屬塊后發(fā)生斷裂，造粒粗品上方放置500g的金屬塊后發(fā)生粘結(jié)，此時表明造粒粗品已晾至半干狀態(tài)；涼至半干狀態(tài)后，用細銅棒對造粒粗品輕輕撥動，使細條再次斷成小顆粒，同時，輕輕敲擊粘結(jié)在一起的條狀物，使其自然成為小顆粒，不能成粉，得到粒徑分布均勻的半干顆粒；
[0030]步驟五、將半干顆粒轉(zhuǎn)移至80°C的鼓風干燥箱內(nèi)烘至干燥，自然冷卻至室溫后取出，得到煤基發(fā)熱劑干燥顆粒；通過在10目、20目30目銅篩中多次過篩，進行粒徑分級，得到20目粒徑的煤基發(fā)熱劑(粒狀)，用帶有塑料內(nèi)膜的蛇皮袋進行封裝，得到粒狀煤基發(fā)熱劑包裝產(chǎn)品100.79kg ；
[0031]其它過大或過小粒徑煤基發(fā)熱劑重新回收利用，具體方法為:將煤基發(fā)熱劑重新進行粉碎，得到粒徑為100 μm的細粉，按照細粉中所含有每公斤煤粉添加0.59kg水，每公斤過氧化鈣粉末添加0.54kg水，每公斤高氯酸鉀粉末添加0.39kg水的比例加水攪拌均勻后，揉制、捏合，直至呈軟硬適中的面團狀，然后重新進入所述步驟三操作流程。
[0032]實施例2:
[0033]步驟一、按照55: 38: 7的質(zhì)量比稱取粒徑為150目的煤粉、過氧化鈣粉末、高氯酸鉀粉末，共100kg，混合均勻，得到混合粉；
[0034]步驟二、根據(jù)步驟一中混合粉各組分的質(zhì)量，按照每公斤煤粉添加0.61kg淀粉膠，每公斤過氧化媽粉末添加0.57kg淀粉膠，每公斤高氯酸鉀粉末添加0.42kg淀粉膠，向步驟一所得的混合粉中加入淀粉膠，共添加淀粉膠58.15kg ;攪拌均勻后，揉制、捏合，得到面團狀物，將面團狀物在銅篩一側(cè)擠壓，面團狀物在擠壓作用下呈細條狀連續(xù)通過銅篩后，互不粘結(jié)，長