一種新型環(huán)保的防治煤炭自燃的復(fù)合阻化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型環(huán)保的防治煤炭自燃的復(fù)合阻化劑及其制備方法。復(fù)合阻化劑成分是高分子基料、無機(jī)阻化劑、表面活性劑、補(bǔ)強(qiáng)劑。其成分在水溶劑中的質(zhì)量百分比濃度是：高分子基料3-8%，包括聚乙烯醇和淀粉中一種或兩種、無機(jī)阻化劑0.5-2%，包括有機(jī)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(bǔ)強(qiáng)劑0.5-4%，即氫氧化鈣,其余為水83-95%。該復(fù)合阻化劑在常溫下噴灑與煤炭表面即可，無需其他設(shè)備及條件，不產(chǎn)生有害氣體和廢物，對人體無毒副作用，環(huán)境友好。同時該阻化劑還具有良好的物理保濕作用，能有效滲透煤層獲得與煤炭的較大接觸表面積，更好發(fā)揮防治煤炭自燃的作用。
【專利說明】一種新型環(huán)保的防治煤炭自燃的復(fù)合阻化劑及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤炭的安全保障技術(shù)，具體涉及一種新型環(huán)保的防治煤炭自燃的阻化劑。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭在常溫堆放及運(yùn)輸過程中與空氣接觸，發(fā)生氧化，產(chǎn)生的熱量使其溫度升高，出現(xiàn)發(fā)火或冒煙的現(xiàn)象，即自燃。煤炭自燃引起的火災(zāi)不僅會造成大量的煤炭資源損失，并釋放大量有害氣體，威脅環(huán)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(xiàn)象的發(fā)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(xué)制劑，根據(jù)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(xué)阻化劑。物理阻化是通過物理作用對煤炭進(jìn)行阻化，例如隔絕氧氣、保水保濕等，一般不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或只發(fā)生少量化學(xué)反應(yīng)，通常是一些吸水性的無機(jī)鹽類或以高吸收樹脂為原料制備的凝膠類?；瘜W(xué)阻化是通過化學(xué)反應(yīng)來減少煤炭自燃中反應(yīng)活性較高的官能團(tuán)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(fā)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(zhì)，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(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)煤炭氧化自燃時活性基團(tuán)的不同反應(yīng)活性而獲得的一種針對性復(fù)合阻化劑，其特征在于: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(shù)在不同方面上達(dá)到了防治煤炭堆放和運(yùn)輸過程中的自燃和揚(yáng)塵的作用，但物理阻化劑的阻化效率有限，而化學(xué)阻化劑常用的氧化劑，在發(fā)生反應(yīng)過程時會放熱使得煤體的熱量蓄積，并且氧化劑本身具有較大的火災(zāi)危險性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種環(huán)境友好，操作安全簡便，保濕性好的水滑石/高分子溶液阻化劑及其制備方法。
[0007]本發(fā)明提供的一種新型環(huán)保的防治煤炭自燃的阻化劑，成分的質(zhì)量百分比濃度是高分子基料3-8%、無機(jī)阻化劑0.5-2%、表面活性劑1_3%、補(bǔ)強(qiáng)劑0.5-4%，其余為水。
[0008]其中所述的高分子基料是聚乙烯醇和淀粉，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(fā)明將結(jié)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(jī)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(jié)構(gòu)的復(fù)合氫氧化合物，其層板組成及層間組成具有良好的可調(diào)性，本發(fā)明采用ZnAl元素作為層板組成的水滑石以抑制煤體中活性基團(tuán)或產(chǎn)物的反應(yīng)進(jìn)程，并采用十二烷基苯磺酸鈉進(jìn)行層間修飾，以有利于水滑石的相容性。同時該水滑石具有大量的物理吸附水、層間結(jié)合水、層板羥基組成的特征，可在不同溫度區(qū)域發(fā)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(jié)合其他助劑發(fā)揮良好的協(xié)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(nèi)部的孔隙，從而與煤體有更大的接觸面積發(fā)揮阻化作用。基于本發(fā)明中水滑石的使用及經(jīng)濟(jì)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(qiáng)，且可生物降解。
[0011]本發(fā)明所提供的防止煤炭自燃的阻化劑的制備方法，包括以下步驟:
I)首先通過化學(xué)法制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，并用I mol/Ι的NaOH溶液調(diào)節(jié)PH值。金屬鹽混和溶液在氮?dú)夥障轮鸬渭尤氲胶榛交撬徕c的水溶液中，然后將所得懸浮液在95°C氮?dú)夥障滤疅峋Щ幚?。最后分離產(chǎn)物，得到結(jié)構(gòu)規(guī)整的水滑石，將產(chǎn)物洗滌、烘干、研磨后待用。
[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，制備高分子水溶液。
[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(xù)攪拌分散30min以上，或加入其他阻化劑氫氧化鎂分散均勻，最后將0.5-4%的補(bǔ)強(qiáng)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后，與含水滑石的水溶液混合均勻，得到復(fù)合阻化劑產(chǎn)品。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
I)本發(fā)明所述的阻化劑將結(jié)合物理作用及化學(xué)作用方式發(fā)揮對煤炭的阻化作用，阻化壽命長，效率高。
[0016]2)環(huán)境友好，無毒無害，不會產(chǎn)生有毒氣體，不會對人和環(huán)境產(chǎn)生危害。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1通過共沉淀法獲得的有機(jī)改性水滑石的X射線衍射圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
實(shí)施例1，
O首先稱取IOg高分子基料-聚乙烯醇，加入到IOOml水中，然后恒溫60°C加熱并攪拌60-120min，直至獲得均勻粘稠的高分子水溶液。2)然后將Ig磷酸二氫銨加入20ml水中混合均勻后，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(xué)法合成的水滑石產(chǎn)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氫氧化鈣溶于20ml水中后，加入3)中的混合溶液，分散均勻，得含水滑石的水溶液。5)最后將高分子溶液與含水滑石的水溶液混合均勻得到復(fù)合阻化劑產(chǎn)品。
[0019]實(shí)施例2，
O首先稱取6g高分子基料-聚乙烯醇，加入到60ml水中，然后恒溫60°C加熱并攪拌60-120min,直至獲得均勻粘稠的高分子水溶液。2)然后將2g淀粉加入20ml水中混合均勻后，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(xué)法合成的水滑石產(chǎn)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氫氧化鈣溶于20ml水中后，加入3)中的混合溶液，分散均勻，得含水滑石的水溶液。5)最后將高分子溶液與含水滑石的水溶液混合均勻得到復(fù)合阻化劑產(chǎn)品。
[0020]實(shí)施例3，
O首先稱取6g高分子基料-聚乙烯醇，加入到60ml水中，然后恒溫60°C加熱并攪拌60-120min,直至獲得均勻粘稠的高分子水溶液。2)然后將4g淀粉加入20ml水中混合均勻后，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(xué)法合成的水滑石產(chǎn)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氫氧化鎂溶于IOml水中后,溶解后加入3)中的混合溶液，分散均勻。5)再稱取4g氫氧化鈣溶于20ml水中后，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)最后將高分子溶液與含水滑石的混合水溶液混合均勻得到復(fù)合阻化劑產(chǎn)品。
[0021]取IOOml阻化劑溶液，均勻噴灑于500g樣品煤的表面，利用測量CO產(chǎn)生量的阻化率測定方法測定阻化率:
(裸煤CO發(fā)生率-處理后的樣品煤CO發(fā)生率)+裸煤CO發(fā)生率=阻化率％
實(shí)驗(yàn)測定實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3的阻化劑的阻化率均達(dá)到90%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種新型環(huán)保的防治煤炭自燃的復(fù)合阻化劑，其組成按質(zhì)量百分比為以下組成: 高分子基料:3-8% ； 無機(jī)阻化劑:0.5-2% ； 表面活性劑:1-3% ； 補(bǔ)強(qiáng)劑: 0.5-4% ； 其余為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型環(huán)保的防治煤炭自燃的復(fù)合阻化劑，其特征在于:所述高分子基料是聚乙烯醇、淀粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型環(huán)保的防治煤炭自燃的復(fù)合阻化劑，其特征在于:所述無機(jī)阻化劑是包括鋅鋁層板組成的水滑石。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型環(huán)保的防治煤炭自燃的復(fù)合阻化劑，其特征在于:所述的表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉。
5.一種制備如權(quán)利要求1所述的防治煤炭自燃的阻化劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 1)通過化學(xué)法制備鋅鋁層板組成的水滑石，洗滌、烘干、研磨后待用； 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，制得高分子水溶液； 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(bǔ)強(qiáng)劑均勻分散，制得水滑石水溶液； 4)將水滑石水溶液與高分子水溶液混合，攪拌分散，得復(fù)合阻化劑產(chǎn)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(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】丁嚴(yán)艷 申請人:杭州電子科技大學(xué)