一種滅火組合物、其用途及滅火方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種滅火組合物，包括滅火粉末和水，滅火粉末與水的重量比為1:0.8-1.2，其中滅火粉末由如下組成：3-7重量份的硅鈣渣、1-3重量份的粉煤灰、1-3重量份的脫硫石膏和0.5-1.5重量份的水泥。本發(fā)明還公開了一種對(duì)采空區(qū)煤炭自燃進(jìn)行滅火的方法：（1）將3-7重量份的硅鈣渣、1-3重量份的粉煤灰、1-3重量份的脫硫石膏和0.5-1.5重量份的水泥組成滅火粉末與水按1:0.8-1.2的重量比混合攪拌，制成滅火漿液；（2）將步驟（1）制成的滅火漿液注入或噴灑至有滅火需要的采空區(qū)進(jìn)行灌漿滅火。本發(fā)明還提供了滅火組合物用于對(duì)采空區(qū)煤炭自燃進(jìn)行滅火的用途。本發(fā)明的方法降低了對(duì)粘土或黃土的使用，降低對(duì)滅火漿液處理的工作量，能夠?qū)γ禾咳紵a(chǎn)生的酸性氣體進(jìn)行固化。
【專利說明】一種滅火組合物、其用途及滅火方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)煤礦采空區(qū)進(jìn)行滅火的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦的采空區(qū)由于沒有及時(shí)封閉或是封閉不嚴(yán)會(huì)不斷有風(fēng)漏入，導(dǎo)致煤炭不斷氧化，產(chǎn)生熱量，當(dāng)熱量達(dá)到一定程度時(shí)便會(huì)引起煤炭自燃，此時(shí)便需要對(duì)發(fā)生煤炭自燃的采空區(qū)進(jìn)行滅火。目前常用的滅火方式為灌漿滅火，即將黃土或粘土與水等按一定比例混合并制成漿液后，通過灌漿滅火系統(tǒng)輸送至自燃區(qū)，對(duì)自燃的煤炭、煤矸石等形成包裹、隔絕空氣，從而達(dá)到滅火的目的。
[0003]由于滅火用的漿液需要滿足一定的粒度才能產(chǎn)生較好的效果，而采用黃土或粘土制漿一方面浪費(fèi)土地資源，破壞環(huán)境，一方面粒度難以滿足要求，需進(jìn)行大量的破碎研磨，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)制成的漿液含量難以控制，滅火性能不夠穩(wěn)定。目前也有一些礦區(qū)采用其他替代材料進(jìn)行滅火，例如采用頁巖、矸石和選礦廠尾礦等，但這些材料均需要破碎工藝對(duì)原料進(jìn)行加工，非常地麻煩，并且對(duì)巖石的破碎一般要占用選礦廠耗能的40%以上，破碎既費(fèi)電又費(fèi)機(jī)器。另夕卜，由于原煤中含有多種雜兀素，在燃燒時(shí)會(huì)生成S02、SO3> H2S> CO2等酸性氣體，即便自燃區(qū)域的火勢(shì)被最終撲滅，生成的這些有毒氣體也會(huì)蓄積或溢出，對(duì)煤礦工作人員或大氣造成不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種滅火組合物，其用途以及對(duì)采空區(qū)煤炭自燃進(jìn)行滅火的方法，減少對(duì)黃土或粘土的使用、降低對(duì)漿液處理的工作量，同時(shí)能夠?qū)γ禾咳紵a(chǎn)生的酸性氣體進(jìn)行固化。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下的技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供了一種滅火組合物，所述組合物包括:滅火粉末和水，所述滅火粉末與水的重量比為 1:0.8-1.2 (例如 1:0.85,1:0.90,1:0.95,1:1.05,1:1.10,1:1.15);其中所述滅火粉末由如下物質(zhì)組成:3-7重量份的娃I丐禮:(例如4、4.5、5、5.5、6、6.5重量份)、1-3重量份的粉煤灰(例如1.5、2、2.5重量份)、1-3重量份的脫硫石膏(例如1.5、2、2.5重量份)和0.5-1.5重量份的水泥(例如0.7,0.9、1.2、1.4重量份)。
[0007]優(yōu)選地，所述滅火粉末包括4-6重量份的娃I丐洛、1.5-2.5重量份的粉煤灰、
1.5-2.5重量份的脫硫石膏和0.8-1.3重量份的水泥。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述滅火粉末包括5重量份的硅鈣渣、2重量份的粉煤灰、2重量份的脫硫石膏和I重量份的水泥。
[0008]優(yōu)選地，所述硅鈣渣、粉煤灰、脫硫石膏和水泥的粒度小于等于2_，例如小于等于
1.8mm> 1.5mm> 1.2mm> 1.0mm>0.9mm 或 0.7mmη
[0009]本發(fā)明還提供了一種對(duì)采空區(qū)煤炭自燃進(jìn)行滅火的方法，所述方法包括:
[0010](I)將3-7重量份的硅鈣渣、1-3重量份的粉煤灰、1-3重量份的脫硫石膏和0.5-1.5重量份的水泥組成的滅火粉末與水按1:0.8-1.2的重量比混合攪拌，制成滅火漿液；
[0011](2)將步驟(I)制成的所述滅火漿液注入或噴灑至有滅火需要的采空區(qū)進(jìn)行灌漿滅火。由于本發(fā)明采用的制漿原料大部分都是工業(yè)廢棄物，因此無需使用黃土或粘土，減少了對(duì)土壤資源的消耗，保護(hù)了環(huán)境；另外，由于本發(fā)明采用的制漿原料本身的粒度都很小，因此僅需要簡(jiǎn)單地研磨就能滿足要求，節(jié)省了大量的人力物力。另外，硅鈣渣中含有的CaO與水反應(yīng)生成Ca(OH)2能吸收、中和采空區(qū)煤炭燃燒生成的S02、SO3> H2S, CO2等酸性氣體，生成CaS03、CaSO4, CaCO3等產(chǎn)物，減少了這些酸性氣體的危害。
[0012]優(yōu)選地，所述滅火粉末包括4-6重量份的娃I丐洛、1.5-2.5重量份的粉煤灰、1.5-2.5重量份的脫硫石膏和0.8-1.3重量份的水泥。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述滅火粉末包括5重量份的硅鈣渣、2重量份的粉煤灰、1.5-2.5重量份的脫硫石膏和I重量份的水泥。
[0013]優(yōu)選地，在步驟(I)中，將所述滅火粉末與水按1:1的重量比混合攪拌。
[0014]優(yōu)選地，在進(jìn)行步驟(I)之前，對(duì)所述硅鈣渣、粉煤灰、脫硫石膏和水泥進(jìn)行研磨，使得所述硅鈣渣、粉煤灰、脫硫石膏和水泥的粒度小于等于2mm，進(jìn)一步優(yōu)選所述硅鈣渣、粉煤灰、脫硫石膏和水泥的粒度小于等于1_。
[0015]優(yōu)選地，在步驟(I)中，在將所述滅火粉末與水混合后先浸泡至少12小時(shí)，例如浸泡I天、2天或更久，再進(jìn)行攪拌。
[0016]本發(fā)明還提供了上述滅火組合物用于對(duì)采空區(qū)煤炭自燃進(jìn)行滅火的用途。
[0017]在本發(fā)明中，術(shù)語“粉煤灰”是指燃煤電廠從煤燃燒后的煙氣中收集到的細(xì)小粉末，是燃煤電廠排出的主要固體廢物，其主要組成成份為:
[0018]SiO2 為 42-48%，CaO 為 1_5%，F(xiàn)e2O3 為 2_4%，Al2O3 為 40-45%，其余為雜質(zhì)。
[0019]在本發(fā)明中，術(shù)語“硅鈣渣”是指對(duì)粉煤灰經(jīng)堿法提取氧化鋁和部分二氧化硅后剩余的工業(yè)廢渣，其主要組成成份為=SiO2為20-25%，CaO為45_55%，Mg0為0.5-2.0%，Na20為3%-7%，F(xiàn)e203為1.5-3.8%，其余為雜質(zhì)。硅鈣渣具有多種優(yōu)良性能，例如無自燃性和助燃性、不易氧化、
[0020]熔點(diǎn)高、有足夠的密封性能、能夠成漿、利于管道輸送等，能夠滿足礦井滅火灌漿材料的要求。
[0021]在本發(fā)明中，術(shù)語“脫硫石膏”是指燃煤電廠煙氣道粉塵經(jīng)脫硫處理后的固體產(chǎn)物,其主要組成成份為:Si02 為 3.0-6.0%, CaO 為 37-43%，MgO 為 1.0-1.5%, Na2O 為 3%_7%，F(xiàn)e2O3 為 1.5-3.8%ο SO3 為 48-53%，其余為雜質(zhì)。
[0022]在本發(fā)明中，術(shù)語“水泥”是指硅酸鹽水泥。
[0023]本發(fā)明的滅火方法與傳統(tǒng)灌漿滅火方法在采取的滅火材料方面相比，除滅火漿液中的水降溫作用相同外，本發(fā)明的方法中采取的滅火漿液具有如下優(yōu)點(diǎn):硅鈣渣中含有較高含量的CaO，與水反應(yīng)生成的Ca (OH) 2對(duì)燃燒的煤炭以及煤矸石等起到粘附、包裹、隔氧作用。另外Ca(OH)2能吸收、中和井下煤燃燒生成S02、SO3> H2S, CO2等酸性氣體，生成CaS03、CaSO4XaCO3等產(chǎn)物，有一定的固硫作用，同時(shí)這些產(chǎn)物對(duì)自燃的煤炭形成包裹體，起到滅火作用。在不同溫度下，硅鈣渣中CaO與水反應(yīng)的漿液還能和粉煤灰、自燃煤矸石、過火矸中的活性Si02、Al203、Fe203等組分不同程度地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、水化鐵酸鈣、水化鋁硅酸鈣等，這些物質(zhì)會(huì)與煤矸石以及燃燒的煤炭形成固結(jié)體，這些固結(jié)體充填了井下的孔隙，降低了透氣性，進(jìn)而對(duì)井下煤炭的自燃起到阻燃作用。[0024]另外，本發(fā)明所提供的各組分的配比也能夠帶來很好的效果。在這種比例條件下，混合漿液中的水最先起到滅火作用，并且產(chǎn)生大量水蒸汽，在井下形成高壓區(qū)；高溫下水泥發(fā)生水化作用并且達(dá)到初凝，對(duì)滅火材料有著初步的定型作用；為了避免水泥水化速度過快，脫硫石膏起到對(duì)其緩凝作用，同時(shí)脫硫石膏中的鈣質(zhì)組分與硅鈣渣、粉煤灰等物質(zhì)在水蒸氣產(chǎn)生的高壓下水熱合成硅酸鹽，在最佳的質(zhì)量分配比下，能夠最大限度的生成大量硅酸鈣。硅酸鈣有著不燃、耐火、耐腐蝕、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)小、不透水、無毒等優(yōu)點(diǎn)，一方面能夠阻隔自燃產(chǎn)生的有毒有害氣體，硅鈣渣中的堿性成分能夠固化煤炭燃燒生成的硫化物等有毒氣；一方面能夠?qū)ψ匀紖^(qū)起到隔絕空氣阻止進(jìn)一步燃燒的作用；并且能夠起到隔熱降低熱傳導(dǎo)作用，防止臨近燃燒的其他區(qū)域因?yàn)闊醾鲗?dǎo)導(dǎo)致溫度升高進(jìn)而再次自燃發(fā)生二次事故。
[0025]本發(fā)明的方法在不需要對(duì)現(xiàn)有灌漿滅火系統(tǒng)進(jìn)行重大改造的情況下，有效利用了工業(yè)廢棄物，降低了對(duì)黃土或粘土的利用，保護(hù)了土壤資源，同時(shí)減少了采空區(qū)釋放和溢出酸性氣體的可能性。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0027]實(shí)施例1
[0028]對(duì)粉煤灰、硅鈣渣、脫硫石膏和水泥進(jìn)行機(jī)械研磨，使得各組分的粒度不大于1.5mm。在泥漿攪拌池中，將經(jīng)研磨后的粉煤灰4噸、硅鈣渣10噸、脫硫石膏4噸、水泥2噸組成的滅火粉末按1:1的重量比與水混合，浸泡2天并充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到滅火漿液。將滅火漿液通過灌漿滅火系統(tǒng)運(yùn)輸并注入發(fā)生煤炭自燃的采空區(qū)中，從而實(shí)現(xiàn)滅火的目的。
[0029]實(shí)施例2
[0030]對(duì)粉煤灰、硅鈣渣、脫硫石膏和水泥進(jìn)行機(jī)械研磨，使得各組分的粒度不大于1mm。在泥漿攪拌池中，將經(jīng)研磨后的粉煤灰3噸、硅鈣渣7噸、脫硫石膏3噸、水泥I噸組成的滅火粉末按1: 1.2的重量比與水混合，浸泡I天并充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到滅火漿液。將滅火漿液通過灌漿滅火系統(tǒng)運(yùn)輸并注入發(fā)生煤炭自燃的采空區(qū)中，從而實(shí)現(xiàn)滅火的目的。
[0031]實(shí)施例3
[0032]對(duì)粉煤灰、硅鈣渣、脫硫石膏和水泥進(jìn)行機(jī)械研磨，使得各組分的粒度不大于
1.3mm。在泥漿攪拌池中，將經(jīng)研磨后的粉煤灰3噸、硅鈣渣9噸、脫硫石膏9噸、水泥1.5噸組成的滅火粉末按1:0.9的重量比與水混合，浸泡1.5天并充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到滅火漿液。將滅火漿液通過灌漿滅火系統(tǒng)運(yùn)輸并注入發(fā)生煤炭自燃的采空區(qū)中，從而實(shí)現(xiàn)滅火的目的。
[0033]上述實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而并非是對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由各權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種滅火組合物，其特征在于，所述組合物包括滅火粉末和水，所述滅火粉末與水的重量比為1:0.8-1.2 ； 其中所述滅火粉末由如下物質(zhì)組成:3-7重量份的硅鈣渣、1-3重量份的粉煤灰、1-3重量份的脫硫石骨和0.5-1.5重量份的水泥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滅火組合物，其特征在于，所述滅火粉末包括4-6重量份的硅鈣渣、1.5-2.5重量份的粉煤灰、1.5-2.5重量份的脫硫石膏和0.8-1.3重量份的水泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滅火組合物，其特征在于，所述滅火粉末與水的重量比為1:0.9-1.1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滅火組合物，其特征在于，所述硅鈣渣、粉煤灰、脫硫石膏和水泥的粒度小于等于2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的滅火組合物，其特征在于，所述硅鈣渣、粉煤灰、脫硫石膏和水泥的粒度小于等于1mm。
6.一種對(duì)采空區(qū)煤炭自燃進(jìn)行滅火的方法，其特征在于，所述方法包括: (1)將3-7重量份的娃I丐禮:、1-3重量份的粉煤灰、1-3重量份的脫硫石骨和0.5-1.5重量份的水泥組成的滅火粉末與水按1:0.8-1.2的重量比混合攪拌，制成滅火漿液； (2)將步驟(I)制成的所述滅火漿液注入或噴灑至有滅火需要的采空區(qū)進(jìn)行灌漿滅火。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述滅火粉末包括4-6重量份的硅鈣渣、1.5-2.5重量份的粉煤灰、1.5-2.5重量份的脫硫石膏和0.8-1.3重量份的水泥。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行步驟(I)之前，對(duì)所述硅鈣渣、粉煤灰、脫硫石膏和水泥進(jìn)行研磨，使得所述硅鈣渣、粉煤灰、脫硫石膏和水泥的粒度小于等于2mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在步驟(I)中，在將所述滅火粉末與水混合后先浸泡至少12小時(shí)，再進(jìn)行攪拌。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的滅火組合物的用途，其用于對(duì)采空區(qū)煤炭自燃進(jìn)行滅火。
【文檔編號(hào)】E21F5/06GK104001298SQ201410095386
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】姚平, 徐國華, 王洪武, 宋文義, 周連春, 吳永才, 張補(bǔ)明, 李曉春, 祁正飛, 梁強(qiáng)強(qiáng), 郝海義, 張治國, 陳圣賀 申請(qǐng)人:神華集團(tuán)有限責(zé)任公司, 神華烏海能源有限責(zé)任公司, 內(nèi)蒙古科技大學(xué)