本發(fā)明涉及一種防止煤炭自燃復(fù)合阻化劑的制備方法，屬于阻化劑制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國煤炭資源豐富，產(chǎn)量和消費量居世界前列，但大約75%的開采煤層存在自然發(fā)火危險。煤炭自燃造成巨大的經(jīng)濟損失、人員傷亡，并嚴(yán)重污染環(huán)境。所以，防止煤礦煤炭自燃尤為重要。煤的自燃，是指煤在沒有外來熱源的情況下，由于自身氧化積熱，使煤的溫度升高，達(dá)到煤的自燃著火點而發(fā)生燃燒的現(xiàn)象。目前，較常用的抑制煤炭自燃方法有注水、灌漿、漏風(fēng)封堵、阻化劑、均壓、惰性氣體、凝膠等防滅火技術(shù)。其中阻化劑防滅火技術(shù)在抑制煤炭自燃中得到了廣泛應(yīng)用，并取得良好效果。阻化劑又稱阻燃劑，是抑制煤氧結(jié)合、降低煤氧化活性以阻止氧化和防止煤炭自燃的化學(xué)藥劑。它通過吸水隔氧作用、保濕降溫作用、吸熱作用、覆蓋活性中心作用、抑制或中斷鏈反應(yīng)作用、惰性氣體窒息作用等機理協(xié)同發(fā)揮，抑制了煤的自熱和自燃。目前常用的防止煤炭自燃阻化劑有抗氧化類、粉末狀阻化劑這類阻化劑有碳酰二胺、硼酸二胺、磷酸二胺、防老劑A、氨基甲酸脂等，主要是化學(xué)阻化作用。阻化劑與煤在低溫下生成的活性分子和活性自由基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而中斷煤氧化反應(yīng)的自由基反應(yīng)鏈，達(dá)到阻止煤氧化自燃的目的。粉末狀阻化劑還具有吸水隔氧、分解的惰性氣體稀釋氧氣等作用來防止煤自燃發(fā)火。但由于其不溶于水，分散度低，不能與煤表面的活性基團充分結(jié)合，滲透率低，阻化效果較差，阻化壽命短。復(fù)合阻化劑，具有代表性的是DDS系列復(fù)合水溶液阻化劑，它是由海藻類水解的天然聚合物、陰離子表面活性劑和阻化劑(銨鹽)組成的。每一種成分都起到阻燃的作用，所以既能覆蓋煤表面活性中心，又能捕獲煤氧化鏈反應(yīng)中的自由基，阻化效果特別明顯。該阻化劑具有高效無毒和阻化成本低的特點。阻化效果和阻化壽命均比單一阻化劑好。但存在成本相對較高；制備工藝復(fù)雜、程序繁瑣等缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對目前阻化劑由于其不溶于水，分散度低，不能與煤表面的活性基團充分結(jié)合，滲透率低，阻化效果較差，阻化壽命短，成本高的弊端，提供了一種通過海泡石經(jīng)煅燒，與硼酸鈉溶液混合改性，加入丙烯酸、玉米油等混合反應(yīng)，出料過濾得濾渣，經(jīng)洗滌干燥過夜，與酵母粉混合浸泡于葡萄糖溶液中，靜置殺菌后加入碳酸氫鈉混合，過濾濾渣風(fēng)干粉碎制得阻化劑的方法。本發(fā)明制備步驟簡單，所得產(chǎn)品可與煤表面的活性基團充分結(jié)合，滲透率高，有效解決了阻化效果較差，阻化壽命短的問題。

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

（1）取海泡石放入煅燒爐中，在200～300℃下煅燒20～25min，隨爐冷卻至室溫，將煅燒后的海泡石與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％硼酸鈉溶液按質(zhì)量比1:2混合均勻，并置于超聲振蕩器中，在23～25KHz下振蕩1～2h，過濾，收集濾渣放入烘箱中，在100～105℃下干燥7～8h，得改性海泡石；

（2）按重量份數(shù)計，取50～60份上述所得的改性海泡石、26～32份蒸餾水、22～24份丙烯酸、4～6份玉米油、8～12份淀粉及1～3份過硫酸銨，放入高壓反應(yīng)釜中，攪拌均勻，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至8.0～8.5；

（3）在上述pH調(diào)節(jié)完成后，使用混合氣將反應(yīng)釜中空氣置換出，并升壓至2～4MPa，設(shè)定溫度為60～70℃，以130r/min攪拌1～2h后，再向反應(yīng)釜中加入上述過硫酸銨等質(zhì)量的亞硫酸氫鈉，以2℃/min速率程序升溫至80～90℃，攪拌反應(yīng)3～5h，所述的混合氣為氮氣、甲硅烷和氬氣按體積比6:2:1混合而成；

（4）在上述反應(yīng)結(jié)束后，降壓至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，向反應(yīng)釜中充入5℃的氫氣，待反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降至25～28℃時，停止充入氫氣，出料并過濾，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％的乙醇溶液沖洗濾渣，直至沖洗液pH為中性，隨后將濾渣放入真空干燥箱中，在70～80℃下干燥過夜；

（5）將上述干燥后的濾渣與酵母粉按質(zhì)量比7:1混合均勻，浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的葡萄糖溶液中，在30～35℃下靜置4～6h，隨后升溫至80～90℃，殺菌10～15min后，降溫至室溫，再加入酵母粉等質(zhì)量的碳酸氫鈉，攪拌均勻，靜止20～25min后過濾，將濾渣放入風(fēng)干機中風(fēng)干，并進行粉碎，過200目篩，即可得到復(fù)合阻化劑。

本發(fā)明的應(yīng)用方法：將本發(fā)明制得的復(fù)合阻化劑放入噴槍中，控制壓力為0.9～2.3MPa，將其均勻噴覆于煤炭表面，噴覆量為煤炭總質(zhì)量的2.8～4.6‰，固化3～5h，即可。該阻化劑可與煤表面的活性基團充分結(jié)合，滲透率高，阻化壽命比其他阻化劑延長了2～3周，阻化率高于其他阻化劑15.6%以上，值得推廣與使用。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明制備步驟簡單，成本低，阻化率高于其他阻化劑15.6%以上；

（2）所得產(chǎn)品可與煤表面的活性基團充分結(jié)合，滲透率高，阻化壽命比其他阻化劑延長了2～3周。

具體實施方式

首先取海泡石放入煅燒爐中，在200～300℃下煅燒20～25min，隨爐冷卻至室溫，將煅燒后的海泡石與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％硼酸鈉溶液按質(zhì)量比1:2混合均勻，并置于超聲振蕩器中，在23～25KHz下振蕩1～2h，過濾，收集濾渣放入烘箱中，在100～105℃下干燥7～8h，得改性海泡石；然后按重量份數(shù)計，取50～60份上述所得的改性海泡石、26～32份蒸餾水、22～24份丙烯酸、4～6份玉米油、8～12份淀粉及1～3份過硫酸銨，放入高壓反應(yīng)釜中，攪拌均勻，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至8.0～8.5；在上述pH調(diào)節(jié)完成后，使用混合氣將反應(yīng)釜中空氣置換出，并升壓至2～4MPa，設(shè)定溫度為60～70℃，以130r/min攪拌1～2h后，再向反應(yīng)釜中加入上述過硫酸銨等質(zhì)量的亞硫酸氫鈉，以2℃/min速率程序升溫至80～90℃，攪拌反應(yīng)3～5h，所述的混合氣為氮氣、甲硅烷和氬氣按體積比6:2:1混合而成；在上述反應(yīng)結(jié)束后，降壓至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，向反應(yīng)釜中充入5℃的氫氣，待反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降至25～28℃時，停止充入氫氣，出料并過濾，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％的乙醇溶液沖洗濾渣，直至沖洗液pH為中性，隨后將濾渣放入真空干燥箱中，在70～80℃下干燥過夜；最后將上述干燥后的濾渣與酵母粉按質(zhì)量比7:1混合均勻，浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的葡萄糖溶液中，在30～35℃下靜置4～6h，隨后升溫至80～90℃，殺菌10～15min后，降溫至室溫，再加入酵母粉等質(zhì)量的碳酸氫鈉，攪拌均勻，靜止20～25min后過濾，將濾渣放入風(fēng)干機中風(fēng)干，并進行粉碎，過200目篩，即可得到復(fù)合阻化劑。

實例1

首先取海泡石放入煅燒爐中，在200℃下煅燒20min，隨爐冷卻至室溫，將煅燒后的海泡石與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％硼酸鈉溶液按質(zhì)量比1:2混合均勻，并置于超聲振蕩器中，在23KHz下振蕩1h，過濾，收集濾渣放入烘箱中，在100℃下干燥7h，得改性海泡石；然后按重量份數(shù)計，取50份上述所得的改性海泡石、26份蒸餾水、22份丙烯酸、4份玉米油、8份淀粉及1份過硫酸銨，放入高壓反應(yīng)釜中，攪拌均勻，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至8.0；在上述pH調(diào)節(jié)完成后，使用混合氣將反應(yīng)釜中空氣置換出，并升壓至2MPa，設(shè)定溫度為60℃，以130r/min攪拌1h后，再向反應(yīng)釜中加入上述過硫酸銨等質(zhì)量的亞硫酸氫鈉，以2℃/min速率程序升溫至80℃，攪拌反應(yīng)3h，所述的混合氣為氮氣、甲硅烷和氬氣按體積比6:2:1混合而成；在上述反應(yīng)結(jié)束后，降壓至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，向反應(yīng)釜中充入5℃的氫氣，待反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降至25℃時，停止充入氫氣，出料并過濾，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％的乙醇溶液沖洗濾渣，直至沖洗液pH為中性，隨后將濾渣放入真空干燥箱中，在70℃下干燥過夜；最后將上述干燥后的濾渣與酵母粉按質(zhì)量比7:1混合均勻，浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的葡萄糖溶液中，在30℃下靜置4h，隨后升溫至80℃，殺菌10min后，降溫至室溫，再加入酵母粉等質(zhì)量的碳酸氫鈉，攪拌均勻，靜止20min后過濾，將濾渣放入風(fēng)干機中風(fēng)干，并進行粉碎，過200目篩，即可得到復(fù)合阻化劑。

將本發(fā)明制得的復(fù)合阻化劑放入噴槍中，控制壓力為0.9MPa，將其均勻噴覆于煤炭表面，噴覆量為煤炭總質(zhì)量的2.8‰，固化3h，即可。該阻化劑可與煤表面的活性基團充分結(jié)合，滲透率高，阻化壽命比其他阻化劑延長了2周，阻化率高于其他阻化劑15.69%，值得推廣與使用。

實例2

首先取海泡石放入煅燒爐中，在250℃下煅燒23min，隨爐冷卻至室溫，將煅燒后的海泡石與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％硼酸鈉溶液按質(zhì)量比1:2混合均勻，并置于超聲振蕩器中，在24KHz下振蕩2h，過濾，收集濾渣放入烘箱中，在103℃下干燥8h，得改性海泡石；然后按重量份數(shù)計，取55份上述所得的改性海泡石、29份蒸餾水、23份丙烯酸、5份玉米油、10份淀粉及2份過硫酸銨，放入高壓反應(yīng)釜中，攪拌均勻，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至8.3；在上述pH調(diào)節(jié)完成后，使用混合氣將反應(yīng)釜中空氣置換出，并升壓至3MPa，設(shè)定溫度為65℃，以130r/min攪拌2h后，再向反應(yīng)釜中加入上述過硫酸銨等質(zhì)量的亞硫酸氫鈉，以2℃/min速率程序升溫至85℃，攪拌反應(yīng)4h，所述的混合氣為氮氣、甲硅烷和氬氣按體積比6:2:1混合而成；在上述反應(yīng)結(jié)束后，降壓至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，向反應(yīng)釜中充入5℃的氫氣，待反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降至27℃時，停止充入氫氣，出料并過濾，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％的乙醇溶液沖洗濾渣，直至沖洗液pH為中性，隨后將濾渣放入真空干燥箱中，在75℃下干燥過夜；最后將上述干燥后的濾渣與酵母粉按質(zhì)量比7:1混合均勻，浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的葡萄糖溶液中，在33℃下靜置5h，隨后升溫至85℃，殺菌13min后，降溫至室溫，再加入酵母粉等質(zhì)量的碳酸氫鈉，攪拌均勻，靜止23min后過濾，將濾渣放入風(fēng)干機中風(fēng)干，并進行粉碎，過200目篩，即可得到復(fù)合阻化劑。

將本發(fā)明制得的復(fù)合阻化劑放入噴槍中，控制壓力為1.6MPa，將其均勻噴覆于煤炭表面，噴覆量為煤炭總質(zhì)量的3.7‰，固化4h，即可。該阻化劑可與煤表面的活性基團充分結(jié)合，滲透率高，阻化壽命比其他阻化劑延長了3周，阻化率高于其他阻化劑15.78%，值得推廣與使用。

實例3

首先取海泡石放入煅燒爐中，在300℃下煅燒25min，隨爐冷卻至室溫，將煅燒后的海泡石與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％硼酸鈉溶液按質(zhì)量比1:2混合均勻，并置于超聲振蕩器中，在25KHz下振蕩2h，過濾，收集濾渣放入烘箱中，在105℃下干燥8h，得改性海泡石；然后按重量份數(shù)計，取60份上述所得的改性海泡石、32份蒸餾水、24份丙烯酸、6份玉米油、12份淀粉及3份過硫酸銨，放入高壓反應(yīng)釜中，攪拌均勻，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至8.5；在上述pH調(diào)節(jié)完成后，使用混合氣將反應(yīng)釜中空氣置換出，并升壓至4MPa，設(shè)定溫度為70℃，以130r/min攪拌2h后，再向反應(yīng)釜中加入上述過硫酸銨等質(zhì)量的亞硫酸氫鈉，以2℃/min速率程序升溫至90℃，攪拌反應(yīng)5h，所述的混合氣為氮氣、甲硅烷和氬氣按體積比6:2:1混合而成；在上述反應(yīng)結(jié)束后，降壓至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，向反應(yīng)釜中充入5℃的氫氣，待反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降至28℃時，停止充入氫氣，出料并過濾，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％的乙醇溶液沖洗濾渣，直至沖洗液pH為中性，隨后將濾渣放入真空干燥箱中，在80℃下干燥過夜；最后將上述干燥后的濾渣與酵母粉按質(zhì)量比7:1混合均勻，浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的葡萄糖溶液中，在35℃下靜置6h，隨后升溫至90℃，殺菌15min后，降溫至室溫，再加入酵母粉等質(zhì)量的碳酸氫鈉，攪拌均勻，靜止25min后過濾，將濾渣放入風(fēng)干機中風(fēng)干，并進行粉碎，過200目篩，即可得到復(fù)合阻化劑。

將本發(fā)明制得的復(fù)合阻化劑放入噴槍中，控制壓力為2.3MPa，將其均勻噴覆于煤炭表面，噴覆量為煤炭總質(zhì)量的4.6‰，固化5h，即可。該阻化劑可與煤表面的活性基團充分結(jié)合，滲透率高，阻化壽命比其他阻化劑延長了3周，阻化率高于其他阻化劑15.86%，值得推廣與使用。