一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤矿技术领域，具体涉及一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 煤炭自燃火灾是威胁煤矿安全生产的主要灾害之一，因此，矿井的防灭火问题一 直是科研的攻克重点。喷洒灌注阻化剂是一种针对煤炭自燃采取的防灭火措施，对控制并 减少矿井火灾、瓦斯爆炸等重大恶性事故的发生，特别是对提高矿井对内因火灾的防范具 有重要的理论和现实意义，同时该措施在煤炭的加工、仓储及运输方面也具有广阔的应用 前景。
[0003] 煤的自燃是一个非常复杂的物理化学变化过程，煤的自燃是煤与氧复合作用的结 果。由于煤自燃过程和矿井开采过程的复杂性，专家在煤自燃机理理论和有效预防技术方 面进行了大量研究。针对煤炭自燃主要采取的防灭火措施有:黄泥灌浆、喷洒灌注阻化剂 (针对不同媒质，灌注不同阻化剂)和易自燃空间灌注惰性气体(二氧化碳、氮气）。
[0004] 黄泥灌浆就其阻燃机理来说，主要在于隔绝空气，阻止煤炭氧化和吸热降温，抑制 氧化的发展;喷洒灌注阻化剂:对于喷洒灌注阻化剂的阻燃机理，人们研究得已经很多，主 要有吸水盐类的液膜隔氧降温学说、提高反应物之间活化能的副催化学说和将封堵浮煤裂 隙、减少漏风及副催化作用相结合的凝胶阻化学说;灌注惰性气体(二氧化碳、氮气）：灌注 惰性气体阻止煤炭自然氧化的机理很简单，就是冲淡浮煤堆放空间的氧气浓度，当氧气浓 度下降到一定程度(小于7%)时，煤体表面的循环氧化自由基链式反应将会中止，从而起到 阻止煤炭自燃的目的。
[0005] 在喷洒灌注阻化剂方面，已经研究出了多种阻化剂或阻化材料如氯化镁、氯化钙、 氯化钠等无机盐。吸水盐类阻化剂对煤样的阻化作用，主要是由于阻化剂起到了隔氧降温 的作用。具体解释为无机盐吸水液阻化剂的阻化机理为:①物理作用:阻化剂水溶液吸附在 煤表面以后，吸附了空气中的水分并能侵入到煤的裂隙中和覆盖在煤的表面，并将煤炭颗 粒的空隙堵住，以此隔绝空气；同时这些吸水性很强的药剂，能使煤体长期处于含水潮湿状 态，水在蒸发时的吸热降温作用使煤体在低温氧化时温度不能升高，从而抑制了煤的自热 和自燃。②化学作用的负催化作用:有自燃倾向性的煤中，有一种易于被空气低温氧化的活 性物质。在煤与氧化学反应中，反应进行的难易和快慢主要决定于反应物之间活化能的大 小和活性分子之间的有效碰撞几率。煤内有阻化剂CaCl 2和MgCl2等药剂存在时，阻化剂分子 和煤表面的活性物质分子之间相互吸引，破坏了表面自由力场，促使氧原子恢复到分子状 态，提高了反应的活化能，也减少了反应物分子之间的有效碰撞机会，使氧化反应速度受到 抑制，起到了一种负催化作用。③配位作用：煤中加入阻化剂后，阻化剂中的金属离子如： Mg2+、Ca2+等比氧更容易吸附煤分子中的N、S、P原子形成配合物，从而降低了煤分子中活性 基团与氧反应的活性，起到阻化惰化作用。
[0006] 虽然现有无机盐型阻化剂虽然成本低，制作方便，但是，长期喷洒无机盐类阻化 剂，会腐蚀井下的金属管路和设备，会影响阻化剂的使用效果。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是针对于现有无机盐阻化剂存在的问题，提供了一种预防煤炭自燃 的防腐蚀阻化剂及其制备方法。该阻化剂原料来源方便，制作方便，阻化效果好，并且具有 防腐蚀的能力。
[0008] 一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂，为含有质量浓度〇. 08-2 %氯化镁、质量浓度 0.03-0.1 %氯化锰、0.01-0.05 %亚硝酸钠和0.03-0.1 %葡萄糖酸钠的水溶液；
[0009] 较好的，阻化剂为含有0.2-2 %氯化镁、0.05 %氯化锰、0.01-0.03 %亚硝酸钠和 0.06-0.08 %葡萄糖酸钠的水溶液；
[0010]最优的，阻化剂为含有1 %氯化镁、0.05%氯化锰、0.01%亚硝酸钠和0.06%葡萄 糖酸钠的水溶液。
[0011] 上述预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂可应用在预防煤炭自燃领域中。
[0012] 上述预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂的制备方法为，按上述比例称取氯化镁、氯化 锰、亚硝酸钠和葡萄糖酸钠，加入到水中，搅拌至全部溶解。
[0013] 与现有技术相比，本发明的优势在于：
[0014] 1、本发明的阻化剂原料来源方便，制作方便；
[0015] 2、本发明的阻化剂阻化效果好，并且具有防腐蚀的能力。
【具体实施方式】
[0016] 实施例1
[0017] 防腐蚀阻化剂，含〇 . 〇8wt %氯化镁、0.03wt %氯化猛、0 . Olwt %亚硝酸钠和 0.03wt %葡萄糖酸钠的水溶液。
[0018] 该阻化剂的制备方法为，称取8g氯化镁、3g氯化锰、lg亚硝酸钠和3g葡萄糖酸钠， 加入到10KG水中，搅拌至全部溶解。
[0019] 实施例2
[0020] 防腐蚀阻化剂，含2wt %氯化镁、0 · lwt %氯化猛、0 · 05wt %亚硝酸钠和0 · lwt %葡 萄糖酸钠的水溶液。
[0021 ]该阻化剂的制备方法同实施例1。
[0022] 实施例3
[0023] 防腐蚀阻化剂，含0.2wt %氯化镁、0.05wt %氯化猛、0 . Olwt %亚硝酸钠和 0.06wt %葡萄糖酸钠的水溶液。
[0024]该阻化剂的制备方法同实施例1。
[0025] 实施例4
[0026] 防腐蚀阻化剂，含2wt%氯化镁、0 · 05wt%氯化猛、0 · 05wt%亚硝酸钠和0.08wt% 葡萄糖酸钠的水溶液。
[0027]该阻化剂的制备方法同实施例1。
[0028] 实施例5
[0029] 防腐蚀阻化剂，含lwt%氯化镁、0 · 05wt%氯化猛、0 · Olwt%亚硝酸钠和0.06wt% 葡萄糖酸钠的水溶液。
[0030] 该阻化剂的制备方法同实施例1。
[0031] 实施例6
[0032] 防腐蚀阻化剂，含2wt%氯化镁、0 · 05wt%氯化猛、0 · Olwt%亚硝酸钠和0.06wt% 葡萄糖酸钠的水溶液。
[0033]该阻化剂的制备方法同实施例1。
[0034] 实施例7
[0035] 防腐蚀阻化剂，含lwt%氯化镁、0 · 05wt%氯化猛、0 · 05wt%亚硝酸钠和0.06wt% 葡萄糖酸钠的水溶液。
[0036]该阻化剂的制备方法同实施例1。
[0037] 实施例8
[0038] 防腐蚀阻化剂，含lwt%氯化镁、0 · 05wt%氯化猛、0 · 03wt%亚硝酸钠和0.06wt% 葡萄糖酸钠的水溶液。
[0039]该阻化剂的制备方法同实施例1。
[0040] 实施例9
[0041 ] 防腐蚀阻化剂，含lwt%氯化镁、0 · 05wt%氯化猛、0 · Olwt%亚硝酸钠和0.08wt% 葡萄糖酸钠的水溶液。
[0042]该阻化剂的制备方法同实施例1。
[0043] 实施例10
[0044] 防腐蚀阻化剂，含0.5wt %氯化镁、0.05wt %氯化猛、0.03wt %亚硝酸钠和 0.06wt %葡萄糖酸钠的水溶液。
[0045] 该阻化剂的制备方法同实施例1。
[0046] 实施例11
[0047] 防腐蚀阻化剂，含1 . 5wt %氯化镁、0.05wt %氯化猛、0.03wt %亚硝酸钠和 0.07wt %葡萄糖酸钠的水溶液。
[0048]该阻化剂的制备方法同实施例1。
[0049] 应用实验：
[0050] 1、耐腐蚀实验
[0051]根据中华人民共和国煤炭工业部1997-12-30批准，煤矿防火用阻化剂通用技术条 件MT/T 700-1997,对实施例1~11制备的阻化剂进行腐蚀率测定，结果见表1。
[0052]表1、不同防腐蚀阻化剂的腐蚀率
[0053]
[0054]
[0055] 由表1可以看出，亚硝酸钠含量为O.Olwt%、葡萄糖酸钠含量为0.06wt%的阻化剂 抗腐蚀效果最好。
[0056] 2、阻燃实验
[0057]取11份500mg某矿的煤样，分别加入实施例1~11制备的阻化剂0.5ml，搅拌均匀后 放入30°C恒温水浴中保温120h后，用水冲洗过滤，再置入真空干燥箱中干燥24h，将处理过 的煤样利用热重分析仪进行着火活化能的测定，结果见表2。
[0058]表2、不同防腐蚀阻化剂的着火活化能 [0059]
[0060]由表2可以看出，氯化镁含量为lwt %、氯化锰含量为0.05wt %的阻化剂着火活化 能最高，阻化效果最好。
[0061] 3、实施例5的阻燃实验
[0062]取在双鸭山矿区不同地点的9个煤样，研磨至65μπι以下，加入实施例5制备的阻化 剂，按照应用试验2的方法测定不同煤样的着火活化能，结果见表3。
[0063] 表3、不同煤样加入阻化剂前后的着火活化能对比
[0064]
[0065]
[0066]由表3可以看出，氯化镁含量为1 %、氯化锰含量为0.05%、亚硝酸钠含量为 0.01 %、葡萄糖酸钠含量为0.06%的阻化剂有很好的阻化性能。
【主权项】
1. 一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂，其特征在于，为含有氯化镁、氯化锰、亚硝酸钠 和葡萄糖酸钠的水溶液。2. 根据权利要求1所述的一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂，其特征在于，所述阻化剂 为含有质量浓度〇. 08-2 %氯化镁、0.03-0.1 %氯化锰、0.01-0.05 %亚硝酸钠和0.03-0.1 % 葡萄糖酸钠的水溶液。3. 根据权利要求1所述的一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂，其特征在于，所述阻化剂 为含有质量浓度〇. 2-2 %氯化镁、0.05 %氯化锰、0.01-0.03 %亚硝酸钠和0.06-0.08 %葡萄 糖酸钠的水溶液。4. 根据权利要求1所述的一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂，其特征在于，所述阻化剂 为含有质量浓度1 %氯化镁、〇 . 05 %氯化锰、0.01 %亚硝酸钠和0.06 %葡萄糖酸钠的水溶 液。5. 根据权利要求1~4所述的一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂，其特征在于，在预防 煤炭自燃领域中的应用。6. 权利要求1~4所述的一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂的制备方法，其特征在于， 按比例称取氯化镁、氯化锰、亚硝酸盐和葡萄糖酸盐，加入到水中，搅拌至全部溶解。
【专利摘要】本发明的目的是针对于现有无机盐阻化剂存在的问题，提供了一种预防煤炭自燃的防腐蚀阻化剂，属于煤矿技术领域。该阻化剂为含有氯化镁、氯化锰、亚硝酸钠和葡萄糖酸钠的水溶液。较好的，阻化剂为含有质量浓度0.08-2％氯化镁、0.03-0.1％氯化锰、0.01-0.05％亚硝酸钠和0.03-0.1％葡萄糖酸钠的水溶液。其制备方法为，按比例称取氯化镁、氯化锰、亚硝酸钠和葡萄糖酸钠，加入到水中，搅拌至全部溶解。该阻化剂原料来源方便，制作方便，阻化效果好，并且具有防腐蚀的能力。
【IPC分类】E21F5/06
【公开号】CN105545349
【申请号】CN201510999523
【发明人】王雪峰, 邓汉忠, 高飞, 郝朝瑜, 邓存宝, 王继仁, 姚立洪
【申请人】辽宁工程技术大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月28日