一種用于煤自燃災(zāi)害防治的金屬骨架泡沫及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤自燃災(zāi)害防治領(lǐng)域，具體是一種用于煤自燃災(zāi)害防治的金屬骨架泡沫及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭自燃是礦井主要災(zāi)害之一，易造成大規(guī)模人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。煤礦自燃災(zāi)害多發(fā)于采空區(qū)、高冒區(qū)等隱蔽地點(diǎn)，造成一般的滅火材料難以直達(dá)火源。目前煤礦采用區(qū)用于防、滅火的一般是噴灑阻化劑、注漿、注co2、N2等惰性氣體、注凝膠、注泡沫等，這些方法雖然有一定的防、滅火效果，但也存在一定的局限性。注漿需要大量的土壤資源，且防火效果較差;阻化劑覆蓋范圍有限，且多為腐蝕性無機(jī)鹽;惰性氣體需要不斷補(bǔ)充以便降低采空區(qū)內(nèi)氧濃度來達(dá)到窒息滅火的效果，成本較高;凝膠在脫水后防滅火效果迅速降低，而普通泡沫一般穩(wěn)定性較差，破裂后缺乏對(duì)煤體的持續(xù)阻燃效果。因此亟需一種穩(wěn)定性好，且具有持續(xù)阻燃效果的泡沫材料，高效防治采空區(qū)煤自燃火災(zāi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有防火、滅火材料效果差的問題，提供了一種用于煤自燃災(zāi)害防治的金屬骨架泡沫及其制備方法。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種用于煤自燃災(zāi)害防治的金屬骨架泡沫，是由下列質(zhì)量份的原料構(gòu)成的，200?500份的水，1?3份的發(fā)泡劑，5?10份的金屬骨架材料，8?12份的分散劑，4?8份的穩(wěn)泡劑，1?2份的抗氧化劑；
所述發(fā)泡劑是由質(zhì)量比為1:20的氟碳表面活性劑和二丙二醇甲醚構(gòu)成的;所述金屬骨架材料為醋酸鋁，分散劑為聚乙二醇，穩(wěn)泡劑為羥乙基纖維素，抗氧化劑為苯乙烯化苯酚。
[0005]通過采用上述方案，本發(fā)明發(fā)泡劑所使用的氟碳表面活性劑，具有高表面活性、高熱穩(wěn)定性、高化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，具有良好的滅火功能;本發(fā)明所產(chǎn)生的金屬骨架泡沫，摻入以醋酸鋁作為金屬骨架的添加劑，前驅(qū)體醋酸鋁與分散劑聚二乙醇均勻混合攪拌，在水溶液中水解形成ai(oh)3均質(zhì)溶膠，ai(oh)3再分解成為納米氧化鋁，氧化鋁均勻的分散在泡沫體系中，充填泡沫薄膜的間隙，增強(qiáng)了泡沫的穩(wěn)定性，泡沫排液后納米氧化鋁作為一種良好的阻燃材料可以均勻的附著在煤炭表面，填充煤炭表面的各類裂隙、孔隙，隔絕氧氣進(jìn)入煤體，阻斷煤的氧化放熱，起到持續(xù)抑制煤炭自燃的效果。使用穩(wěn)泡劑羥乙基纖維素，在增加泡沫半衰期的同時(shí)也能輔助泡沫破裂后再煤體表面形成穩(wěn)定的膠層，增加泡沫抑制煤體氧化放熱的有效期?？寡趸瘎┍揭蚁┗椒拥氖褂茫梢砸种泼罕砻媪u基、羰基、亞甲基等活性基團(tuán)的氧化活性，起到化學(xué)阻燃的效果。
[0006]另外，本發(fā)明采用以質(zhì)量比為1:20的氟碳表面活性劑和二丙二醇甲醚構(gòu)成，將1質(zhì)量份的氟碳表面活性劑分散在20質(zhì)量份的二丙二醇甲醚中，二丙二醇甲醚作為偶聯(lián)劑，能提高氟碳表面活性劑得發(fā)泡效果。
[0007]進(jìn)一步，為了更詳細(xì)的說明本發(fā)明，也為了更好地利用各原料的性能，提供了上述金屬骨架泡沫的制備方法，其步驟為:容器內(nèi)加入水、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑以及抗氧化劑，攪拌器以100r/min轉(zhuǎn)速攪拌3min，形成均勾的發(fā)泡液；同時(shí)在另一容器內(nèi)加入金屬骨架材料以及分散劑，攪拌器以1000r/min轉(zhuǎn)速攪拌5min，形成均勻的液態(tài)添加劑;發(fā)泡液和液態(tài)添加劑一同加入到發(fā)泡裝置內(nèi)，以氮?dú)饣駽02為載氣，發(fā)泡形成金屬骨架泡沫。
[0008]本發(fā)明所述金屬骨架泡沫的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，無需加熱、過濾、無三廢產(chǎn)生，環(huán)保節(jié)能，而且生產(chǎn)效率高，能夠更好地發(fā)揮各原料的性質(zhì)。
[0009]本發(fā)明所述金屬骨架泡沫與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
(1)用于煤炭自燃災(zāi)害防治的金屬骨架泡沫，包裹煤體后，能在煤體表面形成穩(wěn)定的隔氧層，形成的納米氧化鋁可以附著在煤表面，填充微小裂隙和孔隙，對(duì)煤自燃的抑制效果持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。
[0010](2)用于煤炭自燃災(zāi)害防治的金屬骨架泡沫，熱穩(wěn)定性強(qiáng)，泡沫半衰期長(zhǎng)，具有化學(xué)與物理的雙重阻燃效果，且原料易得，成本較低。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1(每份為lg)
一種用于煤自燃災(zāi)害防治的金屬骨架泡沫的制備方法，其步驟為:容器內(nèi)加入200g水、2g發(fā)泡劑、8g輕乙基纖維素以及1.5g苯乙稀化苯酸，攪拌器以100r/min轉(zhuǎn)速攪拌3min，形成均勻的發(fā)泡液；同時(shí)在另一容器內(nèi)加入5g醋酸鋁以及10g聚乙二醇，攪拌器以lOOOr/min轉(zhuǎn)速攪拌5min，形成均勻的液態(tài)添加劑;發(fā)泡液和液態(tài)添加劑一同加入到發(fā)泡裝置內(nèi)，以C02為載氣，發(fā)泡形成金屬骨架泡沫。
[0012]所述發(fā)泡劑是由質(zhì)量比為1:20的氟碳表面活性劑和二丙二醇甲醚構(gòu)成的。
[0013]實(shí)施例2(每份為lg)
一種用于煤自燃災(zāi)害防治的金屬骨架泡沫的制備方法，其步驟為:容器內(nèi)加入300g水、3g發(fā)泡劑、4g輕乙基纖維素以及2g苯乙稀化苯酸，攪拌器以100r/min轉(zhuǎn)速攪拌3min，形成均勻的發(fā)泡液；同時(shí)在另一容器內(nèi)加入8g醋酸鋁以及8g聚乙二醇，攪拌器以lOOOr/min轉(zhuǎn)速攪拌5min，形成均勻的液態(tài)添加劑;發(fā)泡液和液態(tài)添加劑一同加入到發(fā)泡裝置內(nèi)，以氮?dú)鉃檩d氣，發(fā)泡形成金屬骨架泡沫。
[0014]所述發(fā)泡劑是由質(zhì)量比為1:20的氟碳表面活性劑和二丙二醇甲醚構(gòu)成的。
[0015]實(shí)施例3(每份為lg)
一種用于煤自燃災(zāi)害防治的金屬骨架泡沫的制備方法，其步驟為:容器內(nèi)加入500g水、lg發(fā)泡劑、6g輕乙基纖維素以及l(fā)g苯乙稀化苯酸，攪拌器以100r/min轉(zhuǎn)速攪拌3min，形成均勻的發(fā)泡液；同時(shí)在另一容器內(nèi)加入10g醋酸鋁以及12g聚乙二醇，攪拌器以lOOOr/min轉(zhuǎn)速攪拌5min，形成均勻的液態(tài)添加劑;發(fā)泡液和液態(tài)添加劑一同加入到發(fā)泡裝置內(nèi)，以氮?dú)鉃檩d氣，發(fā)泡形成金屬骨架泡沫。
[0016]所述發(fā)泡劑是由質(zhì)量比為1:20的氟碳表面活性劑和二丙二醇甲醚構(gòu)成的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于煤自燃災(zāi)害防治的金屬骨架泡沫，其特征在于，是由下列質(zhì)量份的原料構(gòu)成的，200?500份的水，1?3份的發(fā)泡劑，5?10份的金屬骨架材料，8?12份的分散劑，4?8份的穩(wěn)泡劑，1?2份的抗氧化劑； 所述發(fā)泡劑是由質(zhì)量比為1:20的氟碳表面活性劑和二丙二醇甲醚構(gòu)成的;所述金屬骨架材料為醋酸鋁，分散劑為聚乙二醇，穩(wěn)泡劑為羥乙基纖維素，抗氧化劑為苯乙烯化苯酚。2.權(quán)利要求1所述一種用于煤自燃災(zāi)害防治的金屬骨架泡沫的制備方法，其特征在于，其步驟為:容器內(nèi)加入水、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑以及抗氧化劑，攪拌器以100r/min轉(zhuǎn)速攪拌3min，形成均勻的發(fā)泡液;同時(shí)在另一容器內(nèi)加入金屬骨架材料以及分散劑，攪拌器以lOOOr/min轉(zhuǎn)速攪拌5min，形成均勻的液態(tài)添加劑;發(fā)泡液和液態(tài)添加劑一同加入到發(fā)泡裝置內(nèi)，以氮?dú)饣駽02為載氣，發(fā)泡形成金屬骨架泡沫。
【專利摘要】本發(fā)明涉及煤自燃災(zāi)害防治領(lǐng)域，具體是一種用于煤自燃災(zāi)害防治的金屬骨架泡沫及其制備方法，所述金屬骨架泡沫是由下列質(zhì)量份的原料構(gòu)成的，200～500份的水，1～3份的發(fā)泡劑，5～10份的金屬骨架材料，8～12份的分散劑，4～8份的穩(wěn)泡劑，1～2份的抗氧化劑。本發(fā)明所述金屬骨架泡沫與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：（1）用于煤炭自燃災(zāi)害防治的金屬骨架泡沫，包裹煤體后，能在煤體表面形成穩(wěn)定的隔氧層，形成的納米氧化鋁可以附著在煤表面，填充微小裂隙和孔隙，對(duì)煤自燃的抑制效果持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。（2）用于煤炭自燃災(zāi)害防治的金屬骨架泡沫，熱穩(wěn)定性強(qiáng)，泡沫半衰期長(zhǎng)，具有化學(xué)與物理的雙重阻燃效果，且原料易得，成本較低。
【IPC分類】A62C3/06, E21F5/06, A62D1/04
【公開號(hào)】CN105435411
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510864750
【發(fā)明人】唐一博, 薛生
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年12月1日