一種可持續產生阻化惰化效果的長效型阻化劑及其制備方法技術

一種可持續產生阻化惰化效果的長效型阻化劑，屬于阻化劑防滅火技術領域，可解決現有阻化劑阻化效率低，阻化周期短，阻化效果不穩定的問題，該阻化劑以凹凸棒石、碳酸氫鈉、2,2,6,6

【技術實現步驟摘要】
一種可持續產生阻化惰化效果的長效型阻化劑及其制備方法


[0001]本專利技術屬于阻化劑防滅火
，具體涉及一種可持續產生阻化惰化效果的長效型阻化劑及其制備方法，具有多重抑制作用。

技術介紹

[0002]煤炭是我國能源的重要組成部分，長期占據我國能源消耗的一半以上。但是，煤炭在開采、運輸、儲存過程中始終面臨著自燃的危險，同時，采空區內遺煤的自燃也威脅著煤礦的安全生產。目前，阻化劑是防治礦井火災的重要技術手段之一。
[0003]現階段，阻化劑種類繁多，按其阻化機理大致可分為物理阻化劑、化學阻化劑和復合阻化劑。以無機鹽溶液（氯化鎂、氯化鈣等）、三相泡沫、泡沫凝膠、聚合物乳液等為代表的物理阻化劑，其通過形成“液膜”、覆蓋在煤體表面隔絕氧氣，同時，由于無機鹽溶液本身的高吸水性或高含水量，能夠帶走煤氧化過程產生的大量熱量，減少熱量的積聚，達到阻止煤自燃的目的。但是，物理阻化劑具有阻化壽命短和阻化效果不穩定性的缺點，需要反復噴灑，而且無機鹽溶液還會與設備發生電化學反應，造成設備的腐蝕，凝膠類阻化劑由于其流動性較差，不能很好到達發火區域。隨著煤氧反應原理研究的逐漸深入以及自由基反應學說的闡述，基于化學原理的化學阻化劑成為了研究的熱點，例如高錳酸鹽、高氯酸鹽、過氧化物等，這些物質由于其本身性質較為活潑，通過搶先與煤表面的活性基團反應，降低了煤的熱反應活性，但是，由于反應放熱，加上本身屬于強氧化性的物質，甚至熱解產生有毒有害氣體，不太適合井下復雜的環境。兒茶素、維生素C等和自由基捕獲劑（N,N－二芐基羥胺、2,6－二叔丁基－4－甲基苯酚等）則是通過消除或者捕獲煤氧反應過程中產生的自由基，破壞或中斷煤氧的自由基鏈式反應，硫酸鈉、磷酸氫鹽、聚乙二醇等通過將活潑的化學基團轉化為較為穩定的基團，提升了煤的熱穩定性。但是，兒茶素、維生素C等在空氣中極易被氧化“變質”，在煤自燃初期，被空氣中流動的氧氣白白消耗，以至于不能很好地發揮阻化效果，且阻化壽命十分有限。于是，一些學者對維生素C或者兒茶素等進行籠狀包裹，減少其無用消耗，以起到緩釋的作用，但是，需達到胞衣破裂的溫度里面的阻化劑成分才會釋放，會對阻化效果產生一定的影響。
[0004]因此，研發一款高效、綠色的阻化劑，提升阻化劑對煤自燃的阻化效果和阻化壽命，實現對煤自燃的有效遏制，是目前一項亟需解決的問題。

技術實現思路

[0005]本專利技術的目的在于提供一種高效、綠色的阻化劑，可提升阻化劑對煤自燃的阻化效果和阻化壽命，實現對煤自燃的有效遏制。
[0006]本專利技術采用如下技術方案：一種可持續產生阻化惰化效果的長效型阻化劑，包括海藻酸鈉水凝膠和位于海藻酸鈉水凝膠中的阻化球，所述阻化球包括阻化顆粒和位于阻化顆粒表面的氨基硅油覆膜，所述阻化球包括凹凸棒石、2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物和碳酸氫鈉。
[0007]一種可持續產生阻化惰化效果的長效型阻化劑的制備方法，包括如下步驟：第一步，海藻酸鈉水溶液的制備：將去離子水加熱至50℃，稱取海藻酸鈉粉末，加入加熱后的去離子水中，使用以450rpm的速率充分攪拌至完全溶解，靜置冷卻至室溫，得到海藻酸鈉水凝膠；第二步，阻化球的制備：（1）稱取凹凸棒石粉末、NaHCO3粉末、2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物，并充分研磨；（2）將凹凸棒石粉末、NaHCO3粉末、TEMPO粉末按比例充分混合，得到ATP/NaHCO3/TEMPO混合物粉末；（3）以水作為粘合劑，將混合物粉末通過造粒機造粒，獲得直徑1
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2mm的ATP/NaHCO3/TEMPO顆粒，并在常溫下干燥2小時；（4）將ATP/NaHCO3/TEMPO顆粒置于氨基硅油中對其進行覆膜，然后再將顆粒使用空氣在室溫下干燥2h，得到阻化球；第三步，復合阻化劑的制備：將阻化球加入到海藻酸鈉水凝膠中混合，以120rpm的速率攪拌5
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10分鐘，得到最終阻化劑成品。
[0008]第一步中所述海藻酸鈉水凝膠的質量濃度為1.5%。
[0009]第二步中所述凹凸棒石粉末、NaHCO3粉末、TEMPO粉末的質量比9：9：1。
[0010]本專利技術的有益效果如下：本專利技術克服了碳酸氫鈉在空氣中易潮解而失效的特性，克服了化學阻化劑面對井下復雜環境易失效且利用率低下的缺點，實現了化學阻化劑隨溫度變化控制釋放，并將惰化、阻化、隔氧有效結合起來，提供了一種可持續產生阻化惰化效果的長效型阻化劑。該阻化劑以凹凸棒石(ATP)、碳酸氫鈉、2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物(TEMPO)作為核心，以氨基硅油對其覆膜制備阻化球，將阻化球嵌入海藻酸鈉凝膠，能夠實現2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物的控制釋放，碳酸氫鈉分解產生的CO2與O2形成競爭吸附，達到惰化煤自燃的效果，同時，碳酸氫鈉分解產生的碳酸鈉以及2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物能夠實現對煤的阻化，而外層的海藻酸凝膠層則能夠很好地隔絕O2，起到多重抑制煤自燃的作用，大大提升了對煤自燃的抑制效果，有效提升了阻化劑的利用率。
[0011]本專利技術能夠實現化學阻化劑TEMPO的控制釋放，煤氧反應越劇烈，TEMPO的釋放越快，降低了井下復雜多變的環境造成TEMPO的無用消耗，提升了阻化劑的利用率；避免了碳酸氫鈉在空氣中因潮解而失效；將阻化成分造粒覆膜形成小球嵌入海藻酸鈉凝膠，避免了對井下機械的酸堿腐蝕。同時，能夠實現惰化、阻化、隔氧三位一體，具有多重抑制效果，極大地提升了阻化劑的阻化效果和阻化壽命。
附圖說明
[0012]圖1為本專利技術的阻化球的結構示意圖；圖2為本專利技術的阻化球制備流程及控釋示意圖；圖3為本專利技術的阻化劑的作用示意圖；其中：1
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氨基硅油薄膜；2
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碳酸氫鈉；3
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TEMPO；4
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凹凸棒石；5
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二氧化碳；6
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海藻酸鈉凝膠層；7
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阻化球；8
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煤樣顆粒。
[0013]圖4為本專利技術的阻化球的實際圖；圖5為本專利技術的阻化劑的實際圖；圖6為本專利技術阻化球不同溫度（50℃、80℃、110℃、140℃、170℃）下掃描電子顯微鏡圖片；圖7為本專利技術復合阻化劑和阻化小球的CO2產生速率圖片。
具體實施方式
[0014]一種可持續產生阻化惰化效果的長效型阻化劑，以凹凸棒石為載體，凹凸棒石多孔的網絡結構，使其能夠結合大量的2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物分子且其本身就是一種很好的阻燃劑，同時，其網絡結構能夠使碳酸氫鈉和2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物分布更加均勻，減少了CO2、2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物的釋放阻力，有利于提升控釋效果。向凹凸棒石、碳酸氫鈉中加入一定比例2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物的水溶液混合造粒形成阻化顆粒，再以氨基硅油對阻化顆粒覆膜制備阻化小球，阻化小球的本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種可持續產生阻化惰化效果的長效型阻化劑，其特征在于：包括海藻酸鈉水凝膠和位于海藻酸鈉水凝膠中的阻化球，所述阻化球包括阻化顆粒和位于阻化顆粒表面的氨基硅油覆膜，所述阻化球包括凹凸棒石、2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物和碳酸氫鈉。2.一種可持續產生阻化惰化效果的長效型阻化劑的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：第一步，海藻酸鈉水溶液的制備：將去離子水加熱至50℃，稱取海藻酸鈉粉末，加入加熱后的去離子水中，使用以450rpm的速率充分攪拌至完全溶解，靜置冷卻至室溫，得到海藻酸鈉水凝膠；第二步，阻化球的制備：（1）稱取凹凸棒石粉末、NaHCO3粉末、2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物，并充分研磨；（2）將凹凸棒石粉末、NaHCO3粉末、TEMPO粉末按比例充分混合，得到ATP/NaHCO3/TEM...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郝朝瑜，李樂，
申請(專利權)人：太原理工大學，
類型：發明
國別省市：