泥漿阻化劑主要是水與泥土形成的懸浮液。泥漿阻化劑通過鉆孔或專門的灌漿引管向防滅火區(qū)域灌注,在泥漿脫水的過程中,降低了煤體溫度,泥漿阻化劑失水后泥漿則沉積覆蓋在煤表面上,使防滅火區(qū)域的浮煤及煤柱龜裂部分布滿泥漿,從而隔絕了空氣,防止煤氧化。同時泥漿中的水蒸發(fā)使灌漿區(qū)的水分提高,有利于減緩煤的水分蒸發(fā),直接或間接達到防止煤自燃的目的。
抗氧化類、粉末狀阻化劑主要有碳酰二胺(尿素)、硼酸二胺、磷酸二胺、防老劑、氨基甲酸脂等,它們的阻化作用主要為化學作用,能與煤在低溫環(huán)境下生成的活性分子和活性自由基發(fā)生化學反應,從而中斷煤氧化反應的自由基反應鏈,達到阻止煤進一步氧化自燃的目的。研究發(fā)現防老劑阻化效果要高于硼砂、磷酸二氫胺、氯化鎂等其他阻化劑,加入分散劑能大大提高防老劑的阻化效果,濃度也是影響防老劑的一個重要因素,一般而言濃度越高,防老劑的阻化效果越好,防老劑的后期阻化效果優(yōu)于前期阻化效果。
堿類阻化劑常用的為氫氧化鈣。高硫煤(主要富含黃鐵礦FeS2易自燃,主要原因在于黃鐵礦易發(fā)生水解白氧化循環(huán)反應,且放出熱量;氧化過程體積增大,膨脹裂縫,與氧氣的接觸面增大,促進氧化發(fā)生,直至煤體升溫自燃。而氫氧化鈣能中斷高硫煤的自氧化循環(huán)反應。分別從化學阻化、物理阻化及負催化3個方面進行阻燃。
氫氧化鈣阻化劑成本低,阻化率高,但由于溶解度小,易出現堵塞現象,影響阻化效果;另外,具有強腐蝕性,對設備材質要求較高。
我國目前采用阻化率和阻化壽命作為衡量阻化劑的兩個指標。
1)阻化率 我國撫順煤科分院建議,含硫量小于2%的煤采用煤樣在100°C條件下阻化前后放出CO氣體的相對變化量作為評定指標;含硫量大于2%的煤(一般稱為高硫煤)采用煤樣在阻化前后放出SO2氣體的相對變化量,作為評定指標。此指標稱之為阻化率。測定阻化率時要準備兩種煤樣:一種經過阻化劑處理過的煤樣;另一種是原煤樣分裝在兩個試管中;其粒度為0.35~0.66mm,重量70g。實驗條件保持一定。測定反應試管釋放的CO或SO2氣體的濃度,按下式計算阻化率:
E=100(A-B) A,%
式中 E-煤的阻化率,%;
A,B-分別為原煤樣和阻化煤樣在規(guī)定的實驗條件下氧化5小時放出的CO( pmm) 或SO 2 (mg)。阻化率越大,說明阻化劑對煤氧化的阻止作用越大。
2)阻化劑的阻化壽命
阻化劑噴灑至煤體表面后,從開始生效至失效所經過的時間叫阻化劑壽命。單位為月。單位時間內阻化率下降值叫阻化劑的衰減速度,以V表示,單位為%/月。阻化劑的壽命可用下式表示:
τ=E/V
阻化劑壽命是一個重要指標。為了達到有效的預防自然發(fā)火,阻化壽命不應小于自然發(fā)火期。阻化壽命可以二次或多次噴灑以及保持環(huán)境具有較高的濕度等措施來延長。
3、 阻化劑選擇
目前最常用的阻化劑,有煤礦使用的阻化劑:氯化鈣(CaCl 2:H20)、氯化鎂(MgCl2:6H2O)、氯化銨(NH4Cl)、水玻璃(XNa2O.ySi02)以及工業(yè)廢液等。從目前的應用結果來看,氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁、氯化鋅等氯化物對褐煤、長焰煤和氣煤有較好的阻化效果;水玻璃、氫氧化鈣對高硫煤有較高阻化率。
4、 阻化劑防火工藝
應用阻化劑防火的主要方法是:表面噴灑、用鉆孔向煤體壓注以及利用專用設備向采空區(qū)送入霧化阻化劑。壓注和噴灑系統有移動式、半固定式和固定式三種。
銨鹽阻化劑種類較多,主要有碳酸氫銨、磷酸二氫銨等。這些阻化劑熱解過程是吸熱反應,能夠吸收煤自燃產生的熱量。熱解產生的氣體氨氣、二氧化碳可以稀釋空氣中的氧氣,降低濃度,減小氧化反應速度。氯化銨和磷酸氫二銨不僅具有優(yōu)良的吸濕性能,在自燃初期水分蒸發(fā)起到明顯的降溫作用,抑制煤自熱的升溫速率,而且能夠捕獲煤氧化鏈反應中的自由基,遏制煤的低溫氧化。
這類阻化劑阻化效率不高,阻化過程是延長了著火時間,并未真正阻止煤的燃燒。
1 增加煤在低溫時的化學惰性,或提高煤氧化的活能;
2 形成液膜包圍煤塊和煤的表面裂隙面;
3 充填煤柱內部裂隙;
4 增加煤體的蓄水能力;
5 水分蒸發(fā)吸熱降溫。實質是降低煤在低溫時的氧化速度,延長煤的自然發(fā)火期。
鹵鹽類阻化劑主要是一類具有吸水性的含有鹵素元素的無機鹽,其中最常用的是CaCl2,MgCl2和NaCl的水溶液。這些阻化劑可以在煤體表面形成水膜層從而阻斷氧氣與煤體接觸,并可以使煤處于含水潮濕的狀態(tài)。由于鹵鹽類阻化劑中含有水,所以在煤自燃過程中,水通過汽化時吸熱可以給煤體降溫,減小了煤的升溫速率,從而在一定程度上抑制了煤的自燃。同時鹵鹽阻化劑處理的煤,減少了煤氧化反應中的官能團,并有助于阻止自由基反應,抑制氧化反應速度。鹵鹽類阻化劑價格比較低廉,但是其阻化時間具有一定的局限性,鹵鹽類阻化劑中的水分被蒸發(fā)完后,其阻化作用將明顯降低。
此類阻化劑成本較低,來源廣泛,工藝簡單,阻化效果較好。
凝膠類阻化劑主要由基體和同化劑組成,其阻化機理主要是基體和固化劑混合后凝固成凝膠,凝膠可封閉煤中孔隙,隔斷漏風通道,使空氣不能滲入到煤體中,從而阻止了煤的氧化反應。防止了煤的自燃。凝膠是高含水材料,利用凝膠阻化劑可以使防滅火區(qū)域含水量濕著升高,起到降溫作用,從而預防煤自燃,因此凝膠阻化技術兼有降低煤溫度和堵漏風兩種作用,是一種優(yōu)良的防止煤自燃技術。
最常用的凝膠阻化劑為硅凝膠阻化劑。在該凝膠阻化劑中,硅和氧形成的共價鍵骨架,呈立體網狀空間結構,水填充在硅氧骨架之間,由于水與硅氧骨架之間具有較強的分子作用力,膠體很難流動。傳統硅凝膠阻化劑基料為硅酸鈉,促凝劑為碳酸氫銨,但該型凝膠阻化劑存在一些不足之處,如在成凝膠過程中釋放大量刺激強烈的氨氣,并且凝膠失水后易開裂,封堵作用減弱。新型環(huán)保凝膠的研究受到越來越廣泛的重視。
無氨硅凝膠是在硅凝膠的基礎上,選用無氨促凝劑(如鋁酸鹽等)作為銨鹽的替代品,無毒、無害。復合凝膠是由基料、促凝劑、增強劑和溶劑按一定比例混合后,經一定時間形成的復合凝膠膠體。特點是輕度高、能滯留在工作面頂部較高的發(fā)火部位,成本低。
此類阻化劑有望在煤場防滅火技術領域發(fā)揮重要作用,但硅凝膠阻化劑成膠過程中釋放出大量氨氣,對人體造成一定的危害;其他凝膠阻化劑或者黏度、阻化效果不理想;或者成本相對較高;或者制備工藝復雜、程序繁瑣等,存在一定的缺陷。
高聚物乳液阻化劑主要由高聚物加表面活性劑及少量助劑組成,其主要阻化機理為,當高聚物乳液阻化劑噴灑到煤表面時,隨著高聚物乳液中水分蒸發(fā),高聚物分子在煤粒表面固化,形成致密的同化層高聚物膜覆蓋在煤表面上,阻止和延緩氧氣與煤體的接觸,從而起到隔氧阻化的作用,從而阻止了煤的自燃。高聚物乳液阻化劑中表面活性劑的作用主要是促使煤粒很快被阻化液濕潤,使阻化液與煤體充分接觸。
高聚物乳液阻化劑也存在一定的缺陷。隨著煤溫的升高,高聚物也參與氧化反應,并且易熱解,失去阻化作用,同時高聚物熱解可能會釋放出可燃氣體,從而加劇了煤場發(fā)生火災的危險性。例如,聚丙烯酞胺在低溫下可以形成穩(wěn)定的固相膜層并具有隔氧阻化作用,但溫度升高到100℃左右時以后會發(fā)生氧化分解,不僅失去阻化作用,而且由于稀釋的程度,防止煤堆自燃的發(fā)生。因為放出可燃氣體,加速了煤的自燃。所以,此類阻化劑使用時必須提高其高溫抗氧化性能。
惰性氣體如氮氣、二氧化碳等充入煤場封閉區(qū)域內可稀釋此煤場封閉區(qū)域內的氧濃度,從而降低空間內氧氣含量,達到降低煤氧化速度,防止煤自燃的目的。此方法具有廣泛的適用性,適用于任意粒徑的煤,由于小粒徑煤的比表面積較大,所以對小粒徑煤的惰化阻化效果更好。但選擇此種技術防止煤自燃時需要提高空間的密閉性,否則惰性氣體易通過泄漏點流出,造成惰性氣體浪費,并且降低惰性氣體阻化效果。
泡沫阻化劑主要是通過向防滅火區(qū)域注入泡沫,并讓它們保存于冒落研石縫隙之中形成堵漏帶,阻止風流進入防滅火區(qū)域,從而預防了煤自燃。泡沫阻化劑主要有化學和物理泡沫兩種?;瘜W泡沫大多使用尿醛泡沫以及快速凝固而成的聚胺醋泡沫。物理泡沫則多用穩(wěn)定的低倍數泡沫或者在其中添加增塑劑通過機械攪拌形成的可塑性泡沫。泡沫阻化劑除含有主要的發(fā)泡劑外,還有多種添加劑如穩(wěn)泡劑、增稠劑等,從而可以延長泡沫存在時間,可以提高泡沫的堆積能力和附著能力。由于泡沫最終要破碎,液膜難以持久存在于煤的表面,特別是在煤的頂部、側面,所以如何進一步提高泡沫阻化劑泡沫的穩(wěn)定性是泡沫阻化劑研究的一個重點要解決的問題。
復合阻化劑主要是將幾種不同種類的阻化劑結合起來使用,從而克服單一阻化劑存在的缺陷。例如,有學者將阻止自由基鏈反應的阻化劑與高聚物阻化劑復配制備了一種復合阻化劑。既能夠覆蓋煤表面,減少煤體與空氣的接觸,又能捕獲煤氧化鏈反應中的自由基,實質性地提高了自燃阻化效果,這種復合阻化劑還具有高效無毒和阻化成本低的特點,使阻化煤具有優(yōu)良的抗氧化性,并且可以較長時期保持高的熱值。
復合阻化劑具有代表性的是DDS系列復合水溶液阻化劑,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(胺鹽)組成的。每一種成分都起到阻燃的作用,因此既能覆蓋煤表面活性中心,又能捕獲煤氧化鏈反應中的自由基,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。 2100433B
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1 第一章 鉆孔沖洗介質的作用及其影響因素? 答:1、清洗孔底,懸浮和攜帶巖屑 (影響因素: 送入孔內的沖洗液量和沖洗液的性能指標) ; 2、冷卻鉆頭 (影響因素: 單位時間流經孔底的沖洗液量和沖洗介質的熱容量和粘度) ; 3、潤滑鉆具和鉆頭(影響因素:沖洗液類型和沖洗液中添加的添加劑的種類和數量); 4、保護孔壁 (影響因素: 沖洗液的類型, 沖洗液的性能參數和沖洗液在環(huán)空中的流態(tài)) ; 5、其他功用如:破碎孔底巖石、輸送巖礦心至地表、傳遞空地信息等。 第二章 一、表面活性劑的概念及表面活性劑水溶液的基本性質? 答 :表面活性劑是這樣一種物質,它在加入量很少時即能大大的降低溶劑的表面張力,改變 體系界面狀態(tài),從而產生潤濕或飯潤濕,乳化或破乳,氣泡或消泡等一系列作用的物 質。 基本性質:活性劑在溶液表面的吸附和活性劑在溶液內部形成膠團。 二、臨界膠束的概念及其影響因素? 答:表面活性劑在
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.2.6 施工工藝 2.2.6.1 工藝流程 泥漿護壁鉆孔灌注樁的施工工藝流程見圖 2.2.6.1。 2.2.6.2 操作工藝 1.施工平臺 (1)場地內無水時,可稍作平整、碾壓以能滿足機械行走移位的要求。 (2)場地為淺水且水流較平緩時,采用筑島法施工。樁位處的筑島材料優(yōu)先使用黏土 或砂性土,不宜回填卵石、礫石土,禁止采用大粒徑石塊回填。筑島高度應高于最高水位 1.5m,筑島面積應按采用的鉆孔機械、混凝土運輸澆筑等的要求決定。 (3)場地為深水時,可采用鋼管樁施工平臺、雙壁鋼圍堰平臺等固定式平臺,也可采 用浮式施工平臺。平臺須牢靠穩(wěn)定,能承受工作時所有靜、動荷載,并能滿足機械施工、人 員操作的空間要求。 2. 護筒 (1)護筒一般由鋼板卷制而成,鋼板厚度視孔徑大小采用 4~8mm,護筒內徑宜比設 計樁徑大 100 mm,其上部宜開設 1~2 個溢流孔。 (2)護筒埋置深度一般情況下,在黏
《煤礦防火用阻化劑通用技術條件(MT/T 700-1997)》由中國標準出版社出版。2100433B
煤礦防滅火劑,
防水涂料,
聚氨酯防水涂料 ,
煤礦防滅火材料 ,
煤礦封堵劑 ,
阻化劑 ,
膠體材料 ,
凝膠阻化劑
為克服目前注漿、惰氣、凝膠、阻化劑、三相泡沫等防滅火技術的不足,制了普瑞特的裝備與材料。
普瑞特防滅火技術很好的融合了黃泥灌漿、惰性氣體、凝膠、阻化劑、三相泡沫等各項防滅火技術的優(yōu)點,又避免了上述各項技術的多數缺點。
技術特點
1、集凝膠、黃泥灌漿、兩相或三相泡沫、惰性氣體和阻化劑的防滅火優(yōu)點于一體,能把泡沫中的水固結在凝膠體內,避免了黃泥灌漿和其它泡沫大量水流失或者潰漿的缺點;
2、在采空區(qū)具有良好的擴散性能,生成的凝膠以泡沫為載體能夠對采空區(qū)或煤田火區(qū)的高、中、低位火源進行大范圍、全方位的覆蓋,持久保持煤體濕潤冷卻,隔絕氧氣,且添加劑中含有的阻化劑能長久對煤體阻化,徹底防治煤炭自燃;
3、普瑞特被注入火區(qū)后,會在火區(qū)全方位覆蓋一層凝膠層,并且凝膠層中95%以上都是水,具有長久的吸熱降溫作用,能夠有效防止火區(qū)復燃;
4、凝膠以泡沫為載體,在防滅火區(qū)域內能向高處堆積,所到之處凝膠都能有效覆蓋并黏附浮煤裂隙,具有良好的封堵漏風通道的性能;
5、泡沫中的氮氣緩慢釋放,避免單獨注氮時氮氣容易流失的缺點,持久保持火區(qū)惰化。