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煤礦膠體防滅火材料效果如何?

2019-08-29 10:34
煤自燃是煤低溫氧化產生的熱量在一定環境下積累導致煤體溫度不斷上升而自發燃燒的過程。煤自然發火是煤礦生產中主要的災害之一,煤自燃釋放出大量的有害氣體,破壞環境,影響安全生產,燒毀煤炭資源,甚至可能引發瓦斯煤塵爆炸而造成人員傷亡的重大惡性事故。
膠體防滅火材料是重要的煤層自燃防治材料,主要指高分子凝膠和水玻璃凝膠。水玻璃凝膠是指水玻璃溶液與弱酸反應生成的硅酸凝膠,國內外常用的水玻璃凝膠的副產物一般有污染性且形成的凝膠脆性大。
水玻璃又稱泡花堿,其主要成分是硅酸鈉水溶液,是一種由堿金屬氧化物和SiO2,結合而成的可溶性堿金屬硅酸鹽材料。水玻璃極易與碳酸氫根類鹽反應,生成具有一定強度的SiO2。水玻璃凝膠中的SiO2及凝膠中所含的大量水分使得水玻璃凝膠成為優異的防火、滅火材料。該凝膠也廣泛應用于防治煤炭自燃。水玻璃凝膠的凝結劑常有:硫酸銨、碳酸氫銨、偏鋁酸鈉、磷酸、碳酸氫鈉等。水玻璃和凝結劑混合后,發生化學反應,生成具有立體網狀結構的縮合硅酸,并固化液態水,形成半固體狀的凝膠。水玻璃凝膠注入松散煤體后,可充填煤體縫隙,防止漏風,隔絕空氣,而且長時間保水,從而有效預防和撲滅煤炭自燃火災。
普通促凝劑生成的水玻璃凝膠存在以下缺點:
1)強度低,易破碎。普通的水玻璃凝膠輕微受壓后即遭破壞,破碎成塊狀。
2)易失水、收縮、干裂、粉化。普通的水玻璃凝膠在空氣中易失水、收縮,然后干裂,并逐漸粉化,膠體呈豆腐渣狀,充填在裂隙處的膠體也因收縮而與煤體產生裂隙,重新構成新的漏風通道,受壓破碎后這種現象尤其嚴重,其預防煤炭自燃的功效隨之消失。
3)一些凝結劑如硫酸銨、碳酸氫銨在凝膠形成過程中釋放氨氣,污染井下環境,危害作業人員的身體健康。
徐州吉安研發的復合膠體(高分子凝膠)防滅火材料與水按一定比例混合,數秒內即可形成粘度適中的防滅火凝膠體,所形成的凝膠體是高分子凝膠與水形成的螯合物。初期階段具有良好的流動性和覆蓋性,能在有限的空間內擴散堆積,凝膠體的粘度隨著時間增加而逐漸增大,進而表現出良好的粘附性和掛壁性,能夠在浮煤表面及裂隙之間形成一層致密、高含水的凝膠保護層,具有優越的吸熱降溫、隔氧冷卻功能,起到顯著的防滅火防治效果。
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