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煤矿胶体防灭火材料效果如何?

2019-08-29 10:34
煤自燃是煤低温氧化产生的热量在一定环境下积累导致煤体温度不断上升而自发燃烧的过程。煤自然发火是煤矿生产中主要的灾害之一,煤自燃释放出大量的有害气体,破坏环境,影响安全生产,烧毁煤炭资源,甚至可能引发瓦斯煤尘爆炸而造成人员伤亡的重大恶性事故。
胶体防灭火材料是重要的煤层自燃防治材料,主要指高分子凝胶和水玻璃凝胶。水玻璃凝胶是指水玻璃溶液与弱酸反应生成的硅酸凝胶,国内外常用的水玻璃凝胶的副产物一般有污染性且形成的凝胶脆性大。
水玻璃又称泡花碱,其主要成分是硅酸钠水溶液,是一种由碱金属氧化物和SiO2,结合而成的可溶性碱金属硅酸盐材料。水玻璃极易与碳酸氢根类盐反应,生成具有一定强度的SiO2。水玻璃凝胶中的SiO2及凝胶中所含的大量水分使得水玻璃凝胶成为优异的防火、灭火材料。该凝胶也广泛应用于防治煤炭自燃。水玻璃凝胶的凝结剂常有:硫酸铵、碳酸氢铵、偏铝酸钠、磷酸、碳酸氢钠等。水玻璃和凝结剂混合后,发生化学反应,生成具有立体网状结构的缩合硅酸,并固化液态水,形成半固体状的凝胶。水玻璃凝胶注入松散煤体后,可充填煤体缝隙,防止漏风,隔绝空气,而且长时间保水,从而有效预防和扑灭煤炭自燃火灾。
普通促凝剂生成的水玻璃凝胶存在以下缺点:
1)强度低,易破碎。普通的水玻璃凝胶轻微受压后即遭破坏,破碎成块状。
2)易失水、收缩、干裂、粉化。普通的水玻璃凝胶在空气中易失水、收缩,然后干裂,并逐渐粉化,胶体呈豆腐渣状,充填在裂隙处的胶体也因收缩而与煤体产生裂隙,重新构成新的漏风通道,受压破碎后这种现象尤其严重,其预防煤炭自燃的功效随之消失。
3)一些凝结剂如硫酸铵、碳酸氢铵在凝胶形成过程中释放氨气,污染井下环境,危害作业人员的身体健康。
徐州吉安研发的复合胶体(高分子凝胶)防灭火材料与水按一定比例混合,数秒内即可形成粘度适中的防灭火凝胶体,所形成的凝胶体是高分子凝胶与水形成的螯合物。初期阶段具有良好的流动性和覆盖性,能在有限的空间内扩散堆积,凝胶体的粘度随着时间增加而逐渐增大,进而表现出良好的粘附性和挂壁性,能够在浮煤表面及裂隙之间形成一层致密、高含水的凝胶保护层,具有优越的吸热降温、隔氧冷却功能,起到显著的防灭火防治效果。

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