礦用新型膠體防滅火材料的制備及其性能實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、火的存在促進(jìn)了人類文明的進(jìn)步，帶動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展。在人類的控制范圍內(nèi)的物質(zhì)燃燒能給人類帶來益處，但超過了人類的控制范圍的燃燒將給人們帶來災(zāi)難。煤炭自燃對井下工作人員的生命造成威脅，同時(shí)使國家經(jīng)濟(jì)蒙受不可估量的損失。目前，煤炭火災(zāi)依然存在，給人類帶來災(zāi)難。煤炭火災(zāi)可升高井下溫度，成為很多煤礦井下災(zāi)害的導(dǎo)火索。煤炭發(fā)生自燃時(shí)，不但會(huì)產(chǎn)生CO等有毒有害氣體，還會(huì)使瓦斯在高溫條件下發(fā)生爆炸。煤炭火災(zāi)危害性極大，成為煤炭科技進(jìn)步的絆腳石。目前用于防

2、治煤自燃的凝膠防滅火材料在進(jìn)行煤炭防滅火時(shí)雖然能取得一定的效果，但是會(huì)產(chǎn)生刺激性氣味，惡化井下環(huán)境，不利于井下工作的進(jìn)行。為了有效地防止煤炭自燃，彌補(bǔ)當(dāng)前大多數(shù)凝膠防滅火材料的不足，研制出新的凝膠防滅火材料，它是由聚合物羧甲基纖維素鈉、交聯(lián)劑聚氯化鋁和促凝劑葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯配備而成的。該材料無毒、無污染、易降解并且價(jià)格低廉，對于減少災(zāi)害損失，保護(hù)井下環(huán)境具有重要作用。
　　首先通過正交實(shí)驗(yàn)對比分析，選擇出合適的凝膠材料配比比例：

3、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0％的聚合物與交聯(lián)劑及促凝劑的合適配比比例為100：8：2，按照這種比例配制出的聚合物凝膠性能良好。然后根據(jù)煤礦防滅火材料應(yīng)具備的特性，對凝膠的成膠時(shí)間、滲透性、熱穩(wěn)定性、強(qiáng)度、阻化性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。凝膠的成膠時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：促凝劑對膠體成膠時(shí)間的影響較大；在一定范圍內(nèi)，凝膠成膠時(shí)間隨溫度的升高而降低；在聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%—2.0%范圍內(nèi)時(shí)，聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)對凝膠時(shí)間影響較大，隨著聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，其對成膠時(shí)間還

4、有一定的影響，但是逐漸減弱，整體來說，凝膠時(shí)間隨聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而降低；在能形成穩(wěn)定膠體的范圍內(nèi)，隨著交聯(lián)劑與聚合物比例的升高，成膠時(shí)間逐漸降低。凝膠的滲透實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：滲透率隨著促凝劑用量的升高而下降，羧甲基纖維素鈉的含量對滲透率的影響較為復(fù)雜，不成明顯比例關(guān)系。熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明凝膠的熱穩(wěn)定性較好：聚合物凝膠和水的失水率都隨著溫度的升高而增大；在不同的溫度下，聚合物凝膠的失水率都比自來水的失水率要低，溫度越高，聚合物凝膠的失水率比

5、自來水的失水率低的越多。凝膠強(qiáng)度測定實(shí)驗(yàn)表明：羧甲基纖維素鈉的含量對凝膠強(qiáng)度的影響較大。采用程序升溫的實(shí)驗(yàn)方法，借助色譜分析儀分析煤氧化過程中指標(biāo)氣體濃度變化規(guī)律，得出聚合物凝膠對煤樣的阻化特性：凝膠對不同煤樣的阻化效果不盡相同，這可能與煤的變質(zhì)程度有關(guān)，總體來說凝膠對煤體氧化具有很好的阻化作用。最后在實(shí)驗(yàn)室模擬礦井火災(zāi)，對燃著的煤體進(jìn)行凝膠灌注，記錄煤體溫度并對煤體內(nèi)部氣體采集分析，通過一定時(shí)間，溫度和指標(biāo)氣體濃度均降低到煤體著火前水