[发明专利]一种煤矿用防灭火凝胶及制备方法

说明书

本发明公开了一种煤矿用防灭火凝胶及制备方法，本凝胶以羧甲基纤维素钠为聚合物，引入了起交联作用的柠檬酸锆，以通过控制锆离子释放速度控制成胶时间的葡萄糖酸‑δ‑内酯为pH改性剂，加入抑制煤自由基活性的抗坏血酸；凝胶制备容易，成胶时间可控，可以根据不同需求选择不同配比的凝胶满足时间上的需要；结合物理和化学作用灭火，效果显著；状态稳定，被物理破坏后可恢复到原状，在一个月后仍保持良好的胶体状态；粘弹性好，热稳定强，可满足矿井防灭火现场需求，适用于煤矿防灭火。

技术领域

本发明一种煤矿用防灭火凝胶及制备方法，属于煤矿用防灭火材料技术领域。

背景技术

在我国的能源工业中，煤炭在相当长的时期内仍将是我国的主要能源。煤自燃释放出大量的有害气体，破坏环境，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，严重威胁着煤矿生产和矿工的生命安全。因此，矿井火灾的防治工作非常重要。煤自燃防治应在消除供氧条件的同时破坏蓄热环境，因此需要一种性能优越的材料用来对矿井自燃火灾进行防灭火。国内外采用的泥浆泡沫材料、高水充填材料、阻化剂等这些材料稳定性差，时效性短。高分子聚合物材料的发展速度及应用范围大大超过了传统材料，其形成的凝胶具有固水、堵漏、降温等功能。凝胶是一种具有三维结构的聚合物，能够覆盖煤体，充填、封堵煤体孔隙、裂隙，具有良好的保水性，能在高温下长期冷却火区，凝胶已逐渐成为煤矿的主要防火材料,但有些凝胶材料会产生刺激性气体,恶化井下生产环境,不利于防灭火工作的顺利进行。因此，研究新型复合胶体防灭火材料具有重大意义。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种煤矿用防灭火凝胶及制备方法，该凝胶制备容易、成胶时间可控、热稳定性强、粘弹性好，无毒无害。

本发明通过以下技术方案实现：

一种煤矿用防灭火凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）配置羧甲基纤维素钠溶液，室温下将羧甲基纤维素钠均匀的加入水中，然后转移到搅拌器中以800～1000r/min的转速快速搅拌，当没有明显的大块团状物时，停止搅拌，静置10～20小时，直至羧甲基纤维素钠完全溶解，得到羧甲基纤维素钠溶液；

2）配置四氯化锆溶液，将四氯化锆：柠檬酸按照质量比为2:1 的比例混合，制得柠檬酸锆溶液；

3）配置质量分数为5～8%的氢氧化钠溶液；

4）向步骤2）配制好的柠檬酸锆溶液中，以每分钟20～40滴的速率滴入氢氧化钠溶液，监测pH值，直至pH值升至6.5～7.5，停止滴定，静置直至溶液变为澄清溶液即可使用，试验过程中以50～100r/min的转速不停对溶液进行搅拌；

5）取柠檬酸锆溶液和羧甲基纤维素钠溶液混合，并以100－200r/min的转速搅拌，得到第一混合溶液；

6）向步骤5）得到的第一混合溶液中添加葡萄糖酸-δ-内酯，并且在添加过程中以400～800r/min的转速进行搅拌，得到第二混合溶液；

7）配制抗坏血酸溶液，添加至步骤6）得到的第二混合溶液中，以200～300r/min的转速搅拌，混合均匀，即得。

优选的，所述的羧甲基纤维素钠：四氯化锆：柠檬酸：葡萄糖酸-δ-内酯：抗坏血酸的质量比为2～3:0.8～1.25:0.4～0.625:1.5～2.5:7.5～10.5。

优选的，所述的步骤1）中所述的羧甲基纤维素钠溶液质量浓度为2～3%。

优选的，所述的步骤2）中所述的四氯化锆溶液质量浓度为20～25%。

优选的，步骤5）中所述的柠檬酸锆溶液浓度为20～30%。

优选的，步骤6）中所述的葡萄糖酸-δ-内酯添加量为步骤5）所用的羧甲基纤维素钠溶液的体积的1.5～2.5%。