[发明专利]一种磷石膏基自产气膨胀浆体防灭火材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磷石膏基自产气膨胀浆体防灭火材料及其制备方法，该浆体材料由以下原料组成：磷石膏55～60份、水25～30份、水泥8～9份、聚氧乙烯烷基胺0.07～0.18份、羟乙基纤维素0.7～0.9份、丙烯酸0.22份、甲基丙烯磺酸钠0.39份、过硫酸氨0.01份、碳酸氢钠3.4～4.0份、微硅粉0.3份。制备方法是在水中加入聚氧乙烯烷基胺、丙烯酸搅拌形成混合液；然后在磷石膏中加入水泥、羟乙基纤维素、过硫酸氨、甲基丙烯磺酸钠、微硅粉、碳酸氢钠搅拌形成混合粉体；最后将混合粉体加到混合液搅拌制成膨胀浆体。该材料使用的磷石膏是工业废渣，实现了资源再利用，制备的浆体流动性较好，抗压强度大，反应生成的二氧化碳使浆体膨胀，起到防灭火的效果。

技术领域

本发明涉及一种磷石膏基自产气膨胀浆体防灭火材料及其制备方法，属于防灭火材料制备领域。

背景技术

煤炭自燃是矿井火灾的主要形式，裂隙作为供氧通道为自燃提供了条件。针对裂隙相互交叉的复杂情况，防灭火材料的使用是有效防治煤炭自燃的措施之一。通常通过泵压输送介质封堵裂隙。现有的防灭火材料中铵盐类凝胶材料粘度较高，不能喷射到较远区域；高分子凝胶类材料成本较高，且渗透性较差导致堵漏风效果不好；另一种封堵裂隙的输送泡沫介质，如三相泡沫能形成立体密实，但后期泡沫消失后效果减弱。目前，我国已经出现了一些新型的防灭火材料，对裂隙的渗透性较好且抗压强度大。如专利号为CN201610540953.6的发明专利，以粉煤灰、硅酸盐和铝酸盐类水泥熟料为主体材料，该防灭火材料能够膨胀且强度较高，能够有效解决上述封堵裂隙效果差的问题，但该材料使用锌粉作为发泡剂，由于锌粉具有燃爆危险，储存条件较为苛刻，且反应过程中产生的气体为氢气，在煤矿易引起爆炸；公开号为CN103387410A的发明专利，在粉煤灰的主体材料中，加入半水硫酸钙和小苏打发生反应，生成的自产气二氧化碳为惰性气体，但该使用的半水硫酸钙制备流程复杂，成本较高，导致不能大范围适用于煤炭防灭火领域。

另外磷石膏是工业中制备磷酸时产生的固体废渣。每生产1t磷酸，就会产生约5t的磷石膏，其主要成分为CaSO₄·2H₂O，pH一般为1.9～5.3。我国是第一大磷石膏副产国，磷石膏堆存量已经达到4亿t，且每年仍以5000万t的速度递增，而综合利用率约30％。而磷石膏含有游离的磷酸、氟化物等杂质，大量的堆积会造成污染，严重增加了环境风险。因此，如何提高磷石膏的利用率对绿色发展具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种磷石膏基自产气膨胀浆体防灭火材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种磷石膏基自产气膨胀浆体防灭火材料，由以下组分及重量份数组成：pH值为2～3的磷石膏55～60份、水25～30份、水泥8～9份、聚氧乙烯烷基胺0.07～0.18份、羟乙基纤维素0.7～0.9份、丙烯酸0.22份、甲基丙烯磺酸钠0.39份、过硫酸氨0.01份、碳酸氢钠3.4～4.0份、微硅粉0.3份。

优选具体组分及重量份数为：pH值为2～3的磷石膏55份、水30份、水泥9份、聚氧乙烯烷基胺0.18份、羟乙基纤维素0.9份、丙烯酸0.22份、甲基丙烯磺酸钠0.39份、过硫酸氨0.01份、碳酸氢钠4.0份、微硅粉0.3份。

优选所述水泥为普通硅酸盐水泥。采用普通硅酸盐水泥其与磷石膏反应能够增加浆体抗压强度。

一种磷石膏基自产气膨胀浆体防灭火材料的制备方法，具体步骤为：

(1)将湿法制磷酸产生的磷石膏进行pH值检测，选取pH值为2～3的磷石膏(选择该pH值能保证足够的磷酸离子参与反应)，并对选取的磷石膏进行初步筛选去除固体杂物；完成筛选后将磷石膏放入电热鼓风干燥箱，设置温度为100℃，烘干时间为30min进行烘干处理，完成后使用水泥球磨机调节在干式磨细方式下对烘干的磷石膏进行磨细，并使其粒径在20～30μm；