[发明专利]一种预防采空区自燃的惰化耗氧阻化剂及其制备方法

说明书

一种预防采空区自燃的惰化耗氧阻化剂及其制备方法，属于煤矿采空区自燃防治材料领域，该阻化剂由含铁耗氧剂、碳酸盐和增稠剂组成，其中，按质量比，含铁耗氧剂：碳酸盐：增稠剂＝2：(1～2)：(1～4)。制备方法包括以下步骤：(1)按配比，称取含铁耗氧剂，并用硫酸溶液对含铁耗氧剂进行活化处理后，过滤掉硫酸溶液，获得活化后含铁耗氧剂；(2)按配比，向活化后含铁耗氧剂中先后添加碳酸盐和增稠剂，搅拌均匀，获得预防采空区自燃的惰化耗氧阻化剂。本发明的阻化剂制法简单，具有消耗氧气、隔绝氧气、惰化采空区、降温四重效果，能够增强普通脱氧型阻化剂的耗氧性能，并释放惰化气体CO₂，有效降低采空区遗煤自然发火的威胁，为安全生产提供保障。

技术领域：

本发明属于采空区自燃防治材料领域，具体涉及一种预防采空区自燃的惰化耗氧阻化剂及其制备方法。

背景技术：

煤炭自然发火是威胁煤矿安全生产过程中的主要灾害之一，由此引起的矿井火灾从而引起的火灾事故造成了巨大的人员伤亡以及财产损失。当前，利用采空区喷洒阻化剂来预防煤炭自燃是煤矿常用的一种防灭火技术，阻化剂可以起到隔氧降温、惰化煤中活性基团的作用，但是遗煤周围氧气浓度对煤炭自燃依然存在威胁。

鉴于以上原因，需要一种新型阻化剂，既可以具有传统阻化剂的作用，又可以降低遗煤周围氧气浓度，释放CO₂起到惰化采空区的作用，使得采空区自燃隐患降到最低。

发明内容：

针对现有采空区自燃防治技术的弊端，本发明提供一种预防采空区自燃的惰化耗氧阻化剂及其制备方法，目的是通过脱氧剂中添加碳酸盐成分，加速还原性铁粉电离速度和消耗反应产物，使得还原性铁粉与氧气的平衡反应进行更彻底，克服铁系脱氧型阻化剂反应进行不彻底，不能完全高效的消耗氧气的问题，反应产生的CO₂起到惰化采空区的作用，同时保留阻化剂吸水隔氧、惰化煤中活性基团，降低遗煤被氧化的可能性，对井下遗煤自燃起到“阻氧”、“耗氧”、“惰化”、“降温”四重保护作用，高效地抑制采空区遗煤自燃，且材料广泛，成本较低。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种预防采空区自燃的惰化耗氧阻化剂，由含铁耗氧剂、碳酸盐和增稠剂组成，其中，按质量比，含铁耗氧剂：碳酸盐：增稠剂＝2：(1～2)：(1～4)。

所述的含铁耗氧剂是还原性铁粉。

所述的碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸镁，其中，当碳酸盐为碳酸钠和碳酸镁的混合物时，二者混合比例为任意比。

所述的增稠剂为气相法白炭黑。

所述的还原性铁粉质量纯度≥98％，粒度≤200目。

所述的气相法白炭黑粒度≤200目。

所述的预防采空区自燃的惰化耗氧阻化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，含铁耗氧剂活化：

按配比，称取含铁耗氧剂，并用硫酸溶液对含铁耗氧剂进行活化处理后，过滤掉硫酸溶液，获得活化后的含铁耗氧剂；

所述的步骤1中，硫酸溶液浓度为4～6％，由浓硫酸溶液稀释而成。

所述的步骤1中，含铁耗氧剂的活化时间为0.5～2min。

步骤2，阻化剂制备：

按配比，向活化后的含铁耗氧剂中先后添加碳酸盐和增稠剂，搅拌均匀，获得预防采空区自燃的惰化耗氧阻化剂。

本发明的有益效果：

本发明的预防采空区自燃的惰化耗氧阻化剂中的含铁耗氧剂是还原性铁粉，还原性铁粉与氧气接触，发生反应如下：

2Fe-4e^-＝2Fe²⁺