[发明专利]一种抑制硫化矿石氧化自燃的复合覆盖剂

说明书

技术领域

本发明涉及非煤矿山采矿安全领域，尤其涉及硫化矿石氧化自燃防治方法。

背景技术

矿石自燃火灾是高硫矿床开采中的突出安全问题，其有效的控制方法之一是采用适宜的阻化剂抑制矿石氧化。从抑制矿石氧化如隔离、吸热、钝化等机理出发，自然界有大量的材料可用作为阻化剂。然而，如果要考虑符合现场应用，如成本、环境影响、制备及现场条件等的要求，则可应用的材料却非常有限。目前，已用于控制矿山矿石自燃火灾的阻化材料有碳酸钙、碳酸镁、氯化钙、氢氧化钙、氧化钙、水玻璃、黄泥等，在特定的条件下这些材料已被证明有良好效果，而且大都为煤矿实际采用。

过去，在应用上述材料时几乎都是单独使用一种材料，有些主要起阻化作用，有些主要起灭火作用，其功能都较为单一。用复合型覆盖剂来抑制硫化矿石氧化自燃的尚不多见，北京科技大学曾试验水玻璃+石灰石对高含硫煤矿的防灭火作用(石灰凝胶阻化剂防灭火技术在高硫矿的应用研究中国安全科学学报，2003，13(10)：31-35)，但其应用的对象为煤矿，煤矿中的含硫量与硫化矿有很大的不同，因此，这种复合覆盖剂仍不适用于抑制硫化矿石氧化自燃。

发明内容

本发明目的在于提供一种更符合现场抑制硫化矿石氧化自燃的复合覆盖剂，由于两种或两种以上防火材料复合喷洒，复合材料之间由于多功能组合，且由于彼此间发生化学反应，能进一步增强抑制硫化矿石氧化自燃的效果。

本发明的抑制硫化矿石氧化自燃的复合覆盖剂基本包括浓度为10％～30％的氧化镁溶液和浓度为10％～30％的氯化镁溶液，氧化镁和氯化镁质量比为1.27∶1～1∶1。

当将复合覆盖剂溶液喷洒到硫化矿石表面时，由于发生式(1)的反应，反应式如下：

3MgO+MgCl₂+11H₂O＝MgCl₂·3MgO·11H₂O    (1)

反应生成的组分MgCl₂·3MgO·11H₂O是胶体物质，可以起到覆盖、隔离、吸热等作用。另外，加上氧化镁和氯化镁本来具有的阻燃性，使得这种复合覆盖剂抑制硫化矿石自燃的效果，远比单用其中的一种，其效果得到显著提高。

理论上，要使反应物反应完全，氧化镁与氯化镁的质量比应为1.27∶1。但为了加强复合覆盖剂的阻化效果，可采用过量氯化镁参与反应，使生成物中仍然含有部分氯化镁，生成物在起覆盖作用的同时，还可以起阻化作用。这样，抑制硫化矿石自燃的效果更好。

具体实施方式

选用化学纯的氧化镁MgO和氯化镁MgCl₂，其质量配比为1∶1。将MgO和MgCl₂分别制备成10％～30％的水溶液。

从某硫化矿选取7个具有较强氧化性的样品。这7个矿样的主要成份和自热特性分析结果如表1所示。

表17种硫化矿石成份和自热性参数

在7种硫化矿试样中添加1％～8％的硫酸亚铁盐作为矿样的氧化自燃加速剂。分别将每一种矿样制成两个试样，一个试样不洒复合覆盖剂，另一个试样用喷洒复合覆盖剂，并将它们放置在相同的常温潮湿环境中，用试样氧化增重测定法来测定复合覆盖剂的作用效果。

由于在常温条件下，硫化矿石氧化过程中几乎没有SO₂和其它挥发成分放出。所以，随着硫化矿试样吸收氧气和水分的时间增长，其试样的质量随着增加，试样越活跃，试样的增重越快。所以，试样氧化增重测定法可用于测定硫化矿石试样的氧化速度。

将所选矿样破碎成小于40目的粉样并放置于密封瓶中。每次实验中，一种矿样称取40g并放置在一个50mm直径的蒸发皿中，然后在试样的表面喷洒8ml复合覆盖剂溶液。复合覆盖剂的浓度水平分别为10％、20％和30％。制备好的试样被放置在一个恒温恒湿箱中，温度和相对湿度分别为40℃和90％，每隔4～10天，所有试样用精度为0.1mg的电子天平称重，复合覆盖剂对矿样氧化的阻化率由下式计算：

R_ijt＝(P_jt-P_ijt)/P_jt×100％