[发明专利]一种含氧化自热温控胞衣的复合阻化物制备及释放方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合阻化物制备及释放方法，特别是一种含氧化自热温控胞衣的复合阻化物制备及释放方法。

背景技术

我国既是世界上煤炭产量最大的国家，也是煤层自然发火最为严重的国家之一。每年我国煤矿死亡人数是美国的200倍，印度的10多倍，百万吨死亡率是世界平均水平的10倍。据统计，我国国有重点煤矿中具有自燃危险的矿井约占51.3％，占总矿井火灾的90％以上。因此，采空区煤炭自燃不仅对矿工生命及国家财产构成重大威胁，而且严重制约煤矿生产能力的发挥，造成了不良的社会和政治影响。煤炭自燃引起的火灾，不但严重危害煤矿的安全生产，而且还会造成大量的煤炭资源损失，并释放大量的CO、CO₂和SO₂等有毒有害气体，威胁人民生命健康、造成污染环境，还能够诱发瓦斯、煤尘爆炸事故的发生。在新疆、宁夏、内蒙古、甘肃、青海、陕西、山西等7个省自治区，煤田火区燃烧面积累计达720km²，每年烧毁煤1000～1360万吨，间接呆滞优质煤炭有2亿吨，据初步估算，煤田自燃每年至少造成200亿元的经济损失。因此，研究煤的自燃机理并采取有效措施防治煤的自燃灾害具有十分重要的理论与现实意义。

防止煤炭自燃的原理是消除煤氧化现象的发生或消除煤氧化过程中热量的聚集。煤炭自燃防治通常采用预防性灌浆技术、注入氮气技术、注凝胶和复合胶体、以及使用阻化剂等防灭火技术。阻化剂是防治煤炭氧化自燃的多种复合阻化材料形成的制剂，可分为物理阻化剂与化学阻化剂。物理阻化是通过物理作用对煤炭进行阻化，例如隔绝氧气、保水保湿等，一般不发生化学反应或只发生少量化学反应，通常是一些吸水性的无机盐类或以高吸收树脂为原料制备的凝胶类，最常用的物理阻化剂有氯化钙、氯化镁、氯化铵、氯化铝、水玻璃、氢氧化钙等。相对而言，化学阻化剂是采用化学反应破坏或减少煤体中反应活性较高的官能团或中间体，从而阻止煤的氧化，具有不可逆性，防灭火效果不随外在条件改变而发生改变，阻化效果优于物理阻化剂。

目前的阻化剂从应用方法来看，都只能单品种使用，存在用量大、成本高、阻化寿命短、与水液体溶融速度慢、防治煤自燃效果差等缺陷；从使用效果来看，受采空区潮湿环境影响阻化剂易失效，采空区沟洄的存在易使阻化剂在低洼处积聚，而高出松散遗煤容易自燃的区域无法全面覆盖从而失去采空区防治煤自燃的效果。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要提供一种含氧化自热温控胞衣的复合阻化物制备及释放方法，解决现有阻化剂流动性强、保持阻化功能时间短、无法有效控制采空区自燃区域的问题。

技术方案：本发明的目的是这样实现的。

本发明包括含温控胞衣的复合阻化物制备和释放方法；所述的温控复合阻化物包括高含水复合阻化物颗粒和温控胞衣材料及制备方法；

所述的高含水复合阻化物颗粒包括：阻化剂、阻燃剂、活性补强剂、功能化离子液体、固化材料和水份；其质量百分比为：阻化剂30％--40％、阻燃剂10％--15％、活性补强剂5％--10％、功能化离子液体5％--8％、固化材料5％--7％和水份25％--30％；

所述的阻化剂：氯化钙、氯化镁、氯化铵等卤族盐类、水玻璃、过碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钠阻化剂中的两种或多种；

所述的阻燃剂：氢氧化镁、氢氧化镁、聚磷酸铵中的一种或多种；

所述的活性补强剂：脂肪族氨基磺酸钠、轻质碳酸钙、灰钙粉、硅灰石粉中的一种或多种；

所述的功能化离子液体：三丁基膦磷酸二乙酯盐、三丁基膦硫酸甲酯盐、功能化1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟化硼酸盐、功能化1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种或多种；

所述的固化材料：活性磷酸氢钙、硅酸三钙、硅酸二钙、氢聚硅氧烷中的一种或多种；

所述的温控胞衣材料组成：石蜡、松香酸、胡椒酸、环氧树脂、新酚醛树脂、乙烯酸酯共聚物、三元乙丙橡胶、聚甲基丙烯酸脂、聚偏二氟乙烯物质中的几种复合而成。

所述的制备方法：首先，将阻化剂、阻燃剂、活性补强剂、功能化离子液体、固化材料按质量比例放入容器中，加入规定比例的水进行搅拌，待混合均匀；其次，将复合阻化物混合材料置入降温制冷环节，在模具中形成低温固化颗粒；同时，将有机高分子温控胞衣材料按比例置入容器中，进行搅拌，待均匀混合，加温呈熔融状态；最后，将低温固化的阻化物颗粒放入含熔融状态高分子温控胞衣材料的特定模具中，则温控胞衣材料遇冷凝固，在低温阻化物颗粒表面形成均匀的温控胞衣，最终形成含氧化自热温控胞衣的复合阻化物颗粒。