[发明专利]一种基于镁离子化合物的煤自燃阻化剂制备方法

说明书

本发明公开了一种基于镁离子氧化物的煤自燃阻化剂制备方法，涉及煤自燃阻化剂制备技术领域。本发明将镁式化合物配成溶液，加入碱式化合物后进行金属离子置换反应，静置2~4h后抽滤、烘干得到基于镁离子化合物的煤自燃阻化剂。本发明制备工艺简单，绿色安全，并且在反应过程中加入分散剂对生成的阻化剂改性，增强与煤分子的黏着性提高阻化效果。本发明生成相对稳定的氢氧化镁化合物，以及存在溶液中多余的Mg²⁺共同作用于煤自燃过程中，能有效抑制煤的前期自燃同时也保证了煤自燃阻化剂的使用寿命。

技术领域

本发明涉及煤自燃阻化剂制备技术领域，尤其涉及一种基于镁离子化合物的煤自燃阻化剂制备方法。

背景技术

煤是可燃的黑色或棕黑色沉积岩，这样的沉积岩通常是发生在被称为煤床或煤层的岩石地层中或矿脉中。煤自燃过程是一个自加速的氧化放热反应，氧分子首先在煤表面形成物理、化学吸附热，使煤体温度缓慢上升，而温度升高又会促使氧分子克服势阻与煤分子表面活性官能团发生深度氧化分解反应，生成小分子气体，并释放大量反应热，这些热量在煤体内部积聚起来，最终导致了煤炭的自燃。

煤自燃是矿井的五大灾害之一，煤自燃易引起瓦斯、煤尘等爆炸事故，严重威胁矿井的安全开采；尤其是近年来采空区遗煤增多、温度升高、扰动增强、煤自燃起火形式愈发严重。目前学者普遍认为在煤临界温度之前采取措施是防止煤自燃的关键，而所用的物理阻化剂大多存在以下缺点：阻化时间短、稳定性低、易分解易氧化、产生可燃或有毒气体、工艺复杂等根本问题。

国内镁资源丰富易于工业化生产，因此镁式化合物来源广泛且制备方法简单，主要是有氯化镁、氢氧化镁等物质，而它们阻化温度各不相同决定了抑制温度范围广的优良特性，且对环境比较友好。其中氯化镁具有无毒、低成本、阻化效率高的特点；氢氧化镁具有热稳定性好、不挥发不产生有毒性气体、抑烟效果较好等特点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于镁离子化合物的煤自燃阻化剂制备方法，将过量镁离子以氢氧根的形式存在于阻化剂中，具体为将碱式化合物与镁盐溶液以一定量的配比去反应，通过钠离子置换出镁离子，形成相对稳定的氢氧化合物并且溶液中还会有过量的镁离子，能够避免溶液不够饱和从而保证了煤自燃阻化剂的使用寿命。另外本发明还考虑到生成的氢氧化镁以薄膜状去覆盖、过量的六水氯化镁均匀分散到煤分子里，能够避免仅仅表面阻燃而增加内部抑制双重作用。

为实现此技术目的，本发明采用如下方案：一种基于镁离子化合物的煤自燃阻化剂制备方法，包括如下步骤：

S1、以水作为溶剂，镁式化合物为溶质，配制20~40wt%的含有镁离子的溶液。

S2、将碱式化合物均匀加入S1得到的含有镁离子的溶液中进行金属离子置换反应。

S3、在碱式化合物添加完成后的0~5min内加入S2得到的混合液5~8wt%的分散剂，搅拌混合溶液10~20min。

S4、对上述混合液搅拌完成后，密封静置、抽滤、烘干得到基于镁离子化合物的煤自燃阻化剂。

本发明的优选方案为。

S1中镁式化合物为六水氯化镁。

S1中镁式化合物加入水中搅拌5~10min得到含有镁离子的溶液。

S2中碱式化合物是氢氧化钠或氨水。

S2中碱式化合物与镁式化合物的质量比为1:3.5~4。

S3中分散剂为硅烷偶联剂，让两种性质悬殊的材料恰好连接在一起，提高性能，增加粘结强度。

硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷其中的任意一种。

S4中静置时间为2~4h，烘干温度为80℃~100℃，烘干时间为3~5h。