一種含氧化自熱溫控胞衣的復合阻化物制備及釋放方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種復合阻化物制備及釋放方法，特別是一種含氧化自熱溫控胞衣的復合阻化物制備及釋放方法。
【背景技術】
[0002]我國既是世界上煤炭產量最大的國家，也是煤層自然發火最為嚴重的國家之一。每年我國煤礦死亡人數是美國的200倍，印度的10多倍，百萬噸死亡率是世界平均水平的10倍。據統計，我國國有重點煤礦中具有自燃危險的礦井約占51.3%,占總礦井火災的90%以上。因此，采空區煤炭自燃不僅對礦工生命及國家財產構成重大威脅，而且嚴重制約煤礦生產能力的發揮，造成了不良的社會和政治影響。煤炭自燃引起的火災，不但嚴重危害煤礦的安全生產，而且還會造成大量的煤炭資源損失，并釋放大量的CO、0)2和SO2等有毒有害氣體，威脅人民生命健康、造成污染環境，還能夠誘發瓦斯、煤塵爆炸事故的發生。在新疆、寧夏、內蒙古、甘肅、青海、陜西、山西等7個省自治區，煤田火區燃燒面積累計達720km2，每年燒毀煤1000?1360萬噸，間接呆滯優質煤炭有2億噸，據初步估算，煤田自燃每年至少造成200億元的經濟損失。因此，研宄煤的自燃機理并采取有效措施防治煤的自燃災害具有十分重要的理論與現實意義。
[0003]防止煤炭自燃的原理是消除煤氧化現象的發生或消除煤氧化過程中熱量的聚集。煤炭自燃防治通常采用預防性灌漿技術、注入氮氣技術、注凝膠和復合膠體、以及使用阻化劑等防滅火技術。阻化劑是防治煤炭氧化自燃的多種復合阻化材料形成的制劑，可分為物理阻化劑與化學阻化劑。物理阻化是通過物理作用對煤炭進行阻化，例如隔絕氧氣、保水保濕等，一般不發生化學反應或只發生少量化學反應，通常是一些吸水性的無機鹽類或以高吸收樹脂為原料制備的凝膠類，最常用的物理阻化劑有氯化鈣、氯化鎂、氯化銨、氯化鋁、水玻璃、氫氧化鈣等。相對而言，化學阻化劑是采用化學反應破壞或減少煤體中反應活性較高的官能團或中間體，從而阻止煤的氧化，具有不可逆性，防滅火效果不隨外在條件改變而發生改變，阻化效果優于物理阻化劑。
[0004]目前的阻化劑從應用方法來看，都只能單品種使用，存在用量大、成本高、阻化壽命短、與水液體溶融速度慢、防治煤自燃效果差等缺陷；從使用效果來看，受采空區潮濕環境影響阻化劑易失效，采空區溝洄的存在易使阻化劑在低洼處積聚，而高出松散遺煤容易自燃的區域無法全面覆蓋從而失去采空區防治煤自燃的效果。
【發明內容】
[0005]技術問題:本發明的目的是要提供一種含氧化自熱溫控胞衣的復合阻化物制備及釋放方法，解決現有阻化劑流動性強、保持阻化功能時間短、無法有效控制采空區自燃區域的問題。
[0006]技術方案:本發明的目的是這樣實現的。
[0007]本發明包括含溫控胞衣的復合阻化物制備和釋放方法；所述的溫控復合阻化物包括高含水復合阻化物顆粒和溫控胞衣材料及制備方法；
[0008]所述的高含水復合阻化物顆粒包括:阻化劑、阻燃劑、活性補強劑、功能化離子液體、固化材料和水份；其質量百分比為:阻化劑30% —40%、阻燃劑10% —15%、活性補強劑5% —10%、功能化離子液體5% —8%、固化材料5% —7%和水份25% —30% ；
[0009]所述的阻化劑:氯化鈣、氯化鎂、氯化銨等齒族鹽類、水玻璃、過碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉阻化劑中的兩種或多種；
[0010]所述的阻燃劑:氫氧化鎂、氫氧化鎂、聚磷酸銨中的一種或多種；
[0011]所述的活性補強劑:脂肪族氨基磺酸鈉、輕質碳酸鈣、灰鈣粉、硅灰石粉中的一種或多種；
[0012]所述的功能化離子液體:三丁基膦磷酸二乙酯鹽、三丁基膦硫酸甲酯鹽、功能化1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟化硼酸鹽、功能化1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽中的一種或多種；
[0013]所述的固化材料:活性磷酸氫鈣、硅酸三鈣、硅酸二鈣、氫聚硅氧烷中的一種或多種；
[0014]所述的溫控胞衣材料組成:石蠟、松香酸、胡椒酸、環氧樹脂、新酚醛樹脂、乙烯酸酯共聚物、三元乙丙橡膠、聚甲基丙烯酸脂、聚偏二氟乙烯物質中的幾種復合而成。
[0015]所述的制備方法:首先，將阻化劑、阻燃劑、活性補強劑、功能化離子液體、固化材料按質量比例放入容器中，加入規定比例的水進行攪拌，待混合均勻；其次，將復合阻化物混合材料置入降溫制冷環節，在模具中形成低溫固化顆粒；同時，將有機高分子溫控胞衣材料按比例置入容器中，進行攪拌，待均勻混合，加溫呈熔融狀態；最后，將低溫固化的阻化物顆粒放入含熔融狀態高分子溫控胞衣材料的特定模具中，則溫控胞衣材料遇冷凝固，在低溫阻化物顆粒表面形成均勻的溫控胞衣，最終形成含氧化自熱溫控胞衣的復合阻化物顆粒。
[0016]所述的阻化劑釋放方法:將含氧化自熱溫控胞衣的高含水復合阻化物顆粒分撒到采空區，當采空區自燃升溫在55°C以下的情況下，絕大多數高含水復合阻化物的胞衣處于良好封裝狀態，少數高含水復合阻化物的胞衣由于強力擠壓因素破碎，內部高含水復合阻化物釋放在顆粒的原始位置，亦能夠起到一定的阻化效果；當采空區自燃升溫達到55°C?650C時，絕大多數復合高分子氧化自熱材料組成的溫控阻化物胞衣自動降解破裂，內部高含水復合阻化物釋放，將自燃升溫區域與空氣隔絕，有效的抑制自燃升溫區域，從而防止采空區遺煤自燃；
[0017]具體步驟如下:
[0018]a、以水作為溶劑，由無機阻化劑、阻燃劑、功能化離子液體、活性劑及固化材料按比例混合均勻構成高含水阻化材料，在特定工藝下將高含水阻化物材料顆粒化，制成高含水阻化物顆粒；
[0019]b、運用高分子溫控胞衣材料石蠟、松香酸、胡椒酸、環氧樹脂、新酚醛樹脂、乙烯酸酯共聚物、三元乙丙橡膠、聚甲基丙烯酸脂、聚偏二氟乙烯物質中的幾種按比例置入容器中，進行攪拌均勻混合，形成具有氧化自熱功能的高分子溫控材料，且在溫度升高到規定溫度自動破碎釋放阻燃劑的胞衣；
[0020]C、運用特定工藝將多種復合高分子氧化自熱材料組成的溫控阻化物胞衣附著在顆粒化的高含水阻化材料上，組成含氧化自熱材料胞衣的溫控阻化物顆粒；
[0021]d、將適量含氧化自熱材料胞衣的溫控阻化物顆粒，按照像采空區噴灑普通阻化劑的方式噴灑到采空區，當采空區自燃升溫達到55°C?65°C時，胞衣自動降解破碎內部高含水阻化物顆粒釋放，將自燃升溫區域與空氣隔絕，有效的抑制自燃升溫區域，從而防止采區遺煤自燃。
[0022]有益效果，由于采用了上述方案，含溫控胞衣的復合阻化物制備和釋放方法，以水作為溶劑，由無機阻化劑、阻燃劑、功能化離子液體、活性劑及固化材料制成的高含水復合阻化顆粒，由多種復合高分子氧化自熱材料組成的溫控阻化物胞衣。含氧化自熱溫控胞衣的高含水復合阻化物顆粒分撒到采空區，當采空區自燃升溫在55°C以下的情況下，絕大多數高含水復合阻化物的胞衣處于良好封裝狀態，少數高含水復合阻化物的胞衣由于強力擠壓等因素破碎，內部高含水復合阻化物釋放在顆粒的原始位置，亦能夠起到一定的阻化效果；當采空區自燃升溫達到55°C?65°C時，絕大多數復合高分子氧化自熱材料組成的溫控阻化物胞衣自動降解破裂，內部高高含水復合阻化物釋放，將自燃升溫區域與空氣隔絕，有效的抑制自燃升溫區域，從而防止采空區遺煤自燃。該顆粒化溫控阻燃材料具有分散性好、穩定性強、保持阻化功能時間長、受煤層傾角影響小、只有自燃升溫到達一定溫度后才自動降解破碎釋放阻化物的特點，克服了現有阻化劑流動性強、保持阻化功能時間短、無法有效控制采空區自燃區域的缺陷。本產品不產生有毒有害氣體和有害廢物，不會污染礦井環境，對人體無毒副作用，形成人、機、環境友好型的阻化材料。解決了現有阻化劑流動性強、保