一種煤基發熱劑制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤基發熱劑制備方法，屬于材料科學與新能源交叉領域。
【背景技術】
[0002]在礦山開采、巖石斷裂、橋梁拆除等領域離不開裂石產品。現有裂石產品主要分為工業炸藥和裂石劑兩種。眾所周知，工業炸藥使用過程中存在很大的安全隱患，且裂石過程中可控性較差；裂石劑多為靜態裂石劑，多存在著裂石速度極其緩慢、裂石效率低、環境污染大等缺點。研宄表明，巖石在被短時間加熱的情況下受熱膨脹等外力做功，可以實現巖石較易快速破裂，具有高熱值同時能夠產生一定量膨脹氣體的發熱劑在裂石領域有著很好的應用前景。
[0003]發熱劑是能夠產生熱量的混合物，目前發熱劑的組成多為金屬及金屬氧化物為主要組分，燃燒起始溫度高、氣體產生量少甚至無氣體產生，主要用于食品加熱、鋼鐵冶金等領域，在其它領域很少有所應用。例如所報道的一種高性能發熱劑，其組成為金屬鋁粉、硅鈣氧化物、石墨、三氧化二鐵、稀土氧化物[一種高性能發熱劑的制備方法，申請號:CN201010227148.0]，燃燒開始溫度在500°C以上，該類發熱劑適用于鋼鐵冶煉，無法適用于裂石領域。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了解決現有發熱劑不適用于巖石開裂的問題，提供的一種煤基發熱劑制備方法。
[0005]本發明的目的是通過下述技術方案實現的。
[0006]一種煤基發熱劑制備方法，具體步驟如下:
[0007]步驟一、將粒徑為I?100 μ m的煤粉、氧化劑與催化劑粉末，混合均勻，得到混合粉；煤粉、氧化劑粉末、催化劑粉末質量比為(30?60): (25?55): (2?15);
[0008]步驟二、向步驟一所得的混合粉中加入淀粉膠；攪拌均勻后，揉制、捏合，直至呈軟硬適中的面團狀；
[0009]淀粉膠的添加質量根據步驟一中混合粉各組分的質量決定:每公斤煤粉添加(0.5?0.75) kg淀粉膠，每公斤氧化劑粉末添加(0.3?0.55) kg淀粉膠，每公斤催化劑粉末添加(0.25?0.5) kg淀粉膠；
[0010]步驟三、用10?80目的銅篩將步驟二制得的面團狀物進行造粒，所得造粒粗品，于陰涼通風處晾至半干后，對造粒粗品進行二次處理，得到粒徑分布均勻的半干顆粒；
[0011]步驟四、將步驟三得到的半干顆粒轉移至50?150°C的鼓風干燥箱內烘至干燥，然后自然冷卻至室溫后取出，得到煤基發熱劑干燥顆粒，即煤基發熱劑；
[0012]所述步驟二結束后通過試造粒可對面團狀物軟硬程度進行檢查，具體方法為:將面團狀物在銅篩一側擠壓，面團狀物在擠壓作用下呈細條狀連續通過銅篩后，互不粘結，長度達到0.5?1.5cm后自動斷開，在I米高度垂直落地后，亦互不粘結，表明面團軟硬適中，適合造粒；
[0013]所述步驟三面團狀物進行造粒，具體方法為:將面團狀物在銅篩一側擠壓，面團狀物在擠壓作用下呈細條狀連續通過銅篩，長度達到0.5?1.5cm后自動斷開下落，與此同時移動銅篩，使下落細條狀物在預先鋪好的牛皮紙上鋪展，厚度均勻達到I?3cm ;
[0014]所述步驟三對造粒粗品進行二次處理，具體方法為:用細銅棒對造粒粗品輕輕撥動，使細條再次斷成小顆粒，同時，輕輕敲擊粘結在一起的條狀物，使其自然成為小顆粒，不能成粉；
[0015]所述步驟三確定晾至半干的具體方法為:取小塊呈條狀的造粒粗品置于操作臺上，造粒粗品上方放置50g的金屬塊后發生斷裂，造粒粗品上方放置500g的金屬塊后發生粘結，此時表明造粒粗品已晾至半干狀態；
[0016]所述氧化劑為經抗水處理過的干燥過氧化鈣，粒狀；所述催化劑為干燥高氯酸鉀，粒狀；
[0017]所述淀粉膠為:溶質包括淀粉、苯酚、白油、親水性硅油，質量比依次為(95?99.99): (0.5?8): (1.5?5): (0.5?4);溶劑為水；淀粉膠濃度為(0.5?5) %。
[0018]有益效果
[0019]1、本發明的一種煤基發熱劑制備方法，制備工藝簡單，容易操作，適應現有工業化生產設備條件；能夠實現工業化生產，生產過程安全可靠；
[0020]2、本發明的一種煤基發熱劑制備方法，所得產品為顆粒狀，使用時無粉塵污染，安全方便；
[0021]3、本發明的一種煤基發熱劑制備方法，所得發熱劑通過化學反應釋放出較多熱量，熱量釋放產生的高溫可以加熱和破壞周圍介質，產生的部分氣體由于高溫熱膨脹作用而對周圍介質做功，壓力衰減快，做功范圍小；作為發熱劑應用于開裂巖石，裂石聲音小、速度快、效率高，使用過程清潔，使用操作簡單、安全方便；尤其適用于巖石、混凝土、橋墩、樓房等的快速安全開裂；
[0022]4、本發明的一種煤基發熱劑制備方法，所得產品質量好，抗靜電性能強，貯存和運輸過程安全穩定；生產過程無“三廢”排放，對人體和環境無危害，清潔環保無污染；使用過程無水環保、所需原料來源廣，經濟成本低。
【具體實施方式】
[0023]下面結合實施例對本發明的內容作進一步描述。
[0024]實施例1
[0025]步驟一、按照45: 43: 12的質量比稱取粒徑為100目的煤粉、過氧化鈣粉末、高氯酸鉀粉末，共100kg，混合均勻，得到混合粉；
[0026]步驟二、根據步驟一中混合粉各組分的質量，按照每公斤煤粉添加0.6kg淀粉膠，每公斤過氧化媽粉末添加0.55kg淀粉膠，每公斤高氯酸鉀粉末添加0.4kg淀粉膠，向步驟一所得的混合粉中加入淀粉膠，共添加淀粉膠55.45kg ;攪拌均勻后，揉制、捏合，得到面團狀物，將面團狀物在銅篩一側擠壓，面團狀物在擠壓作用下呈細條狀連續通過銅篩后，互不粘結，長度達到I?1.5cm后自動斷開，在I米高度垂直落地后，亦互不粘結，表明面團軟硬適中，適合造粒；
[0027]所述淀粉膠濃度為1.5 %，溶劑為水54.62kg ;溶質包括淀粉803.30g、苯酚19.38g、白油 3.66g、親水性硅油 3.74g，質量比依次為 96.58: 2.33: 0.44: 0.45 ；
[0028]步驟三、用20目的銅篩將步驟二制得的面團狀物進行造粒，將面團狀物在銅篩一側擠壓，面團狀物在擠壓作用下呈細條狀連續通過銅篩，長度達到1.5cm后自動斷開下落，與此同時移動銅篩，使下落細條狀物在預先鋪好的牛皮紙上鋪展，厚度均勻達到2?3cm，得到造粒粗品；
[0029]步驟四、造粒粗品于陰涼通風處晾6小時后，取小塊呈條狀的造粒粗品置于操作臺上，造粒粗品上方放置50g的金屬塊后發生斷裂，造粒粗品上方放置500g的金屬塊后發生粘結，此時表明造粒粗品已晾至半干狀態；涼至半干狀態后，用細銅棒對造粒粗品輕輕撥動，使細條再次斷成小顆粒，同時，輕輕敲擊粘結在一起的條狀物，使其自然成為小顆粒，不能成粉，得到粒徑分布均勻的半干顆粒；
[0030]步驟五、將半干顆粒轉移至80°C的鼓風干燥箱內烘至干燥，自然冷卻至室溫后取出，得到煤基發熱劑干燥顆粒；通過在10目、20目30目銅篩中多次過篩，進行粒徑分級，得到20目粒徑的煤基發熱劑(粒狀)，用帶有塑料內膜的蛇皮袋進行封裝，得到粒狀煤基發熱劑包裝產品100.79kg ；
[0031]其它過大或過小粒徑煤基發熱劑重新回收利用，具體方法為:將煤基發熱劑重新進行粉碎，得到粒徑為100 μm的細粉，按照細粉中所含有每公斤煤粉添加0.59kg水，每公斤過氧化鈣粉末添加0.54kg水，每公斤高氯酸鉀粉末添加0.39kg水的比例加水攪拌均勻后，揉制、捏合，直至呈軟硬適中的面團狀，然后重新進入所述步驟三操作流程。
[0032]實施例2:
[0033]步驟一、按照55: 38: 7的質量比稱取粒徑為150目的煤粉、過氧化鈣粉末、高氯酸鉀粉末，共100kg，混合均勻，得到混合粉；
[0034]步驟二、根據步驟一中混合粉各組分的質量，按照每公斤煤粉添加0.61kg淀粉膠，每公斤過氧化媽粉末添加0.57kg淀粉膠，每公斤高氯酸鉀粉末添加0.42kg淀粉膠，向步驟一所得的混合粉中加入淀粉膠，共添加淀粉膠58.15kg ;攪拌均勻后，揉制、捏合，得到面團狀物，將面團狀物在銅篩一側擠壓，面團狀物在擠壓作用下呈細條狀連續通過銅篩后，互不粘結，長