防自燃組合物及其用途和制備方法以及抑制煤炭和煤矸石自燃的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及礦山污染修復領域，具體地，涉及一種防自燃組合物和制備方法以及 其在抑制煤炭及煤矸石自燃方面的用途和方法。
【背景技術】
[0002] 高熱值煤炭在開采、堆放和儲運過程中，常常因為施工方式不當造成煤炭自燃現 象，同時作為煤炭開采和加工過程中的副產物煤矸石，其堆放過程中更容易發生自燃現象。
[0003] 煤矸石是煤炭開采和加工過程中排放出的廢棄巖石，主要有掘進井巷時排出的煤 矸石、選煤排出的煤矸石和露天采煤產生的剝離煤矸石。一般情況下，煤矸石綜合排放量占 原煤產量的15%~20%。據資料統計，全國累計堆存煤矸石已達30億噸，形成了 1500座 矸石山，并成為我國最大的工業固體廢棄物。我國大約有三分之一的矸石山發生自燃，散發 出大量的S02、H2S、C0等有毒氣體，污染大氣環境。在降雨作用下，進一步污染了水環境和 土壤環境。
[0004] 煤矸石中含有硫鐵礦和煤等能在低溫氧化的物質或可燃物。在煤矸石的堆積過程 中，會形成空氣通道，在矸石山的中腰部，由于煤矸石粒度適中，熱量不易逸出，導致局部 熱量聚積，引起煤矸石自燃。煤矸石山一旦自燃，滅火十分困難，自燃過程往往要持續幾年 甚至幾十年。
[0005] 現有技術中對煤矸石山自燃的處理措施為注水滅火、堿性注漿液滅火，或者使用 惰性材料覆蓋和碾壓等方法，但上述方法不僅耗資大，而且難以排除復燃的可能性。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是提供一種防自燃組合物及其在抑制煤炭及煤矸石自燃方面的用 途和方法，該組合物可以防止和抑制煤炭堆放、儲運以及煤矸石排放和堆積過程中的自燃 現象。
[0007] 為了實現上述目的，本發明提供一種防自燃組合物，該組合物含有聚醋酸乙烯酯、 雙酚A、乳化劑、有機硅消泡劑和水，其中，相對于100重量份的聚醋酸乙烯酯，雙酚A的含量 為0. 1-3重量份，乳化劑的含量為1. 5-30重量份，有機硅消泡劑的含量為0. 3-2重量份，水 的含量為50-200重量份。
[0008] 優選地，根據本發明的防自燃組合物，相對于100重量份的聚醋酸乙烯酯，雙酚A 的含量為〇. 15-1. 5重量份，乳化劑的含量為5-20重量份，有機硅消泡劑的含量為0. 4-1重 量份，水的含量為100-150重量份。
[0009] 優選地，根據本發明的防自燃組合物，乳化劑為選自十二烷基硫酸鈉、聚乙烯醇和 0P-10中的一種或幾種；有機硅消泡劑的活性成分為選自聚二甲基硅氧烷、氟硅氧烷、乙二 醇硅氧烷或聚醚改性有機硅中的一種或幾種。
[0010] 優選地，根據本發明的防自燃組合物，聚醋酸乙烯酯的分子量為2萬-20萬，所述 聚乙烯醇的分子量為11萬-20萬。
[0011] 本發明還提供一種上述防自燃組合物的制備方法，該方法包括：將聚醋酸乙烯酯、 乳化劑、雙酚A和有機硅消泡劑依次與水混合均勻，保溫5-30min后升溫反應40-80min，其 中，保溫的溫度為25-30°C，升溫反應的溫度為80-90°C。
[0012] 本發明還提供了上述防自燃組合物在抑制煤炭和煤矸石自燃中的用途。
[0013] 本發明還提供了一種抑制煤炭自燃的方法，該方法包括將上述的防自燃組合物加 水稀釋后噴灑在煤炭的堆積表面，其中，以重量計的稀釋比例為1: (20-50)，相對于每平方 米煤炭的堆積表面，稀釋后的防自燃組合物的用量為1. 5-3升。
[0014] 本發明還提供了一種抑制煤矸石自燃的方法，該方法包括將上述的防自燃組合物 加水稀釋后噴灑在煤矸石排放施工中厚度為6-7米的分層表面，其中，以重量計的稀釋比 例為1: (20-50)，相對于每平方米煤矸石分層表面，稀釋后的防自燃組合物的用量為1. 5-3 升。
[0015] 優選地，在根據本發明的抑制煤矸石自燃的方法中，采用惰性材料覆蓋煤矸石堆 積表面并碾壓，將上述的防自燃組合物加水稀釋噴灑到所述惰性材料表面，再覆蓋隔離土 壤并碾壓，最后進一步修整并覆蓋表層土壤，其中，防自燃組合物以重量計的稀釋比例為 1: (20-50)，相對于每平方米煤炭的堆積表面，稀釋后的防自燃組合物的用量為2-4升。
[0016] 優選地，在根據本發明的抑制煤矸石自燃的方法中，該惰性材料為堿性粉煤灰和/ 或石灰石，惰性材料覆蓋的厚度為20-30cm，隔離土壤覆蓋的厚度為15-20cm，表層土壤覆 蓋的厚度為30-50cm。
[0017] 通過上述技術方案，采用本發明所述的防自燃組合物噴灑于煤炭堆積表面或者煤 矸石山分層表面，可以使煤炭或煤矸石顆粒團聚。并在團聚體表面形成一層保護膜，可以防 止雨水侵蝕、減緩水從所述煤炭和煤矸石中蒸發和表面灰分加大的過程，阻隔堆積物內部 空氣流通，減少煤炭自燃的風險。同時能抵御8級以上勁風，降低煤炭損耗，利于環境保護。
[0018] 本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0019] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0020] 本發明提供一種防自燃組合物，該組合物可以含有聚醋酸乙烯酯、雙酚A、乳化劑、 有機硅消泡劑和水，其中，各組分的含量可以在很大范圍內變化，優選情況下，相對于100 重量份的聚醋酸乙烯酯，雙酚A的含量可以為0. 1-3重量份，乳化劑的含量可以為1. 5-30 重量份，有機硅消泡劑的含量可以為〇. 3-2重量份，水的含量可以為50-200重量份。各組 分含量在上述范圍的防自燃組合物可以對煤炭和/或煤矸石顆粒起到團聚和覆蓋的作用， 防止其中的水分蒸發形成孔隙，從而抑制空氣在孔隙中流通而引起自燃。
[0021] 根據本發明的防自燃組合物，為了進一步提高上述防自燃組合物防止煤炭和煤 矸石自燃的效果，優選情況下，相對于1〇〇重量份的聚醋酸乙烯酯，雙酚A的含量可以為 0. 15-1. 5重量份，乳化劑的含量可以為5-20重量份，有機硅消泡劑的含量可以為0. 4-1重 量份，水的含量可以為100-150重量份。
[0022] 根據本發明的防自燃組合物，其中，雙酚A的含義為本領域技術人員所熟知，化學 名稱為2, 2-二（4-羥基苯基）丙烷。
[0023] 本發明的防自燃組合物，其中，有機硅消泡劑的含義為本領域技術人員所熟 知，其主要活性成分為在室溫下能保持液態的線狀聚硅氧烷（英文名：Polysiloxane， Silicones)(又稱硅油），其中，聚硅氧烷的類型沒有特別的要求，可以為聚二甲基硅氧烷、 氟硅氧烷、乙二醇硅氧烷或聚醚改性有機硅中的一種或幾種，例如可以為道康寧公司的 AFE-1410、AFE-1520、AFE-0050和DC65中的一種或幾種。有機硅消泡劑應用于上述防自燃 組合物可以有效地破除已經生成的泡沫，而且可以顯著地抑制泡沫，防止泡沫的生成。
[0024] 根據本發明的防自燃組合物，其中，乳化劑的含義為本領域技術人員所熟知，其選 擇的種類沒有特別的要求，可以為選自十二烷基硫酸鈉、聚乙烯醇和0P-10中的一種或幾 種。應用所述乳化劑可以使上述防自燃組合物形成均勻穩定的分散體系。
[0025] 其中，0P-10的含義為本領域技術人員所熟知，成分為烷基酚聚氧乙烯醚，含量為 大于99重量％，例如為德國漢姆公司的0P-10。
[0026] 根據本發明的防自燃組合物，其中，聚醋酸乙烯酯和聚乙烯醇的分子量可以在很 大范圍內變化，優選情況下，聚醋酸乙烯酯的分子量為2萬-20萬，可以為任何商購得到的 聚醋酸乙烯酯乳液，固含量為30-60重量％，例如邯鄲市益聯化工有限公司的雙益聚醋酸 乙稀酯，固含量大于35重量％。
[0027] 根據本發明