ЗАТВЕРДЕВАЮЩИЙ ПЕНОМАТЕРИАЛ, СОДЕРЖАЩИЙ УГОЛЬНУЮ ЗОЛУ, ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ САМОВОЗГОРАНИЯ УГЛЯ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК C04B38/02 E21F5/00 

Описание патента на изобретение RU2588588C2

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к затвердевающему пеноматериалу и способу его получения, в частности, к затвердевающему пеноматериалу, содержащему угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля, и к способу его получения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Самовозгорание угля представляет собой одно из основных природных бедствий в угольных шахтах и серьезно угрожает безопасности производства и сохранности жизни в угольных шахтах. В основном причиной катастрофических пожаров в угольных месторождениях становится самовозгорание угля из-за воздушных течей и поступления кислорода через трещины поверхности. Самовозгорание угля в подземной шахте в основном наблюдается на выработанных участках, заброшенных карьерах, линиях остановки добычи, зонах геологических структур и областях частого обрушения угольных тоннелей, где существуют каналы воздушных течей. Для предотвращения самовозгорания угля в Китае и других странах применяют такие способы, как кольматаж, инертный газ, ингибитор, гель и полиуретановая пена и тому подобные. Однако все эти способы имеют некоторые недостатки: способ кольматажа активно расходует грунт и не подходит для областей с нехваткой грунта, а жидкий раствор, как правило, просачивается вниз и не может герметизировать маленькие трещины; инертные газы, как правило, смешиваются с протекающим воздухом, а также их сложно удерживать в области закачки; гели солей аммония выделяют токсичные и вредные газы, а коллоидный раствор может легко покрыться трещинами; ингибиторы могут разъедать подземное оборудование и подвергают опасности физическое и психологическое здоровье работников, а предотвращение и тушение огня при этом не идеально; органические затвердевающие пеноматериалы могут достигать удовлетворительных результатов, но они дорого стоят и имеют высокие требования к окружающей температуре. В последние годы был освоен новый способ с применением трехфазной пены для предотвращения и тушения самовозгорания угля в угольных шахтах. Этот способ значительно превосходит общепринятые способы и материалы для предотвращения и тушения пожаров и может отвечать требованиям для предотвращения и тушения пожаров на больших площадях. Трехфазные пеноматериалы недостаточно прочные и не затвердевают; в то время как в некоторых случаях требуются застывающие пеноматериалы, обладающие высоким расширением пены, которые могут затвердевать и обладают подходящей прочностью, чтобы заполнять, герметизировать и предотвращать самовозгорание угля.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для решения проблем из предшествующего уровня техники, связанных с предотвращением самовозгорания угля, в настоящем изобретении предложен застывающий пеноматериал, содержащий угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля, который может понижать концентрацию кислорода в остаточном пространстве угля, имеет низкий коэффициент теплопроводности, значительный теплоизолирующий эффект, удобен в обращении, безопасен и дешево стоит.

Затвердевающий пеноматериал, содержащий угольную золу, согласно настоящему изобретению содержит следующие ингредиенты в массовых частях (мас.ч.): 40-60 мас.ч. воды, 100 мас.ч. угольной золы, 25-40 мас.ч. порошкообразный состав, выделяющий газ в ходе химической реакции, 3-5 мас.ч. ускорителя, 2-4 мас.ч. активатора, 1-2 мас.ч. пластификатора и 1 мас.ч. стабилизирующего пену состава.

Порошкообразный состав, выделяющий газ химическим путем, получают, соблюдая следующие пропорции в массовых частях (мас.ч.): 24-35 мас.ч. полугидрат сульфата кальция и 1-5 мас.ч. бикарбоната натрия, которые вступают в химическую реакцию друг с другом, с образованием инертного газа (т.е. газообразногоый диоксида углерода) и, таким образом, с формированием пены в жидком известковом растворе; ускоритель получают, соблюдая следующие пропорции, в мас.ч.: 1-2 мас.ч. глиноземистого клинкера, 1 мас.ч. карбоната натрия и 1-2 мас.ч. обожженной извести, где глиноземистый клинкер состоит из следующих ингредиентов в массовых процентах: 94 мас.% алюмината натрия, 4 мас.% оксида алюминия и 2 мас.% алюмосиликата кальция; активатор получают, соблюдая соотношения для смешивания в мас.ч.: 0,8-1,6 мас.ч. оксида магния и 1,2-2,4 мас.ч. хлорида магния; пластификатор получают, соблюдая соотношения для смешивания, в мас.ч.: 0,5-1 мас.ч. лигносульфоната кальция и 0,5-1 мас.ч. продукта конденсации нафталинсульфоната и формальдегида, причем содержание Na2SO4 в продукте конденсации нафталинсульфоната и формальдегида <3%; стабилизирующий пену состав получают, соблюдая соотношения для смешивания в мас.ч.: 0,2 мас.ч. бутилового эфира этиленгликоля, 0,3 мас.ч. нанокремния и 0,5 мас.ч. гидроксиэтилцеллюлозы; время застывания может быть отрегулировано путем подбора массовых долей между ускорителем, активатором и пластификатором.

Способ получения затвердевающего материала, содержащего угольную золу, согласно настоящему изобретению включает следующие этапы:

этап 1: добавление 40-60 мас.ч. воды, 0,2 мас.ч. бутилового эфира этиленгликоля, 0,3 мас.ч. нанокремния и 0,5 мас.ч. гидроксиэтилцеллюлозы в специальную емкость с перемешиванием А, а затем перемешивание полученного раствора со скоростью 3000±100 оборотов в минуту при помощи мешалки в течение 2 мин. с образованием однородного вспененного раствора;

этап 2: добавление 100 мас.ч. угольной золы, 1-2 мас.ч. глиноземистого клинкера, 1 мас.ч. карбоната натрия, 1-2 мас.ч. обожженной извести, 0.8-1.6 мас.ч. оксида магния, 1,2-2,4 мас.ч. хлорида магния, 0,5-1 мас.ч. лигносульфоната кальция и 0,5-1 мас.ч. продукта конденсации нафталинсульфоната и формальдегида в аппарат для сухого перемешивания В и перемешивание полученного порошка со скоростью 3000±100 оборотов в минуту при помощи мешалки в течение 3 мин. с образованием перемешанного порошка; этап 3: добавление перемешанного порошка, полученного в аппарате для перемешивания В, в однородный вспененный раствор, в специальной емкости для перемешивания А, и перемешивание смеси со скоростью 12000±500 оборотов в минуту с помощью мешалки в специальной емкости для перемешивания А в течение 2 мин. с образованием перемешанного жидкого известкового раствора, выдерживание перемешанного жидкого известкового раствора с образованием пены, с формированием затвердевающего пеноматериала, содержащего угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля. Полезные эффекты: в соответствии с описанной выше технической схемой в настоящем изобретении в воде полугидрат сульфата кальция и бикарбонат натрия вступают в химическую реакцию с образованием инертного газа (т.е. газообразного диоксида углерода), и формированием таким образом пены в жидком известковом растворе; благодаря стабилизующему пену составу (т.е. состоящему из бутилового эфира этиленгликоля, нанокремния и гидроксиэтилцеллюлозы), твердые частицы равномерно распределены и суспендированы в жидком известковом растворе; время затвердевания можно регулировать путем подбора массовых соотношений между ускорителем, активатором и пластификатором; таким образом, в конечном счете получается жидкий пеноматериал, содержащий угольную золу, который имеет низкую массу, обладает фактором расширения пены 8~15, а вспененная жидкость может равномерно покрывать рыхлую угольную породу и обладает высокой способностью проникать в трещины, настраиваемым временем затвердевания, высокой прочностью на сжатие (>1,5 МПа); в ходе процесса вспенивания высвобождается некоторое количество инертного газа (т.е. газообразного диоксида углерода), который может значительно понижать концентрацию кислорода в остаточном пространстве угля; кроме того, затвердевающий пеноматериал, содержащий угольную золу, обладает низким коэффициентом теплопроводности, который может приводить к хорошему эффекту теплоизоляции, а затвердевающий пеноматериал, содержащий угольную золу, удобен в обращении, безопасен и дешево стоит. Он может покрывать угольную породу и быстро изолировать ее от кислорода, эффективно герметизировать каналы воздушных течей и трещины в угольной породе и предотвращать окисление угля. Этот материал имеет большое значение для предотвращения и тушения самовозгорания угля.

В сравнении с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение обладает следующими преимуществами:

(1) Затвердевающий пеноматериал, содержащий угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля, предложенный в настоящем изобретении, использует самостоятельно вспенивающуюся систему, в которой происходит реакция между полугидратом сульфата кальция, бикарбонатом натрия и водой с образованием инертного газа. Все три ингредиента представляют собой безопасные для окружающей среды материалы, а выделяющийся в ходе химической реакции инертный газ (диоксид углерода) может понижать концентрацию кислорода в остаточном пространстве угля.

(2) Затвердевающий пеноматериал, содержащий угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля, предложенный в настоящем изобретении, получен в основном из широкодоступного сырья, включая угольную золу, полугидрат сульфата кальция и бикарбонат натрия, а способ его получения прост.

(3) В затвердевающем пеноматериале, содержащем угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля, предложенном в настоящем изобретении, вспененная жидкость может очень хорошо покрывать угольную породу, обладает высокой способностью проникать в трещины и имеет регулируемое время затвердевания.

(4) Затвердевающий пеноматериал, содержащий угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля, предложенный в настоящем изобретении, имеет низкую массу (фактор расширения пены составляет 8~15), обладает высокой прочностью на сжатие (>1,5 МПа) и низким коэффициентом теплопроводности, может достигать хорошего эффекта теплоизоляции и отлично подходит для применения в области предотвращения самовозгорания угля.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вариант реализации 1: затвердевающий пеноматериал, содержащий угольную золу, содержит следующие ингредиенты в массовых частях (мас.ч.): 40-60 мас.ч. воды, 100 мас.ч. угольной золы, 25-40 мас.ч. порошкобразного состава, выделяющего газ в ходе химической реакции, 3-5 мас.ч. ускорителя, 2-4 мас.ч. активатора, 1-2 мас.ч. пластификатора и 1 мас.ч. стабилизирующего пену состава.

Порошкообразный состав, выделяющий газ в ходе химической реакции, состоит из полугидрата сульфата кальция и бикарбоната натрия, которые вступают в химическую реакцию с образованием диоксида углерода, с образованием таким образом пены в жидком известковом растворе. Два этих ингредиента смешаны в следующих пропорциях в массовых частях (мас.ч.): 24-35 мас.ч. полугидрата сульфата кальция и 1-5 мас.ч. бикарбоната натрия; ускоритель состоит из глиноземистого клинкера, карбоната натрия и обожженной извести и приготовлен с соблюдением следующих пропорций в мас.ч.: 1-2 мас.ч. глиноземистого клинкера, 1 мас.ч. карбоната натрия и 1-2 мас.ч. обожженной извести, где глиноземистый клинкер состоит из следующих ингредиентов, в массовых процентах: 94 мас.% алюмината натрия, 4 мас.% оксида алюминия и 2 мас.% алюмосиликата кальция; активатор представляет собой отвердитель на основе магния, состоящий из оксида магния и хлорида магния в мас.ч.: 0,8-1,6 мас.ч. оксида магния и 1,2-2,4 мас.ч. хлорида магния; пластификатор состоит из лигносульфоната кальция и продукта конденсации нафталинсульфоната и формальдегида и приготовлен с соблюдением следующих пропорций в мас.ч.: 0,5-1 мас.ч. лигносульфоната кальция и 0,5-1 мас.ч. продукта конденсации нафталинсульфоната и формальдегида, причем в продукте конденсации нафталинсульфоната и формальдегида содержание Na2SO4 <3%; стабилизирующий пену состав состоит из бутилового эфира этиленгликоля, нанокремния и гидроксиэтилцеллюлозы и приготовлен с соблюдением следующих пропорций в мас.ч.: 0,2 мас.ч. бутилового эфира этиленгликоля, 0,3 мас.ч. нанокремния и 0,5 мас.ч. гидроксиэтилцеллюлозы; стабилизирующий пену состав способствует равномерному распределению и суспендированию твердых частиц в жидком известковом растворе и может понизить разницу между объемными плотностями верхней, средней и нижней частей затвердевающего пеноматериала, содержащего угольную золу, так что распределение размеров пор окажется равномерным, структура пор может быть значительно улучшена, а нитевидные поры могут быть уменьшены.

Вариант реализации 2: сначала добавляли 50 мас.ч. воды, 0,2 мас.ч. бутилового эфира этиленгликоля, 0,3 мас.ч. нанокремния и 0.5 мас.ч. гидроксиэтилцеллюлозы в специальную емкость для перемешивания А, перемешивали смешанный раствор со скоростью 3000±100 оборотов в минуту в течение 2 мин при помощи мешалки с образованием равномерно вспененного раствора; далее в аппарат для сухого перемешивания В добавляли 100 мас.ч. угольной золы, 1 мас.ч. глиноземистого клинкера, 1 мас.ч. карбоната натрия, 1 мас.ч. обожженной извести, 1,2 мас.ч. оксида магния, 1,8 мас.ч. хлорида магния, 0,5 мас.ч. лигносульфоната кальция и 0,5 мас.ч. продукта конденсации нафталинсульфоната и формальдегида, где содержание Na2SO4 в продукте конденсации нафталинсульфоната и формальдегида составляет <3%, а глиноземистый клинкер состоит из следующих ингредиентов в массовых процентах: 94 мас.% алюмината натрия, 4 мас.% оксида алюминия и 2 мас.% алюмосиликата кальция, перемешивали смешанный порошок со скоростью 3000±100 оборотов в минуту в течение 3 мин при помощи мешалки с образованием перемешанного порошка; в конце добавили перемешанный в аппарате для сухого перемешивания В порошок в равномерно вспененный раствор, в специальной емкости для перемешивания А, и перемешивали смесь со скоростью 12000±500 оборотов в минуту в течение 2 мин при помощи мешалки с образованием перемешанного жидкого раствора; затем оставляли, пока жидкий раствор не даст пену, с получением затвердевающего пеноматериала, содержащего угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля. Закачивали полученный затвердевающий пеноматериал, содержащий угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля при давлении 3 МПа с помощью наземного переносного впрыскивающего насоса через транспортирующий раствор трубопровод в поверхностные трещины в угольном месторождении, нуждающемся в герметизации, для защиты угольной породы, снижения и контроля воздушных течей, с целью предотвращения самовозгорание угля.

Вариант реализации 3: сначала добавляли 60 мас.ч. воды, 0,2 мас.ч. бутилового эфира этиленгликоля, 0,3 мас.ч. нанокремния и 0,5 мас.ч. гидроксиэтилцеллюлозы в специальную емкость для перемешивания А, перемешивали смешанный раствор со скоростью 3000±100 оборотов в минуту в течение 2 мин при помощи мешалки с образованием равномерно вспененного раствора; далее в аппарат для сухого перемешивания В добавляли 100 мас.ч. угольной золы, 2 мас.ч. глиноземистого клинкера, 1 мас.ч. карбоната натрия, 2 мас.ч. обожженной извести, 1,6 мас.ч. оксида магния, 2,4 мас.ч. хлорида магния, 1 мас.ч. лигносульфоната кальция и 1 мас.ч. продукта конденсации нафталинсульфоната и формальдегида, причем содержание Na2SO4 в продукте конденсации нафталинсульфоната и формальдегида составляет <3%, а глиноземистый клинкер состоит из следующих ингредиентов в массовых процентах: 94 мас.% алюмината натрия, 4 мас.% оксида алюминия и 2 мас.% алюмосиликата кальция, перемешивали со скоростью 3000±100 оборотов в минуту в течение 3 мин при помощи мешалки с образованием перемешанного порошка; в конце добавляли порошок, перемешанный в аппарате для сухого перемешивания В, в равномерно вспененный раствор в специальной емкости для перемешивания А, и перемешивали со скоростью 12000±500 оборотов в минуту в течение 2 мин при помощи мешалки с образованием перемешанного жидкого известкового раствора; затем оставляли, пока жидкий известковый раствор не даст пену, чтобы получить затвердевающий пеноматериал, содержащий угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля. Закачивали полученный затвердевающий пеноматериал, содержащий угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля при давлении 2 МПа с помощью подземного переносного впрыскивающего насоса через трубопровод транспортирующий раствор, в скважины в подземной выработанной области. Жидкий затвердевающий пеноматериал, содержащий угольную золу, достигает поверхности рыхлой горной породы, изолирует уголь от кислорода и тем самым предотвращает самовозгорание угля.

Похожие патенты RU2588588C2

название год авторы номер документа
НЕОРГАНИЧЕСКИЙ ОТВЕРЖДЕННЫЙ ПЕНОМАТЕРИАЛ ДЛЯ ОСТАНОВКИ ТЕЧЕЙ НА ПОВЕРХНОСТИ В РАЙОНЕ ДОБЫЧИ УГЛЯ В ПЛАСТЕ НЕГЛУБОКОГО ЗАЛЕГАНИЯ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2014
  • Цинь Ботао
  • Лу И
  • Чжан Лэйлинь
  • Цзя Юйвэй
  • Ли Лэй
RU2592912C2
ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗВРЕДНЫЙ ВСПЕНЕННЫЙ ГЕЛЬ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ САМОВОЗГОРАНИЯ УГЛЯ И БОРЬБЫ С ТАКИМ САМОВОЗГОРАНИЕМ 2019
  • Ху, Сянмин
  • Сюэ, Ди
  • У, Минюэ
  • Чжао, Яньюнь
  • Чэн, Вэйминь
  • Лу, Вэй
  • Чжан, Цянь
  • Шао, Чжиан
  • Ли, Юншэн
  • Кун, Бяо
  • Хэ, Чжэнлун
  • Ци, Гуаньшэн
RU2757302C1
Способ тушения эндогенных пожаров в разрыхленных массивах угля 2002
  • Чубаров Б.В.
  • Чуприков А.Е.
  • Голик А.С.
  • Мячин В.В.
  • Шаров С.А.
RU2222699C2
ИЗОЛЯЦИОННЫЙ МИНЕРАЛЬНЫЙ ПЕНОМАТЕРИАЛ 2013
  • Бернарди Себастьен
  • Жавьерр Изабелль
  • Дюшан Сильвен
  • Сабио Серж
  • Руа Седрик
RU2627780C2
ЛЕГКИЕ ВСПЕНЕННЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА НА ОСНОВЕ ЗОЛЫ-УНОСА И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ 2011
  • Перез-Пенья Марианела
RU2595113C2
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СРЕДСТВО ТИПА ПЕНООБРАЗУЮЩЕГО КОНЦЕНТРАТА ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ САМОВОЗГОРАНИЯ БИТУМИНОЗНОГО УГЛЯ 2020
  • Ли, Кванхи
  • Ко, Чаехёон
  • Чон, Хончхул
  • Мун, Сон
  • О, Сонги
RU2768722C1
СРЕДСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ПОРОДНОЙ И УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ 2022
  • Чехонадских Леонид Михайлович
  • Чехонадских Александр Михайлович
  • Исаев Андрей Анатольевич
RU2784756C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОБЕТОНА И ПЕНОБЕТОН, ПОЛУЧЕННЫЙ ЭТИМ СПОСОБОМ 2001
  • Левин Л.И.
  • Юдович Б.Э.
  • Зубехин С.А.
  • Диденко В.А.
  • Злобин В.В.
  • Коновалов А.Г.
RU2239615C2
Способ переработки минеральной части углей 1989
  • Абжаппаров Абдумуталип
  • Ким Сергей Константинович
  • Маженов Мурат Ахметжанович
  • Щербан Соломон Абрамович
  • Абдрахманова Гульжан Салхановна
SU1733380A1
Средство для предотвращения самовозгарания угля 1972
  • Ханс Левер
SU867323A3

Реферат патента 2016 года ЗАТВЕРДЕВАЮЩИЙ ПЕНОМАТЕРИАЛ, СОДЕРЖАЩИЙ УГОЛЬНУЮ ЗОЛУ, ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ САМОВОЗГОРАНИЯ УГЛЯ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Группа изобретений относится к затвердевающему пеноматериалу, содержащему угольную золу, для предотвращений самовозгорания угля и способу его получения. Затвердевающий пеноматериал, содержащий угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля содержит, мас.ч.: воду 40-60, угольную золу 100, порошкообразный состав, выделяющий газ в ходе химической реакции, 25-40, ускоритель 3-5, активатор 2-4, пластификатор 1-2, стабилизирующий пену состав 1, причем порошкообразный состав, выделяющий газ в ходе химической реакции, получен при следующем соотношении, мас.ч.: полугидрат сульфата кальция 24-35 и бикарбонат натрия 1-5, которые вступают в химическую реакцию с образованием инертного газа, т.е. газообразного диоксида углерода, с формированием таким образом вспененного известкового раствора; ускоритель получен при следующем соотношении, мас.ч.: глиноземистый клинкер 1-2, карбонат натрия 1 и обожженная известь 1-2, при этом глиноземистый клинкер состоит из следующих ингредиентов, мас.%: алюминат натрия 94, оксид алюминия 4, алюмосиликат кальция 2; активатор получен при следующем соотношении, мас.ч.: оксид магния 0,8-1,6 и хлорид магния 1,2-2,4; пластификатор получен при следующем соотношении, мас.ч.: лигносульфонат кальция 0,5-1 и продукт конденсации нафталинсульфоната и формальдегида 0,5-1, причем в продукте конденсации нафталинсульфоната и формальдегида содержание Na2SO4 составляет <3%; стабилизирующий пену состав получен при следующем соотношении, мас.ч.: бутиловый эфир этиленгликоля 0,2, нанокремний 0,3 и гидроксиэтилцеллюлоза 0,5; при этом время затвердевания указанного пеноматериала можно регулировать путем подбора массовых соотношений между ускорителем, активатором и пластификатором. Способ получения затвердевающего пеноматериала по п. 1 включает: этап 1: добавление 40-60 мас.ч. воды, 0,2 мас.ч. бутилового эфира этиленгликоля, 0,3 мас.ч. нанокремния и 0,5 мас.ч. гидроксиэтилцеллюлозы в специальную емкость для перемешивания А, перемешивание полученного раствора со скоростью 3000±100 оборотов в минуту при помощи мешалки в течение 2 мин с образованием однородного вспененного раствора; этап 2: добавление 100 мас.ч. угольной золы, 1-2 мас.ч. глиноземистого клинкера, 1 мас.ч. карбоната натрия, 1-2 мас.ч. обожженной извести, 0,8-1,6 мас.ч. оксида магния, 1,2-2,4 мас.ч. хлорида магния, 0,5-1 мас.ч. лигносульфоната кальция и 0,5-1 мас.ч. продукта конденсации нафталинсульфоната и формальдегида в смеситель для сухого перемешивания В, и перемешивание полученного порошка со скоростью 3000±100 оборотов в минуту в течение 3 мин при помощи мешалки с образованием перемешанного порошка; этап 3: добавление перемешанного порошка, полученного в смесителе для сухого перемешивания В, в однородный вспененный раствор в специальной емкости для перемешивания А, и перемешивание смеси со скоростью 12000±500 оборотов в минуту в течение 2 мин с помощью мешалки в специальной емкости для перемешивания А с образованием перемешанного жидкого известкового раствора, выдерживание перемешанного жидкого известкового раствора с образованием пены, с получением затвердевающего пеноматериала, содержащего угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля. Технический результат - создание затвердевающего материала с низким коэффициентом теплопроводности, высокой прочностью на сжатие, хорошим теплоизолирующим эффектом, а также способного понижать концентрацию кислорода в остаточном пространстве угля. 2 н.п. ф-лы, 3 пр.

Формула изобретения RU 2 588 588 C2

1. Затвердевающий пеноматериал, содержащий угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля, содержащий следующие ингредиенты в массовых частях (мас. ч.): 40-60 мас. ч. воды, 100 мас. ч. угольной золы, 25-40 мас. ч. порошкообразного состава, выделяющего газ в ходе химической реакции, 3-5 мас. ч. ускорителя, 2-4 мас. ч. активатора, 1-2 мас. ч. пластификатора и 1 мас. ч. стабилизирующего пену состава;
при этом
порошкообразный состав, выделяющий газ в ходе химической реакции, получен с соблюдением следующих соотношений в массовых частях (мас. ч.): 24-35 мас. ч. полугидрата сульфата кальция и 1-5 мас. ч. бикарбоната натрия, которые вступают в химическую реакцию с образованием инертного газа (т.е. газообразного диоксида углерода), с формированием таким образом, вспененного известкового раствора;
ускоритель получен с соблюдением следующих соотношений в мас. ч.: 1-2 мас. ч. глиноземистого клинкера, 1 мас. ч. карбоната натрия и 1-2 мас. ч. обожженной извести, при этом глиноземистый клинкер состоит из следующих ингредиентов в массовых процентах: 94 масс. % алюмината натрия, 4 масс. % оксида алюминия и 2 масс. % алюмосиликата кальция;
активатор получен с соблюдением следующих пропорций в мас. ч.: 0,8-1,6 мас. ч. оксида магния и 1,2-2,4 мас. ч. хлорида магния;
пластификатор получен с соблюдением следующих пропорций в мас. ч.: 0,5-1 мас. ч. лигносульфоната кальция и 0,5-1 мас. ч. продукта конденсации нафталинсульфоната и формальдегида, причем в продукте конденсации нафталинсульфоната и формальдегида содержание Na2SO4 составляет <3%;
стабилизирующий пену состав получен с соблюдением следующих пропорций в мас. ч.: 0,2 мас. ч. бутилового эфира этиленгликоля, 0,3 мас. ч. нанокремния и 0,5 мас. ч. гидроксиэтилцеллюлозы;
при этом время затвердевания указанного пеноматериала можно регулировать путем подбора массовых соотношений между ускорителем, активатором и пластификатором.

2. Способ получения затвердевающего пеноматериала, содержащего угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля по п. 1, включающий:
этап 1: добавление 40-60 мас. ч. воды, 0,2 мас. ч. бутилового эфира этиленгликоля, 0,3 мас. ч. нанокремния и 0,5 мас. ч. гидроксиэтилцеллюлозы в специальную емкость для перемешивания А, перемешивание полученного раствора со скоростью 3000±100 оборотов в минуту при помощи мешалки в течение 2 мин с образованием однородного вспененного раствора;
этап 2: добавление 100 мас. ч. угольной золы, 1-2 мас. ч. глиноземистого клинкера, 1 мас. ч. карбоната натрия, 1-2 мас. ч. обожженной извести, 0,8-1,6 мас. ч. оксида магния, 1,2-2,4 мас. ч. хлорида магния, 0,5-1 мас. ч. лигносульфоната кальция и 0,5-1 мас. ч. продукта конденсации нафталинсульфоната и формальдегида в смеситель для сухого перемешивания В, и перемешивание полученного порошка со скоростью 3000±100 оборотов в минуту в течение 3 мин при помощи мешалки с образованием перемешанного порошка;
этап 3: добавление перемешанного порошка, полученного в смесителе для сухого перемешивания В, в однородный вспененный раствор в специальной емкости для перемешивания А, и перемешивание смеси со скоростью 12000±500 оборотов в минуту в течение 2 мин. с помощью мешалки в специальной емкости для перемешивания А с образованием перемешанной жидкого известкового раствора, выдерживание перемешанного жидкого известкового раствора с образованием пены, с получением затвердевающего пеноматериала, содержащего угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2588588C2

CN 102701672 A, 03.10.2012
Состав для предотвращения самовозгорания угля 1982
  • Каледин Николай Васильевич
  • Пашковский Петр Семенович
  • Альперович Владимир Яковлевич
  • Кошовский Богдан Иванович
  • Тында Григорий Борисович
SU1071766A1
Способ тушения эндогенных пожаров в разрыхленных массивах угля 2002
  • Чубаров Б.В.
  • Чуприков А.Е.
  • Голик А.С.
  • Мячин В.В.
  • Шаров С.А.
RU2222699C2
CN 102701671 A, 03.10.2012
CN 101787289 A, 28.07.2010
CN 101265811 A, 17.09.2008.

RU 2 588 588 C2

Авторы

Цинь Ботао

Лу И

Чжан Лэйлинь

Цзя Юйвэй

Ли Лэй

Даты

2016-07-10Публикация

2014-03-26Подача