ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗВРЕДНЫЙ ВСПЕНЕННЫЙ ГЕЛЬ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ САМОВОЗГОРАНИЯ УГЛЯ И БОРЬБЫ С ТАКИМ САМОВОЗГОРАНИЕМ Российский патент 2021 года по МПК A62D1/04 A62C3/06 

Область техники

Настоящее раскрытие относится к области применения технологии предотвращения и тушения пожаров в угольных шахтах и, в частности, к экономически выгодному и экологически безвредному вспененному гелю для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием.

Предпосылки изобретения

Самовозгорание угля серьезно угрожает безопасному производству в угольных шахтах и в результате приводит к человеческим жертвам, материальному ущербу, загрязнению окружающей среды и другим проблемам. Для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием внутри и за пределами Китая широко применяют такие технологии предотвращения и тушения пожаров, как заливка раствором выработанных пространств, распыление замедлителей скорости горения, подача инертного газа, подача пены и подача геля. Данные технологии играют важную роль в предотвращении самовозгорания угля и борьбе с таким самовозгоранием, но в их случае все еще остаются некоторые неустраненные недостатки. Например, суспензия, подаваемая путем заливки раствора для предотвращения и тушения пожаров, накапливается в низкорасположенных зонах, что не позволяет равномерно покрыть плавающий уголь, и не оказывает предотвращающего и подавляющего эффекта на средние, высокие и добываемые около кровли угольные массы; физические замедлители скорости горения имеют низкую стоимость, но короткое время замедления скорости горения, тогда как химические замедлители скорости горения имеют относительно высокую стоимость; инертный газ (СО₂, N₂ и т.д.), подаваемый путем закачки инертного газа для предотвращения и тушения пожаров, легко диффундирует вследствие утечки воздуха и с трудом удерживается в зоне, в которую его закачивают; пены имеют плохую стабильность и с трудом отверждаются, поэтому зоны пожаров не получается ограничить на длительное время. В случае подачи геля для пожаротушения существует большой недостаток. Гели обладают плохой текучестью в выработанном пространстве и малым диапазоном проникновения, что не подходит для тушения широкого спектра пожаров. Кроме того, гели относительно затратны в применении, а гели на основе солей аммония выделяют раздражающие газы, которые вредны для здоровья шахтеров. Следовательно, существует острая потребность в разработке нового материала для предотвращения и тушения пожаров с целью устранения недостатков существующих технологий предотвращения и тушения пожаров в угольных шахтах.

Для эффективного предотвращения самовозгорания угля исследователями был разработан многофазный вспененный гелевый композит, состоящий из летучей золы, пенообразователя, загустителя, сшивающего средства и N2, с целью исследования влияния соотношения и концентрации полимера, концентрации пенообразователя и размера частиц летучей золы на свойства многофазного вспененного геля. Исследователями был получен композитный гидрогель путем привитой сополимеризации кукурузной соломы, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и акриловой кислоты, а также был добавлен химический пенообразователь и вспениваемый графит с получением самовспенивающегося интеллектуального геля. В качестве сырья для получения вспененного геля посредством механического перемешивания исследователями был использован составной пенообразователь, стабилизатор пены и гель с высокой водопоглощающей способностью. В данных исследовательских экспериментах большинство исследователей выбирали полимерные гелеобразующие системы, а гелям на основе жидкого стекла было уделено меньше внимания. Тем не менее, высокая стоимость полимерного вспененного геля существенно ограничивает применение таких материалов при предотвращении и тушении пожаров в угольных шахтах. Следовательно, для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием большое значение имеет получение экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля.

Краткое описание изобретения

В свете предшествующего уровня техники цель настоящего раскрытия заключается в создании экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием, где пенообразователь составлен из двух или более анионных пенообразователей, а применяемая гелеобразующая система состоит из жидкого стекла и коагулянта, при этом такой гель имеет низкую стоимость и отличные экономические преимущества. Полученный вспененный гель будет сохранять преимущества высокой текучести и отличной неспадаемости пены на водной основе до гелеобразования, а также превосходного охлаждающего эффекта и превосходного эффекта воздушного барьера геля на основе жидкого стекла после гелеобразования; при наличии превосходных эффектов замедления скорости горения и пожаротушения вспененный гель может значительно снижать температуру источника горения, тепловыделение и образование СО, стабильно сбивая пожар без последующего тления.

Кроме того, в настоящем раскрытии предложен способ получения экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием, а также его применение.

В настоящем раскрытии на вооружение взяты описанные далее технические решения.

Предложен экономически выгодный и экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием, включающий следующие компоненты: 4%-35% по массе жидкого стекла, 0,4%-3% по массе пенообразователя, 0,1%-3% по массе стабилизатора пены, 1%-5% по массе коагулянта, а остальное составляет вода; пенообразователь составлен из двух или более анионных пенообразователей.

Кроме того, пенообразователь может быть составлен из простого полиоксиэтиленового эфира жирного спирта (AES) и додецилсульфата натрия (SDS).

Кроме того, соотношение масс AES и SDS может составлять от 1:4 до 4:1.

В вышеупомянутом техническом решении пенообразователь может быть составлен из двух или более анионных пенообразователей. Далее описан механизм гелеобразования вспененного геля.

Из-за отличия молекулярной структуры в сравнении с анионными пенообразователями (например, AES и SDS) катионные пенообразователи характеризуются меньшими ван-дер-ваальсовыми силами, более низкой кажущейся вязкостью и способствуют более легкому проникновению газов в жидкую мембрану, что вызывает распад пузырей. Кроме того, из-за структурных особенностей гидрофильных и гидрофобных концов в молекулярной цепи анионный пенообразователь легко образует репеллентную двухслойную молекулярную структуру, поэтому жидкая мембрана может сохранять определенную толщину в течение более длительного периода времени, таким образом увеличивая время полураспада в ходе разрушения пены. Поэтому выбран пенообразователь, составленный из двух или более анионных пенообразователей, например, в котором использованы соединения AES и SDS в качестве пенообразователя. На стадии вспенивания раствора вспененного геля быстро снижается поверхностное натяжение раствора, значительно падает энергия межфазного взаимодействия и заметен эффект вспенивания раствора; на стадии гелеобразования из раствора вспененного геля раствор жидкого стекла вступает в реакцию с коагулянтом с образованием кремниевой кислоты, кремниевая кислота полимеризуется в поликремниевую кислоту, которая затем превращается в гель в виде стенки пены.

Конкретные уравнения реакций показаны в виде уравнений (а) и (b):

Лежащий в основе вспененного геля механизм, предотвращающий самовозгорание угля или борющийся с таким самовозгоранием, в основном реализуется следующими четырьмя способами:

1. Вспененный гель покрывает поверхность угольной массы и предотвращает контакт кислорода с углем. Вспененный гель обладает сильной несущей и суспендирующей способностью, и вспененный гель с высокой степенью вспенивания можно доставлять в высокозалегающие, сложные и опасные зоны. Следовательно, вспененный гель может охватывать обширные угольные массы.

2. Вспененный гель повышает смачиваемость угольной массы. Составной пенообразователь может улучшить смачиваемость угольной массы. Вода имеет большую удельную теплоемкость, чем уголь. Следовательно, температура угольной массы в присутствии воды повышается медленно. Существенно снижается возможность самовозгорания угля.

3. Испарение и охлаждение поглощают тепло. Вследствие того, что объем пены большой, испарение воды поглощает большое количество тепла, и происходит быстрое отведение тепла. Вспененный гель имеет отличную теплопроводность и проницаемость. Вспененный гель может даже охладить угольную массу.

4. Имеет место отличный эффект воздухонепроницаемости. После разрушения пены вспененный гель превращается в гель, и данным гелем заполняются трещины и поры угольной массы. Таким образом, вспененный гель обладает отличным эффектом воздухонепроницаемости.

Кроме того, жидкое стекло может характеризоваться градусом Боме 20-40 и модулем 2-4.

Кроме того, коагулянт может быть одним или более из бикарбоната калия, бикарбоната натрия, глюконо-δ-лактона, бикарбоната аммония и карбоната натрия.

Кроме того, соотношение масс жидкого стекла и коагулянта может составлять (5-10):1.

Кроме того, стабилизатор пены может быть одним или более из модифицированного полиэтоксилированного силикона (MPS), карбоксиметилцеллюлозы (CMC), триэтаноламина (TEA), диэтаноламина (DEA), кокоалкилдиметилбетаина и полиэтиленгликоля (PEG).

Предложен способ получения экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием, предусматривающий следующие стадии:

стадия 1: смешивание жидкого стекла с деионизированной водой, доведение массовой концентрации жидкого стекла до 4%-35% и равномерное перемешивание до получения смешанного раствора;

стадия 2: последовательное добавление пенообразователя, стабилизатора пены и коагулянта к смешанному раствору и механическое перемешивание со скоростью более 1000 об/мин до окончательного образования вспененного геля.

Предложено применение экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием, при этом вспененный гель применяют для подачи в выработанное пространство шахты для борьбы с самовозгоранием угля; вспененный гель, получаемый при смешивании и вспенивании жидкого стекла, пенообразователя, стабилизатора пены и коагулянта, подают в выработанное пространство, и он покрывает поверхность угольной массы, образуя слой пены, который охлаждает массу и блокирует кислород.

Благоприятные эффекты

Применяемый пенообразователь оказывает синергическое действие после составления в смесь и может значительно увеличивать объем пены из раствора;

применяемое при приготовлении сырье является экологически чистым, экономически выгодным, безопасным и безвредным при его применении, имеет контролируемое время гелеобразования, превосходное время гелеобразования, является экономически выгодным и экологически безвредным; с помощью данного сырья можно эффективно решить проблемы плохой текучести, низкой проницаемости и плохой неспадаемости у традиционных неорганических кремний содержащих гелей, а также решить проблему плохого охлаждающего действия пены на водной основе в процессе тушения пожаров и короткого периода полураспада в ходе разрушения пены;

вспененный гель может покрывать трещины в угольных массах и обеспечивать отличные эффекты воздухонепроницаемости, охлаждающие и противокислородные барьерные эффекты. В сравнении с традиционными гелевыми огнетушащими материалами на основе жидкого стекла и пенными огнетушащими материалами на водной основе вспененный гель может прилипать к поверхности горящего угля, что может значительно снижать температуру источника горения, тепловыделение и образование СО, стабильно сбивая пожар без последующего тления;

принятая на вооружение гелеобразующая система, состоящая из коагулянта и жидкого стекла, обладает превосходным гелеобразующим эффектом, при этом она является недорогой, экологически чистой и экологически безвредной, а время гелеобразования контролируют на уровне 1-30 минут в зависимости от различных количеств двух компонентов; гелевая стенка, образованная между пенами, существенно улучшает стабильность и водоудержание у пены, и образовавшаяся пена характеризуется устойчивым водоудержанием, а период полураспада пены может достигать более 5 ч;

пенообразователь, стабилизатор пены, гелеобразующую систему и воду смешивают, перемешивают и вспенивают; и вспененный гель подают в углесодержащую, потенциально самовозгорающуюся зону выработки с применением пеногенератора, и вспененный гель может быстро накапливаться до высоколежащих зон; в зоне, в которую производят подачу, можно эффективно покрыть уголь на разной высоте, при этом можно эффективно связать угольные массы, а остаточный уголь можно охладить; пена может образовывать противокислородную барьерную пленку на поверхности остаточного угля после разрушения пены, которая может постоянно и эффективно предотвращать самовозгорание угля и бороться с таким самовозгоранием; вспененный гель является экономически выгодным и экологически безвредным, при этом он не только может предотвращать самовозгорание угля и бороться с таким самовозгоранием, но также не ухудшает производственную среду под шахтой и не выделяет токсичные и вредные газы.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 проиллюстрирован смоделированный процесс самовозгорания образцов угля, обработанных вспененным гелем, гелем на основе жидкого стекла и пеной на водной основе, при программировании температуры;

на фиг. 2 представлен график зависимости концентрации СО от времени после распыления вспененного геля, геля на основе жидкого стекла и пены на водной основе на поверхность горящих брикетов;

на фиг. 3 представлен график зависимости температуры брикета от времени после распыления вспененного геля, геля на основе жидкого стекла и пены на водной основе на поверхность горящих брикетов;

на фиг. 4 представлен график зависимости значения тепловыделения от брикетов от времени после распыления вспененного геля, геля на основе жидкого стекла и пены на водной основе на поверхность горящих брикетов.

Подробное описание изобретения

Все значения концентрации пенообразователя, стабилизатора пены и гелеобразующей системы по настоящему раскрытию находятся в пределах соответствующих диапазонов концентраций после просеивания, и диапазоны концентраций можно надлежащим образом скорректировать в соответствии с фактическими условиями, при этом содержание данных трех веществ соответствующим образом увеличивают или уменьшают. В данном случае гелеобразующая система представляет собой смесь коагулянта и жидкого стекла. В пределах диапазона массовой концентрации эффект вспенивания у геля будет улучшаться при соответствующем увеличения массовых концентраций пенообразователя, стабилизатора пены и гелеобразующей системы.

Вариант осуществления 1

В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=1:1), имел массовую концентрацию 0,8%, MPS имел массовую концентрацию 0,25%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 15%, NaHCO₃ имел массовую концентрацию 1%, а остальное составляла вода.

Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, MPS и NaHCO₃, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.

После горения брикетов в течение 10 мин в самодельной печи для сжигания на поверхность горящих брикетов распыляли соответственно аликвоты (300-600 мл) вспененного геля, раствора геля на основе жидкого стекла и пены на водной основе.

Образцы угля, обработанные вспененным гелем, гелем на основе жидкого стекла и пеной на водной основе, оставляли отстаиваться на 24 часа при одинаковых условиях, а процесс самовозгорания угля имитировали с помощью программирования температуры. Результаты представлены на фиг. 1. При одинаковой температуре количество СО, высвобождаемое из вспененного геля у брикетов, обработанных вспененным гелем, было наиболее низким. При сравнении количества СО, высвобожденного из образца необогащенного угля и каждого образца угля, обработанного замедляющим скорость горения средством, при 150°С степень замедления скорости горения в случае вспененного геля при 150°С (Есо) была рассчитана как равная 77,58%, что указывало на то, что вспененный гель по настоящему раскрытию обладал отличным эффектом предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием.

Аликвоты (300-600 мл) вспененного геля, раствора геля на основе жидкого стекла и пены на водной основе соответственно распыляли на поверхность горящих брикетов; значения концентрации СО у них в зависимости от времени представлены на фиг. 2. Из результатов видно, что количество СО, высвободившееся из брикетов после распыления вспененного геля, значительно уменьшалось, а количество СО, высвободившееся на поздней стадии пожаротушения, стремилось приблизительно к 20 ppm. Было показано, что вспененный гель по настоящему раскрытию обладал превосходным противопожарным эффектом.

Аликвоты (300-600 мл) вспененного геля, раствора геля на основе жидкого стекла и пены на водной основе соответственно распыляли на поверхность горящих брикетов; график зависимости температуры брикета в зависимости от времени представлен на фиг. 3. Из результатов видно, что температура брикета значительно падала после распыления вспененного геля, и температура продолжала падать на поздней стадии пожаротушения без последующего тления. Было показано, что вспененный гель по настоящему раскрытию обладал превосходным противопожарным эффектом.

Аликвоты (300-600 мл) вспененного геля, раствора геля на основе жидкого стекла и пены на водной основе соответственно распыляли на поверхность горящих брикетов; результаты представлены на фиг. 4. Было обнаружено, что величина тепловыделения у брикетов после распыления вспененного геля значительно снижалась, и величина тепловыделения стабилизировалась на уровне 7 мВт/м²⋅мин на поздней стадии пожаротушения без последующего тления. Было показано, что вспененный гель по настоящему раскрытию обладал превосходным противопожарным эффектом.

Вариант осуществления 2

В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=1:1), имел массовую концентрацию 0,8%, MPS имел массовую концентрацию 0,25%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 12%, NaHCO₃ имел массовую концентрацию 2%, а остальное составляла вода.

Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, MPS и NaHCO₃, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.

Так же, как и в примере 1, температура брикета падала на 65,52% после распыления вспененного геля, и температура продолжала падать на поздней стадии пожаротушения; величина тепловыделения наконец стабилизировалась на уровне 10 мВт/м²⋅мин; концентрация СО быстро снижалась во время пожаротушения и колебалась на поздней стадии, и, наконец, концентрация СО стабилизировалась на уровне приблизительно 30 ppm, что свидетельствовало о том, что вспененный гель по настоящему раскрытию обладал превосходным противопожарным эффектом.

Вариант осуществления 3

В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=1:1), имел массовую концентрацию 0,8%, MPS имел массовую концентрацию 0,25%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 10%, NaHCO₃ имел массовую концентрацию 5%, а остальное составляла вода.

Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, MPS и NaHCO₃, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.

Так же, как и в примере 1, температура брикета падала на 61,36% после распыления вспененного геля, и температура продолжала падать на поздней стадии пожаротушения; величина тепловыделения наконец стабилизировалась на уровне 12 мВт/м²⋅мин; концентрация СО быстро снижалась во время пожаротушения и колебалась на поздней стадии, и, наконец, концентрация СО стабилизировалась на уровне приблизительно 26 ppm, что свидетельствовало о том, что вспененный гель по настоящему раскрытию обладал превосходным противопожарным эффектом.

Вариант осуществления 4

В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=1:1), имел массовую концентрацию 0,8%, MPS имел массовую концентрацию 0,25%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 11%, NaHCO₃ имел массовую концентрацию 6%, а остальное составляла вода.

Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, MPS и NaHCO₃, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.

Так же, как и в примере 1, температура брикета падала на 63,12% после распыления вспененного геля, и температура продолжала падать на поздней стадии пожаротушения; величина тепловыделения наконец стабилизировалась на уровне 9 мВт/м²⋅мин; концентрация СО быстро снижалась во время пожаротушения и колебалась на поздней стадии, и, наконец, концентрация СО стабилизировалась на уровне приблизительно 27 ppm, что свидетельствовало о том, что вспененный гель по настоящему раскрытию обладал превосходным противопожарным эффектом.

Вариант осуществления 5

В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=1:4), имел массовую концентрацию 0,4%, CMC имела массовую концентрацию 0,1%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 35%, бикарбонат калия имел массовую концентрацию 5%, а остальное составляла вода.

Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, CMC и бикарбонат калия, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.

Приготовленный вспененный гель распыляли на поверхность горящих брикетов и проводили исследования их температуры, тепловыделения и концентрации СО в зависимости от времени во время пожаротушения. Из результатов было видно, что приготовленный вспененный гель обладал превосходным противопожарным эффектом.

Вариант осуществления 6

В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=4:1), имел массовую концентрацию 3%, кокоалкилдиметилбетаин имел массовую концентрацию 3%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 4%, глюконо-δ-лактон имел массовую концентрацию 1%, а остальное составляла вода.

Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, кокоалкилдиметилбетаин и глюконо-δ-лактон, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.

Приготовленный вспененный гель распыляли на поверхность горящих брикетов и проводили исследования их температуры, тепловыделения и концентрации СО в зависимости от времени во время пожаротушения. Из результатов было видно, что приготовленный вспененный гель обладал превосходным противопожарным эффектом.

Вариант осуществления 7

В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=1:3), имел массовую концентрацию 2%, TEA имел массовую концентрацию 1,5%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 20%, бикарбонат аммония имел массовую концентрацию 4%, а остальное составляла вода.

Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, TEA и бикарбонат аммония, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.

Приготовленный вспененный гель распыляли на поверхность горящих брикетов и проводили исследования их температуры, тепловыделения и концентрации СО в зависимости от времени во время пожаротушения. Из результатов было видно, что приготовленный вспененный гель обладал превосходным противопожарным эффектом.

Вариант осуществления 8

В случае основной жидкой массы экономически выгодного и экологически безвредного вспененного геля, равной 100 г, пенообразователь, подлежащий смешиванию (AES:SDS=3:1), имел массовую концентрацию 1%, DEA имел массовую концентрацию 0,8%, жидкое стекло имело массовую концентрацию 10%, карбонат натрия имел массовую концентрацию 1%, а остальное составляла вода.

Жидкое стекло смешивали с деионизированной водой и равномерно перемешивали до получения смешанного раствора; к смешанному раствору последовательно добавляли AES, SDS, DEA и карбонат натрия, механически перемешивали более 1 мин на скорости более 1000 об/мин и вспенивали методом с применением гомогенизатора Уоринга с получением вспененного геля.

Приготовленный вспененный гель распыляли на поверхность горящих брикетов и проводили исследования их температуры, тепловыделения и концентрации СО в зависимости от времени во время пожаротушения. Из результатов было видно, что приготовленный вспененный гель обладал превосходным противопожарным эффектом.

Конечно, представленное выше описание не предназначено для ограничения настоящего раскрытия, и настоящее раскрытие не ограничено представленными выше вариантами осуществления; изменения, модификации, добавления или замены, сделанные специалистами в настоящей области техники в пределах сущности и объема настоящего раскрытия, также должны подпадать под объем защиты настоящего раскрытия.

Группа изобретений может быть применена для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием. Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием содержит жидкое стекло 4%-35%, пенообразователь 0,4%-3%, стабилизатор пены 0,1%-3%, коагулянт 1%-5%, а остальное составляет вода. Жидкое стекло характеризуется градусом Боме 20-40. Пенообразователь составлен из простого полиоксиэтиленового эфира жирного спирта (AES) и додецилсульфата натрия (SDS), и массовое соотношение AES и SDS составляет от 1:4 до 4:1. Стабилизатор пены представляет собой одно или несколько из модифицированного полиэтоксилированного силикона (MPS), триэтаноламина (TEA), диэтаноламина (DEA), кокоалкилдиметилбетаина и полиэтиленгликоля (PEG). Для получения вышеупомянутого геля осуществляют смешивание жидкого стекла с деионизированной водой. Доводят массовую концентрацию жидкого стекла до 4%-35%. Производят равномерное перемешивание до получения смешанного раствора. На второй стадии осуществляют последовательное добавление пенообразователя, стабилизатора пены и коагулянта к смешанному раствору и механическое перемешивание со скоростью более 1000 об/мин до окончательного образования вспененного геля. Вышеупомянутый гель применяют для подачи в выработанное пространство шахты для борьбы с самовозгоранием угля. Вспененный гель, получаемый при смешивании и вспенивании жидкого стекла, пенообразователя, стабилизатора пены и коагулянта, подают в выработанное пространство. Он покрывает поверхность угольной массы, образуя слой пены, который охлаждает массу и блокирует кислород. Обеспечивается повышение эффективности противопожарного эффекта без последующего тления за счет замедления скорости горения, снижения температуры источника горения, тепловыделения и образования CO. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием, содержащий жидкое стекло 4%-35%, пенообразователь 0,4%-3%, стабилизатор пены 0,1%-3%, коагулянт 1%-5%, а остальное составляет вода;

где жидкое стекло характеризуется градусом Боме 20-40;

пенообразователь составлен из простого полиоксиэтиленового эфира жирного спирта (AES) и додецилсульфата натрия (SDS), и массовое соотношение AES и SDS составляет от 1:4 до 4:1, и

стабилизатор пены представляет собой одно или несколько из модифицированного полиэтоксилированного силикона (MPS), триэтаноламина (TEA), диэтаноламина (DEA), кокоалкилдиметилбетаина и полиэтиленгликоля (PEG).

2. Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием по п. 1, где жидкое стекло характеризуется модулем 2-4.

3. Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием по п. 1, где коагулянт представляет собой один или более из бикарбоната калия, бикарбоната натрия, глюконо-δ-лактона, бикарбоната аммония и карбоната натрия.

4. Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием по пп. 1, 2 или 3, где массовое соотношение жидкого стекла и коагулянта составляет (5-10):1.

5. Способ получения экологически безвредного вспененного геля для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием по п. 1, предусматривающий следующие стадии:

стадия 1: смешивание жидкого стекла с деионизированной водой, доведение массовой концентрации жидкого стекла до 4%-35% и равномерное перемешивание до получения смешанного раствора;

стадия 2: последовательное добавление пенообразователя, стабилизатора пены и коагулянта к смешанному раствору и механическое перемешивание со скоростью более 1000 об/мин до окончательного образования вспененного геля,

где жидкое стекло характеризуется градусом Боме 20-40;

пенообразователь составлен из простого полиоксиэтиленового эфира жирного спирта (AES) и додецилсульфата натрия (SDS), и массовое соотношение AES и SDS составляет от 1:4 до 4:1, и

стабилизатор пены представляет собой одно или несколько из модифицированного полиэтоксилированного силикона (MPS), триэтаноламина (TEA), диэтаноламина (DEA), кокоалкилдиметилбетаина и полиэтиленгликоля (PEG).

6. Применение экологически безвредного вспененного геля для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием по п. 1, при котором вспененный гель применяют для подачи в выработанное пространство шахты для борьбы с самовозгоранием угля; вспененный гель, получаемый при смешивании и вспенивании жидкого стекла, пенообразователя, стабилизатора пены и коагулянта, подают в выработанное пространство, и он покрывает поверхность угольной массы, образуя слой пены, который охлаждает массу и блокирует кислород.