采空区用高保水性三相泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术属于煤矿安全生产技术领域，尤其涉及一种采空区用高保水性三相泡沫及其制备方法；高保水性三相泡沫具有在蒸发量较大的场所使用时，维持长时间灭火的作用。采空区用高保水性三相泡沫包括：气相、液相和固相。所述气相包括氮气，所述固相包括粉煤灰。所述液相以质量百分数计，包括如下组分：电解质0.4%~0.5%、表面活性剂0.2%~0.8%、无机盐0.4%~2%，其余为水。水。水。

【技术实现步骤摘要】
采空区用高保水性三相泡沫及其制备方法


[0001]本专利技术属于煤矿安全生产
，尤其涉及一种采空区用高保水性三相泡沫及其制备方法。

技术介绍

[0002]矿井生产过程中，回采形成的采空区被碎石和残煤充填，透气性大，导致邻近围岩和残煤释放的瓦斯富集在采空区内，同时也使得采空区漏风严重。当新鲜空气进入采空区，带入的氧气会氧化残煤，诱发采空区自燃灾害。煤自燃不仅会烧毁不可再生的煤炭资源，还会产生大量的有毒有害气体，污染环境，危害作业人员的健康和生命，更是诱发瓦斯煤尘爆炸事故的主要火源，严重影响煤矿安全生产，造成严重的资源浪费和经济损失。我国具有自燃危险的煤矿分布广泛，煤自燃是我国煤矿安全开采面临的重大灾害之一。
[0003]以氮气作为气源制备三相泡沫灌注采空区的防灭火方法已经在煤矿中得到了应用，但是制氮成本高，也会消耗掉大量能源。泡沫破裂后，主要依靠惰性气体和水分来维持防灭火作用，但是，氮气易随漏风扩散，不易滞留在注入的区域内，且存在破泡后水分蒸发较快的弊端，不能长时间发挥防灭火作用。
[0004]另外，煤电生产过程中产生的烟气对环境有着严重的污染。火电厂烟气属于工业废气，含有大量的有害气体成分，有国家严格限制排放的二氧化硫、氮氧化物，有能够造成温室效应的二氧化碳。据统计，目前全球二氧化碳排放总量的41%来自电力行业，而在全世界所有的火电厂中，煤电就占了72%。燃煤电厂烟气的任意排放带来的不止是烟雾、光化学烟雾和酸雨等危害，还有由于CO2浓度升高带来的全球变暖，人类的生存和发展面临严峻挑战。目前能够较好地处理烟气的方法主要是从电厂烟气中捕获、分离并封存CO2，但此方法成本极高且难成规模。

技术实现思路

[0005]为克服上述相关技术中的缺陷，一方面，本专利技术提供一种采空区用高保水性三相泡沫，具有在蒸发量较大的场所使用时，维持长时间灭火的作用。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术提供一种采空区用高保水性三相泡沫。所述的采空区用高保水性三相泡沫包括：气相、液相和固相。所述气相包括氮气，所述固相包括粉煤灰。所述液相以质量百分数计，包括如下组分：电解质0.4%~0.5%、表面活性剂0.2%~0.8%、无机盐0.4%~2%，其余为水。
[0007]优选地，所述电解质包括1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐。
[0008]优选地，所述表面活性剂包括聚氧乙烯辛基苯酚醚
‑
10和十二烷基硫酸钠，所述聚氧乙烯辛基苯酚醚
‑
10在所述高保水性三相泡沫中的质量百分数为0.1%~0.4%，所述十二烷基硫酸钠在所述高保水性三相泡沫中的质量百分数为0.1%~0.4%。
[0009]另一方面，本专利技术提供一种采空区用高保水性三相泡沫的制备方法，适用于上述任一项实施例所述的采空区用高保水性三相泡沫。所述的采空区用高保水性三相泡沫的制
备方法包括：收集烟气，调制复配溶液，制备粉煤灰浆液，将所述烟气、所述复配溶液和所述粉煤灰浆液添加至所述三相泡沫发生装置，且所述烟气、所述复配溶液和所述粉煤灰浆液的添加速度，使三相泡沫发生装置中的被添加物料以质量百分数计，包括如下组分：电解质0.4%~0.5%、表面活性剂0.2%~0.8%、无机盐0.4%~2%。以及所述三相泡沫发生装置将所述被添加物料生成高保水性三相泡沫。
[0010]其中，收集烟气包括自火电厂的脱硫塔的排气口处收集所述烟气，并将收集的所述烟气通过烟气处理装置加压后输送至三相泡沫发生装置。调制复配溶液包括将电解质、表面活性剂、无机盐和水混合混匀。制备粉煤灰浆液包括将粉煤灰与水混合均匀形成所述粉煤灰浆液。
[0011]优选地，将所述烟气、所述复配溶液和所述粉煤灰浆液添加至所述三相泡沫发生装置，且所述烟气、所述复配溶液和所述粉煤灰浆液的添加速度，使三相泡沫发生装置中的被添加物料以质量百分数计，包括如下组分：0.4%~0.5%的1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐、0.1%~0.4%的聚氧乙烯辛基苯酚醚
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10、0.1%~0.4%的十二烷基硫酸钠和0.4%~2%的氯化钙。
[0012]优选地，所述烟气处理装置将所述烟气进行脱硫、脱销、降温和干燥处理，并所述烟气处理装置将所述烟气加压后排放至所述三相泡沫发生装置。
[0013]优选地，将所述烟气、所述复配溶液和所述粉煤灰浆液添加至所述三相泡沫发生装置之前，所述采空区用高保水性三相泡沫的制备方法还包括对进入所述三相泡沫发生装置的被添加物料进行过滤。
[0014]本专利技术的有益效果在于：本专利技术适用于煤矿采空区防灭火工程，使用表面活性剂和离子液体配制高保水性泡沫，实现提高采空区煤体保水性，解决水分快速蒸发后防灭火效果降低的弊端，延长三相泡沫防灭火作用的持续时间的目的。
[0015]本专利技术使用坑口电厂烟气为气源制备三相泡沫，除了具有传统三相泡沫的优点外，还可以节约制氮所需的能源，有效降低煤矿防灭火的成本，为企业节省大量资金；还可以回收利用电厂烟气，减少有害气体的排放，实现节能减排和灾害治理的统一；并且对于预防和控制煤炭自燃火灾有更好的效果。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0017]图1为本专利技术的采空区用高保水性三相泡沫的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本专利技术保护的范
围。
[0019]以下根据实施例详细阐述：
实施例1
[0020]本申请提供的一些实施例提供一种采空区用高保水性三相泡沫。所述的采空区用高保水性三相泡沫包括：气相、液相和固相。其中，所述气相包括氮气，所述固相包括粉煤灰。液相以质量份数计，包括如下组分：电解质4~5份、表面活性剂2~8份、无机盐4~20份，其余为水。
[0021]在一些示例中，一种采空区用高保水性三相泡沫可以是将气相、固相和液相经发泡而形成的具有一定分散体系的混合体。而且，采空区用高保水性三相泡沫以质量百分数计，包括如下组分：电解质0.4%~0.5%、表面活性剂0.2%~0.8%、无机盐0.4%~2%、气体、粉煤灰以及水。
[0022]可以理解的是，电解质、表面活性剂和无机盐可以溶于水中形成液相，且以质量份数计，溶于液相中的电解质为4~5份、表面活性剂为2~8份、无机盐为4~20份，例如，溶于液相中的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.采空区用高保水性三相泡沫，其特征在于，包括：气相、液相和固相；所述气相包括氮气，所述固相包括粉煤灰；所述液相以质量份数计，包括如下组分：电解质4~5份、表面活性剂2~8份、无机盐4~20份，其余为水。2.根据权利要求1所述的采空区用高保水性三相泡沫，其特征在于，所述电解质包括1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐。3.根据权利要求1所述的采空区用高保水性三相泡沫，其特征在于，所述表面活性剂包括聚氧乙烯辛基苯酚醚
‑
10和十二烷基硫酸钠，所述聚氧乙烯辛基苯酚醚
‑
10在所述高保水性三相泡沫中的质量百分数为0.1%~0.4%，所述十二烷基硫酸钠在所述高保水性三相泡沫中的质量百分数为0.1%~0.4%。4.采空区用高保水性三相泡沫的制备方法，适用于上述权利要求1至3任一项所述的采空区用高保水性三相泡沫，其特征在于，所述采空区用高保水性三相泡沫的制备方法包括：收集烟气，自火电厂的脱硫塔的排气口处收集所述烟气，并将收集的所述烟气通过烟气处理装置加压后输送至三相泡沫发生装置；调制复配溶液，将电解质、表面活性剂、无机盐和水混合混匀；制备粉煤灰浆液，将粉煤灰与水混合均匀形成所述粉煤灰浆液；将所述烟气、所述复配溶液和所述粉煤灰浆液添加至所述三相泡沫发生装置，且所述烟气、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵博，张伟，高嘉慧，邓存宝，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：