一种铝灰基巷道隔热喷涂材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于工程材料领域，涉及一种铝灰基巷道隔热喷涂材料及其制备方法和应用，以解决目前常用巷道隔热材料隔热效果不足，功能单一，不具备蓄热调温功能，难以满足高温热害矿井生产需求的问题。所述铝灰基巷道隔热喷涂材料包括以下组分：二次铝灰、电石渣、硅灰、医疗垃圾焚烧飞灰、羟丙基淀粉醚、正十六烷、硬脂醇、水玻璃、早强型硅酸盐水泥、偏铝酸钠、聚乙二醇、聚酯纤维和水。该铝灰基巷道隔热喷涂材料能够在制冷降温时凝固蓄冷，当制冷出现间断时可熔化吸收围岩地热，从而有效调节巷道温度，也可在一定程度上节约制冷能耗；并且该材料具备一定的强度，可以防止隔热层脱落。可以防止隔热层脱落。可以防止隔热层脱落。

【技术实现步骤摘要】
一种铝灰基巷道隔热喷涂材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于工程材料
，涉及一种铝灰基巷道隔热喷涂材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着我国矿井开采深度不断增加，高温深井越来越多，工人在高温巷道中作业，身心受到极大伤害，频繁出现中暑、昏厥、休克现象，神志恍惚，往往处于昏昏欲睡状态，机警能力降低，经常发生低级错误酿成工伤事故，劳动生产率低下，同时，矿井热害严重时极有可能诱发煤岩自燃。目前，矿井热害的常规治理方法有：通风降温法、制冷降温方法、个体防护降温法等，其中最为有效的是制冷降温方法，如专利CN106593511A公开了一种热害矿井巷道支护降温系统及方法，其系统包括制冷装置、中空降温锚杆、主供冷管道、主回流管道、支供冷管道、支回流管道，将其连通形成回路后通过制冷装置向中空降温锚杆持续供应低温换热介质，使换热介质不断与巷道围岩发生热交换降低围岩温度，避免巷道暴露围岩向巷道空气传热。但现有的制冷降温通常需要建立制冷系统，设备较多，工艺复杂，其能耗巨大，将增加生产成本。而目前常用的巷道隔热材料多以砂浆或混凝土等为隔热材料，如专利CN112194416A公开了一种新型巷道喷射混凝土隔热层及其使用方法，包括隔热层系统，隔热层系统包含有隔热层，隔热层的原料包含有混凝土，混凝土中的膨胀珍珠岩材料占混凝土总分量的75～80份，且混凝土的原料占比如下：石子，石子中的陶粒石占石子总分量的65～75份；水泥，水泥中的粉煤灰材料占水泥总分量的55～65份，减水剂占水泥总分量的1.0～1.5份；隔热层系统包含有温度传感器、蜂鸣器和显示屏。该专利通过所安装的预警结构可结合隔热层使用，温度传感器触头在隔热层内外感应温差，当温差逐渐接近时则说明隔热层正在失去作用，此范围处的隔热效果正在降低，维护人员则能够根据显示屏上所显示的感应温度通过蜂鸣器寻找隔热失效区域，经过对损耗部位进行检修和维护后使其隔热效果恢复正常。但该专利中也存在着现有技术存在的隔热效果不足，功能单一，不具备蓄热调温功能，难以满足高温热害矿井的生产需求的问题。
[0003]铝灰是指在铝行业中通过铝的电解、加工和再生等过程中产生的固体废弃物，按照铝灰的产生方式以及形态不同，可以分为一次铝灰和二次铝灰。其中，二次铝灰是通过回收重铸一次铝灰或其他含铝金属以及其加工过程中产生的灰渣，颜色呈黑色。近些年来，由于原铝产量的不断上升，铝灰产量也不断增加。通常情况下，铝矿石直接生产1000t的金属铝会产生10～20t的铝灰，而二次铝资源回收将产生20～50t甚至更多、成分更加复杂的铝灰，由此估计，中国铝灰年产量超过300万t。铝灰中的主要成分包括金属铝、氧化铝、氮化铝以及氯盐、氟盐等，铝灰中含有氮化铝是《国家危险废物名录》将其列为具有毒性、易燃性的有色金属废物的主要原因之一。由于缺乏低成本、规模化、相对成熟的处理工艺，就地填埋和堆积仍是当前二次铝灰的主要处置方法。但就地填埋和堆积不仅造成二次铝灰中铝资源的浪费，同时还带来了严重的环境污染问题，因此，二次铝灰的无害化和资源化处理迫在眉睫。
[0004]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

[0005]针对目前常用的巷道隔热材料隔热效果不足，功能单一，不具备蓄热调温功能，难以满足高温热害矿井的生产需求的技术问题，本专利技术提出一种铝灰基巷道隔热喷涂材料及其制备方法和应用。该铝灰基巷道隔热喷涂材料能够在制冷降温时凝固蓄冷，当制冷出现间断时可熔化吸收围岩地热，从而有效调节巷道温度，也可在一定程度上节约制冷能耗；并且该材料具备一定的强度，可以防止隔热层脱落。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种铝灰基巷道隔热喷涂材料，包括以下重量份组分：二次铝灰18～37份、电石渣11～18份、硅灰10～25份、医疗垃圾焚烧飞灰0.8～1.2份、羟丙基淀粉醚2.5～8份、正十六烷10～20份、硬脂醇18～42份、水玻璃6～15份、早强型硅酸盐水泥12～24份、偏铝酸钠0.1～0.8份、聚乙二醇0.05～0.4份、聚酯纤维1.5～8份和水13.6～29.6份。
[0008]进一步，所述二次铝灰中Al元素的含量为45wt％～65wt％，比表面积为310m2/kg～430m2/kg；医疗垃圾焚烧飞灰中NaCl含量为60wt％～90wt％，比表面积为350m2/kg～480m2/kg；电石渣中CaO含量为65wt％～75wt％，硅灰中SiO2含量为90wt％～95wt％。
[0009]进一步，所述羟丙基淀粉醚的取代度为0.3～0.7，5wt％的羟丙基淀粉醚的水溶液的粘度为2300mPa
·
s～18000mPa
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s；正十六烷和硬脂醇有效成分含量为99％～99.5％；水玻璃为液态，其模数为2.8～3.5。
[0010]进一步，所述早强型硅酸盐水泥的3d强度为27MPa～35MPa；聚乙二醇平均分子量为200～2000；聚酯纤维由矿用废弃聚酯纤维网切割而成，其纤维直径为0.03～0.8mm，长度为6～15mm，抗拉强度为900MPa～1200MPa。
[0011]进一步，所述的铝灰基巷道隔热喷涂材料的制备方法，步骤如下：
[0012](1)将二次铝灰、电石渣、硅灰、医疗垃圾焚烧飞灰、羟丙基淀粉醚混合搅拌，制得混合生料，经喷洒水造粒，制得粒径为5～10mm的生料颗粒，继续室温密闭陈化后，得到陈化后的生料颗粒；
[0013](2)将步骤(1)所得的陈化后的生料颗粒进行烧结，制得多孔熟料；
[0014](3)将步骤(2)所得的多孔熟料加至正十六烷和硬脂醇的混合液中，均匀混合后负压浸渍、冷却，经水玻璃均匀喷洒后，将多孔熟料放入充满CO2气体的环境中静置，制得隔热骨料；
[0015](4)将步骤(3)所得的隔热骨料与二次铝灰、早强型硅酸盐水泥和聚酯纤维混合均匀，制得混合干料；将偏铝酸钠和聚乙二醇溶于水中，混合均匀，制得混合溶液；将混合干料与混合溶液再次混合均匀，制得铝灰基巷道隔热喷涂材料。
[0016]进一步，所述步骤(1)中二次铝灰的添加量为15.3～31.4份，水的添加量为8.3～17.6份；混合搅拌的转速为80～130r/min，混合搅拌的时间为5～20min；室温密闭陈化的时间为2～24h。
[0017]进一步，所述步骤(2)中烧结的温度为950～1200℃，烧结的时间为10～360min。
[0018]进一步，所述步骤(3)中均匀混合后的温度为60～80℃，负压浸渍的时间为10～300min，冷却的温度为5～12℃。
[0019]进一步，所述步骤(3)中静置温度为90～120℃，静置时间为60～500min，CO2浓度＞95％，静置时的气压为0.2～1MPa。
[0020]进一步，所述步骤(4)中二次铝灰的添加量为2.7～5.6份，水的添加量为4.8～12份。
[0021]进一步，所述的铝灰基巷道隔热喷涂材料在高温热害矿井巷道中的应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝灰基巷道隔热喷涂材料，其特征在于，包括以下重量份组分：二次铝灰18~37份、电石渣11~18份、硅灰10~25份、医疗垃圾焚烧飞灰0.8~1.2份、羟丙基淀粉醚2.5~8份、正十六烷10~20份、硬脂醇18~42份、水玻璃6~15份、早强型硅酸盐水泥12~24份、偏铝酸钠0.1~0.8份、聚乙二醇0.05~0.4份、聚酯纤维1.5~8份和水13.6~29.6份。2.根据权利要求1所述的铝灰基巷道隔热喷涂材料，其特征在于：所述二次铝灰中Al元素的含量为45wt%~65wt%，比表面积为310m2/kg~430m2/kg；医疗垃圾焚烧飞灰中NaCl含量为60wt%~90wt%，比表面积为350m2/kg~480m2/kg；电石渣中CaO含量为65wt%~75wt%，硅灰中SiO2含量为90wt%~95wt%。3.根据权利要求2所述的铝灰基巷道隔热喷涂材料，其特征在于：所述羟丙基淀粉醚的取代度为0.3~0.7，5wt%的羟丙基淀粉醚的水溶液的粘度为2300mPa
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s~18000mPa
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s；正十六烷和硬脂醇有效成分含量为99%~99.5%；水玻璃为液态，其模数为2.8~3.5。4.根据权利要求1所述的铝灰基巷道隔热喷涂材料，其特征在于：所述早强型硅酸盐水泥的3d强度为27MPa~35MPa；聚乙二醇平均分子量为200~2000；聚酯纤维由矿用废弃聚酯纤维网切割而成，其纤维直径为0.03~0.8mm，长度为6~15mm，抗拉强度为900MPa~1200MPa。5.权利要求1
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4任一项所述的铝灰基巷道隔热喷涂材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）将二次铝灰、电石渣、硅灰、医疗垃圾焚烧飞灰、羟丙基淀粉醚混合搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，李兰兰，陈生杰，张作军，唐建辉，上官扬扬，
申请(专利权)人：河南能信环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：