一种预防煤自燃的铁系脱氧型稠化阻化剂技术领域
本发明属于煤矿防灭火材料领域，特别涉及一种预防煤自燃的铁系脱氧型稠化阻化剂。
背景技术
煤炭自燃灾害对矿井的安全生产造成了很大的威胁，由煤炭自燃引发的矿井火灾从而引起的瓦斯爆炸等灾害事故造成了巨大的人员伤亡以及财产损失。目前，利用阻化剂来预防煤炭自燃是国内外矿井常用的防灭火技术之一，阻化剂可以起到隔氧降温、惰化煤中活性基团的作用，但是煤炭周边环境的较高的氧气浓度依然是煤炭自燃的一大威胁。
鉴于以上原因，需要有一种新型阻化剂，使之既具有传统阻化剂隔氧降温、惰化煤中活性基团的作用，又具有降低周围氧浓度的作用，能够更有效的预防采空区遗煤的自燃。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种预防煤自燃的铁系脱氧型稠化阻化剂，目的是通过在阻化剂中添加耗氧成分，克服目前阻化剂功能单一的问题，有效解决常规阻化剂不能降低周围空间中氧气浓度的问题，使之既具有阻化剂吸水隔氧、惰化煤中活性基团，降低遗煤被氧气氧化几率的作用，同时又具有消耗周围空气中氧气，降低氧浓度以及周围环境温度的作用，对煤自燃可以起到“阻氧”、“降氧”、“降温”三重保护作用，进而提高阻化效率，且易于加工，成本较低。
实现本发明目的的预防煤自燃的铁系脱氧型稠化阻化剂，由含铁耗氧剂、无机盐和稠化剂组成，其中所述的含铁耗氧剂由还原性Fe粉和硅藻土组成，还原性Fe粉、硅藻土和无机盐的质量比为10:（5~1）:（1~11），所述的含铁耗氧剂和无机盐的质量之和与稠化剂的质量比为3:1。
其中，所述的稠化剂为多糖聚合物稠化剂。
所述的还原性Fe粉质量纯度≥98%，粒度≤200目。
所述的硅藻土粒度≤200目。
所述的无机盐为NaCl、CaCl2、MgCl2中的一种或几种的混合物。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
本发明的预防煤炭自燃的铁系脱氧型稠化阻化剂中的含铁耗氧剂包括具有还原性的Fe粉，还原性Fe粉与氧气接触，发生化学反应，使其具有“降氧”作用，其中的硅藻土作为填充剂使用，能够控制还原性Fe粉与氧气的反应速率，并提高阻化剂组合物的透气性，同时，稠化剂组分使得本发明的阻化剂便于向井下采空区输送，同时由于稠化剂呈液体状，能够吸收脱氧反应以及煤自热产生的热量，降低周围环境温度。
本发明的脱氧型稠化阻化剂具有以下功能：
（1）有效降低浮煤周围的氧浓度，从而减慢煤体氧化速度；
（2）呈液体状的阻化剂成分以及覆盖于煤体表面，起到隔氧降温、惰化煤中活性基团的作用。
本发明的铁系脱氧型阻化剂具有降低氧浓度以及隔氧、降温的三重效果，能够大大提高阻化剂的作用性能，有效预防煤的自燃，目前将耗氧成分添加到阻化剂中并应用到预防煤自燃领域，在国内外尚未见此报道。
附图说明
图1是本发明实施例1中的铁系脱氧型稠化阻化剂在不同试验温度下的耗氧-阻化规律图。
具体实施方式
本发明实施例中对预防煤自燃的铁系脱氧型稠化阻化剂的阻化性能测试通过脱氧型阻化剂抑制煤自燃试验过程中，以煤样产生的CO浓度为指标判断不同配比的脱氧型阻化抑制煤自燃效果，具体按照以下步骤进行：
称取0.5g粒径为50目的煤样放置在滤纸上，然后将实施例中的脱氧型阻化剂覆盖到煤体表面，将配置好的试剂放置到广口瓶中，连接CO浓度测定仪，放到水浴锅中，进行加热，选用99℃进行试验，试验每1h测定一次瓶内CO浓度，当有试验组中CO浓度恒定时停止试验，以CO浓度恒定的时间作为衡量脱氧阻化性能的标准。
实施例1
本实施例的预防煤自燃的铁系脱氧型稠化阻化剂，由含铁耗氧剂、无机盐MgCl2和稠化剂组成，其中所述的含铁耗氧剂由还原性Fe粉和硅藻土组成，还原性Fe粉、硅藻土和MgCl2的质量比为10:4:1，所述的含铁耗氧剂和无机盐的质量之和与稠化剂的质量比为3:1，对其进行阻化性能测试，在本实施例的阻化剂的作用下，CO浓度在1h之内稳定在21.3ppm，说明其具有良好的耗氧阻化性能。
分别在20℃、40℃、60℃和80℃条件下对阻化剂进行耗氧-阻化试验，得到各温度下氧气消耗与CO生产曲线，如图1所示。通过试验结果看出，随着温度的升高，脱氧型阻化剂耗氧效果越好，可以在越短的时间内，使煤样产生的CO量恒定。
对不含铁系耗氧剂的相同组分阻化剂在相同的条件下做阻化性能测试，结果表明不含耗氧剂的普通阻化剂在1h内CO浓度为40.8ppm，且未达到恒定。
实施例2
本实施例的预防煤自燃的铁系脱氧型稠化阻化剂，由含铁耗氧剂、无机盐CaCl2和稠化剂组成，其中所述的含铁耗氧剂由还原性Fe粉和硅藻土组成，还原性Fe粉、硅藻土和CaCl2的质量比为10:1:1，所述的含铁耗氧剂和无机盐的质量之和与稠化剂的质量比为3:1，对其进行阻化性能测试，在本实施例的阻化剂的作用下，CO浓度在1h之内稳定在26.7ppm，说明其具有良好的耗氧阻化性能。
对不含铁系耗氧剂的相同组分阻化剂在相同的条件下做阻化性能测试，结果表明不含耗氧剂的普通阻化剂在1h内CO浓度为37.9ppm，且未达到恒定。
实施例3
本实施例的预防煤自燃的铁系脱氧型稠化阻化剂，由含铁耗氧剂、无机盐NaCl和稠化剂组成，其中所述的含铁耗氧剂由还原性Fe粉和硅藻土组成，还原性Fe粉、硅藻土和NaCl的质量比为10:2:1，所述的含铁耗氧剂和无机盐的质量之和与稠化剂的质量比为3:1，对其进行阻化性能测试，在本实施例的阻化剂的作用下，CO浓度在1h之内稳定在25.6ppm，说明其具有良好的耗氧阻化性能。
对不含铁系耗氧剂的相同组分阻化剂在相同的条件下做阻化性能测试，结果表明不含耗氧剂的普通阻化剂在1h内CO浓度为42.5ppm，且未达到恒定。
实施例4
本实施例的预防煤自燃的铁系脱氧型稠化阻化剂，由含铁耗氧剂、无机盐NaCl、CaCl2和MgCl2和稠化剂组成，其中所述的含铁耗氧剂由还原性Fe粉和硅藻土组成，还原性Fe粉、硅藻土和NaCl、CaCl2和MgCl2的质量比为10:5:6，所述的含铁耗氧剂和无机盐的质量之和与稠化剂的质量比为3:1，对其进行阻化性能测试，在本实施例的阻化剂的作用下，CO浓度在1h之内稳定在27.4ppm，说明其具有良好的耗氧阻化性能。
对不含铁系耗氧剂的相同组分阻化剂在相同的条件下做阻化性能测试，结果表明不含耗氧剂的普通阻化剂在1h内CO浓度为38.7ppm，且未达到恒定。
本发明的阻化剂在使用时直接将各组分混合均匀，适用于预防煤矿井下采空区遗煤的自燃、井下巷道的密闭内的煤炭自燃以及煤炭储运过程中的自燃等。