1.本發(fā)明涉及一種抑制煤塵爆炸的復(fù)合抑爆劑，本發(fā)明還涉及該種抑制煤塵爆炸的復(fù)合抑爆劑的制備方法。

背景技術(shù)：

2.在礦井、煤化工、火電及冶金工業(yè)的制粉和儲(chǔ)粉設(shè)備中，存在著堆積的煤粉，而煤粉一旦形成粉塵云，就會(huì)有不可忽視的爆炸風(fēng)險(xiǎn)。一旦發(fā)生爆炸，就會(huì)造成人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，嚴(yán)重威脅著煤工業(yè)的安全生產(chǎn)。針對(duì)煤塵爆炸，爆炸抑制技術(shù)是降低爆炸事故后果的有效手段之一，而粉體抑爆劑則是一種綜合效果較好的抑爆劑。目前，在煤工業(yè)中，往往通過撒播巖石粉來起到抑爆作用，但是巖石粉抑爆效果并不是很理想。因此，有必要開發(fā)一種新型復(fù)合抑爆劑。

3.cn102562123a公開了一種礦井高爆煤塵抑制劑，其是由氫氧化鋁、硅藻土、聚磷酸銨制備而成，制備方法是通過將所有原料粉碎混合而成，使用其制備得到的抑爆劑，抑爆劑與煤塵最低按照0.25:1添加，即可完全抑制爆炸生成。

4.cn106089288a公開了一種吸熱改性磷酸二氫鉀抑爆劑的制備方法，其通過將海藻酸鈉與液體石蠟復(fù)配，通過均質(zhì)后將其有效包覆至抑爆劑表面，形成可吸熱熔融的微球結(jié)構(gòu)，在爆炸物放熱加劇時(shí)，有效的吸熱熔融并有效抑爆，阻止爆炸性物質(zhì)因突然放熱導(dǎo)致的爆炸性事故的方法，該方法制備得到的吸熱改性磷酸二氫鉀抑爆劑最高可耐溫度可達(dá)285～300℃。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.針對(duì)上述問題，本發(fā)明的第一目的在于提供另一種煤層抑制煤塵爆炸的復(fù)合抑爆劑，第二目的在于提供該種抑制煤塵爆炸的復(fù)合抑爆劑的制備方法?？梢杂行У匚彰簤m爆炸中的熱量，中斷爆炸反應(yīng)化學(xué)鏈，可以包覆在煤塵表面使得煤塵濃度降低，并且可以隔絕煤塵和空氣的接觸，從而通過多種協(xié)同效應(yīng)使得爆炸難以發(fā)生，原材料易得。

6.為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種抑制煤塵爆炸的復(fù)合抑爆劑，其特征在于，由重量分?jǐn)?shù)的以下原材料制成：三聚氰胺聚磷酸鹽15.6-40份、粉煤灰20.6-46.7份、磷酸二氫銨3-23.2份、硅酸鈣5-11.5份、蒙脫石3.3-20 份。

7.在煤塵爆炸發(fā)生時(shí)，將抑制煤塵爆炸的粉體抑爆劑噴出，當(dāng)爆炸燃燒火焰與復(fù)合抑爆劑相遇后，三聚氰胺聚磷酸鹽首先分解，初始分解路徑如下：

8.hn2+ho

→

n2+h2o

9.h+ho

→

h2o

10.hn2+hn2o

→

n2+n2+h2o

11.hn2o+h

→

n2+h2o

12.chn2+ho

→

h2o+cn213.ch2n2o+h

→

chn2+h2o

14.ho+cho2→

h2o+co215.n2+h2n+ho

→

h2o+hn316.hn5→

n2+hn317.hn7→

n2+n2+hn318.從分解路徑可以看出三聚氰胺聚磷酸鹽首先分解出h2o、co2和n2，h2o吸收高溫區(qū)的熱量變成氣態(tài)水，能有效地減小化學(xué)反應(yīng)區(qū)溫度，從而減慢煤粉進(jìn)一步燃燒分解，產(chǎn)生的co2和n2是惰性氣體，可以隔絕空氣，減小氧氣濃度，使煤粉燃燒反應(yīng)變慢。隨著溫度升高，三聚氰胺聚磷酸鹽會(huì)進(jìn)一步的反應(yīng)，與氧氣和煤粉分解出的ho

·

和h

·

等自由基結(jié)合形成不易燃燒的惰性物質(zhì)，從而達(dá)到阻燃目的。

19.o2+n

→

no220.o2+cn2→

cn2o221.chn2+o2→

chn2o222.o2+n4→

n2+n2o223.hn4+o2→

2n2+ho224.hn2o+h

→

n2+h2o

25.n2+h+o

→

hn2o

26.ho2+h

→

h2o227.hn4+ho

→

n2+n2+h2o

28.n2+h2o3p+ho

→

h3n2o4p

29.同時(shí)三聚氰胺聚磷酸鹽受高溫分解還會(huì)產(chǎn)生諸多熱穩(wěn)定性好的固態(tài)物質(zhì)，可以附著在煤粉上，吸收外界熱量，隔絕外部空氣，對(duì)未燃燒煤粉起到保護(hù)作用，使得煤粉燃燒不完全。從上述三聚氰胺聚磷酸鹽分解過程來看，可以發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)具有多種反應(yīng)過程，其反應(yīng)過程的復(fù)雜性能夠非常高效地吸收煤粉燃燒的熱量、自由基和空氣中的氧氣，反應(yīng)生成的固態(tài)惰性耐高溫物質(zhì)能夠附著在未燃燒煤粉表面再次起到保護(hù)作用，所以該物質(zhì)阻燃效率高。

30.n2+h2no2p

→

hpo+hn3o

31.h6o7p2+o+n2o

→

hpo+3ho+h2n2o5p

32.hn2+h2no+h3o6p2→

h2n2o+h3no2+hpo+o3p

33.粉煤灰中的金屬氫氧化物在高溫作用下會(huì)分解成水和惰性金屬氧化物，惰性金屬氧化物會(huì)附著在未燃煤粉上阻斷空氣，隔絕熱量。硅酸鈣高溫分解的液態(tài)水吸收爆炸時(shí)產(chǎn)生的熱量蒸發(fā)成水蒸氣，還會(huì)使得煤塵顆粒團(tuán)聚，團(tuán)聚后的煤塵顆粒在重力的作用下會(huì)迅速沉降，使得空氣中的煤塵濃度得到有效降低，并且水蒸氣的產(chǎn)生可使煤塵爆炸下限濃度(mec)上升，最終使得空氣中煤塵濃度降低到煤塵爆炸下限濃度(mec)以下，使得煤塵爆炸終止。

34.本發(fā)明中的復(fù)合抑爆劑中的硅酸鈣具有良好的流動(dòng)性，可以防止復(fù)合抑爆劑結(jié)塊，蒙脫石能防止復(fù)合抑爆劑受潮，凝結(jié)。

35.本發(fā)明中的復(fù)合抑爆劑中的各個(gè)組分協(xié)同作用，一方面可以有效地吸收煤塵爆炸中的熱量，中斷爆炸反應(yīng)化學(xué)鏈，另一方面可以包覆在煤塵表面使得煤塵濃度降低，并且可以隔絕煤塵和空氣的接觸，從而通過多種協(xié)同效應(yīng)使得爆炸難以發(fā)生。

36.所涉及的主要化學(xué)反應(yīng)方程如下：

37.hn2+ho

→

n2+h2o

38.h+ho

→

h2o

39.hn2+hn2o

→

n2+n2+h2o

40.hn2o+h

→

n2+h2o

41.chn2+ho

→

h2o+cn242.ch2n2o+h

→

chn2+h2o

43.ho+cho2→

h2o+co244.n2+h2n+ho

→

h2o+hn345.hn5→

n2+hn346.hn7→

n2+n2+hn347.o2+n

→

no248.o2+cn2→

cn2o249.chn2+o2→

chn2o250.o2+n4→

n2+n2o251.hn4+o2→

2n2+ho252.hn2o+h

→

n2+h2o

53.n2+h+o

→

hn2o

54.ho2+h

→

h2o255.hn4+ho

→

n2+n2+h2o

56.n2+h2o3p+ho

→

h3n2o4p

57.n2+h2no2p

→

hpo+hn3o

58.h6o7p2+o+n2o

→

hpo+3ho+h2n2o5p

59.hn2+h2no+h3o6p2→

h2n2o+h3no2+hpo+o3p

60.優(yōu)選的，由重量分?jǐn)?shù)的以下組分組成：三聚氰胺聚磷酸鹽15.6-20.8份、粉煤灰20.6-28.3份、磷酸二氫銨17.4-23.2份、硅酸鈣8.5-11.5份、蒙脫石 9.6-14.4份。

61.上述方案中：所述三聚氰胺聚磷酸鹽、粉煤灰、磷酸二氫銨、硅酸鈣、蒙脫石粒徑均小于75μm。

62.本發(fā)明的第二目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種所述抑制煤塵爆炸的復(fù)合抑爆劑的制備方法，其特征在于，按照如下方法制備：

63.1)將三聚氰胺聚磷酸鹽、粉煤灰、磷酸二氫銨、硅酸鈣、蒙脫石放入粉碎機(jī)中將其粉碎，使用200目的篩子將粉碎后的材料過篩，分別收集篩過的粉體；

64.2)稱量粉體放入干粉攪拌機(jī)中攪拌，得到混合均勻的復(fù)合抑爆劑；

65.3)將復(fù)合抑爆劑放置電熱恒溫真空干燥箱干燥得到產(chǎn)品。

66.步驟1)中，粉碎時(shí)間不小于30min。

67.步驟2)中，攪拌時(shí)間為20-30min。

68.上述方案中：干燥采用真空干燥箱進(jìn)行干燥，干燥溫度50℃，干燥時(shí)間 12h。

69.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：具有抑爆效果好、抑爆效率高和環(huán)保綠色的特點(diǎn)。尤其適用于抑制煤礦井下煤塵的爆炸。組成所述抑制煤塵爆炸的粉體抑爆劑的各

種材料分別從不同的抑爆機(jī)理發(fā)揮作用，各種材料協(xié)同作用，在多種綜合作用下最終達(dá)到抑爆的目的，而粉煤灰在煤炭工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)大量產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，加入復(fù)合抑爆劑中能二次利用，更加環(huán)保。

具體實(shí)施方式

70.下面通過實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

71.實(shí)施例1-3

72.抑制煤塵爆炸的復(fù)合抑爆劑由三聚氰胺聚磷酸鹽、粉煤灰、磷酸二氫銨、硅酸鈣、蒙脫石制成。

73.各組分的重量分?jǐn)?shù)見表1

[0074][0075]

三聚氰胺聚磷酸鹽、粉煤灰、磷酸二氫銨、硅酸鈣、蒙脫石粒徑均小于75μm。

[0076]

按照如下方法制備：

[0077]

1)將三聚氰胺聚磷酸鹽、粉煤灰、磷酸二氫銨、硅酸鈣、蒙脫石放入粉碎機(jī)中將其粉碎，粉碎時(shí)間不小于30min。使用200目的篩子將粉碎后的材料過篩，分別收集篩過的粉體。

[0078]

2)稱量粉體放入干粉攪拌機(jī)中攪拌，攪拌時(shí)間為20-30min，得到混合均勻的復(fù)合抑爆劑。

[0079]

3)將復(fù)合抑爆劑放置電熱恒溫真空干燥箱干燥得到產(chǎn)品。干燥溫度50℃，干燥時(shí)間12h。

[0080]

取三種煤樣，將實(shí)施例1-6與對(duì)比例進(jìn)行抑爆實(shí)驗(yàn)，得出最低抑爆量如表2 表2

[0081]

[0082]

從表2可以看出，本發(fā)明相較于巖石粉，其抑爆所需最低用量幾乎減少一半。

[0083]

本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。技術(shù)特征：

1.一種抑制煤塵爆炸的復(fù)合抑爆劑，其特征在于，由重量分?jǐn)?shù)的以下原材料制成：三聚氰胺聚磷酸鹽15.6-40份、粉煤灰20.6-46.7份、磷酸二氫銨3-23.2份、硅酸鈣5-11.5份、蒙脫石3.3-20份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述抑制煤塵爆炸的復(fù)合抑爆劑，其特征在于，由重量分?jǐn)?shù)的以下組分組成：三聚氰胺聚磷酸鹽15.6-20.8份、粉煤灰20.6-28.3份、磷酸二氫銨17.4-23.2份、硅酸鈣8.5-11.5份、蒙脫石9.6-14.4份。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述抑制煤塵爆炸的復(fù)合抑爆劑，其特征在于：所述三聚氰胺聚磷酸鹽、粉煤灰、磷酸二氫銨、硅酸鈣、蒙脫石粒徑均小于75μm。4.一種權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述抑制煤塵爆炸的復(fù)合抑爆劑的制備方法，其特征在于，按照如下方法制備：1)將三聚氰胺聚磷酸鹽、粉煤灰、磷酸二氫銨、硅酸鈣、蒙脫石放入粉碎機(jī)中將其粉碎，使用200目的篩子將粉碎后的材料過篩，分別收集篩過的粉體；2)稱量粉體放入干粉攪拌機(jī)中攪拌，得到混合均勻的復(fù)合抑爆劑；3)將復(fù)合抑爆劑放置電熱恒溫真空干燥箱干燥得到產(chǎn)品。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述抑制煤塵爆炸的復(fù)合抑爆劑的制備方法，其特征在于：步驟1)中，粉碎時(shí)間不小于30min。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述抑制煤塵爆炸的復(fù)合抑爆劑的制備方法，其特征在于：步驟2)中，攪拌時(shí)間為20-30min。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述抑制煤塵爆炸的復(fù)合抑爆劑的制備方法，其特征在于：干燥溫度50℃，干燥時(shí)間12h。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種抑制煤塵爆炸的復(fù)合抑爆劑及其制備方法，由重量分?jǐn)?shù)的以下原材料制成：三聚氰胺聚磷酸鹽15.6-40份、粉煤灰20.6-46.7份、磷酸二氫銨3-23.2份、硅酸鈣5-11.5份、蒙脫石3.3-20份。具有抑爆效果好、抑爆效率高和環(huán)保綠色的特點(diǎn)。尤其適用于抑制煤礦井下煤塵的爆炸。組成所述抑制煤塵爆炸的粉體抑爆劑的各種材料分別從不同的抑爆機(jī)理發(fā)揮作用，各種材料協(xié)同作用，在多種綜合作用下最終達(dá)到抑爆的目的，而粉煤灰在煤炭工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)大量產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，加入復(fù)合抑爆劑中能二次利用，更加環(huán)保。更加環(huán)保。

技術(shù)研發(fā)人員：張?jiān)?楊振欣 曹衛(wèi)國 張欣 趙越 耿爽 吳豪 王冰 張婷 劉潤青

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中北大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2022.11.23

技術(shù)公布日：2023/4/5