一种固硫灰防灭火注浆材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种固硫灰防灭火注浆材料及其制备方法，其原料包括固硫灰、水、活性激发剂、粘度改性剂和聚羧酸系减水剂；其中水与固硫灰的质量比为0.8～1.5；活性激发剂为生石灰、硫酸钠和三乙醇胺的混合；粘度改性剂为羟丙基甲基纤维素醚，其加入量为固硫灰质量的0.01～0.20％；聚羧酸系减水剂的加入量为固硫灰质量的0.8～2.0％。本发明将固硫灰制成防灭火材料，解决了固硫灰废弃物堆积占地问题，最大限度的利用固硫灰，变废为宝；本发明价格低廉，且强度高、悬浮性好、凝结时间可调。
【专利说明】一种固硫灰防灭火注浆材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤矿防灭火注浆材料领域，具体涉及一种固硫灰防灭火注浆材料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 矿井火灾是煤矿主要灾害之一，其中煤自然火灾占矿井火灾总数的90%以上。目 前我国预防矿井煤自然火灾的方法有很多种，主要包括优化通风系统、注惰性气体、均压、 灌注阻化剂、灌注胶凝材料、喷涂防灭火材料等方法，其中注浆防灭火技术是防治煤自然火 灾的最主要技术措施之一。
[0003] 注浆防灭火需要大量的注浆防灭火材料，目前我国煤矿使用的注浆防灭火材料主 要由黄泥或粉煤灰添加少量水泥配制。黄泥配制的防灭火材料凝结后强度低且悬浮性差， 长距离输送容易堵管。使用粉煤灰配制的防灭火材料各项指标都比较好，但随着我国建设 的蓬勃发展，粉煤灰大部分都用在水泥和混凝土当中，同时，由于我国对电厂脱硫的要求， 大部分电厂都安装了脱硫装置，电厂排出的都是脱硫灰，粉煤灰的产量逐渐减少、成本逐渐 增加。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种固硫灰防灭火注浆材料。
[0005] 本发明的另一目的在于提供上述固硫灰防灭火注浆材料的制备方法。
[0006] 本发明的具体技术方案如下：
[0007] -种固硫灰防灭火注浆材料，其原料包括固硫灰、水、活性激发剂、粘度改性剂和 聚竣酸系减水剂；
[0008] 其中水与固硫灰的质量比为0. 8?1. 5 ;
[0009] 活性激发剂为生石灰、硫酸钠和三乙醇胺的混合；
[0010] 粘度改性剂为羟丙基甲基纤维素醚，其加入量为固硫灰质量的〇. 〇1?〇. 20% ;
[0011] 聚羧酸系减水剂的加入量为固硫灰质量的〇. 8?2. 0%。
[0012] 在本发明的一个优选实施方案中，所述生石灰的加入量为固硫灰质量的1? 30%，硫酸钠的加入量为固硫灰质量的0. 1?1. 5%，三乙醇胺的加入量为固硫灰质量的 0·01?0·2%。
[0013] 在本发明的一个优选实施方案中，所述生石灰中活性氧化钙的含量为80?85%。
[0014] 在本发明的一个优选实施方案中，所述水与固硫灰的质量比为0. 8?1. 3。
[0015] 在本发明的一个优选实施方案中，所述粘度改性剂的加入量为固硫灰质量的 0· 01?0· 15%，粘度为200000mPa.S，羟丙基含量为4. 0?12. 0%。
[0016] 在本发明的一个优选实施方案中，所述聚羧酸系减水剂的加入量为固硫灰质量的 0. 8?1. 5%，其砂浆减水率为20%。
[0017] 一种上述固硫灰防灭火注浆材料的制备方法，包括如下步骤：
[0018] (1)称取各组分；
[0019] (2)先将1/4?1/2的水与固硫灰搅拌混合均匀后，再加入剩余的水继续搅拌，得 固硫灰混悬液；
[0020] (3)持续搅拌上述固硫灰混悬液，并依次加入所述活性激发剂、粘度改性剂和聚羧 酸系减水剂，各组分加入完毕后再继续搅拌至少5min，即得所述固硫灰防灭火注浆材料。
[0021] 本发明的有益效果是：
[0022] 1、固硫灰是煤与固硫剂在循环流化床（CFB)锅炉内经850?900°C燃烧后，在烟 道收集到的飞灰。固硫灰中含有活性A1203、SiO2与水反应能生成水化硅酸钙和水化铝酸 钙，具有一定的自硬性和火山灰活性，此外，固硫灰中含有游离CaO和硬石膏与水混合后会 发生反应生成钙矾石和Ca(OH)2引起结构体积膨胀，同时由于固硫灰微观结构为疏松多孔 状，需水量大，流动性差。所以，固硫灰的利用率非常低，而我国每年排出8000万t左右的 固硫灰，目前大部分都是采用堆积处理，需要占用大量的土地，本发明将固硫灰制成防灭火 材料，解决了固硫灰废弃物堆积占地问题，最大限度的利用固硫灰，变废为宝；
[0023] 2、本发明的固硫灰防灭火注浆材料使用固硫灰作为主材，价格低廉，且强度高、悬 浮性好、凝结时间可调。
【具体实施方式】
[0024] 以下通过【具体实施方式】本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
[0025] 实施例1
[0026] (1)称取各组分，具体如下：
[0027] 固硫灰 IOOOg 水 900g 生石灰 IOOg 硫酸钠 4g
[0028] 三乙醇胺 0.5g 羟丙基甲基纤维素醚 〇8g 聚羧酸系减水剂 IOg
[0029] 上述生石灰的活性CaO含量为82 %，消解时间为3min;硫酸钠为分析纯，含量 为99%以上；三乙醇胺为分析纯，含量为99%以上；上述羟丙基甲基纤维素醚的粘度为 200000mPa.S，羟丙基含量为4. 0?12. 0% ;上述聚羧酸系减水剂的砂浆减水率为20% ;
[0030] (2)先将1/4?1/2的水与固硫灰搅拌混合均匀后，再加入剩余的水继续搅拌，得 固硫灰混悬液；
[0031] (3)持续搅拌上述固硫灰混悬液，并依次加入生石灰、硫酸钠、三乙醇胺、羟丙基甲 基纤维素醚和聚羧酸系减水剂，各组分加入完毕后再继续搅拌6min，即得所述固硫灰防灭 火注浆材料。
[0032] 本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料的2h浆体悬浮浆液面高度为95mm，4h浆 体悬浮浆液面高度为88mm，浆体悬浮浆液面高度检测方法是将拌合好的浆体均置于相同烧 杯IOOmm刻度，按规定时间测量浆体沉降高度。本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料在 自然干燥环境下的28d抗压强度值为2. 7MPa。
[0033] 实施例2
[0034] (1)称取各组分，具体如下：
[0035] 固硫灰 IOOOg 水 IOOOg 生石灰 120g
[0036] 硫酸钠 6g 三乙醇胺 0.6g 羟丙基甲基纤维素醚 〇.9g 聚竣酸系减水剂 IOg
[0037] 上述生石灰的活性CaO含量为82%，消解时间为3min;硫酸钠为分析纯，含量 为99%以上；三乙醇胺为分析纯，含量为99%以上；上述羟丙基甲基纤维素醚的粘度为 200000mPa.S，羟丙基含量为4. 0?12. 0% ;上述聚羧酸系减水剂的砂浆减水率为20% ;
[0038] (2)先将1/4?1/2的水与固硫灰搅拌混合均匀后，再加入剩余的水继续搅拌，得 固硫灰混悬液；
[0039] (3)持续搅拌上述固硫灰混悬液，并依次加入生石灰、硫酸钠、三乙醇胺、羟丙基甲 基纤维素醚和聚羧酸系减水剂，各组分加入完毕后再继续搅拌5min，即得所述固硫灰防灭 火注浆材料。
[0040] 本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料的2h浆体悬浮浆液面高度为93mm，4h浆 体悬浮浆液面高度为83_，浆体悬浮浆液面高度检测方法是将拌合好的浆体均置于相同烧 杯IOOmm刻度，按规定时间测量浆体沉降高度。本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料在 自然干燥环境下的28d抗压强度值为2. 4MPa。
[0041] 实施例3
[0042] (1)称取各组分，具体如下：
[0043] 固硫灰 1200g 水 900g
[0044] 7 丨:.YI灰 160g 硫酸钠 6g 三乙醇胺 0.8g 羟丙基甲基纤维素醚 I 2g 聚羧酸系减水剂 12g
[0045] 上述生石灰的活性CaO含量为82%，消解时间为3min;硫酸钠为分析纯，含量 为99%以上；三乙醇胺为分析纯，含量为99%以上；上述羟丙基甲基纤维素醚的粘度为 200000mPa.S，羟丙基含量为4. 0?12. 0% ;上述聚羧酸系减水剂的砂浆减水率为20% ; [0046] (2)先将1/4?1/2的水与固硫灰搅拌混合均匀后，再加入剩余的水继续搅拌，得 固硫灰混悬液；
[0047] (3)持续搅拌上述固硫灰混悬液，并依次加入生石灰、硫酸钠、三乙醇胺、羟丙基甲 基纤维素醚和聚羧酸系减水剂，各组分加入完毕后再继续搅拌5min，即得所述固硫灰防灭 火注浆材料。
[0048] 本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料的2h浆体悬浮浆液面高度为90mm，4h浆 体悬浮浆液面高度为81_，浆体悬浮浆液面高度检测方法是将拌合好的浆体均置于相同烧 杯IOOmm刻度，按规定时间测量浆体沉降高度。本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料在 自然干燥环境下的28d抗压强度值为I. 9MPa。
[0049] 实施例4
[0050] (1)称取各组分，具体如下：
[0051] 固硫灰 IOOOg
[0052] 水 IOOOg '丨-:心灰 160g 硫酸钠 8g 三乙醇胺 0 8g 羟丙基甲基纤维素醚 l.Og 聚羧酸系减水剂 12g
[0053] 上述生石灰的活性CaO含量为82%，消解时间为3min;硫酸钠为分析纯，含量 为99%以上；三乙醇胺为分析纯，含量为99%以上；上述羟丙基甲基纤维素醚的粘度为 200000mPa.S，羟丙基含量为4.O?12. 0% ;上述聚羧酸系减水剂的砂浆减水率为20% ;
[0054] (2)先将1/4?1/2的水与固硫灰搅拌混合均匀后，再加入剩余的水继续搅拌，得 固硫灰混悬液；
[0055] (3)持续搅拌上述固硫灰混悬液，并依次加入生石灰、硫酸钠、三乙醇胺、羟丙基甲 基纤维素醚和聚羧酸系减水剂，各组分加入完毕后再继续搅拌5min，即得所述固硫灰防灭 火注浆材料。
[0056] 本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料的2h浆体悬浮浆液面高度为93mm，4h浆 体悬浮浆液面高度为84mm，浆体悬浮浆液面高度检测方法是将拌合好的浆体均置于相同烧 杯IOOmm刻度，按规定时间测量浆体沉降高度。本实施例所得的固硫灰防灭火注浆材料在 80°C高温养护48h之后，拿出在自然干燥环境下养护28d抗压强度值为6. 6MPa。
[0057] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即 依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
【权利要求】
1. 一种固硫灰防灭火注浆材料，其特征在于：其原料包括固硫灰、水、活性激发剂、粘 度改性剂和聚羧酸系减水剂； 其中水与固硫灰的质量比为〇. 8?1. 5 ; 活性激发剂为生石灰、硫酸钠和三乙醇胺的混合； 粘度改性剂为羟丙基甲基纤维素醚，其加入量为固硫灰质量的〇. 01?〇. 20% ; 聚羧酸系减水剂的加入量为固硫灰质量的〇. 8?2. 0%。
2. 如权利要求1所述的一种固硫灰防灭火注浆材料，其特征在于：所述生石灰的加入 量为固硫灰质量的1?30%，硫酸钠的加入量为固硫灰质量的0. 1?1. 5%，三乙醇胺的加 入量为固硫灰质量的〇. 01?〇. 2%。
3. 如权利要求1或2所述的一种固硫灰防灭火注浆材料，其特征在于：所述生石灰中 活性氧化钙的含量为80?85%。
4. 如权利要求1所述的一种固硫灰防灭火注浆材料，其特征在于：所述水与固硫灰的 质量比为0.8?1.3。
5. 如权利要求1所述的一种固硫灰防灭火注浆材料，其特征在于：所述粘度改性剂的 加入量为固硫灰质量的〇. 01?〇. 15%，粘度为200000mPa. S，羟丙基含量为4. 0?12. 0%。
6. 如权利要求1所述的一种固硫灰防灭火注浆材料，其特征在于：所述聚羧酸系减水 剂的加入量为固硫灰质量的〇. 8?1. 5%，其砂浆减水率为20%。
7. -种权利要求1至6中任一权利要求所述的固硫灰防灭火注浆材料的制备方法，其 特征在于：包括如下步骤： (1) 称取各组分； (2) 先将1/4?1/2的水与固硫灰搅拌混合均匀后，再加入剩余的水继续搅拌，得固硫 灰混悬液； (3) 持续搅拌上述固硫灰混悬液，并依次加入所述活性激发剂、粘度改性剂和聚羧酸系 减水剂，各组分加入完毕后再继续搅拌均匀，即得所述固硫灰防灭火注浆材料。
【文档编号】C04B28/10GK104326722SQ201410531092
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】王培新, 龚明子, 桂苗苗 申请人:厦门市建筑科学研究院集团股份有限公司, 厦门天润锦龙建材有限公司