一种煤基发热剂制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤基发热剂制备方法，属于材料科学与新能源交叉领域。
【背景技术】
[0002]在矿山开采、岩石断裂、桥梁拆除等领域离不开裂石产品。现有裂石产品主要分为工业炸药和裂石剂两种。众所周知，工业炸药使用过程中存在很大的安全隐患，且裂石过程中可控性较差；裂石剂多为静态裂石剂，多存在着裂石速度极其缓慢、裂石效率低、环境污染大等缺点。研宄表明，岩石在被短时间加热的情况下受热膨胀等外力做功，可以实现岩石较易快速破裂，具有高热值同时能够产生一定量膨胀气体的发热剂在裂石领域有着很好的应用前景。
[0003]发热剂是能够产生热量的混合物，目前发热剂的组成多为金属及金属氧化物为主要组分，燃烧起始温度高、气体产生量少甚至无气体产生，主要用于食品加热、钢铁冶金等领域，在其它领域很少有所应用。例如所报道的一种高性能发热剂，其组成为金属铝粉、硅钙氧化物、石墨、三氧化二铁、稀土氧化物[一种高性能发热剂的制备方法，申请号:CN201010227148.0]，燃烧开始温度在500°C以上，该类发热剂适用于钢铁冶炼，无法适用于裂石领域。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决现有发热剂不适用于岩石开裂的问题，提供的一种煤基发热剂制备方法。
[0005]本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
[0006]一种煤基发热剂制备方法，具体步骤如下:
[0007]步骤一、将粒径为I?100 μ m的煤粉、氧化剂与催化剂粉末，混合均匀，得到混合粉；煤粉、氧化剂粉末、催化剂粉末质量比为(30?60): (25?55): (2?15);
[0008]步骤二、向步骤一所得的混合粉中加入淀粉胶；搅拌均匀后，揉制、捏合，直至呈软硬适中的面团状；
[0009]淀粉胶的添加质量根据步骤一中混合粉各组分的质量决定:每公斤煤粉添加(0.5?0.75) kg淀粉胶，每公斤氧化剂粉末添加(0.3?0.55) kg淀粉胶，每公斤催化剂粉末添加(0.25?0.5) kg淀粉胶；
[0010]步骤三、用10?80目的铜筛将步骤二制得的面团状物进行造粒，所得造粒粗品，于阴凉通风处晾至半干后，对造粒粗品进行二次处理，得到粒径分布均匀的半干颗粒；
[0011]步骤四、将步骤三得到的半干颗粒转移至50?150°C的鼓风干燥箱内烘至干燥，然后自然冷却至室温后取出，得到煤基发热剂干燥颗粒，即煤基发热剂；
[0012]所述步骤二结束后通过试造粒可对面团状物软硬程度进行检查，具体方法为:将面团状物在铜筛一侧挤压，面团状物在挤压作用下呈细条状连续通过铜筛后，互不粘结，长度达到0.5?1.5cm后自动断开，在I米高度垂直落地后，亦互不粘结，表明面团软硬适中，适合造粒；
[0013]所述步骤三面团状物进行造粒，具体方法为:将面团状物在铜筛一侧挤压，面团状物在挤压作用下呈细条状连续通过铜筛，长度达到0.5?1.5cm后自动断开下落，与此同时移动铜筛，使下落细条状物在预先铺好的牛皮纸上铺展，厚度均匀达到I?3cm ;
[0014]所述步骤三对造粒粗品进行二次处理，具体方法为:用细铜棒对造粒粗品轻轻拨动，使细条再次断成小颗粒，同时，轻轻敲击粘结在一起的条状物，使其自然成为小颗粒，不能成粉；
[0015]所述步骤三确定晾至半干的具体方法为:取小块呈条状的造粒粗品置于操作台上，造粒粗品上方放置50g的金属块后发生断裂，造粒粗品上方放置500g的金属块后发生粘结，此时表明造粒粗品已晾至半干状态；
[0016]所述氧化剂为经抗水处理过的干燥过氧化钙，粒状；所述催化剂为干燥高氯酸钾，粒状；
[0017]所述淀粉胶为:溶质包括淀粉、苯酚、白油、亲水性硅油，质量比依次为(95?99.99): (0.5?8): (1.5?5): (0.5?4);溶剂为水；淀粉胶浓度为(0.5?5) %。
[0018]有益效果
[0019]1、本发明的一种煤基发热剂制备方法，制备工艺简单，容易操作，适应现有工业化生产设备条件；能够实现工业化生产，生产过程安全可靠；
[0020]2、本发明的一种煤基发热剂制备方法，所得产品为颗粒状，使用时无粉尘污染，安全方便；
[0021]3、本发明的一种煤基发热剂制备方法，所得发热剂通过化学反应释放出较多热量，热量释放产生的高温可以加热和破坏周围介质，产生的部分气体由于高温热膨胀作用而对周围介质做功，压力衰减快，做功范围小；作为发热剂应用于开裂岩石，裂石声音小、速度快、效率高，使用过程清洁，使用操作简单、安全方便；尤其适用于岩石、混凝土、桥墩、楼房等的快速安全开裂；
[0022]4、本发明的一种煤基发热剂制备方法，所得产品质量好，抗静电性能强，贮存和运输过程安全稳定；生产过程无“三废”排放，对人体和环境无危害，清洁环保无污染；使用过程无水环保、所需原料来源广，经济成本低。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例对本发明的内容作进一步描述。
[0024]实施例1
[0025]步骤一、按照45: 43: 12的质量比称取粒径为100目的煤粉、过氧化钙粉末、高氯酸钾粉末，共100kg，混合均匀，得到混合粉；
[0026]步骤二、根据步骤一中混合粉各组分的质量，按照每公斤煤粉添加0.6kg淀粉胶，每公斤过氧化妈粉末添加0.55kg淀粉胶，每公斤高氯酸钾粉末添加0.4kg淀粉胶，向步骤一所得的混合粉中加入淀粉胶，共添加淀粉胶55.45kg ;搅拌均匀后，揉制、捏合，得到面团状物，将面团状物在铜筛一侧挤压，面团状物在挤压作用下呈细条状连续通过铜筛后，互不粘结，长度达到I?1.5cm后自动断开，在I米高度垂直落地后，亦互不粘结，表明面团软硬适中，适合造粒；
[0027]所述淀粉胶浓度为1.5 %，溶剂为水54.62kg ;溶质包括淀粉803.30g、苯酚19.38g、白油 3.66g、亲水性硅油 3.74g，质量比依次为 96.58: 2.33: 0.44: 0.45 ；
[0028]步骤三、用20目的铜筛将步骤二制得的面团状物进行造粒，将面团状物在铜筛一侧挤压，面团状物在挤压作用下呈细条状连续通过铜筛，长度达到1.5cm后自动断开下落，与此同时移动铜筛，使下落细条状物在预先铺好的牛皮纸上铺展，厚度均匀达到2?3cm，得到造粒粗品；
[0029]步骤四、造粒粗品于阴凉通风处晾6小时后，取小块呈条状的造粒粗品置于操作台上，造粒粗品上方放置50g的金属块后发生断裂，造粒粗品上方放置500g的金属块后发生粘结，此时表明造粒粗品已晾至半干状态；凉至半干状态后，用细铜棒对造粒粗品轻轻拨动，使细条再次断成小颗粒，同时，轻轻敲击粘结在一起的条状物，使其自然成为小颗粒，不能成粉，得到粒径分布均匀的半干颗粒；
[0030]步骤五、将半干颗粒转移至80°C的鼓风干燥箱内烘至干燥，自然冷却至室温后取出，得到煤基发热剂干燥颗粒；通过在10目、20目30目铜筛中多次过筛，进行粒径分级，得到20目粒径的煤基发热剂(粒状)，用带有塑料内膜的蛇皮袋进行封装，得到粒状煤基发热剂包装产品100.79kg ；
[0031]其它过大或过小粒径煤基发热剂重新回收利用，具体方法为:将煤基发热剂重新进行粉碎，得到粒径为100 μm的细粉，按照细粉中所含有每公斤煤粉添加0.59kg水，每公斤过氧化钙粉末添加0.54kg水，每公斤高氯酸钾粉末添加0.39kg水的比例加水搅拌均匀后，揉制、捏合，直至呈软硬适中的面团状，然后重新进入所述步骤三操作流程。
[0032]实施例2:
[0033]步骤一、按照55: 38: 7的质量比称取粒径为150目的煤粉、过氧化钙粉末、高氯酸钾粉末，共100kg，混合均匀，得到混合粉；
[0034]步骤二、根据步骤一中混合粉各组分的质量，按照每公斤煤粉添加0.61kg淀粉胶，每公斤过氧化妈粉末添加0.57kg淀粉胶，每公斤高氯酸钾粉末添加0.42kg淀粉胶，向步骤一所得的混合粉中加入淀粉胶，共添加淀粉胶58.15kg ;搅拌均匀后，揉制、捏合，得到面团状物，将面团状物在铜筛一侧挤压，面团状物在挤压作用下呈细条状连续通过铜筛后，互不粘结，长