本发明涉及防灭火材料技术领域，具体涉及一种防治煤炭自然的多相凝胶泡沫的制备方法。
背景技术：
煤炭自燃是煤矿生产的主要自然灾害之一，严重威胁着井下工作人员的人身安全以及给国家造成重大财产经济损失。目前，国内外煤自燃的防治技术主要有预防性灌浆，喷晒阻化剂，注入惰性气体、凝胶以及三相泡沫等，这些技术对保障煤矿安全生产起到了重要作用，但仍存在一些不足：如注浆，浆体只流向地势低的地方，对中、高位煤体起不到覆盖作用；注入惰性气体，气体易随漏风扩散，不易滞留在防灭火区域；注入高分子凝胶，流量较小，在大面积采空区火区较难使用；注入三相泡沫，泡沫一般稳定8-12h，不能实现固化，因此，如何有效地治理好矿井煤炭自燃是国内外学者广泛关注的一项难题。
多相凝胶泡沫是将固态不燃物(粉煤灰或黄泥等)、稠化聚合物分散在水中，加入交联剂和发泡剂并在氮气作用下发泡形成的多相复杂混合体系。多相凝胶泡沫既具有凝胶的性质，又具有泡沫的性质，兼有注三相泡沫(泥浆、氮气、两相泡沫)、注凝胶、注复合胶体的优点，又克服各自的不足，从而大大提高其防灭火效果。
技术实现要素：
本发明提供了一种防治煤炭自然的多相凝胶泡沫的制备方法，整个泡沫体系吸水性强、保水性好、吸热降温能力强、稳定性好，能严密地覆盖和包裹煤体和封堵裂隙，持久有效地阻碍煤对氧的吸附，更有效地防治煤炭自燃。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种防治煤炭自然的多相凝胶泡沫的制备方法，包括以下步骤：
（1）活性氧化镁的制备：
将菱镁矿平铺于带盖铁盒底部，厚度为0.8-1.2cm，置于马弗炉中，控制升温速率在4-6℃/min，在500-850℃下煅烧0.5-2.5h，使菱镁矿中所含的碳酸镁充分分解，不至“欠烧”，同时保证不会发生“过烧”，煅烧完成后球磨，得到高活性的氧化镁颗粒；
（2）聚丙烯酰胺微球的制备：
将一定量的span-80与tween-60溶解于白油中为油相，以丙烯酰胺、丙烯酸、氢氧化钠溶于水中为水相，两相缓慢滴加制备w/o型微乳液，采用(nh4)2s2o8-nahso3氧化还原体系引发体系聚合，水浴升温至65-75℃，恒温反应1.5-3h，得到含交联聚丙烯酰胺微球的微乳液；
使用无水乙醇对微乳液进行破乳，生成大量的絮凝状沉淀，将抽滤得到的滤饼再用乙醇洗涤、抽滤，得到的滤饼自然风干，将风干后的滤饼用正戊烷溶液抽提36-48h，干燥后得到交联聚丙烯酰胺微球粉末；
（3）多相凝胶泡沫的制备：
称取一定量的羧甲基纤维素钠、稠化剂溶于清水中，使两者浓度分别在1.0-2.0%、0.3-0.5%，再加入粉煤灰，水灰比在0.5-0.65，搅拌均匀后，加入上述聚丙烯酰胺微球，再分别加入适量发泡剂及上述制备的氧化镁颗粒，搅拌混合均匀，得到混合浆液；
向浆液中置于搅拌器中，通入氮气，开动搅拌器，搅拌时间为5-10min，搅拌停止后，浆液体积迅速膨胀，生成均匀细腻的多相凝胶泡沫。
其中，所述多相凝胶泡沫中粉煤灰与聚丙烯酰胺微球、氧化镁颗粒的质量比在25-40:1:0.0.2-0.4。
其中，所述步骤（2）破乳过程中微乳液以1：10-14的体积比加入到无水乙醇中，充分搅拌进行破乳。
本发明的有益效果如下：
本发明中以菱镁矿为原料，经充分煅烧制备高活性氧化镁，活性越高，形成较多的稳定水化物，对煤炭、粉煤灰的黏结作用增强，与交联聚丙烯酰胺微球复配加入到粉煤灰基凝胶泡沫体系中，与泡沫体系中水和粉煤灰等其它固体不燃物介质混合充满在相互交错的凝胶网络结构中，可增强整个凝胶泡沫体系的凝胶性能，整个泡沫体系保水性好、吸热降温能力强，另外本发明中添加的氧化镁颗粒、交联聚丙烯酰胺微球粒度细，可充分填充在碎煤之间的缝隙中，与煤炭之间的粘接性能优异，同时交联聚丙烯酰胺微球在水中可以缓慢溶胀，溶胀后的微球能够封堵裂隙，可维持长时间的稳定性，即使在凝胶泡沫破灭后，也可以形成膜状覆盖层，能严密地覆盖和包裹煤体和封堵裂隙，进而降低了煤表面的吸氧能力和表面氧化速度，持久有效地阻碍煤对氧的吸附，更有效的防治煤炭自燃。
具体实施方式
实施例1
一种防治煤炭自然的多相凝胶泡沫的制备方法，包括以下步骤：
（1）活性氧化镁的制备：
将菱镁矿平铺于带盖铁盒底部，厚度为1.0cm，置于马弗炉中，控制升温速率在5℃/min，在750℃下煅烧2h，使菱镁矿中所含的碳酸镁充分分解，不至“欠烧”，同时保证不会发生“过烧”，煅烧完成后球磨，得到高活性的氧化镁颗粒；
（2）聚丙烯酰胺微球的制备：
将一定量的span-80与tween-60溶解于白油中为油相，以丙烯酰胺、丙烯酸、氢氧化钠溶于水中为水相，两相缓慢滴加制备w/o型微乳液，采用(nh4)2s2o8-nahso3氧化还原体系引发体系聚合，水浴升温至70℃，恒温反应2h，得到含交联聚丙烯酰胺微球的微乳液；
将微乳液以1：10的体积比加入到无水乙醇中，充分搅拌进行破乳，生成大量的絮凝状沉淀，将抽滤得到的滤饼再用乙醇洗涤、抽滤，得到的滤饼自然风干，将风干后的滤饼用正戊烷溶液抽提48h，干燥后得到交联聚丙烯酰胺微球粉末；
（3）多相凝胶泡沫的制备：
称取一定量的羧甲基纤维素钠、稠化剂溶于清水中，使两者浓度分别在1.5%、0.4%，再加入粉煤灰，水灰比在0.55，搅拌均匀后，加入上述聚丙烯酰胺微球，再分别加入适量发泡剂及上述制备的氧化镁颗粒，搅拌混合均匀，得到混合浆液；
向浆液中置于搅拌器中，通入氮气，开动搅拌器，搅拌时间为6min，搅拌停止后，浆液体积迅速膨胀，生成均匀细腻的多相凝胶泡沫。
其中，所述多相凝胶泡沫中粉煤灰与聚丙烯酰胺微球、氧化镁颗粒的质量比在35:1:0.0.2。