本发明涉及工业废弃物治理和消防技术领域，具体涉及一种基于建筑渣土的防灭火助剂。
背景技术：
建筑渣土是建筑施工过程中产生的一种工业废弃物，成分复杂。随着我国城市化步伐的加快和规模的扩大，建筑渣土的数量呈逐年增长趋势。建筑渣土就地堆放，这不仅占用了大量土地资源，而且还会导致存放地及附近地区的土壤、地表水和地下水产生非常严重的污染隐患。因此，建筑渣土的综合再生利用已成为急需研究和解决的重要课题。
我国煤矿中有70％的矿井存在煤层自燃危险，据统计，由于煤炭自燃导致的优质煤损失量己达42亿吨以上，现在仍以每年2000～3000万吨的速度增加，而受其影响造成的呆滞资源储量每年超过2亿吨。由此可见，煤炭自燃已成为制约我国煤炭工业高产高效的主要灾害之一，煤炭自燃火灾的防治也成为一个十分迫切的任务，是矿井防灭火工作的重中之重。注浆材料要考虑两点，一是成浆性和可注浆性能，二是要考虑浆料到达着火区域后悬浮的粉煤灰能较快沉积，覆盖在火源上达到灭火的性能，粉煤灰是一种防灭火性能优良、价廉量大的工业废弃物，逐渐成为防灭火施工中的首选材料，但是其沉降速度非常快，所以在工业上无法注浆或者还没有注浆就沉降了，或者注浆过程中会在注浆管道里面沉积，导致爆管；浆料到达着火区域后，如果不能在较快时间沉降的话，会造成溃浆，也就是不能对某一固定区域现灭火，所以要考虑让浆料在此地尽快沉降。因此在粉煤灰中加入具有特殊功能的防灭火助剂制备防灭火注浆材料已成为煤矿防灭火的发展趋势。
现有发明专利cn103977517a公开了一种煤矿用防灭火用凝胶，所述凝胶由基料、促凝剂、注浆材料以及适量的水配制而成，所述注浆材料由水泥、粉煤灰组成，二者的质量比为(3-4)：7，混合液中水泥和粉煤灰的质量分数为10-15％，所述水玻璃的质量分数为10-20％，所述铝酸钠的质量分数为1-10％。该发明中凝胶工艺简单，便于操作，且价格低廉，凝胶材料可就地购买。现有发明专利cn105126289a公开了一种煤矿井下防灭火材料及方法，煤矿井下防灭火材料成分含有水玻璃、偏铝酸钠和水，水玻璃占2-3.5份(重量)，偏铝酸钠占1.5-2.5份(重量)，水占95-96份(重量)。该发明能够在保证防灭火材料具有足够流动性情况下，有效提升其保水性，极大的提升了煤矿井下防灭火作业效果，有力的保证了煤矿生产安全。虽然在粉煤灰中加入水玻璃，硅酸凝胶成胶时间易于控制，但添加材料用量大，约占胶体总重量的13％，且成本高。在以水玻璃和偏铝酸钠为添加材料的胶体浆液防灭火系统中，地面添加水玻璃，井下添加偏铝酸钠，不仅人员设备占用多，而且胶凝材料成本较高，为150-200元/平方米。加入大量的高分子材料也可以提高粉煤灰的成浆性能和可注性，但可能会在发火区引起助剂高分子材料的燃烧。所以现在急需设计一种防灭火助剂使得粉煤灰要成浆且在注浆过程中不堵管。浆料到达着火区域后，能在较快时间沉降，对某一固定区域实现灭火。
技术实现要素：
本发明提供一种不同工业废弃物协同综合利用的新方法，实现节能减排的同时达到灾害治理的目的。利用建筑渣土中的粘土、泡沫剂及添加的少量高分子化合物制备出一种可大幅提高粉煤灰可注性、成浆性和防灭火性能的新型防灭火助剂。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种基于建筑渣土的防灭火助剂，包括建筑渣土、超塑化剂、保水剂和分散剂，其中各组分按质量百分比为：60％-90％的建筑渣土、4％-15％的超塑化剂、2％-5％保水剂和4％-20％分散剂；优选为，65％-90％的建筑渣土、4％-13％的超塑化剂、2％-4％保水剂和4％-18％分散剂；进一步优选为，65％-75％的建筑渣土、8％-13％的超塑化剂、3％-4％保水剂和14％-18％分散剂；更进一步优选为，70％的建筑渣土、10％的超塑化剂、4％保水剂和16％分散剂；
所述的超塑化剂为一种聚羧酸类或木质素磺酸类高分子助剂。该化合物分子中亲水基团的电离作用，使粉煤灰颗粒表面带上电性相同的电荷，产生静电斥力，使颗粒相互分散，释放出多余的自由水，从而有效的增大了浆体的流动性。同时亲水基团易与水分子以氢键的形式结合，在粉煤灰颗粒表面形成一层稳定的水膜，这层水膜是很好的润滑剂，有利于颗粒的滑动，从而使粉煤灰浆的流动性进一步提高。
所述的保水剂为高耐盐型聚丙烯酰胺类或聚丙烯酸类或其共聚物。保水剂分子交联的三维网状结构上有大量的羧基、羟基等强的亲水性官能团，这是其吸水的动力，水分子进入网状结构后与这些离子以氧键键合而被吸附、牢固在网络内，由于网络具有弹性，因而可容纳大量水分子。
所述的分散剂为纤维素类化合物，可以改善粉煤灰的悬浮分散性能。
所述基于建筑渣土的防灭火助剂的制备步骤为：先将建筑渣土进行风干，然后粉碎；再将所述超塑化剂、保水剂和分散剂按质量百分比称重计量后，混合搅拌3-5分钟；然后在干混搅拌机上分别洒入所述粉碎后的建筑渣土和混合后的超塑化剂、保水剂和分散剂，搅拌8-10分钟后，即得防灭火助剂。
所述基于建筑渣土的防灭火助剂的使用方法为：
(1)在粉煤灰中加入5％-30％的防灭火助剂，混合均匀后得到含有防灭火助剂的粉煤灰；
(2)将步骤(1)中含有防灭火助剂粉煤灰和水加入到拌料箱中，其中含有防灭火助剂粉煤灰和水的重量比为1:1-3；
(3)在拌料箱中引入压风，以风动搅拌，均匀混合5-10分钟后得到粉煤灰浆；
(4)将步骤(3)中得到的粉煤灰浆送入泥浆泵中，利用泵压打入注浆管路或钻孔中带压喷注到预定防灭火位置；所述拌料箱体积为0.5-1m3，数量为1-2个，配合使用；所述泥浆泵采用一台tbw-75/20。
优选地，所述步骤(1)粉煤灰中加入18％的防灭火助剂；所述步骤(2)中含有防灭火助剂粉煤灰和水的重量比为1:2。
在粉煤灰中加入大量无机和有机高分子成胶材料会大幅提高制浆成本，本发明提供的防灭火助剂是一种废弃物的再利用，粉煤灰制浆成本低。制成的粉煤灰浆中不同粒度的粉煤灰颗粒均匀分散在浆液中，而且浆液稠度和悬浮性增加，提高了浆液的浓度，使高浓度浆液在使用过程中不离析，便于泵送和管路水力远距离输送。注入采空区或煤体后，能够起到很好的包裹和封堵漏风的作用，预防和治理煤体自燃。同时避免了传统粉煤灰浆助剂中过量高分子助剂添加带来的潜在安全隐患。
与已有的技术相比，本发明有益效果体现在以下几个方面：
(1)建筑渣土无需经过进一步处理，即可实现资源化利用，破解了建筑渣土的处理难题；
(2)通过与少量功能高分子的复合，有效提高了粉煤灰的制浆和注浆效率，大幅降低防灭火成本；
(3)通过不同工业废弃物协同综合利用，实现节能减排的同时达到灾害治理的目的；
(4)能够实现在注浆管道中无沉降，且在到达需灭火区域后快速沉降实现灭火。
具体实施例
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种基于建筑渣土的防灭火助剂，其组分及含量：建筑渣土：90％，木质素磺酸盐：4％，丙烯酰胺-丙烯酸共聚物：2％，羧甲基纤维素钠：4％。
所述基于建筑渣土的防灭火助剂的制备步骤为：先将建筑渣土进行风干，然后粉碎；再将所述超塑化剂、保水剂和分散剂按质量百分比称重计量后，混合搅拌3-5分钟；然后在干混搅拌机上分别洒入所述粉碎后的建筑渣土和混合后的超塑化剂、保水剂和分散剂，搅拌8-10分钟后，即得防灭火助剂。
所述基于建筑渣土的防灭火助剂的使用方法为：先在粉煤灰中加入30％的防灭火助剂，混合均匀后得到含有防灭火助剂的粉煤灰；再将含有防灭火助剂粉煤灰和水加入到拌料箱中，其中含有防灭火助剂粉煤灰和水的重量比为1:2；然后在拌料箱中引入压风，以风动搅拌，均匀混合5-10分钟后得到粉煤灰浆；最后粉煤灰浆流入泥浆泵中，利用泵压打入注浆管路或钻孔中带压喷注到预定防灭火位置；所述拌料箱体积为0.5-1m3，数量为2个，配合使用；所述泥浆泵采用一台tbw-75/20。
实施例2
与实施例1相比，该实施例的区别在于所述基于建筑渣土的防灭火助剂，其组分及含量：建筑渣土：75％，聚羧酸盐：8％，聚丙烯酰胺：3％，羧甲基纤维素钠：14％。
所述基于建筑渣土的防灭火助剂的使用方法中，先在粉煤灰中加入20％的防灭火助剂。
实施例3
与实施例1相比，该实施例的区别在于所述基于建筑渣土的防灭火助剂，其组分及含量：建筑渣土：70％，聚羧酸盐：10％，聚丙烯酰胺：4％，羧甲基纤维素钠：16％。
所述基于建筑渣土的防灭火助剂的使用方法中，先在粉煤灰中加入18％的防灭火助剂。
实施例4
与实施例1相比，该实施例的区别在于所述基于建筑渣土的防灭火助剂，其组分及含量：建筑渣土：65％，聚羧酸盐：13％，聚丙烯酰胺：4％，羧甲基纤维素钠：8％。
所述基于建筑渣土的防灭火助剂的使用方法中，先在粉煤灰中加入10％的防灭火助剂。
实施例5
与实施例1相比，该实施例的区别在于所述基于建筑渣土的防灭火助剂，其组分及含量：建筑渣土：60％，聚羧酸盐：15％，聚丙烯酰胺：5％，羧甲基纤维素钠：20％。
所述基于建筑渣土的防灭火助剂的使用方法中，先在粉煤灰中加入5％的防灭火助剂。
对比例1
与实施例1相比，该实施例的区别在于，采用的粉煤灰浆其组成部分及各部分的质量份数为：10％的水泥、15％的粉煤灰、20％的水玻璃、10％的铝酸钠和70％的水。
实验例1
将实施例1-5制得的粉煤灰浆经干燥后得到长条状测试样条，用酒精灯和酒精喷灯对样条进行燃烧试验，都不能将样条点燃；经检测无有害物质放出，应用于某矿，灭火效果好。
实验例2
提取实施例1-5及对比例中粉煤灰浆的样品在相同温度环境下静置，观察不同时间段后各粉煤灰浆的沉降速度。在30min内，实施例1-5无明显沉降现象，对比例1有明显沉降现象；在60min后，实施例1-2有沉降现象，实施例3-5轻微沉降现象，对比例1可观察到明显的沉降现象。
上述各实施例列举的粉煤灰浆配比，用于煤矿离层带注浆采空区填充、防灭火及防水堵漏，均起到良好的效果，密封效果好，环保，对人体无害。