一种温敏动态释放二氧化碳的防灭火材料和使用方法与流程

本发明涉及煤矿安全生产技术领域，具体涉及一种温敏动态释放二氧化碳的防灭火材料和使用方法。

背景技术：

煤自燃火灾作为矿山和开采矿井的主要灾害之一，它不仅对煤炭资源、生产设备和大气环境造成严重的破坏，产生大量温室气体，同时也会点燃点爆瓦斯煤尘，引起各种明火燃烧，每年都会造成大量的人员伤亡。目前针对煤自燃火灾的防治技术主要有隔绝或者减低氧气浓度，比如注氮、注入co2、堵漏风、注黄泥浆、和采用阻化等技术。其中，注黄泥浆主要是黄泥浆中含水，可以起到降温作用和在煤的表面形成一层保护层，起到隔绝氧气的作用；注氮和注二氧化碳主要起到降低氧浓度的作用，但是由于氮气比空气轻，因此非常容易随风飘走，不适用于处理低位煤自燃，而二氧化碳比空气比重大，且能够快速大量的注入高温区域，吸附在煤体中的能力强，易于长时间保留在采空区，因此注入二氧化碳降低氧浓度的方法在火区或者高温区域治理上表现出很大的优势。但是由于二氧化碳也是气体，很容易随着矿井风流消逝，因此很难长时间对需要防护的区域起到防护作用，因此如何将二氧化碳固定在需要防护的区域，并且当防护区域温度升高时能够释放二氧化碳进行防灭火将非常有意义。同时，采用这样的方法还可以将大量co2固定在井下采空区内，一旦煤体被采出后这些co2将被长久封闭在井下，对减少温室气体排放也起到一定作用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种温敏动态释放二氧化碳防灭火材料及其使用方法，以解决利用常规方法注二氧化碳容易随风逃逸的问题。该材料在常温下能够吸收固化大量二氧化碳，按照本发明提供的使用方法用于需要防护的区域，当需要防护的区域温度正常时，材料所含有的二氧化碳不会逃逸，而当需要防护的煤体温度升高超过特定温度后，能够逐渐释放二氧化碳，起到灭火作用。

本发明的任务之一在于提供一种温敏动态释放二氧化碳的防灭火材料。

一种温敏动态释放二氧化碳的防灭火材料由能够吸收二氧化碳的离子液体、醇胺、表面活性剂和水组成，其中离子液体占总吸收液的比例为5％-15％，醇胺类吸收剂占总吸收液体的比例为5％-15％，表面活性剂占比为0.5％，水占的比例为70％-89.5％。

所述能够吸收二氧化碳的离子液体主要是吡啶型离子液体，也可以是其他型离子液体。离子液体占总吸收液体的比例为5％-15％。

所述醇胺类主要为n-n-甲基二乙醇胺(mdea)，也可以是其他醇胺类。醇胺类吸收剂占总吸收液体的比例为5％-15％。

所述表面活性剂主要是十二烷基苯磺酸钠或者十二烷基硫酸钠。占吸收剂的比例为0.5％。

进一步的，所述材料在常温下能够大量吸收二氧化碳，吸收能力为0.15-0.2mol/mol。

进一步的所述材料释放二氧化碳的初始温度为75℃-80℃，随着温度的升高，释放二氧化碳的速率逐渐增大，当温度达到100℃-120℃，释放二氧化碳的速率达到最大。

进一步的所述材料释放完毕二氧化碳之后，材料又可以吸收矿井中的二氧化碳，实现反复利用。

本发明的另一任务在于提供上述一种温敏动态释放二氧化碳的防灭火材料的使用方法，其包括以下步骤：

步骤一、在常温下配置二氧化碳吸收液，将吡啶型离子液体(或其他型离子液体)、n-甲基二乙醇胺(mdea)或其他醇胺类、水和表面活性剂分别倒入搅拌桶中，搅拌均匀后配成吸收溶液；

步骤二、通入高浓度的二氧化碳气体至吸收液内，并让吸收液吸收二氧化碳达到饱和状态；

步骤三、将达到饱和状态的二氧化碳吸收液运输至井下或者通过注浆管路输送至井下；

步骤四、利用泵(或者高差而形成的压力)将吸收液按照随采随注(洒)或者与注黄泥浆一起通过预埋的注浆管注入至采空区等需要防火的区域。

本发明所带来的有益技术效果为：

(1)常温条件下，本发明提供的材料能够固化二氧化碳，解决采用常规方法注入二氧化碳容易随风逃逸的问题；

(2)当需要防护的区域温度升高达到某一特定温度后，能够逐步释放二氧化碳，起到持续的防灭火的作用；

(3)将两种能够吸收二氧化碳的吸收剂组合在一起，互相促进吸收二氧化碳的效率，增强材料吸收二氧化碳的容量。

(4)该材料可以利用矿井原有的注浆系统进行单独使用，也可以与注黄泥浆一起使用，使材料的实施更具便捷性。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明材料的地面使用方法示意图；

图2为本发明材料的井下使用方法示意图

图中，1、地面注浆系统，2、注浆管路，3、采矿区，4、预埋注浆管，5、井下搅拌桶，6、注浆泵。

具体实施方式

本发明公开了一种温敏动态释放二氧化碳防灭火材料及其使用方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

实施例1

本实施例提供一种温敏动态释放二氧化碳的防灭火材料和使用方法，材料由能够吸收二氧化碳的离子液体、醇胺、表面活性剂和水组成。本实施的一种温敏动态释放二氧化碳的防灭火材料，其使用过程如下：

在地面，常温条件下按重量比，分别取5份n-n-甲基二乙醇胺(mdea)、5份吡啶型离子液体、0.5份表面活性剂和89.5份的水加入桶中，搅拌均匀后形成吸收材料，然后将高浓度二氧化碳气体通入桶中让吸收材料充分吸收二氧化碳，形成含有饱和二氧化碳的吸收材料。利用地面注浆系统进行灌注的使用工艺如下：将材料加入至地面注浆系统1中，通过输送管2输送至井下，然后通过高程差产生的动力将浆液通过预埋管路4喷洒至采空区3内；或者将材料与黄泥浆混合后加入至地面注浆系统1中，通过输送管2输送至井下，然后通过高程差产生的动力将浆液通过预埋管路4喷洒至采矿区3内。利用井下注浆系统进行灌注的使用工艺如下：将配好的材料运至井下，倒入搅拌桶5中，然后利用注浆泵6通过预埋管路4喷洒至采空区3内。

实施例2

本实施例与实施例1的区别之处在于，温敏动态释放二氧化碳的防灭火材料的使用过程如下：

在地面，常温条件下按重量比，分别取10份n-n-甲基二乙醇胺(mdea)、10份吡啶型离子液体、0.5份表面活性剂和79.5份的水加入桶中，搅拌均匀后形成吸收材料，然后将高浓度二氧化碳气体通入桶中让吸收材料充分吸收二氧化碳，形成含有饱和二氧化碳的吸收材料。利用地面注浆系统进行灌注的使用工艺如下：将材料加入至地面注浆系统1中，通过输送管2输送至井下，然后通过高程差产生的动力将浆液通过预埋管路4喷洒至采空区3内；或者将材料与黄泥浆混合后加入至地面注浆系统1中，通过输送管2输送至井下，然后通过高程差产生的动力将浆液通过预埋管路4喷洒至采矿区3内。利用井下注浆系统进行灌注的使用工艺如下：将配好的材料运至井下，倒入搅拌桶5中，然后利用注浆泵6通过预埋管路4喷洒至采空区3内。

实施例3

本实施例与实施例1的区别之处在于，温敏动态释放二氧化碳的防灭火材料的使用过程如下：

在地面，常温条件下按重量比，分别取15份n-n-甲基二乙醇胺(mdea)、15份吡啶型离子液体、0.5份表面活性剂和69.5份的水加入桶中，搅拌均匀后形成吸收材料，然后将高浓度二氧化碳气体通入桶中让吸收材料充分吸收二氧化碳，形成含有饱和二氧化碳的吸收材料。利用地面注浆系统进行灌注的使用工艺如下：将材料加入至地面注浆系统1中，通过输送管2输送至井下，然后通过高程差产生的动力将浆液通过预埋管路4喷洒至采空区3内；或者将材料与黄泥浆混合后加入至地面注浆系统1中，通过输送管2输送至井下，然后通过高程差产生的动力将浆液通过预埋管路4喷洒至采矿区3内。利用井下注浆系统进行灌注的使用工艺如下：将配好的材料运至井下，倒入搅拌桶5中，然后利用注浆泵6通过预埋管路4喷洒至采空区3内。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。