一种利用固废制备防灭火材料的方法和应用与流程

本发明涉及二氧化碳封存及煤矿井下充填，具体涉及一种利用固废制备防灭火材料的方法和应用。

背景技术：

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3、煤基固废和采空区散煤堆放为企业造成安全生产隐患，通常避免风险的措施包括应用惰化物质和阻燃物质的防灭火、三相泡沫防灭火技术、堵漏风防灭火技术、均压防灭火技术以及新型防灭火材料防治火灾等方式，我国目前针对煤矿防灭火技术主要针对理论基础研究、关键技术突破、避免火灾范围增大和继发性灾害及控制继发性灾害合理范围等方面开展研究。

4、目前井下采空区防灭火技术主要采用注浆技术，它是将黄泥、粉煤灰等惰性材料与水混合后泵送至井下采空区，浆液覆盖于易发生自燃的煤层上达到灭火目的，由于浆料中含有的黄泥流动性较强，会导致向低洼地区流动，无法密实堆积，易产生“拉钩”现象，不利于井下环境。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的注浆技术含有黄泥流动性较强的问题，提供一种利用固废制备防灭火材料的方法和应用，该方法采用的原料不含有黄泥，具有矿化固定co2能力，同时制得的矿化浆料的流动性显著降低，可以解决碱性固废的资源化利用、co2减排和煤矿采空区防灭火等问题。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种利用固废制备防灭火材料的方法，该方法包括：将固废与水混合，然后向得到的混合料中通入co2进行反应，得到矿化浆料；其中，所述固废含有主料和添加剂，所述主料含有粉煤灰和/或电石渣，所述添加剂含有煤矸石和/或脱硫石膏。

3、优选地，所述固废与水的用量比为1kg：5～20l，优选为1kg：8～15l。

4、优选地，所述固废中，主料和添加剂的重量比为1:0.2～1.5，优选为1:0.5～1.1。

5、优选地，所述粉煤灰中含有cao、mgo、sio2、al2o3和fe2o3。

6、进一步优选地，所述cao的含量为1.35～17.55重量％，所述mgo的含量为1.31～10.63重量％，所述sio2的含量为1.33～65.56重量％，所述al2o3的含量为1.53～41.32重量％，所述fe2o3的含量为1.50～6.22重量％。

7、优选地，所述电石渣中含有cao、mgo、sio2、al2o3、fe2o3和c。

8、进一步优选地，所述cao的含量为62.13～69.33重量％，所述mgo的含量为1.27～2.56重量％，所述sio2的含量为5.19～7.92重量％，所述al2o3的含量为0.53～1.67重量％，所述fe2o3的含量为0.52～1.84重量％，所述c的含量为3.44～6.38重量％。

9、优选地，所述煤矸石中含有cao、mgo、sio2、al2o3、fe2o3和tio2。

10、优选地，所述cao的含量为0.42～2.32重量％，所述mgo的含量为0.44～2.41重量％，所述sio2的含量为52～65重量％，所述al2o3的含量为16～36重量％，所述fe2o3的含量为2.28～14.63重量％，所述tio2的含量为0.9～4重量％。

11、优选地，所述固废含有粉煤灰、电石渣、煤矸石和脱硫石膏。

12、优选地，所述粉煤灰、电石渣、煤矸石粉末和脱硫石膏的重量比为1:(0.3～1.8):(0.3～1.5):(0.2～1)，优选为1:(0.6～1.5):(0.5～1.2):(0.4～0.7)。

13、优选地，所述固废为粉末状。

14、进一步优选地，所述固废的粒径为2～140μm，平均粒径为30～60μm，其中小于20μm的占比≥80％。

15、优选地，所述固废与所述co2的用量比为1kg：0.03～0.3l。

16、优选地，所述反应的条件包括：温度为15～45℃，时间为20～40min。

17、本发明第二方面提供了由前文所述的方法制备的防灭火材料。

18、本发明第三方面提供了前文所述的防灭火材料在井下采空区进行防灭火中的应用。

19、通过上述技术方案，本发明的有益效果主要在于：通过改进工艺和原料配方，将粉煤灰和电石渣作为主要原料，同时添加煤矸石和脱硫石膏作为添加剂，此添加剂可以进一步提升灭火性能。本发明所制备的防灭火材料具有较好的灭火性能，co2矿化后可以降低灭火材料的碱性，同时可以显著降低浆料的流动性，提高惰质组分强度。采用本发明所述的方法可以实现碱性固废的资源化利用、co2减排和煤矿采空区防灭火的效果。

技术特征：

1.一种利用固废制备防灭火材料的方法，其特征在于，该方法包括：将固废与水混合，然后向得到的混合料中通入co2进行反应，得到矿化浆料；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固废与水的用量比为1kg：5～20l，优选为1kg：8～15l。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述固废中，主料和添加剂的重量比为1:0.2～1.5，优选为1:0.5～1.1。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述粉煤灰中含有cao、mgo、sio2、al2o3和fe2o3；

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述电石渣中含有cao、mgo、sio2、al2o3、fe2o3和c；

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述煤矸石中含有cao、mgo、sio2、al2o3、fe2o3和tio2；

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述固废含有粉煤灰、电石渣、煤矸石和脱硫石膏。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述粉煤灰、电石渣、煤矸石粉末和脱硫石膏的重量比为1:(0.3～1.8):(0.3～1.5):(0.2～1)，优选为1:(0.6～1.5):(0.5～1.2):(0.4～0.7)。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其特征在于，所述固废为粉末状；

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其特征在于，所述固废与所述co2的用量比为1kg：0.03～0.3l。

11.根据权利要求1-10中任意一项所述的方法，其特征在于，所述反应的条件包括：温度为15～45℃，时间为20～40min。

12.由权利要求1-11中任意一项所述的方法制备的防灭火材料。

13.权利要求12所述的防灭火材料在井下采空区进行防灭火中的应用。

技术总结
本发明涉及二氧化碳封存和煤矿井下充填技术领域，公开了一种利用固废制备防灭火材料的方法和应用。该方法具体包括：将固废与水混合，然后向得到的混合料中通入CO<subgt;2</subgt;进行反应，得到矿化浆料；其中，所述固废含有主料和添加剂，所述主料含有粉煤灰和/或电石渣，所述添加剂含有煤矸石和/或脱硫石膏。本发明所制备的防灭火材料具有较好的灭火性能，CO<subgt;2</subgt;矿化后可以降低灭火材料的碱性，同时可以显著降低浆料的流动性，提高惰质组分强度。采用本发明所述的方法可以实现碱性固废的资源化利用、CO<subgt;2</subgt;减排和煤矿采空区防灭火的效果。

技术研发人员：郑旭帆,赵瑞,徐冬,黄艳,余学海,杨阳,李严,张帅,顾永正,龚海艇,辛治坤,韩涛
受保护的技术使用者：国家能源集团新能源技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15