防自燃组合物及其用途和制备方法以及抑制煤炭和煤矸石自燃的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及矿山污染修复领域，具体地，涉及一种防自燃组合物和制备方法以及 其在抑制煤炭及煤矸石自燃方面的用途和方法。
【背景技术】
[0002] 高热值煤炭在开采、堆放和储运过程中，常常因为施工方式不当造成煤炭自燃现 象，同时作为煤炭开采和加工过程中的副产物煤矸石，其堆放过程中更容易发生自燃现象。
[0003] 煤矸石是煤炭开采和加工过程中排放出的废弃岩石，主要有掘进井巷时排出的煤 矸石、选煤排出的煤矸石和露天采煤产生的剥离煤矸石。一般情况下，煤矸石综合排放量占 原煤产量的15%~20%。据资料统计，全国累计堆存煤矸石已达30亿吨，形成了 1500座 矸石山，并成为我国最大的工业固体废弃物。我国大约有三分之一的矸石山发生自燃，散发 出大量的S02、H2S、C0等有毒气体，污染大气环境。在降雨作用下，进一步污染了水环境和 土壤环境。
[0004] 煤矸石中含有硫铁矿和煤等能在低温氧化的物质或可燃物。在煤矸石的堆积过程 中，会形成空气通道，在矸石山的中腰部，由于煤矸石粒度适中，热量不易逸出，导致局部 热量聚积，引起煤矸石自燃。煤矸石山一旦自燃，灭火十分困难，自燃过程往往要持续几年 甚至几十年。
[0005] 现有技术中对煤矸石山自燃的处理措施为注水灭火、碱性注浆液灭火，或者使用 惰性材料覆盖和碾压等方法，但上述方法不仅耗资大，而且难以排除复燃的可能性。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种防自燃组合物及其在抑制煤炭及煤矸石自燃方面的用 途和方法，该组合物可以防止和抑制煤炭堆放、储运以及煤矸石排放和堆积过程中的自燃 现象。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供一种防自燃组合物，该组合物含有聚醋酸乙烯酯、 双酚A、乳化剂、有机硅消泡剂和水，其中，相对于100重量份的聚醋酸乙烯酯，双酚A的含量 为0. 1-3重量份，乳化剂的含量为1. 5-30重量份，有机硅消泡剂的含量为0. 3-2重量份，水 的含量为50-200重量份。
[0008] 优选地，根据本发明的防自燃组合物，相对于100重量份的聚醋酸乙烯酯，双酚A 的含量为〇. 15-1. 5重量份，乳化剂的含量为5-20重量份，有机硅消泡剂的含量为0. 4-1重 量份，水的含量为100-150重量份。
[0009] 优选地，根据本发明的防自燃组合物，乳化剂为选自十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇和 0P-10中的一种或几种；有机硅消泡剂的活性成分为选自聚二甲基硅氧烷、氟硅氧烷、乙二 醇硅氧烷或聚醚改性有机硅中的一种或几种。
[0010] 优选地，根据本发明的防自燃组合物，聚醋酸乙烯酯的分子量为2万-20万，所述 聚乙烯醇的分子量为11万-20万。
[0011] 本发明还提供一种上述防自燃组合物的制备方法，该方法包括：将聚醋酸乙烯酯、 乳化剂、双酚A和有机硅消泡剂依次与水混合均匀，保温5-30min后升温反应40-80min，其 中，保温的温度为25-30°C，升温反应的温度为80-90°C。
[0012] 本发明还提供了上述防自燃组合物在抑制煤炭和煤矸石自燃中的用途。
[0013] 本发明还提供了一种抑制煤炭自燃的方法，该方法包括将上述的防自燃组合物加 水稀释后喷洒在煤炭的堆积表面，其中，以重量计的稀释比例为1: (20-50)，相对于每平方 米煤炭的堆积表面，稀释后的防自燃组合物的用量为1. 5-3升。
[0014] 本发明还提供了一种抑制煤矸石自燃的方法，该方法包括将上述的防自燃组合物 加水稀释后喷洒在煤矸石排放施工中厚度为6-7米的分层表面，其中，以重量计的稀释比 例为1: (20-50)，相对于每平方米煤矸石分层表面，稀释后的防自燃组合物的用量为1. 5-3 升。
[0015] 优选地，在根据本发明的抑制煤矸石自燃的方法中，采用惰性材料覆盖煤矸石堆 积表面并碾压，将上述的防自燃组合物加水稀释喷洒到所述惰性材料表面，再覆盖隔离土 壤并碾压，最后进一步修整并覆盖表层土壤，其中，防自燃组合物以重量计的稀释比例为 1: (20-50)，相对于每平方米煤炭的堆积表面，稀释后的防自燃组合物的用量为2-4升。
[0016] 优选地，在根据本发明的抑制煤矸石自燃的方法中，该惰性材料为碱性粉煤灰和/ 或石灰石，惰性材料覆盖的厚度为20-30cm，隔离土壤覆盖的厚度为15-20cm，表层土壤覆 盖的厚度为30-50cm。
[0017] 通过上述技术方案，采用本发明所述的防自燃组合物喷洒于煤炭堆积表面或者煤 矸石山分层表面，可以使煤炭或煤矸石颗粒团聚。并在团聚体表面形成一层保护膜，可以防 止雨水侵蚀、减缓水从所述煤炭和煤矸石中蒸发和表面灰分加大的过程，阻隔堆积物内部 空气流通，减少煤炭自燃的风险。同时能抵御8级以上劲风，降低煤炭损耗，利于环境保护。
[0018] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0019] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0020] 本发明提供一种防自燃组合物，该组合物可以含有聚醋酸乙烯酯、双酚A、乳化剂、 有机硅消泡剂和水，其中，各组分的含量可以在很大范围内变化，优选情况下，相对于100 重量份的聚醋酸乙烯酯，双酚A的含量可以为0. 1-3重量份，乳化剂的含量可以为1. 5-30 重量份，有机硅消泡剂的含量可以为〇. 3-2重量份，水的含量可以为50-200重量份。各组 分含量在上述范围的防自燃组合物可以对煤炭和/或煤矸石颗粒起到团聚和覆盖的作用， 防止其中的水分蒸发形成孔隙，从而抑制空气在孔隙中流通而引起自燃。
[0021] 根据本发明的防自燃组合物，为了进一步提高上述防自燃组合物防止煤炭和煤 矸石自燃的效果，优选情况下，相对于1〇〇重量份的聚醋酸乙烯酯，双酚A的含量可以为 0. 15-1. 5重量份，乳化剂的含量可以为5-20重量份，有机硅消泡剂的含量可以为0. 4-1重 量份，水的含量可以为100-150重量份。
[0022] 根据本发明的防自燃组合物，其中，双酚A的含义为本领域技术人员所熟知，化学 名称为2, 2-二（4-羟基苯基）丙烷。
[0023] 本发明的防自燃组合物，其中，有机硅消泡剂的含义为本领域技术人员所熟 知，其主要活性成分为在室温下能保持液态的线状聚硅氧烷（英文名：Polysiloxane， Silicones)(又称硅油），其中，聚硅氧烷的类型没有特别的要求，可以为聚二甲基硅氧烷、 氟硅氧烷、乙二醇硅氧烷或聚醚改性有机硅中的一种或几种，例如可以为道康宁公司的 AFE-1410、AFE-1520、AFE-0050和DC65中的一种或几种。有机硅消泡剂应用于上述防自燃 组合物可以有效地破除已经生成的泡沫，而且可以显著地抑制泡沫，防止泡沫的生成。
[0024] 根据本发明的防自燃组合物，其中，乳化剂的含义为本领域技术人员所熟知，其选 择的种类没有特别的要求，可以为选自十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇和0P-10中的一种或几 种。应用所述乳化剂可以使上述防自燃组合物形成均匀稳定的分散体系。
[0025] 其中，0P-10的含义为本领域技术人员所熟知，成分为烷基酚聚氧乙烯醚，含量为 大于99重量％，例如为德国汉姆公司的0P-10。
[0026] 根据本发明的防自燃组合物，其中，聚醋酸乙烯酯和聚乙烯醇的分子量可以在很 大范围内变化，优选情况下，聚醋酸乙烯酯的分子量为2万-20万，可以为任何商购得到的 聚醋酸乙烯酯乳液，固含量为30-60重量％，例如邯郸市益联化工有限公司的双益聚醋酸 乙稀酯，固含量大于35重量％。
[0027] 根据本发明