复合胶体防灭火材料的性能研究

据统计,目前现有煤矿中,存在煤层自燃发火危险的煤矿占有总数的50百分号以上,从而很容易引起煤矿火灾的发生,严重影响了煤矿企业的可持续发展。虽然煤矿企业的管理人员对此采取了诸多治理措施,在抑制煤层自燃火灾中也起到了重要的作用,但是由于目前煤矿生产管理仍然论文网存在一些有待解决的问题。

因此,这些技术的开展也存在一定的局限性。复合胶体防灭火材料的选用,不仅在很大程度上减少了火灾发生的次数,而且为企业的发展也起到了至关重要的推动作用。

1复合胶体防灭火原理

复合胶体主要是由基料与微量复合剂及微量促凝剂制成的。其中,发挥作用最大的就是基料,其具有吸水体积膨胀的功能,能够对大量的水分子进行控制,从而大大提高水的灭火性能,提升复合胶体的防灭火性能。

通常来说,复合胶体防灭火原理可以从以下4个方面进行分析:

1。1复合胶体对煤体孔隙。裂隙的充填

由于复合胶体是一种介于固体和液体之间的材料,因此,其自身便存在一种可以灭火的优点。同时,在胶体处于初始状态下的时候,其本身具有一定的可流动性,可以渗透到各种煤体的孔隙和裂隙当中,继而随着时间的推移慢慢固化,固化之后的液体随着流动性的消失,便可对煤体中存在的空隙和裂隙进行填充,产生堵塞漏风。隔绝氧气的特性,从而起到阻止煤氧接触和惰化煤体表面的作用。其次,由于胶体与煤体之间存在较大的作用力,从而导致二者之间存在的界面降低,因而粘附力较强,能够在一定程度上起到隔绝着火物体与氧气接触和提高冷却吸热效果。

1。2复合胶体与煤体之间的机械键合

由于不同胶体的胶凝时间不同,因此,在对复合胶体的材料进行选择的时候,都必须要结合实际的使用条件。一般来说,矿井灭火对胶体凝胶时间的要求在几十秒到10分钟之间。当流入煤体孔隙和裂隙中的胶体固化之后,就会产生相应的机械键合,这是存在于煤和胶体接触面上的一种普遍现象,这种现象会导致二者之间存在很强的结合力,使其难以分开。除此之外,复合胶体与煤体之间的机械键合还能够起到增加导热和阻止煤氧化放热的作用。

1。3复合胶体对煤体的阻化作用

目前,煤层自燃发火的危险已经成为了煤矿企业发展过程中所面临的一项重要问题。据分析,煤层自燃发火的过程主要是因为煤氧化放热而引起的煤体温度升高,促使反应加速,从而导致煤层着火的现象发生。而复合胶体具有阻化性,能够消除自由基,此外,胶体中还含有多种离子和分子,一些结构是亲电试剂,它们能够与煤表面提供的电子活性结构发生化学吸附,形成络合物,使煤表面更加稳定,从而使表面活性结构失去活性,使煤氧化吸附和化学反应减少从而有效地降低煤氧复合氧化的速度,阻止煤自燃的现象发生。

1。4复合胶体对煤体的吸热降温作用

一般来说,胶体自身均存在一定程度的固水性,能够使一定量的水固定在胶体网状结构骨架中,从而使其失去原有的流动性。正因为胶体自身存在这种特定,才能充分发挥其灭火的优点,而且还能够有效弥补由于水流动性较强和工作面顶部等因素引起的灭火效果不理想的问题。

此外,由于胶体内所含的水分比较大,当其温度升高的时候,其本身能够吸取大量的热能,从而导致周围环境的温度有所下降,从而很大程度上降低了火灾发生的概率。

2复合胶体的阻化性能实验

在进行复合胶体的阻化性能实验之前,实验人员应该充分分析在不同温度下,几种有机材料性能所产生的变化,通过分析的结果对实验的内容进行详细设计。这里的材料主要指的是复合胶体和水,而相应的变化主要是指二者在高温环境下自身温度的变化和失水情况。对这两种材料性能变化的分析,工作人员可以通过实验的方式来完成,在得出相应的结果之后,再开始着手进行复合胶体的阻化性能实验。

一般来说,对于复合胶体的阻化性能实验的整体设计过程如下所示:

2。1试验设计

在对复合胶体的阻化性能实验进行设计的时候,要对煤层自燃现象进行分析,考虑到在自燃过程中,唯一不可缺少的就是对氧气的需要。因此,在对实验进行设计的时候,就应该将此项问题作为重点来考虑,通过对不同阻化剂对氧气的阻缓效果进行考察,从而选择合适的阻化剂。本实验主要选用复合胶体和无机阻化剂氯化镁阻化剂来完成实验操作,在实际操作过程中,比较二者在同等条件下与氧气反应所放出CO的体积分数,一般来说,放出CO的体积分数越大,就说明该阻化剂对氧气的阻缓效果就越差,反之则说明其阻化剂具有较好的阻缓效果。本实验主要采用的是程序升温实验系统来对复合胶体和氯化镁抑制煤炭氧化自燃性能进行研究。为了能够确保实验的效果能够达到预期的目标,在进行具体操作之前,应该根据实验的具体需求和特点来对实验中所采取的程序升温实验装置进行必要的完善与优化,实验具体设计如图1所示:

图1实验装置设计效果图

图中数字1-9分别代表的是空气瓶。减压阀。玻璃转子流量计。程序升温控制箱。进气预热紫铜管。煤样罐。出气紫铜管。热电偶温度测量仪以及气袋。

2。2试验结果

通过对上述实验进行分析,得出的各种材料处理过的烘样CO体积分数随温度的变化效果如图2所示:

图2烘样CO体积分数岁温度的变化

从图中我们可以看出,随着煤体温度的不断升高,每组试样所产生CO的体积分数也会随之产生变化。通过比较我们可以看出,各个曲线几乎全部处于原样曲线之下,这就说明阻化剂的存在使得煤氧化反应产生CO的量比未添加阻化剂的条件下减少。而且从图中可以看到,复合胶体和氯化镁(20)均表现出很好的阻化效果,尤其在煤温升到120℃以后,基本抑制住了CO的产生。对比图2中曲线可以看出,原样实验曲线是非常高的,特别是在100℃以上阶段,这一趋势极其明显。说明随温度升高,CO随温度产生率是不断增加的。添加阻化剂后的试验曲线,相应温度下这一比值均低于原样,特别是在100℃以上阶段,其值是远低于原样的相应值的,复合胶体和氯化镁(20)均表现出很好的阻化效果。

3结语

综上所述,通过对复合胶体的阻化性实验分析,我们能够看出,复合胶体防灭火技术能够大大提高水的灭火性能,从而是其具有良好的防灭火性能。随着煤矿企业发展脚步的不断加快,对煤层自燃火灾的控制也必然会得到相关人员的高度重视,为了能够更好的将复合胶体防灭火技术在煤矿企业发展过程中的作用充分发挥出来,工作人员在未来的时间里,应该不断对此技术进行更新与完善,使其能够为我们煤矿企业的可持续发展起到更好的推动作用。

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