礦用凝膠防滅火材料
煤炭是全球最重要燃料之一,全球27.2%的能源需求來自煤炭,而我國的一次能源消耗中,煤炭占據總能源消耗量的58.2%。由于煤炭的特殊性質,其極易在開采、存放和運輸等過程中發生自燃。目前全國大中型煤礦中存在嚴重自然發火災害的占70%以上,全國煤炭自燃面積超過700平方公里,每年損失近2億噸煤。煤炭自燃所導致的環境污染、人員傷亡、財產損失等各類災害一直是煤炭領域面臨的一個難題。
傳統的礦用防滅火材料和方法主要有:惰性氣體防滅火、灌漿防滅火、物理阻化劑(銨鹽和氯鹽等)防滅火、化學阻化劑(高錳酸鉀、磷酸二胺等)防滅火、凝膠防滅火、泡沫防滅火等。其中凝膠防滅火技術以其阻化性能好、含水量高、適用范圍廣等優點而被廣泛應用。
傳統凝膠防滅火技術一般采用先制膠、再輸送應用的方式,依靠膠體自身的流動性來包裹煤塊,封堵煤塊之間的縫隙,以實現氧氣的隔絕。但是傳統凝膠防滅火技術存在以下缺點:(1)流動性不強,容易附著及腐蝕輸送管壁;(2)預先制備的凝膠聚合物具有較大的分子尺寸,較難滲透入煤體孔隙,隔絕氧氣能力弱,尤其是對采面、煤柱以及采空區頂板高處的滅火作用不明顯;(3)傳統凝膠材料的固化時間難以操控,且固化后多以塊狀形態存在,凝膠易失水龜裂、脫落,造成煤體二次接觸氧氣復燃的概率增大;(4)傳統凝膠材料需要促凝劑等輔助添加成分,制作成本相對較高,成分配比復雜,生產工藝要求高;(5)部分凝膠制作材料本身或者遇高溫生成的產物對環境造成污染,環保性差;(6)傳統無機硅酸凝膠固化時間快、固結體較脆,而有機凝膠強度不夠,腐蝕性強,防滅火效果差。
徐州吉安研發的普瑞特防滅火技術集凝膠、黃泥灌漿、三相泡沫、氮氣和阻化劑的防滅火優點于一體,特別是繼承了泡沫的擴散性能和凝膠良好的固水特性。一方面,水漿生成泡沫之后,緩慢形成凝膠,能把大量的水固結在凝膠體內,避免了漿液中大量水流失或者潰漿的缺點,大幅度提高了漿水在采空區里的滯留率;另一方面,形成的凝膠能以泡沫為載體對采空區的高、中、低位火源或浮煤大范圍全方位的覆蓋,且能固結90%以上水分并形成凝膠層,防火時能持久保持煤體濕潤并隔絕氧氣,滅火時能長久地吸熱降溫,防止火區復燃。