1.本发明涉及一种抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂，本发明还涉及该种抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂的制备方法。
背景技术：
2.在矿井、煤化工、火电及冶金工业的制粉和储粉设备中，存在着堆积的煤粉，而煤粉一旦形成粉尘云，就会有不可忽视的爆炸风险。一旦发生爆炸，就会造成人员伤亡及财产损失，严重威胁着煤工业的安全生产。针对煤尘爆炸，爆炸抑制技术是降低爆炸事故后果的有效手段之一，而粉体抑爆剂则是一种综合效果较好的抑爆剂。目前，在煤工业中，往往通过撒播岩石粉来起到抑爆作用，但是岩石粉抑爆效果并不是很理想。因此，有必要开发一种新型复合抑爆剂。
3.cn102562123a公开了一种矿井高爆煤尘抑制剂，其是由
氢氧化铝、硅藻土、聚磷酸铵制备而成，制备方法是通过将所有原料粉碎混合而成，使用其制备得到的抑爆剂，抑爆剂与煤尘最低按照0.25:1添加，即可完全抑制爆炸生成。
4.cn106089288a公开了一种吸热改性磷酸二氢钾抑爆剂的制备方法，其通过将海藻酸钠与液体石蜡复配，通过均质后将其有效包覆至抑爆剂表面，形成可吸热熔融的微球结构，在爆炸物放热加剧时，有效的吸热熔融并有效抑爆，阻止爆炸性物质因突然放热导致的爆炸性事故的方法，该方法制备得到的吸热改性磷酸二氢钾抑爆剂最高可耐温度可达285～300℃。
技术实现要素：
5.针对上述问题，本发明的第一目的在于提供另一种煤层抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂，第二目的在于提供该种抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂的制备方法。可以有效地吸收煤尘爆炸中的热量，中断爆炸反应化学链，可以包覆在煤尘表面使得煤尘浓度降低，并且可以隔绝煤尘和空气的接触，从而通过多种协同效应使得爆炸难以发生，原材料易得。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂，其特征在于，由重量分数的以下原材料制成：三聚氰胺聚磷酸盐15.6-40份、粉煤灰20.6-46.7份、磷酸二氢铵3-23.2份、硅酸钙5-11.5份、蒙脱石3.3-20 份。
7.在煤尘爆炸发生时，将抑制煤尘爆炸的粉体抑爆剂喷出，当爆炸燃烧火焰与复合抑爆剂相遇后，三聚氰胺聚磷酸盐首先分解，初始分解路径如下：
8.hn2+ho
→
n2+h2o
9.h+ho
→
h2o
10.hn2+hn2o
→
n2+n2+h2o
11.hn2o+h
→
n2+h2o
12.chn2+ho
→
h2o+cn213.ch2n2o+h
→
chn2+h2o
14.ho+cho2→
h2o+co215.n2+h2n+ho
→
h2o+hn316.hn5→
n2+hn317.hn7→
n2+n2+hn318.从分解路径可以看出三聚氰胺聚磷酸盐首先分解出h2o、co2和n2，h2o吸收高温区的热量变成气态水，能有效地减小化学反应区温度，从而减慢煤粉进一步燃烧分解，产生的co2和n2是惰性气体，可以隔绝空气，减小氧气浓度，使煤粉燃烧反应变慢。随着温度升高，三聚氰胺聚磷酸盐会进一步的反应，与氧气和煤粉分解出的ho
·
和h
·
等自由基结合形成不易燃烧的惰性物质，从而达到阻燃目的。
19.o2+n
→
no220.o2+cn2→
cn2o221.chn2+o2→
chn2o222.o2+n4→
n2+n2o223.hn4+o2→
2n2+ho224.hn2o+h
→
n2+h2o
25.n2+h+o
→
hn2o
26.ho2+h
→
h2o227.hn4+ho
→
n2+n2+h2o
28.n2+h2o3p+ho
→
h3n2o4p
29.同时三聚氰胺聚磷酸盐受高温分解还会产生诸多热稳定性好的固态物质，可以附着在煤粉上，吸收外界热量，隔绝外部空气，对未燃烧煤粉起到保护作用，使得煤粉燃烧不完全。从上述三聚氰胺聚磷酸盐分解过程来看，可以发现该物质具有多种反应过程，其反应过程的复杂性能够非常高效地吸收煤粉燃烧的热量、自由基和空气中的氧气，反应生成的固态惰性耐高温物质能够附着在未燃烧煤粉表面再次起到保护作用，所以该物质阻燃效率高。
30.n2+h2no2p
→
hpo+hn3o
31.h6o7p2+o+n2o
→
hpo+3ho+h2n2o5p
32.hn2+h2no+h3o6p2→
h2n2o+h3no2+hpo+o3p
33.粉煤灰中的金属氢氧化物在高温作用下会分解成水和惰性金属氧化物，惰性金属氧化物会附着在未燃煤粉上阻断空气，隔绝热量。硅酸钙高温分解的液态水吸收爆炸时产生的热量蒸发成水蒸气，还会使得煤尘颗粒团聚，团聚后的煤尘颗粒在重力的作用下会迅速沉降，使得空气中的煤尘浓度得到有效降低，并且水蒸气的产生可使煤尘爆炸下限浓度(mec)上升，最终使得空气中煤尘浓度降低到煤尘爆炸下限浓度(mec)以下，使得煤尘爆炸终止。
34.本发明中的复合抑爆剂中的硅酸钙具有良好的流动性，可以防止复合抑爆剂结块，蒙脱石能防止复合抑爆剂受潮，凝结。
35.本发明中的复合抑爆剂中的各个组分协同作用，一方面可以有效地吸收煤尘爆炸中的热量，中断爆炸反应化学链，另一方面可以包覆在煤尘表面使得煤尘浓度降低，并且可以隔绝煤尘和空气的接触，从而通过多种协同效应使得爆炸难以发生。
36.所涉及的主要化学反应方程如下：
37.hn2+ho
→
n2+h2o
38.h+ho
→
h2o
39.hn2+hn2o
→
n2+n2+h2o
40.hn2o+h
→
n2+h2o
41.chn2+ho
→
h2o+cn242.ch2n2o+h
→
chn2+h2o
43.ho+cho2→
h2o+co244.n2+h2n+ho
→
h2o+hn345.hn5→
n2+hn346.hn7→
n2+n2+hn347.o2+n
→
no248.o2+cn2→
cn2o249.chn2+o2→
chn2o250.o2+n4→
n2+n2o251.hn4+o2→
2n2+ho252.hn2o+h
→
n2+h2o
53.n2+h+o
→
hn2o
54.ho2+h
→
h2o255.hn4+ho
→
n2+n2+h2o
56.n2+h2o3p+ho
→
h3n2o4p
57.n2+h2no2p
→
hpo+hn3o
58.h6o7p2+o+n2o
→
hpo+3ho+h2n2o5p
59.hn2+h2no+h3o6p2→
h2n2o+h3no2+hpo+o3p
60.优选的，由重量分数的以下组分组成：三聚氰胺聚磷酸盐15.6-20.8份、粉煤灰20.6-28.3份、磷酸二氢铵17.4-23.2份、硅酸钙8.5-11.5份、蒙脱石 9.6-14.4份。
61.上述方案中：所述三聚氰胺聚磷酸盐、粉煤灰、磷酸二氢铵、硅酸钙、蒙脱石粒径均小于75μm。
62.本发明的第二目的是这样实现的:一种所述抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂的制备方法，其特征在于，按照如下方法制备：
63.1)将三聚氰胺聚磷酸盐、粉煤灰、磷酸二氢铵、硅酸钙、蒙脱石放入粉碎机中将其粉碎，使用200目的筛子将粉碎后的材料过筛，分别收集筛过的粉体；
64.2)称量粉体放入干粉搅拌机中搅拌，得到混合均匀的复合抑爆剂；
65.3)将复合抑爆剂放置电热恒温真空干燥箱干燥得到产品。
66.步骤1)中，粉碎时间不小于30min。
67.步骤2)中，搅拌时间为20-30min。
68.上述方案中：干燥采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度50℃，干燥时间 12h。
69.与现有技术相比，本发明的有益效果为：具有抑爆效果好、抑爆效率高和环保绿色的特点。尤其适用于抑制煤矿井下煤尘的爆炸。组成所述抑制煤尘爆炸的粉体抑爆剂的各
种材料分别从不同的抑爆机理发挥作用，各种材料协同作用，在多种综合作用下最终达到抑爆的目的，而粉煤灰在煤炭工业生产中会大量产生，对环境产生污染，加入复合抑爆剂中能二次利用，更加环保。
具体实施方式
70.下面通过实施例，对本发明作进一步说明：
71.实施例1-3
72.抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂由三聚氰胺聚磷酸盐、粉煤灰、磷酸二氢铵、硅酸钙、蒙脱石制成。
73.各组分的重量分数见表1
[0074][0075]
三聚氰胺聚磷酸盐、粉煤灰、磷酸二氢铵、硅酸钙、蒙脱石粒径均小于75μm。
[0076]
按照如下方法制备：
[0077]
1)将三聚氰胺聚磷酸盐、粉煤灰、磷酸二氢铵、硅酸钙、蒙脱石放入粉碎机中将其粉碎，粉碎时间不小于30min。使用200目的筛子将粉碎后的材料过筛，分别收集筛过的粉体。
[0078]
2)称量粉体放入干粉搅拌机中搅拌，搅拌时间为20-30min，得到混合均匀的复合抑爆剂。
[0079]
3)将复合抑爆剂放置电热恒温真空干燥箱干燥得到产品。干燥温度50℃，干燥时间12h。
[0080]
取三种煤样，将实施例1-6与对比例进行抑爆实验，得出最低抑爆量如表2 表2
[0081]
[0082]
从表2可以看出，本发明相较于岩石粉，其抑爆所需最低用量几乎减少一半。
[0083]
本发明不局限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。技术特征：
1.一种抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂，其特征在于，由重量分数的以下原材料制成：三聚氰胺聚磷酸盐15.6-40份、粉煤灰20.6-46.7份、磷酸二氢铵3-23.2份、硅酸钙5-11.5份、蒙脱石3.3-20份。2.根据权利要求1所述抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂，其特征在于，由重量分数的以下组分组成：三聚氰胺聚磷酸盐15.6-20.8份、粉煤灰20.6-28.3份、磷酸二氢铵17.4-23.2份、硅酸钙8.5-11.5份、蒙脱石9.6-14.4份。3.根据权利要求1或2所述抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂，其特征在于：所述三聚氰胺聚磷酸盐、粉煤灰、磷酸二氢铵、硅酸钙、蒙脱石粒径均小于75μm。4.一种权利要求1-3任一项所述抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂的制备方法，其特征在于，按照如下方法制备：1)将三聚氰胺聚磷酸盐、粉煤灰、磷酸二氢铵、硅酸钙、蒙脱石放入粉碎机中将其粉碎，使用200目的筛子将粉碎后的材料过筛，分别收集筛过的粉体；2)称量粉体放入干粉搅拌机中搅拌，得到混合均匀的复合抑爆剂；3)将复合抑爆剂放置电热恒温真空干燥箱干燥得到产品。5.根据权利要求4所述抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中，粉碎时间不小于30min。6.根据权利要求5所述抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂的制备方法，其特征在于：步骤2)中，搅拌时间为20-30min。7.根据权利要求6所述抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂的制备方法，其特征在于：干燥温度50℃，干燥时间12h。
技术总结
本发明公开了一种抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂及其制备方法，由重量分数的以下原材料制成：三聚氰胺聚磷酸盐15.6-40份、粉煤灰20.6-46.7份、磷酸二氢铵3-23.2份、硅酸钙5-11.5份、蒙脱石3.3-20份。具有抑爆效果好、抑爆效率高和环保绿色的特点。尤其适用于抑制煤矿井下煤尘的爆炸。组成所述抑制煤尘爆炸的粉体抑爆剂的各种材料分别从不同的抑爆机理发挥作用，各种材料协同作用，在多种综合作用下最终达到抑爆的目的，而粉煤灰在煤炭工业生产中会大量产生，对环境产生污染，加入复合抑爆剂中能二次利用，更加环保。更加环保。
技术研发人员：张云 杨振欣 曹卫国 张欣 赵越 耿爽 吴豪 王冰 张婷 刘润青
受保护的技术使用者：中北大学
技术研发日：2022.11.23
技术公布日：2023/4/5
声明：
“抑制煤尘爆炸的复合抑爆剂及其制备方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中北大学
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2024年05月24日 ~ 26日 
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