一种钢渣基矿用防灭火凝胶材料及其制备方法

本发明涉及防火及灭火材料，尤其涉及一种钢渣基矿用防灭火凝胶材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着经济的发展，保护环境、节能减排以及资源的可持续利用等成为解决资源、环境问题的基本措施。钢渣是在钢铁生产中大量产生的一种工业固体废弃物。钢渣的堆积不仅破坏大量土地和植被，其中的有害物质还会污染土壤和水源。目前钢渣的利用率相对较低，钢渣的综合利用是一项亟待解决的问题。

2、煤炭是我国的主要能源，在工业生产中占有重要地位。煤炭矿山采空区火灾是威胁矿山安全的主要灾害，需要重点预防和控制，以保证企业工人的生命安全和国家能源安全。凝胶防灭火技术因对采空区遗煤隔氧降温作用显著而被广泛应用，其核心是防灭火凝胶，它是一种具有三维结构的聚合物，是溶胶失去流动性后，在三维网状结构的空隙中充满液体的非流动半固态分散体系。防灭火凝胶一方面能够覆盖煤体，充填、封堵煤体孔隙，进而隔绝氧气；另一方面防灭火凝胶还具有良好的保水性，能在高温下长期冷却火区，在煤体自身发热时吸收煤体表面的热量，降低煤体温度。防灭火凝胶材料中应用最广的是无机硅酸凝胶，是一种由水玻璃作为基料、碳酸氢铵作为促凝剂，经过一系列物理化学变化后形成的胶凝材料。鉴于钢渣综合利用问题以及矿山防灭火问题，研究一种变废为宝、性能优越、经济环保的吸附材料具有很高的实际意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种钢渣基矿用防灭火凝胶材料及其制备方法，解决现有技术中矿用防灭火凝胶材料性能差以及钢渣的利用率低的技术问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种钢渣基矿用防灭火凝胶材料的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将钢渣、硅灰、al2o3混合，得到固体混合料；

5、(2)将步骤(1)所得固体混合料、碱激发剂和水混合后反应得到浆料；

6、(3)在步骤(2)所得浆料中加入促凝剂，反应后倒入模具，静置成胶，得到钢渣基矿用防灭火凝胶材料。

7、进一步的，所述步骤(1)中，钢渣与硅灰的质量比为10:1～5，钢渣与al2o3的质量比为10:1.5～6。

8、进一步的，所述步骤(2)中，碱激发剂为模数为1.5～2的水玻璃。

9、进一步的，所述步骤(2)中，碱激发剂的质量为固体混合料的15～20wt％，水的添加量为固体混合料的100～200wt％。

10、进一步的，所述步骤(2)中，反应在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为300～500r/min，搅拌的时间为10～20min。

11、进一步的，所述步骤(3)中，促凝剂为nahco3，促凝剂的添加量为固体混合料的10～15wt％。

12、进一步的，所述步骤(3)中，反应在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为350～500r/min，搅拌的时间为10～20s。

13、本发明提供了一种钢渣基矿用防灭火凝胶材料。

14、本发明的有益效果：

15、本发明制备的高效矿用防灭火凝胶材料在100℃9h下的保水率为30～32％，7d抗压强度为0.14～0.18mpa，28d抗压强度为0.4～1.52mpa，具有高保水性、高强度、高热稳定性等优异性能，可以有效的防治矿山火灾。

16、本发明制备高效矿用防灭火凝胶材料的工艺过程，使得钢渣实际用量超过50％时仍具备良好的物理性能，使其在长时间使用时保持较高的抗压强度，不易失水开裂。

17、本发明所用主要原料为钢渣、硅灰等工业废弃物，有效地对废弃物进行再利用，具有很高的经济意义，并能够保护环境，且制备工艺过程操作简单，使用过程无废弃物排放，有效的将钢渣等废弃物制备为高效的防灭火材料，用于抑制煤自燃和扑灭火灾，使得钢渣高附加值利用的同时，实现“变废为宝、以废治废”。

技术特征：

1.一种钢渣基矿用防灭火凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述钢渣基防灭火凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，钢渣与硅灰的质量比为10:1～5，钢渣与al2o3的质量比为10:1.5～6。

3.根据权利要求1或2所述钢渣基矿用防灭火凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，碱激发剂为模数为1.5～2的水玻璃。

4.根据权利要求3所述钢渣基防灭火凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，碱激发剂的质量为固体混合料的15～20wt％，水的添加量为固体混合料的100～200wt％。

5.根据权利要求1或2或4所述钢渣基矿用防灭火凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，反应在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为300～500r/min，搅拌的时间为10～20min。

6.根据权利要求5所述钢渣基矿用防灭火凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，促凝剂为nahco3，促凝剂的添加量为固体混合料的10～15wt％。

7.根据权利要求1或6所述钢渣基矿用防灭火凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，反应在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为350～500r/min，搅拌的时间为10～20s。

8.权利要求1～7任一项所述钢渣基矿用防灭火凝胶材料的制备方法制备得到的钢渣基矿用防灭火凝胶材料。

技术总结本发明提供了一种钢渣基矿用防灭火凝胶材料及其制备方法，属于防火及灭火材料技术领域。本发明所述凝胶材料的制备方法包括：混料，注浆，成胶，脱模。所得凝胶材料具有高强度、高保水率等优异性能；本发明的制备工艺过程操作简单，灭火过程中无废弃物排放，有效的将钢渣等废弃物制备为高效的防灭火材料，用于矿山防灭火。使得钢渣高附加值利用的同时，实现“变废为宝、以废治废”。技术研发人员：李晔,李倓,赵恒泽,齐艺裴受保护的技术使用者：华北理工大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1