一种高效干水灭火材料

技术领域

本发明涉及一种高效干水灭火材料的制备方法，属于灭火材料技术领域。

背景技术

矿井火灾是矿井主要灾害之一，严重威胁着井下人员安全及高效开采。数据显示，由煤自燃引发的火灾事故占矿井火灾事故总数的90％以上。现有灭火材料如惰性气体、泡沫均有相应缺点：注惰性气体容易泄露，针对高热容煤体，降温效果并不好；泡沫属于不稳定体系，容易破裂失水，失去灭火效果。对比之下，干水在低温情况下依靠丰富的水分来抑制煤温上升，高温时改性剂氢氧化铝吸热分解出氧化铝和水分子，同时干水具备稳定的覆盖作用，水蒸气还能稀释氧气。因此研制出一种绿色高效的干水阻化剂对节能减排、保障安全具有重要意义。

干水是以疏水的纳米气相SiO

1968年，由Schutte dieter首次提出，但仅提供了制备方法，尚未为其命名。1977年，Allen等人正式在专利中将这种物质命名为“干水(Dry water)”。

干水的改性即通过一些物理或者化学手段，以改变干水的结构强度来提高稳定性、分散性及灭火效能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效干水灭火材料的制备方法及其作为矿用灭火材料的应用，其制备得到的干水材料具有良好的流动性与分散性，含水量高，作为矿用灭火材料时灭火性能好。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种高效干水灭火材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)取气相二氧化硅AEROSIL R812S与水混合后置于高速搅拌器中搅拌，然后静置20～30min，即得普通干水材料。

(2)向普通干水材料中加入纳米氢氧化铝(nano-ATH)作为化学改性剂，制得改性干水粉体。

按上述方案，步骤(1)中气相二氧化硅AEROSIL R812S的BET表面积为220±25m

按上述方案，步骤(1)中气相二氧化硅AEROSIL R812S是由AEROSIL 300经HMDS(六甲基二硅氮烷)处理后的疏水性SiO2，它具有憎水性且不能在水中分散。

按上述方案，步骤(1)中气相二氧化硅AEROSIL R812S与水的质量比为(1-6)：50。

按上述方案，步骤(2)中搅拌条件为：在23000r/min搅拌速率下搅拌5～30s。

按上述方案，步骤(2)中纳米氢氧化铝(nano-ATH)的浓度为0～2％。

提供一种矿用灭火材料，该灭火材料为上述制备方法制备得到的高效干水灭火材料。

附图说明

图1为实施例1制备的改性干水粉体的直观图，图2为实施例1制备的改性干水粉体的微观图。

具体实施方式

下面具体实施例来对本发明作进一步地描述。

实施例1

(1)称取100g水和2g粒径为7nm的气相二氧化硅AEROSIL R812S，将二者混合置于高速搅拌器中，设置转速为23000r/min，搅拌5s；搅拌停止后，静置30min，即得到普通干水材料。

(2)向普通干水材料中加入0.5％的氢氧化铝溶液，制得改性干水粉体。

测得该改性干水粉体松密度为0.403g/mL，休止角为36.25°，小于40°，说明流动性可以满足生产需求。

保湿性能测试：取50g改性干水粉体放在室内干燥通风处，在第七天质量剩余33.30g，失水率为33.40％，具有较强的保湿性。

灭火性测试：使用自制的灭火实验装置，对普通水基泡沫、氯化镁溶液及该改性干水粉体进行灭火实验，评价其灭火性能。所用燃料为煤，燃烧600s待温度稳定后开始灭火。结果表明，加入材料1200s后，普通水基泡沫使表面降温77.58％，氯化镁溶液降温幅度85.33％，450s后温度才降至极点，而该改性干水粉体降温幅度为89.75％，仅需300s，就使温度降至极点，且无复燃现象。

实施例2

(1)称取100g水和6g粒径为7nm的气相二氧化硅AEROSIL R812S，将二者混合置于高速搅拌器中，设置转速为23000r/min，搅拌15s；搅拌停止后，静置30min，即得到普通干水材料。

(2)向普通干水材料中加入1％的氢氧化铝溶液，制得改性干水粉体。

测得该改性干水粉体松密度为0.403g/mL，休止角为35.83°，小于40°，说明流动性可以满足生产需求。

保湿性能测试：取50g改性干水粉体放在室内干燥通风处，在第七天质量剩余34.15g，失水率为31.70％，具有较强的保湿性。

灭火性测试：灭火测试过程参照实施例1，结果表明，普通水基泡沫降温幅度77.58％，氯化镁溶液降温幅度85.33％，改性干水粉体降温幅度90.76％。

实施例3

(1)称取100g水和10g粒径为7nm的气相二氧化硅AEROSIL R812S，将二者混合置于高速搅拌器中，设置转速为23000r/min，搅拌25s；搅拌停止后，静置30min，即得到普通干水材料。

(2)向普通干水材料中加入1.5％的氢氧化铝溶液，制得改性干水粉体。

测得该改性干水粉体松密度为0.403g/mL，休止角为34.99°，小于40°，说明流动性可以满足生产需求。

保湿性能测试：取50g改性干水粉体放在室内干燥通风处，在第七天质量剩余35.20g，失水率为29.60％，具有较强的保湿性。

灭火性测试：灭火测试过程参照实施例1，结果表明，普通水基泡沫降温幅度77.58％，氯化镁溶液降温幅度85.33％，改性干水粉体降温幅度92.55％。