本發(fā)明涉及發(fā)熱和產(chǎn)氣材料領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種適用于二氧化碳開(kāi)采器加熱器的清潔高效產(chǎn)熱產(chǎn)氣劑及其制造方法。

背景技術(shù)：

二氧化碳開(kāi)采器是由一個(gè)高強(qiáng)度可以重復(fù)充填液態(tài)二氧化碳的金屬管、加熱器（發(fā)熱裝置）、充填機(jī)構(gòu)和定壓泄能機(jī)構(gòu)等組成。將開(kāi)采器置于煤體鉆孔內(nèi)，使用發(fā)爆器啟動(dòng)加熱器，為內(nèi)部的液體二氧化碳加熱增壓，管道中壓力持續(xù)增大壓迫定壓泄能機(jī)構(gòu)，使其中的定壓泄能片破裂，釋放出體積擴(kuò)大600倍、壓力超過(guò)百兆帕的二氧化碳?xì)怏w，進(jìn)行爆破落煤。該爆破方式有效避免了因放炮產(chǎn)生明火而引起瓦斯燃燒或爆炸事故，尤其適用于高瓦斯及煤與瓦斯突出的礦井爆破落煤，有利于煤礦安全生產(chǎn)。

2007年淮北煤礦與cardox公司合作開(kāi)展了二氧化碳開(kāi)采器的試用試驗(yàn)，開(kāi)采器表現(xiàn)出了良好安全性能和爆破效果。但二氧化碳開(kāi)采器中加熱器（發(fā)熱裝置）為一次性使用產(chǎn)品，主要依賴進(jìn)口，成本較高，限制了其在煤礦全面推廣和應(yīng)用。開(kāi)發(fā)低成本國(guó)產(chǎn)發(fā)熱裝置，降低使用成本顯得尤為迫切。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決的問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種安全穩(wěn)定、產(chǎn)熱高、產(chǎn)氣率高、氣體成份清潔、殘?jiān)偾覠o(wú)毒無(wú)害、性價(jià)比高的清潔產(chǎn)熱產(chǎn)氣劑，適用于二氧化碳開(kāi)采器加熱器（發(fā)熱裝置）。

本發(fā)明還提供了上述清潔產(chǎn)熱產(chǎn)氣劑的制造方法。

本發(fā)明還提供了上述清潔產(chǎn)熱產(chǎn)氣劑的使用方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種清潔高效產(chǎn)熱產(chǎn)氣劑，其特征在于包括下列質(zhì)量百分比組份：

燃 料：30%~50%，

氧化劑：50%~70%，

催化劑：0~2%，

工藝助劑：0~2%。

本發(fā)明的優(yōu)選配方為：

燃 料：30%~45%，

氧化劑：55%~70%，

催化劑：0~2%，

工藝助劑：0~1.5%。

所述的燃料為硝酸胍。

所述的氧化劑為硝酸銨或改性硝酸銨。

所述的催化劑為氧化銅、或亞鉻酸銅、或高氯酸鉀的一種或組合。

所述的工藝助劑為高嶺土、或粘土、或氮化硅的一種或組合。

本發(fā)明同時(shí)提供了上述清潔產(chǎn)熱產(chǎn)氣劑的制造方法，包括下列步驟：

（1）將經(jīng)過(guò)篩分、干燥后的物料按比例稱量后加入混合機(jī)中，如V型混合機(jī)、多向運(yùn)動(dòng)混合機(jī)、立體混合機(jī)等。

（2）將經(jīng)過(guò)混合的粉料過(guò)20目~80目標(biāo)準(zhǔn)篩，根據(jù)對(duì)藥劑不同啟動(dòng)時(shí)間的要求，藥粉直接裝填使用或壓制成不同厚度和直徑的藥片后使用。

本發(fā)明的一種清潔產(chǎn)熱產(chǎn)氣劑的使用方法為直接將粉狀混合物壓裝入紙管中使用或造粒后裝入紙管中使用。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）本發(fā)明與現(xiàn)常用堿式銅鹽和高氯酸鹽等比較，具有產(chǎn)氣率更高、產(chǎn)氣成分更為潔凈、燃燒后無(wú)殘?jiān)葍?yōu)點(diǎn)，更適用于有人員工作的半封閉環(huán)境。

（2）本發(fā)明中加入對(duì)硝酸銨具有催化作用的金屬化合物，可以調(diào)節(jié)產(chǎn)熱產(chǎn)氣劑的點(diǎn)火性能和燃速。在液體二氧化碳高壓強(qiáng)氛圍內(nèi)，少量催化劑的加入即能很大范圍內(nèi)調(diào)控產(chǎn)熱產(chǎn)氣劑的反應(yīng)速度。與現(xiàn)常規(guī)發(fā)明比較，將金屬化合物用量降至最低。

（3）本發(fā)明中加入的氧化銅和亞鉻酸銅不參與反應(yīng)，燃燒前后不發(fā)生變化，不影響燃?xì)獬煞?；高氯酸鉀除作為催化劑外還起到氧化劑的作用，燃燒后轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)腐蝕、易清洗的KCl，對(duì)產(chǎn)氣成分無(wú)不利影響。

（4）本發(fā)明中加入的不參與反應(yīng)的高嶺土、或粘土、或氮化硅，可增加藥粉的自粘性，使藥劑易于壓片成型。尤其是氮化硅的使用可使藥片表面光潔，防止藥片粘住壓片機(jī)模具，改善脫模性能。

（5）本發(fā)明產(chǎn)熱產(chǎn)氣劑，根據(jù)使用環(huán)境和啟動(dòng)速度的要求，混合均勻的藥粉和壓制成型的藥片都可以用于產(chǎn)熱裝置，適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用形式多樣。

總之，提供了用于二氧化碳開(kāi)采器產(chǎn)熱裝置的清潔產(chǎn)熱產(chǎn)氣劑和制造工藝，制造出的清潔高效產(chǎn)熱產(chǎn)氣劑具有極高的安全性，常壓下極難產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，高壓下可通過(guò)電信號(hào)引發(fā)；安全穩(wěn)定、產(chǎn)熱高、產(chǎn)氣率高、氣體成份清潔、殘?jiān)偾覠o(wú)毒無(wú)害、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明利用硝酸胍作為燃料，硝酸銨作為氧化劑確保了產(chǎn)氣產(chǎn)熱劑潔凈的燃?xì)?、高的產(chǎn)熱和產(chǎn)氣率、高的熱穩(wěn)定性和安全性，常壓下藥劑難以點(diǎn)燃，但高壓下又可劇烈燃燒。金屬化合物的加入改善了點(diǎn)火性能，縮短了點(diǎn)火延遲時(shí)間，從而，保證產(chǎn)氣產(chǎn)熱劑的有效工作?；诒景l(fā)明產(chǎn)氣產(chǎn)熱劑的安全性能高和易于成型，可將其以粉狀形式裝填使用，也可制成多種尺寸藥片、藥球進(jìn)行裝填使用，拓寬了藥劑的使用范圍。

具體實(shí)施方式

下述實(shí)施例是為了更好的說(shuō)明本發(fā)明配方和工藝的實(shí)施效果，但本發(fā)明不僅限于實(shí)施例。以下配比為質(zhì)量百分比。

實(shí)施例1

將42.6%的硝酸胍、1%的氮化硅和56.4%的硝酸銨，依次加入到多向運(yùn)動(dòng)混合機(jī)中，混合0.5小時(shí)，過(guò)篩出物料，獲得分散均勻一致的藥粉。將藥粉直接或壓片機(jī)上壓片后裝入內(nèi)徑為Ф12mm~Ф20mm的紙筒中，加裝點(diǎn)火器、堵頭和銅墊等即可應(yīng)用。

初始?jí)簭?qiáng)設(shè)定為10MPa，爆破壓強(qiáng)設(shè)定為270MPa，計(jì)算藥劑反應(yīng)后生成主要?dú)怏w為（相比原藥劑質(zhì)量）：N₂，39.3%；H₂O，44.2%；CO₂，15.4%；無(wú)有害氣體CO生成，氮氧化物含量低于十萬(wàn)分之二。

實(shí)施例2

將42.1%的硝酸胍、1%的粘土、55.9%的硝酸銨和1%的氧化銅，依次加入到多向運(yùn)動(dòng)混合機(jī)中，混合0.5小時(shí)，過(guò)篩出物料，獲得分散均勻一致的藥粉。將藥粉直接或壓片機(jī)上壓片后裝入內(nèi)徑為Ф12mm~Ф20mm紙筒中，加裝點(diǎn)火器、堵頭和銅墊等即可應(yīng)用。

初始?jí)簭?qiáng)設(shè)定為10MPa，爆破壓強(qiáng)設(shè)定為270MPa，計(jì)算藥劑反應(yīng)后生成主要?dú)怏w為（相比原藥劑質(zhì)量）：N₂，38.9%；H₂O，43.8%；CO₂，15.2%；無(wú)有害氣體CO生成，氮氧化物含量低于十萬(wàn)分之一。

實(shí)施例3

將43.1%的硝酸胍、1%的高嶺土、54.9%的硝酸銨和1%的高氯酸鉀，依次加入到多向運(yùn)動(dòng)混合機(jī)中，混合0.5小時(shí)，過(guò)篩出物料，獲得分散均勻一致的藥粉。將藥粉直接或壓片機(jī)上壓片后裝入內(nèi)徑為Ф12mm~Ф20mm紙筒中，加裝點(diǎn)火器、堵頭和銅墊等即可應(yīng)用。

初始?jí)簭?qiáng)設(shè)定為10MPa，爆破壓強(qiáng)設(shè)定為270MPa，計(jì)算藥劑反應(yīng)后生成主要?dú)怏w為（相比原藥劑質(zhì)量）：N₂，39.0%；H₂O，43.8%；CO₂，15.5%；無(wú)有害氣體CO生成，HCl和氮氧化物含量合計(jì)低于十萬(wàn)分之四。

實(shí)施例4

將41.3%的硝酸胍、1%的粘土和57.7%的改性硝酸銨（5%Ni₂O₃改性），依次加入到多向運(yùn)動(dòng)混合機(jī)中，混合0.5小時(shí)，過(guò)篩出物料，獲得分散均勻一致的藥粉。將藥粉直接或壓片機(jī)上壓片后裝入內(nèi)徑為Ф12mm~Ф20mm紙筒中，加裝點(diǎn)火器、堵頭和銅墊等即可應(yīng)用。

初始?jí)簭?qiáng)設(shè)定為10MPa，爆破壓強(qiáng)設(shè)定為270MPa，計(jì)算藥劑反應(yīng)后生成主要?dú)怏w為（相比原藥劑質(zhì)量）：N₂，38.1%；H₂O，43.0%；CO₂，14.9%；無(wú)有害氣體CO生成，氮氧化物含量低于十萬(wàn)分之一。

實(shí)施例5

將40.9%的硝酸胍、0.5%的粘土、0.5%的氮化硅、57.1%的改性硝酸銨（5% Ni₂O₃改性）和1%的亞鉻酸銅，依次加入到多向運(yùn)動(dòng)混合機(jī)中，混合0.5小時(shí)，過(guò)篩出物料，獲得分散均勻一致的藥粉。將藥粉直接或壓片機(jī)上壓片后裝入內(nèi)徑為Ф12mm~Ф20mm紙筒中，加裝點(diǎn)火器、堵頭和銅墊等即可應(yīng)用。

初始?jí)簭?qiáng)設(shè)定為10MPa，爆破壓強(qiáng)設(shè)定為270MPa，計(jì)算藥劑反應(yīng)后生成主要?dú)怏w為（相比原藥劑質(zhì)量）：N₂，37.8%；H₂O，42.5%；CO₂，14.7%；無(wú)有害氣體CO生成，氮氧化物含量低于十萬(wàn)分之一。

實(shí)施例6

將40%的硝酸胍、0.5%的高嶺土、0.5%的氮化硅和59%的改性硝酸銨（10% Ni₂O₃改性），依次加入到多向運(yùn)動(dòng)混合機(jī)中，混合0.5小時(shí)，過(guò)篩出物料，獲得分散均勻一致的藥粉。將藥粉直接或壓片機(jī)上壓片后裝入內(nèi)徑為Ф12mm~Ф20mm紙筒中，加裝點(diǎn)火器、堵頭和銅墊等即可應(yīng)用。

初始?jí)簭?qiáng)設(shè)定為10MPa，爆破壓強(qiáng)設(shè)定為270MPa，計(jì)算藥劑反應(yīng)后生成主要?dú)怏w為（相比原藥劑質(zhì)量）：N₂，37.0%；H₂O，41.6%；CO₂，14.4%；無(wú)有害氣體CO生成，氮氧化物含量低于十萬(wàn)分之一。

實(shí)施例7

將39.6%的硝酸胍、1%的氮化硅、58.4%的改性硝酸銨（10%Ni₂O₃改性）和1%的氧化銅，依次加入到多向運(yùn)動(dòng)混合機(jī)中，混合0.5小時(shí)，過(guò)篩出物料，獲得分散均勻一致的藥粉。將藥粉直接或壓片機(jī)上壓片后裝入內(nèi)徑為Ф12mm~Ф20mm紙筒中，加裝點(diǎn)火器、堵頭和銅墊等即可應(yīng)用。

初始?jí)簭?qiáng)設(shè)定為10MPa，爆破壓強(qiáng)設(shè)定為270MPa，計(jì)算藥劑反應(yīng)后生成主要?dú)怏w為（相比原藥劑質(zhì)量）：N₂，36.6%；H₂O，41.2%；CO₂，14.3%；無(wú)有害氣體CO生成，氮氧化物含量低于十萬(wàn)分之一。

實(shí)施例8

將43%的硝酸胍和57%的硝酸銨，依次加入到多向運(yùn)動(dòng)混合機(jī)中，混合0.5小時(shí)，過(guò)篩出物料，獲得分散均勻一致的藥粉。將藥粉直接或壓片機(jī)上壓片后裝入內(nèi)徑為Ф12mm~Ф20mm的紙筒中，加裝點(diǎn)火器、堵頭和銅墊等即可應(yīng)用。

初始?jí)簭?qiáng)設(shè)定為10MPa，爆破壓強(qiáng)設(shè)定為270MPa，計(jì)算藥劑反應(yīng)后生成主要?dú)怏w為（相比原藥劑質(zhì)量）：N₂，39.7%；H₂O，44.6%；CO₂，15.2%；無(wú)有害氣體CO生成，氮氧化物含量低于十萬(wàn)分之二。

實(shí)施例9

將40%的硝酸胍、59%的改性硝酸銨（10%Ni₂O₃改性）和1%的氧化銅，依次加入到多向運(yùn)動(dòng)混合機(jī)中，混合0.5小時(shí)，過(guò)篩出物料，獲得分散均勻一致的藥粉。將藥粉直接或壓片機(jī)上壓片后裝入內(nèi)徑為Ф12mm~Ф20mm紙筒中，加裝點(diǎn)火器、堵頭和銅墊等即可應(yīng)用。

初始?jí)簭?qiáng)設(shè)定為10MPa，爆破壓強(qiáng)設(shè)定為270MPa，計(jì)算藥劑反應(yīng)后生成主要?dú)怏w為（相比原藥劑質(zhì)量）：N₂，37%；H₂O，41.6%；CO₂，14.4%；無(wú)有害氣體CO生成，氮氧化物含量低于十萬(wàn)分之一。

本發(fā)明可用于但不僅僅用于二氧化碳開(kāi)采器產(chǎn)熱裝置，未詳細(xì)說(shuō)明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。