本發(fā)明涉及阻化劑制備系統(tǒng)及制備方法，特別是一種相變材料溫控胞衣阻化劑制備系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

我國既是世界上煤炭產(chǎn)量最大的國家，也是煤層自然發(fā)火最為嚴重的國家之一。煤礦火災是威脅我國煤礦安全生產(chǎn)的重大災害之一，特厚每層綜采放頂煤高產(chǎn)高效技術(shù)的大力推廣，礦井頻繁出現(xiàn)采空區(qū)遺煤自燃火災，自燃易引起瓦斯燃燒和爆炸。阻化劑防治煤自燃技術(shù)是目前常用的防滅火技術(shù)，但是阻化劑存在壽命短、穩(wěn)定性差、具有強腐蝕性等缺點。

防止煤炭自燃的原理是消除煤氧化現(xiàn)象的發(fā)生或消除煤氧化過程中熱量的聚集。煤炭自燃防治通常采用預防性灌漿技術(shù)、注入氮氣技術(shù)、注凝膠和復合膠體、以及使用阻化劑等防滅火技術(shù)。目前的阻化劑從應用方法來看，都只能單品種使用，存在用量大、成本高、阻化壽命短、與水液體溶融速度慢、防治煤自燃效果差等缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提供一種相變材料溫控胞衣阻化劑制備系統(tǒng)及其方法，能夠在高含水復合阻化物外包裹一層相變材料作為胞衣，解決了現(xiàn)有阻化劑阻化壽命短、穩(wěn)定性差、無法有效控制采空區(qū)自燃區(qū)域的問題。

技術(shù)方案：一種相變材料溫控胞衣阻化劑制備系統(tǒng)，包括冰球制備單元、下漏單元、熔融相變材料單元、噴霧單元、冷卻單元以及篩分單元；

其中，所述冰球制備單元包括球形硅膠模具以及冷凍室；

所述下漏單元包括下漏盤，所述下漏盤底部設有孔洞，所述下漏盤可前后左右晃動，冰球顆?？蓮南侣┍P的孔洞逐個下落；

所述熔融相變材料單元包括加熱爐以及熔融罐，所述熔融罐置于加熱爐上；

所述噴霧單元包括上下兩端敞口的噴霧箱體、第一離心泵、熔融相變材料管路以及若干噴槍，所述熔融相變材料管路繞制在噴霧箱體中上部的內(nèi)壁上，并沿噴霧箱體螺旋上升設置，噴槍間隔固定連接在所述熔融相變材料管路上，所述熔融相變材料管路通過第一離心泵連接所述熔融罐；其中，所有噴槍的開口均朝向噴霧箱體的中軸線，噴槍的俯仰角可調(diào)，各個噴槍的開閉可單獨控制；

所述冷卻單元包括冰水箱、第二離心泵、冰水管路，所述冰水管路繞制在噴霧箱體下部的內(nèi)壁上，并通過所述第二離心泵連接所述冰水箱；

所述篩分單元包括上下兩層傳送帶，所述上下兩層傳送帶分別連接有一個回收槽，所述上層傳送帶上設置有振動輪，所述上層傳送帶均勻布設若干直徑小于胞衣顆粒直徑的小孔；

所述下漏盤設置在所述噴霧箱體頂部中央，所述上下兩層傳送帶設置在所述噴霧箱體底部中央，所述下漏盤以及上下兩層傳送帶與噴霧箱體的垂直距離可調(diào)。

所述相變材料溫控胞衣阻化劑制備系統(tǒng)的方法，包括如下步驟：

步驟1，將無機阻化劑溶質(zhì)放入容器中，并按照一定比例加入水溶劑，同時進行攪拌得到均勻溶液；

步驟2，將配置好的所述溶液滴入所述球形硅膠模具中，并放入所述冷凍室冷凍后，得到冰球顆粒；

步驟3，將固體相變材料投入所述熔融罐，加熱爐加熱使固體相變材料熔融成液體；所述第一離心泵將冰水箱中的冰水輸送至所述冰水管路；

步驟4，將所述冰球顆粒倒入所述下漏盤，控制下漏盤晃動，冰球顆粒通過底部的孔洞均勻有序落入所述噴霧箱體，并沿噴霧箱體的中軸線自由下落；

步驟5，所述第一離心泵將熔融罐內(nèi)的液體相變材料輸送進所述熔融相變材料管路，控制所述噴槍噴出液體相變材料，在所述噴霧箱體形成噴霧區(qū)；所述冰球顆粒下落到所述噴霧區(qū)時，霧狀的相變材料附著到冰球表面并凝固，當冰球顆粒穿過所述噴霧區(qū)時在冰球顆粒表面包裹一層相變材料；

步驟6，表面包裹一層相變材料的冰球顆粒繼續(xù)下落經(jīng)過冷卻單元時，冰球顆粒表面的相變材料變?yōu)槟虪顟B(tài)，形成胞衣顆粒；

步驟7，胞衣顆粒落到上層傳送帶上，經(jīng)上層傳送帶進入連接的回收槽，未附著到冰球表面的霧狀相變材料經(jīng)過所述冷卻單元后形成的固體小顆粒，所述固體小顆粒經(jīng)上層傳送帶上的小孔落入下兩層傳送帶上，經(jīng)下兩層傳送帶進入連接的回收槽。

進一步的通過調(diào)整所述下漏盤與所述噴霧箱體的垂直距離，或通過調(diào)整上下兩層傳送帶與噴霧箱體的垂直距離，或通過調(diào)整噴槍的開閉數(shù)目，或通過調(diào)整噴槍的俯仰角，或通過調(diào)整第一離心泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)整冰球顆粒經(jīng)過所述噴霧區(qū)時的相變材料附著效果。

有益效果：本發(fā)明的一種相變材料溫控胞衣阻化劑制備系統(tǒng)及其方法，是以水作為溶劑，由氯化鈣，氯化鎂作等無機阻化劑作為溶質(zhì)，配制成阻化劑溶液，阻化劑溶液依次經(jīng)過冰球制備單元、下漏單元、熔融相變材料單元、噴霧單元、冷卻單元以及篩分單元后，制備成由相變材料構(gòu)成的溫控胞衣阻化劑。通過調(diào)整下漏盤與噴霧箱體的垂直距離，或通過調(diào)整上下兩層傳送帶與噴霧箱體的垂直距離，或通過調(diào)整噴槍的開閉數(shù)目，或通過調(diào)整噴槍的俯仰角，或通過調(diào)整第一離心泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)整冰球顆粒經(jīng)過噴霧區(qū)時的相變材料附著效果，主要是控制最終冰球顆粒表面溫控胞衣的厚度，在高含水復合阻化物外包裹一層相變材料作為胞衣。最后制備成的胞衣顆粒經(jīng)過振動傳送帶可方便的收集。本發(fā)明采用相變材料作為胞衣材料，能夠在高含水復合阻化物外包裹一層相變材料作為胞衣，不僅克服了傳統(tǒng)防滅火阻化劑易失效的缺點，而且其對溫度的升高比較敏感，能在煤自燃臨界溫度之前融化，進而使胞衣內(nèi)的阻化劑釋放來抑制煤自燃；制備系統(tǒng)模塊化設計，結(jié)構(gòu)簡單易操作，可高效的生產(chǎn)加工胞衣阻化劑。

附圖說明

圖1為相變材料溫控胞衣阻化劑制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為相變材料溫控胞衣阻化劑制備方法流程圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進一步的解釋。

如圖1所示，一種相變材料溫控胞衣阻化劑制備系統(tǒng)，包括冰球制備單元、下漏單元、熔融相變材料單元、噴霧單元、冷卻單元以及篩分單元。

其中，冰球制備單元包括球形硅膠模具以及冷凍室。

下漏單元包括下漏盤1，下漏盤1上裝有驅(qū)動機構(gòu)；下漏盤1底部設有孔洞，下漏盤1可前后左右晃動，冰球顆?？蓮南侣┍P1的孔洞逐個下落。

熔融相變材料單元包括加熱爐6以及熔融罐5，熔融罐5置于加熱爐6上。

噴霧單元包括上下兩端敞口的噴霧箱體、第一離心泵4、熔融相變材料管路3以及若干噴槍2。熔融相變材料管路3繞制在噴霧箱體中上部的內(nèi)壁上，并沿噴霧箱體螺旋上升設置，其端部密封；噴槍2間隔固定連接在熔融相變材料管路3上。熔融相變材料管路3通過第一離心泵4連接熔融罐5。其中，所有噴槍2的開口均朝向噴霧箱體的中軸線，噴槍2的俯仰角可調(diào)，各個噴槍的開閉可單獨控制。

冷卻單元包括冰水箱9、第二離心泵8、冰水管路7，冰水管路7繞制在噴霧箱體下部的內(nèi)壁上，并通過第二離心泵8連接冰水箱9。

篩分單元包括上下兩層傳送帶10，12，上下兩層傳送帶10，12分別連接有一個回收槽13,14，上層傳送帶10上設置有振動輪11，上層傳送帶10均勻布設若干直徑小于胞衣顆粒直徑的小孔。

下漏盤1通過支架固定設置在噴霧箱體頂部中央，支架的高度可調(diào)節(jié)。上下兩層傳送帶10，12設置在噴霧箱體底部中央，上下兩層傳送帶10，12與噴霧箱體的垂直距離可調(diào)。

上述相變材料溫控胞衣阻化劑制備系統(tǒng)的方法，包括如下步驟：

步驟1，將無機阻化劑溶質(zhì)放入容器中，并按照一定比例加入水溶劑，同時進行攪拌得到均勻溶液。其中，無機阻化劑溶質(zhì)為：氯化鈣、氯化鎂、氯化銨等鹵族鹽類，水玻璃、過碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉等阻化劑中的一種或多種。

步驟2，將配置好的溶液滴入球形硅膠模具中，并放入冷凍室冷凍后，得到冰球顆粒。

步驟3，將固體相變材料投入所述熔融罐5，加熱爐6加熱使固體相變材料熔融成液體。第一離心泵4預先將冰水箱9中的冰水輸送至冰水管路7，冰水管路7可與冰水箱9形成循環(huán)。其中，相變材料為：石蠟、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、新戊二醇物質(zhì)中的一種或幾種復合而成。

步驟4，將冰球顆粒倒入所述下漏盤1，控制下漏盤1晃動，冰球顆粒通過底部的孔洞均勻有序落入噴霧箱體，并沿噴霧箱體的中軸線自由下落。

步驟5，第一離心泵4將熔融罐5內(nèi)的液體相變材料輸送進熔融相變材料管路3，控制噴槍2噴出液體相變材料，在噴霧箱體形成噴霧區(qū)。冰球顆粒下落到噴霧區(qū)時，霧狀的相變材料附著到冰球表面并凝固，當冰球顆粒穿過所述噴霧區(qū)時在冰球顆粒表面包裹一層相變材料。

步驟6，表面包裹一層相變材料的冰球顆粒繼續(xù)下落經(jīng)過冷卻單元時，冰球顆粒表面的相變材料變?yōu)槟虪顟B(tài)，形成胞衣顆粒。

步驟7，胞衣顆粒落到上層傳送帶10上，經(jīng)上層傳送帶10進入連接的回收槽13，收集到的胞衣顆粒中的水分占其質(zhì)量百分比為：10％～20％；未附著到冰球表面的霧狀相變材料經(jīng)過冷卻單元后形成的固體小顆粒，固體小顆粒經(jīng)上層傳送帶10上的小孔落入下兩層傳送帶12上，經(jīng)下兩層傳送帶12進入連接的回收槽14。

上述過程中，通過調(diào)整下漏盤1與所述噴霧箱體的垂直距離，或通過調(diào)整上下兩層傳送帶10，12與噴霧箱體的垂直距離，或通過調(diào)整噴槍2的開閉數(shù)目，或通過調(diào)整噴槍2的俯仰角，或通過調(diào)整第一離心泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)整冰球顆粒經(jīng)過噴霧區(qū)時的相變材料附著效果；上述調(diào)整方案可單獨進行或同時進行。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。