用于防止氧化的方法和組合物的制作方法
【專利說明】
1.
【背景技術】
[0001]1.
技術領域
[0002]本發明涉及防止氧化，特別是抑制煤的氧化。
[0003]2.【背景技術】
[0004]美國專利號5，576, 056公開一種抑制煤堆中的煤氧化的方法，所述方法包括用氧化抑制量的主要由在水溶液中稀釋的水溶性陽離子聚合物組成的組合物涂覆所有暴露在空氣中的煤的表面。
[0005]煤出口已經成為不斷增長的市場，但是煤的自發熱性質存在許多風險。在暴露于空氣中時，煤會氧化并且產生熱量。產生的熱量蓄積并且可能將煤體引燃。如果大量煤燃燒，那么暴露于煙霧中的工人會有健康危險，由于放出大量有害氣體會造成環境問題，并且在運輸中會有產品損失。煤在有軌車中的時間會有兩周，在輪船上的時間會多達一個月。賦予大量的煤大量時間升溫就會有自燃的傾向。由于涉及自燃的危險，需要抑制這種反應的處理方法。
[0006]煤的自燃無需施加外熱是自然發熱過程最終導致其著火。當暴露在空氣中時，煤在裸露的表面吸收氧氣。一部分暴露的煤物質吸收氧氣的速率比其它部分更快并且氧化導致氣體的形成。在化學反應期間，伴隨著放熱主要產生C0、C02、水蒸氣。如果散熱速率相對于氧化產生的放熱較慢，就會有熱量的逐漸積聚并且溫度達到煤的著火點而引起燃燒。
[0007]自發發熱的有利條件是由溫度升高引起熱量蓄積并且因此提高反應速率。在環境溫度下，雖然反應慢的不引人注意，但是當熱量蓄積時溫度就升高，并且反應速率指數級增加。反應的增長率可以通過阿侖尼烏斯定律描述，V =其中V =反應(mol/g.s)，Cr =可燃濃度(kg/m3)，c。=氧氣濃度，A =阿侖尼烏斯頻率因子(s 1或s 1C1 n)，Ea=活化能(kj/摩爾)，R =通用氣體常數=8.314J/摩爾.K，以及T =溫度(K)。煤的氧化速率公式是根據煤自燃的化學品動力學方程建立的。煤氧化是放熱反應。這個放熱反應的方程式是:煤+O2—產物+Q，其中Q是氧化反應熱，J/moL.
[0008]化學動力學反應中的質量作用定律表明在給定溫度下反應速率是反應物濃度的函數。煤自燃的反應速率如下:K’ = IcC1^Cnl32，其中K’是反應速率，k是反應速度常數，m+n是反應指數。質量實驗表明溫度對化學反應速率有巨大的影響。在正常情況下，溫度升高10°C，反應速率將升高大約2至4倍。煤氧化速率隨著反應溫度升高快速增加。化學反應的速率方程是4 = 1^Ε/ΚΤ)，其中k是反應速度常數。根據不同情況可以使用多種單位。例如，每單位時間的氧化產物的量以mol/s表示；k。是頻率因子，與k單位相同；E是活化能，J/mol, R是氣體常數:R = 8.314J/mol.K。使用最短自發煤燃燒時間的數學模型和熱力學基礎理論，煤在常見溫度的自燃時間的公式如下:t = (Cp(Tkp-T0)+ffpA/100)/(3600X24KcpCQ2Q)，其中t表示從標準溫度到臨界溫度的時間，d ;T。是煤巖體的初始溫度；T kp是引起煤溫度升高的臨界溫度，K ;WP是煤中的水的總含量，％ ;C p是煤從標準溫度到臨界溫度的平均比熱，J/kg.Κ) ； λ表示水蒸發時的吸收熱J/kg ；Q是煤吸收氧氣的吸收熱，J/m3，且K。,是在(T。- Tkp，m3/ (kg.s)期間氧氣吸收的速度常數。
[0009]煤礦廢物自發燃燒的傾向與煤層或煤層的夾層煤在開采期間或之后自身發熱的特定能力有關。燃燒煤廢物的情況隨露天開采方法開采的煤的百分比升高而增加。露天開采產生的廢物往往含有來自煤層和夾層煤的煤，這些煤由于品質和/或密度等原因不會被回收。這種煤往往被開采中使用的重型機械與覆蓋層混合，并且如果易于自燃會在廢物之間產生眾多發熱穴。這種通過覆蓋層傳播發熱源的流程使得開采出的區域的回收非常難處理并且在兩個案例中由于自燃在大的區域的回收以失敗告終。
[0010]洗煤廠廢棄物中的自燃同樣是來自某些煤層的煤中的問題。在新南威爾士的若干地方，可以看到洗煤廠廢棄物在許多年之后燃燒。這些廢棄物燃燒對環境影響程度可能小于燃燒覆蓋層，這是由于所述廢棄物通常被進一步集中并且不像覆蓋層那樣廣泛(并且因此更容易通過深埋處理)。煤礦廢棄物也往往能夠被重新洗滌從而獲得不然就丟失的煤有用成分，而同時還降低自燃的傾向。
[0011]煤自燃產生的環境損害的其它來源是燃燒煤儲料堆和天然煤層。由于損失開采或可開采的煤的經濟成本，這些污染源通常是暫時的。
[0012]有許多因素促進煤自燃的過程。涉及煤自燃過程最重要的參數是:煤的內在因素-煤顆粒大小和表面積、含水量、煤的成分、煤的品質和品級以及顆粒的導熱率；外在條件-緊實度、溫度、大氣壓、氧濃度以及堆放的尺寸和形狀。
I1.

【發明內容】

[0013]根據本發明的一個方面，組合物包括陰離子聚丙烯酰胺(陰離子ΡΑΜ)、α烯烴磺酸鈉(鈉A0S)和水。
[0014]根據本發明的另一個方面，組合物包括親水、合成、水溶性聚合物、α烯烴磺酸鈉(鈉A0S)和水。
[0015]根據本發明的另一個方面，組合物包括甲基纖維素、α烯烴磺酸鈉(鈉A0S)和水。
[0016]根據本發明的另一個方面，組合物包括黃原膠、α烯烴磺酸鈉(鈉A0S)和水。
[0017]根據本發明的另一個方面，組合物包括瓜爾膠、α烯烴磺酸鈉(鈉A0S)和水。
[0018]根據本發明的另一個方面，組合物包括木質素磺酸鹽、α烯烴磺酸鈉(鈉A0S)和水。
[0019]根據本發明的另一個方面，組合物包括陰離子聚丙烯酰胺(陰離子ΡΑΜ)、十二烷基硫酸銨和水。
[0020]根據本發明的另一個方面，組合物包括親水、合成、水溶性聚合物、十二烷基硫酸銨和水。
[0021]根據本發明的另一個方面，組合物包括甲基纖維素、十二烷基硫酸銨和水。
[0022]根據本發明的另一個方面，組合物包括黃原膠、十二烷基硫酸銨和水。
[0023]根據本發明的另一個方面，組合物包括瓜爾膠、十二烷基硫酸銨和水。
[0024]根據本發明的另一個方面，組合物包括木質素磺酸鹽、十二烷基硫酸銨和水。
[0025]根據本發明的另一個方面，組合物包括陰離子聚丙烯酰胺(陰離子ΡΑΜ)、十二烷基硫酸鈉和水。
[0026]根據本發明的另一個方面，組合物包括親水、合成、水溶性聚合物、十二烷基硫酸鈉和水。
[0027]根據本發明的另一個方面，組合物包括甲基纖維素、十二烷基硫酸鈉和水。
[0028]根據本發明的另一個方面，組合物包括黃原膠、十二烷基硫酸鈉和水。
[0029]根據本發明的另一個方面，組合物包括瓜爾膠、十二烷基硫酸鈉和水。
[0030]根據本發明的另一個方面，組合物包括木質素磺酸鹽、十二烷基硫酸鈉和水。
[0031]根據本發明的另一個方面，組合物包括陰離子聚丙烯酰胺(陰離子PAM)、二辛基磺基琥珀酸鈉(SDOSS)、共溶劑和水。
[0032]根據本發明的另一個方面，組合物包括親水、合成、水溶性聚合物、SD0SS、共溶劑和水。
[0033]根據本發明的另一個方面，組合物包括甲基纖維素、SD0SS、共溶劑和水。
[0034]根據本發明的另一個方面，組合物包括黃原膠、SDOSS、共溶劑和水。
[0035]根據本發明的另一個方面，組合物包括瓜爾膠、SD0SS、共溶劑和水。
[0036]根據本發明的另一個方面，組合物包括木質素磺酸鹽、SD0SS、共溶劑和水。
[0037]根據本發明的另一個方面，組合物包括陰離子聚丙烯酰胺(陰離子PAM)、二辛基磺基琥珀酸鈉(SDOSS)、乙醇/甘油和水。
[0038]根據本發明的另一個方面，組合物包括親水、合成、水溶性聚合物、SD0SS、乙醇/甘油和水。
[0039]根據本發明的另一個方面，組合物包括甲基纖維素、SD0SS、乙醇/甘油和水。
[0040]根據本發明的另一個方面，組合物包括黃原膠、SD0SS、乙醇/甘油和水。
[0041]根據本發明的另一個方面，組合物包括瓜爾膠、SD0SS、乙醇/甘油和水。
[0042]根據本發明的另一個方面，組合物包括木質素磺酸鹽、SD0SS、乙醇/甘油和水。
[0043]根據本發明的另一個方面，組合物包括陰離子聚丙烯酰胺(陰離子PAM)、二辛基磺基琥珀酸鈉(SDOSS)、異丙醇/甘油和水。
[0044]根據本發明的另一個方面，組合物包括親水、合成、水溶性聚合物、SD0SS、異丙醇/甘油和水。
[0045]根據本發明的另一個方面，組合物包括甲基纖維素、SD0SS、異丙醇/甘油和水。
[0046]根據本發明的另一個方面，組合物包括黃原膠、SD0SS、異丙醇/甘油和水。
[0047]根據本發明的另一個方面，組合物包括瓜爾膠、SD0SS、異丙醇/甘油和水。
[0048]根據本發明的另一個方面，組合物包括木質素磺酸鹽、SD0SS、異丙醇/甘油和水。
[0049]根據本發明的另一個方面，組合物包括陰離子聚丙烯酰胺(陰離子PAM)、二辛基磺基琥珀酸鈉(SDOSS)、乙醇/乙二醇和水。
[0050]根據本發明的另一個方面，組合物包括親水、合成、水溶性聚合物、SD0SS、乙醇/乙二醇和水。
[0051]根據本發明的另一個方面，組合物包括甲基纖維素、SD0SS、乙醇/乙二醇和水。
[0052]根據本發明的另一個方面，組合物包括黃原膠、SDOSS,乙醇/乙二醇和水。
[0053]根據本發明的另一個方面，組合物包括瓜爾膠、SDOSS,乙醇/乙二醇和水。
[0054]根據本發明的另一個方面，組合物包括木質素磺酸鹽、SD0SS、乙醇/乙二醇和水。
[0055]根據本發明的另一個方面，組合物包括陰離子聚丙烯酰胺(陰離子PAM)、二辛基磺基琥珀酸鈉(SDOSS)、異丙醇/乙二醇和水。
[0056]根據本發明的另一個方面，組合物包括親水、合成、水溶性聚合物、SD0SS、異丙醇/乙二醇和水。
[0057]根據本發明的另一個方面，組合物包括甲基纖維素