技术领域 [0001]本发明涉及矿井防灭火领域，具体地，本发明涉及一种无机泡沫防灭火材料及其制备方法和应用。 背景技术 [0002]现有的防灭火材料一部分为有机泡沫防灭火材料，会对环境和工作人员造成一定危害；另一部分为无机泡沫防灭火材料，该部分防灭火材料的原材料主要为水泥、发泡剂、增稠剂、速凝剂，通过发泡、凝固，得到具有一定抗压强度和堵漏效果的防灭火材料。 [0003]目前制备泡沫防灭火材料有两种方法，一种是将水泥、发泡剂等预先混合，然后按比例加入水，混合均匀后再发泡；另一种方法是将水泥、粉煤灰等粉体材料与水溶液按一定比例混合为A料；将发泡剂与水溶液按一定比例混合发泡后成为B料，然后将A料与B料充分混合，经过一定时间后凝固成为具有一定抗压强度的无机泡沫防灭火材料。但是在A料与B料的混合过程中，由于泡沫存在易破灭的特点，合成过程中部分泡沫破灭，早期的泡沫破灭会造成最终的防灭火材料密度较高；后期的泡沫破灭则容易形成气孔的联通，不能完全隔绝氧气，影响防灭火效果；为了达到目标密度，会选择增大泡沫剂的添加量，但当泡沫剂的添加比例较高时，破灭的泡沫一方面会提高防灭火材料中的液体含量，造成材料固化时间延长；另一方面会降低水泥、粉煤灰等固体材料的添加比例，影响材料的抗压强度。 发明内容 [0004]本发明的目的是克服现有技术的不足，本发明一方面通过改变工艺流程，另一方面通过合理构建无机泡沫防灭火材料的配方，降低泡沫在混合过程中的破灭程度，制备抗压强度高、堵漏防灭火效果佳的材料。 [0005]为此，本发明的实施例提出一种无机泡沫防灭火材料，该无机泡沫防灭火材料包括A、B、C三组分，其中 [0006]A组分的组成为：水泥、粉煤灰、阴离子表面活性剂和水，质量比为：(3-7)：(3-7)：(0.01-0.1)：(3-5)； [0007]B组分的组成为：发泡剂、增稠剂、稳泡剂和水，质量比为：(1-4)：(0.1-0.8)：(0.1-0.8)：(94.4-98.8)； [0008]C组分的组成为：速凝剂、减水剂和水，质量比为：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)：(49.5-49.9)； [0009]其中A组分、B组分、C组分的质量比为(10-50)：(0.1-4)：(1-5)，更优选为(15-45)：(1.5-2.5)：(1-3)。 [0010]本发明将原材料先制备成独立保存的A、B、C三组分，然后再将三组分混合制备防灭火材料。 [0011]本发明实施例所具有的优点为：本发明在A组分中加入了少量的阴离子表面活性剂，使得添加了阴离子表面活性剂的A组分与泡沫B组分有一定的亲和度，在一定程度上可以阻止A、B、C组分的混合过程中部分泡沫的破灭；另一方面阴离子表面活性剂的加入有利于粉煤灰在水溶液中的均匀分散。 [0012]在本发明的一些实施例中，A组分中，水与固体粉体(水泥+粉煤灰)的质量比为(3-5)：10。 [0013]在本发明的一些实施例中，水泥优选凝固时间短的硫铝酸盐水泥。 [0014]在本发明的一些实施例中，A组分的阴离子表面活性剂为对人体和环境无毒害作用的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)中的一种或两种以上组合。 [0015]本发明发泡剂B组分中加入了发泡剂增稠剂、稳泡剂，其中增稠剂和稳泡剂可以增加泡沫的壁厚和韧性，调节泡沫的绵密程度，阻止泡沫在A、B、C三组分混合过程中的破灭。 [0016]在本发明的一些实施例中，发泡剂为阴离子表面活性剂，如发泡剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)中的一种或两种以上组合。 [0017]在本发明的一些实施例中，B组分的发泡剂与A组分的阴离子表面活性剂相同。 [0018]在本发明的一些实施例中，稳泡剂为咪唑啉、脂肪酸二乙醇酰胺(6501)中的一种或两种。 [0019]在本发明的一些实施例中，增稠剂为黄原胶、瓜尔胶或羧甲基纤维素钠中的一种或两种以上。 [0020]在本发明的一些实施例中，所述速凝剂为CaCl₂或生石灰中的一种或两种。 [0021]在本发明的一些实施例中，所述减水剂为聚羧酸减水剂。 [0022]本发明中将C组分单独配制，单独保存，主要原因是：由于速凝剂一般为无机盐CaCl₂，而CaCl₂会影响阴离子表面活性剂在水溶液中的分散度，当阴离子表面活性剂的浓度达到一定范围时，会造成阴离子表面活性剂的絮凝；本发明将速凝剂和减水剂作为C组分，防止预混阶段造成阴离子表面活性剂的凝聚，影响防灭火材料的性能。 [0023]本发明还提供了上述无机泡沫防灭火材料的制备方法，包括如下步骤： [0024](1)将水泥、粉煤灰、阴离子表面活性剂和水按质量比进行搅拌混合，制得A组分， [0025](2)将发泡剂、增稠剂、稳泡剂与水按质量比进行搅拌混合，制得B组分； [0026](3)将速凝剂、减水剂与水按质量比进行搅拌混合，制得C组分； [0027](4)将B组分在发泡器中发泡后，再通过搅拌设备将其与A组分、C组分混合，制得该无机泡沫防灭火材料。 [0028]在本发明的一些实施例中，步骤(2)搅拌转速为200-600r/min，搅拌釜为减压环境，操作顺序为先搅拌再减压，压力值越低抑制泡沫效果越明显，结合成本综合考虑，压力值为稍低于环境大气压0.1-1KPa； [0029]在本发明的一些实施例中，所述发泡器包括用于将泡沫液和气体混合的混合器，混合器上连接有为其输送空气或氮气的气源装置。例如可以使用专利申请号CN202110726949.X公开的泡沫发生器。 [0030]本发明还提供了上述无机泡沫防灭火材料在制备煤矿防灭火材料中的用途。 [0031]本发明所具有的优点和有益效果： [0032](1)本发明创造性地将A组分加入阴离子表面活性剂，减小A、B两组分的表面张力差，防止在A、B两组分混合过程中由于溶液的表面能相差较大引起的泡沫破灭。 [0033](2)本发明创造性地将促凝剂和减水剂作为C组分单独制备，防止预混阶段造成阴离子表面活性剂的凝聚，影响防灭火材料的性能。 [0034](3)本专利中将原材料先制备为A、B、C三组分，然后将三组分混合制备防灭火材料，使得制备的防灭火材料密度更加均匀，材料各位置的抗压强度和氧化隔绝效果更佳。 [0035](4)本发明中材料的合成相比较其他合成方法较为复杂，但是对设备的要求不高，因此生产成本在可控范围内，综合考虑生产成本和材料的防灭火性能，本发明技术具有较大的市场前景。 具体实施方式 [0036]下面详细描述本发明的实施例，下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 [0037]本发明的实施例提出一种无机泡沫防灭火材料，该无机泡沫防灭火材料包括A、B、C三组分，其中A组分的组成为：水泥、粉煤灰、阴离子表面活性剂和水，质量比为：(3-7)：(3-7)：(0.01-0.1)：(3-5)；B组分的组成为：发泡剂、增稠剂、稳泡剂和水，质量比为：(1-4)：(0.1-0.8)：(0.1-0.8)：(94.4-98.8)；C组分的组成为：速凝剂、减水剂和水，质量比为：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)：(49.5-49.9)；A组分、B组分、C组分的质量比为(10-50)：(0.1-4)：(1-5)，更优选为(15-45)：(1.5-2.5)：(1-3)。本发明将原材料先制备成独立保存的A、B、C三组分，然后再将三组分混合制备防灭火材料。 [0038]本发明实施例所具有的优点为：本发明在A组分中加入了少量的阴离子表面活性剂，使得添加了阴离子表面活性剂的A组分与泡沫B组分有一定的亲和度，在一定程度上可以阻止A、B、C组分的混合过程中部分泡沫的破灭；另一方面阴离子表面活性剂的加入有利于粉煤灰在水溶液中的均匀分散。 [0039]在一些实施例中，A组分中，水与固体粉体(水泥+粉煤灰)的质量比为(3-5)：10。 [0040]在一些实施例中，水泥优选凝固时间短的硫铝酸盐水泥。 [0041]在一些实施例中，A组分的阴离子表面活性剂为对人体和环境无毒害作用的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)中的一种或两种以上组合。 [0042]在一些实施例中，发泡剂为阴离子表面活性剂，如发泡剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)中的一种或两种以上组合。 [0043]在一些实施例中，B组分的发泡剂与A组分的阴离子表面活性剂相同。 [0044]在一些实施例中，稳泡剂为咪唑啉、脂肪酸二乙醇酰胺(6501)中的一种或两种。 [0045]在一些实施例中，增稠剂为黄原胶、瓜尔胶或羧甲基纤维素钠中的一种或两种以上。 [0046]在一些实施例中，所述速凝剂为CaCl₂或生石灰中的一种或两种。 [0047]在一些实施例中，所述减水剂为聚羧酸减水剂。 [0048]本发明实施例还提供了上述无机泡沫防灭火材料的制备方法，包括如下步骤： [0049](1)将水泥、粉煤灰、阴离子表面活性剂和水按质量比进行搅拌混合，制得A组分， [0050](2)将发泡剂、增稠剂、稳泡剂与水按质量比进行搅拌混合，制得B组分； [0051](3)将速凝剂、减水剂与水按质量比进行搅拌混合，制得C组分； [0052](4)将B组分在发泡器中发泡后，再通过搅拌设备将其与A组分、C组分混合，制得该无机泡沫防灭火材料。 [0053]在一些实施例中，步骤(2)搅拌转速为200-600r/min，搅拌釜为减压环境，操作顺序为先搅拌再减压，压力值越低抑制泡沫效果越明显，结合成本综合考虑，压力值为稍低于环境大气压0.1-1KPa； [0054]在一些实施例中，所述发泡器包括用于将泡沫液和气体混合的混合器，混合器上连接有为其输送空气或氮气的气源装置。 [0055]下面结合具体实施例进一步详述本发明。 [0056]本发明实施例中的发泡器采用专利申请号：CN202110726949.X公开的泡沫发生器。 [0057]实施例1 [0058]一种无机泡沫防灭火材料的制备方法，包括如下步骤： [0059](1)将各组分使用搅拌器混合，其中水泥0.82kg，粉煤灰0.49kg，阴离子表面活性剂SDBS 3g，水0.66kg，得到A组分； [0060](2)将各组分使用搅拌器混合，其中发泡剂SDBS2.5g、增稠剂黄原胶0.625g、稳泡剂咪唑啉0.275g与水0.125kg，搅拌转速为300r/min，先搅拌后减压，低于环境大气压0.2KPa，制得B组分； [0061](3)将各组分使用搅拌器混合，其中速凝剂CaCl₂0.79g、聚羧酸减水剂1.19g与水198g，制得C组分； [0062](4)用发泡器将B组分发泡后，气源为氮气，再通过搅拌设备将其与A组分、C组分混合，制得该无机泡沫防灭火材料。 [0063]实施例2 [0064]一种无机泡沫防灭火材料的制备方法，包括如下步骤： [0065](1)将各组分使用搅拌器混合，其中水泥0.82kg，粉煤灰0.49kg，阴离子表面活性剂SDBS 3g，水0.66kg，得得到A组分； [0066](2)将各组分使用搅拌器混合，其中发泡剂SDBS 2.99g、增稠剂瓜尔胶0.75g、稳泡剂咪唑啉0.45g与水0.145kg，搅拌转速为350r/min，先搅拌后减压，低于环境大气压0.3KPa，制得B组分； [0067](3)将各组分使用搅拌器混合，其中速凝剂CaCl₂1.18g、聚羧酸减水剂1.58g与水197g，制得C组分； [0068](4)用发泡器将B组分发泡后，气源为氮气，再通过搅拌设备将其与A组分、C组分混合，制得该无机泡沫防灭火材料。 [0069]实施例3 [0070]一种无机泡沫防灭火材料的制备方法，包括如下步骤： [0071](1)将各组分使用搅拌器混合，其中水泥0.82kg，粉煤灰0.49kg，阴离子表面活性剂SDBS 3g，水0.66kg，得到A组分； [0072](2)将各组分使用搅拌器混合，其中发泡剂SDBS 2g、增稠剂黄原胶0.5g、稳泡剂咪唑啉0.3g与水0.1kg，搅拌转速为300r/min，先搅拌后减压，低于环境大气压0.2KPa，制得B组分； [0073](3)将各组分使用搅拌器混合，其中速凝剂CaCl₂0.71g、聚羧酸减水剂1.07g与水178g，制得C组分； [0074](4)使用发泡器将B组分发泡后，气源为氮气，再通过搅拌设备将其与A组分、C组分混合，制得该无机泡沫防灭火材料。 [0075]实施例4 [0076]一种无机泡沫防灭火材料的制备方法，包括如下步骤： [0077](1)将各组分使用搅拌器混合，其中水泥1.05kg，粉煤灰0.39kg，阴离子表面活性剂SDBS 2.6g，水0.53kg，得到A组分； [0078](2)将各组分使用搅拌器混合，其中发泡剂SDBS 2.5g、增稠剂黄原胶0.625g、稳泡剂咪唑啉0.375g与水0.12kg，搅拌转速为300r/min，先搅拌后减压，低于环境大气压0.2KPa，制得B组分； [0079](3)将各组分使用搅拌器混合，其中速凝剂甲酸钙0.79g、聚羧酸减水剂1.19g与水198g，制得C组分； [0080](4)用发泡器将B组分发泡后，气源为氮气，再通过搅拌设备将其与A组分、C组分混合，制得该无机泡沫防灭火材料。 [0081]对比例1 [0082]一种无机泡沫防灭火材料的制备方法，包括如下步骤： [0083](1)将各组分使用搅拌器混合，其中水泥0.82kg，粉煤灰0.49kg，速凝剂CaCl₂0.79g，聚羧酸减水剂1.19g，水0.858kg，得到A组分； [0084](2)将各组分使用搅拌器混合，其中发泡剂SDBS 2.5g、增稠剂瓜尔胶0.625g、稳泡剂咪唑啉0.275g与水0.125kg，搅拌转速为300r/min，制得B组分； [0085](4)用发泡器将B组分发泡后，再通过搅拌设备将A组分、B组分混合，制得该无机泡沫防灭火材料。 [0086]对实施例和对比例的数据的数据进行性能测试，结果如表1所示： [0087]表1 [0088] [0089]对比例1的实验方案为：将实施例1中的A组分与C组分合并，各组分种类和添加量不变。从测试结果可以看出，对比例1的干体积密度为813kg/m³，抗压强度为5.1MPa；实施例1的干体积密度为750kg/m³，抗压强度为5.0MPa，说明本发明方法有利于泡沫流体与水泥浆料在混合过程中泡沫的稳定。 [0090]通过本发明实施例与对比例的对比可以发现：对比例将发泡后的泡沫流体与水泥浆料直接混合，由于泥浆与泡沫流体之间的亲和度差，在混合过程中会出现大量泡沫的破灭，影响防灭火材料的密度。与本发明相比，达到目标密度的防灭火材料需要增加泡沫流体的添加比例，影响防灭火成本。 [0091]在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。 [0092]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。