阻化剂氯化镁抑制煤自燃的实验研究

本文阐述了不同浓度氯化镁溶液处理塔山煤样后,对煤样进行热重实验,得出各煤样的特征温度点,重点分析不同浓度阻化剂对塔山矿煤样自然发火特性的影响,总结了各个煤样的自燃特征参数的变化规律,对比分析得出该阻化剂的最经济适用浓度范围,可为井下选择阻化剂浓度配制提供一定依据,对煤自然发火防治工作具有一定指导意义。     

基于活化能指标的煤自燃阻化剂实验研究

运用热重分析手段对几种阻化剂进行了实验研究，运用化学反应动力学方程计算得到了原煤样与阻化煤样的活化能。实验和计算结果表明，同种阻化剂对不同的煤样具有选择性，不同的阻化剂对相同煤样的阻化效果不同。为此提出基于煤的着火活化能确定煤自燃阻化效果的定量计算方法，对选择煤自燃阻化剂具有重要的理论与实际意义。     

含不同阻化剂煤自燃的实验研究

采用STA449C综合热重分析仪对煤添加阻化剂后的活化能变化规律进行实验研究,主要研究不同粒度的煤和不同阻化剂对煤自燃过程的影响。结果表明,以着火活化能确定煤自燃阻化效果具有规律性。比较不添加阻化剂与添加阻化剂实验煤样各燃烧阶段的活化能可以看出,添加阻化剂后失水活化能与燃烧活化能降低,着火活化能则增大,说明阻化剂在煤的整个燃烧阶段并不是全过程起到阻化的作用,而是一个催化—阻化—催化的过程：在失水阶段起着催化作用,在着火阶段起阻化作用,在燃烧阶段起到催化作用。这对于应用阻化剂的选择具有实际的参考价值和指导意义。     

复合阻化剂抑制煤自燃的红外光谱实验研究

为研究聚丙烯酸钠—花青素复合阻化剂对煤自燃的阻化效果,选用褐煤和气煤制备阻化煤样进行对比实验。通过傅里叶红外光谱系统对比褐煤和气煤的原煤煤样与阻化后煤样的活性基团变化规律,开展指标气体测试,验证复合阻化剂对煤自燃的阻化效果。结果表明：聚丙烯酸钠—花青素复合阻化剂对褐煤及气煤自燃过程均起到持续抑制作用,在煤自燃的链式循环反应中,阻化剂阻断了煤氧化学吸附过程中过氧化自由基向碳氧双键中间产物的转化反应,使不稳定的过氧化自由基转化为氢过氧化物并进一步分解生成醇和水,使循环反应终止。聚丙烯酸钠—花青素复合阻化剂有效降低了煤的自热氧化能力,在煤自燃氧化的过渡阶段有显著抑制效果。     

复合阻化剂抑制煤自燃过程的阶段阻化特性

为解决单一阻化剂阻化效果弱、作用时间短的缺陷,基于2种物质不同阶段的阻化特性,选用碳酸氢钠作为物理阻化成分,高效抗氧化剂茶多酚作为化学阻化成分,开展复配阻化剂优选的实验研究。采用TG-DSC和FTIR实验,结合氧化动力学分析方法及分峰拟合技术,分析了复合阻化剂对煤氧化过程特性参数和微观基团的影响,从宏观和微观层面验证了复合阻化剂对煤自燃抑制的高效阻化效果,揭示其微观阻化机理。结果表明：阻化煤样的6个特征温度较原煤提高,质量损失减少,低温氧化过程煤体吸热量增加,高温阶段煤体放热量减少,可燃指数及综合燃烧指数均明显降低,阻化煤样在氧化过程4个阶段的表观活化能均得到提高,分析得到复合阻化剂的优选质量配比(碳酸氢钠∶茶多酚=3∶1)。通过定量分析原煤及阻化煤样的活性官能团在氧化过程中的变化规律,得出复合阻化剂的添加减少了煤中的活性基团(羟基、甲基以及亚甲基)以及煤氧复合反应中间产物(羧基、羰基)的含量,稳定的官能团醚键的含量增加。在煤低温氧化过程中,碳酸氢钠热分解生成CO₂,通过表面CO₂-O₂竞争吸附效应,物理惰化抑制煤自燃;...     

煤自燃阻化剂雾化性能实验研究

介绍了气溶胶阻化剂雾化性能测试系统,选取不同浓度的NH4H2PO4、NaHCO3、MgCl2溶液进行雾化,通过对湿度、温度等方面对比分析,得出不同阻化剂的雾化性能。实验结果表明:3%NaHCO3溶液雾化效果最好,25%MgCl2溶液稳定性能最强。     

碳酸氢盐阻化剂抑制遗煤自燃机理的实验研究

针对煤自燃机理以及二氧化碳对煤炭氧化自燃有良好的惰化抑制效果,基于碳酸氢盐既是一种阻化剂,又可以分解出二氧化碳这一特点,提出以碳酸氢盐作为研究对象,以程序升温实验为载体,展开碳酸氢盐抑制煤炭氧化自燃性能的研究分析。通过实验室实验,以测定的煤在纯空气条件下的自燃特性参数为参照,测定煤样混合碳酸氢盐条件下的一氧化碳、氧气等气体浓度、一氧化碳产生率和耗氧速率等参数进行比较,研究碳酸氢盐对煤氧化自燃过程惰化抑制的影响规律。结果证明碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸氢铵均对煤自燃具有良好的阻化作用,并进行了3种盐的配比试验,认为4∶1∶1适合现场实际。研究结果为碳酸氢盐防灭火技术的开发与应用提供了理论依据。     

抑制煤氧化自燃的盐类阻化剂性能分析

为进一步研发高效阻化剂以阻止煤炭自燃,分别对东山煤样和芙蓉煤样,在添加不同阻化剂条件下进行程序升温试验,通过对40～150℃升温过程中不同煤样反应后一氧化碳产量的对比分析,得出了阻化剂对不同煤样的阻化效果.结果表明:对于东山煤样,碳酸氢铵和氯化镁的阻化率可达88%以上;不同升温过程中的芙蓉煤样,磷酸二氢铵、碳酸氢铵的阻化率均可达75%以上,煤样在不同温度阶段,质量分数20%的阻化剂阻化效果最佳.此试验结果可为高效阻化剂的配制提供相关依据和参考.     

复合阻化剂抑制褐煤氧化自燃的实验研究

针对单体阻化剂对褐煤自燃效果单一问题,对单体阻化剂氯化镁、磷酸二氢铵和低聚磷酸铵进行了正交复配,并对煤样进行了阻化处理和程序升温实验,研究了褐煤阻化前后指标气体CO的变化规律,并以前期和后期阻化率为评价指标,分析了不同配比的阻化效果。实验结果表明,效果最好的复合阻化剂配比为28 g的Mg Cl2、8 g的NH4H2PO4、12 g的APP,其复合阻化液质量分数为20%。     

阻化剂防治煤自燃效果分析

为进一步研发高效阻化剂以阻止煤炭自燃,对阳煤煤样分别添加4种不同浓度的阻化剂后进行了程序升温氧化法测定,通过对30~220℃升温过程中生成的一氧化碳气体指标以及ICO(产生的一氧化碳与消耗氧气的比值)的对比分析,得出了4种不同浓度的阻化剂对阳煤煤样自燃的阻化效果。结果表明,阳煤煤样在程序升温的不同温度阶段,浓度为15%的氯化镁阻化效果最佳,阻化率平均可达68%以上,180℃后,氯化镁的阻化率能达到78%,从而验证了15%的氯化镁为本次试验的优选阻化剂。试验结果可为阳煤五矿高效阻化剂的配制提供相关依据和参考。     

氯盐复合阻化剂对不同煤样自燃阻化效果的研究

以内蒙古褐煤、大同烟煤、黑龙江无烟煤三种变质程度不同的原煤样和经复合阻化溶液处理过后的煤样为试验对象,通过实验测定与动力学分析,对比复合阻化剂对三种煤样的阻化效果,研究表明,复合阻化剂能够有效抑制大同烟煤的氧化反应,增加煤体的活化能,对其的阻化效果远远高于其他两种煤样。     

煤自燃阻化剂的应用现状及发展趋势

从煤自燃的机理和阻化剂阻燃机理出发,探讨了目前常用阻化剂的缺点。分析了测定阻燃剂性能方法特点,并在分析影响阻化剂阻燃效果的因素基础上,建议合理选择阻化剂,其中复合阻化剂及复配技术是未来煤自燃阻化剂选择的主要对象。     

粒度对煤自燃氧化性能影响规律的热重实验研究

通过对不同粒度煤样在不同氧浓度下进行热重试验研究,分析了不同的温度特征点煤粒度对煤自燃氧化性的影响规律和变化关系,结合煤样复合氧化理论对其进行了解释.     

防止煤炭自燃的化学阻化剂的实验结果研究

深入了解了煤样制备及阻化机理,阐述了阻化煤样的制备流程,提出利用红外分析仪、气相色谱仪等设备来检查煤样的方法。选择以高锰酸钾、双氧水、过硫酸钠为代表的阻化剂对煤样进行处理,并配置同层次的参考煤样,同时采取阶梯式程序升温氧化法和傅里叶红外变换测试方法,分析煤样阻化处理后的红外谱图和实验数据,研究煤样中酸类、活性官能团、亚甲基等成分的变化,分析阻化剂对自燃效果的影响程度。实践证明煤样经过过硫酸钠阻化处理后防自燃效果显著,通过减少相邻羧酸、亚甲基数量来降低CO量,降低煤炭活性,达到防止煤炭自燃的效果。     

CEPPA抑制煤自燃热动力学研究

为了研究有机磷系阻化剂2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)对煤自燃的抑制效果,采用同步热分析仪进行热重实验,对比分析原煤样和4种浓度CEPPA阻化煤样的煤自燃特征温度点,各浓度阻化剂均可提高煤自燃氧化过程中的特征温度点(活性温度和燃尽温度等),当CEPPA阻化剂浓度为20%时阻化效果最佳。CEPPA阻化剂的加入,使煤自燃的最大释热功率温度显著提高,降低了煤自燃最大释热功率,抑制了煤自燃过程中热量的释放。动力学分析结果表明,阻化煤样的表观活化能在煤自燃氧化3个阶段较原煤均增加,且在受热分解阶段增加量最大为31.34 kJ/mol。因此,CEPPA阻化剂可在煤自燃氧化全过程起到抑制作用。     

脱氧型阻化剂对煤自燃的抑制效果

为对脱氧型阻化剂抑制煤自燃效果进行研究,在耗氧试验的基础上,进行抑制煤自燃试验,以CO生成量为指标对其进行优选。研究表明,无机盐阻化剂在添加耗氧剂等成分配制成脱氧型阻化剂后,不仅具有较好的耗氧效果,还具有比无机盐阻化剂更好的抑制煤自燃效果,且耗氧效果越好,抑制煤自燃的效果也越好;试验优选出的抑制煤自燃效果最好的配比为1.5 g还原性Fe粉、0.6 g硅藻土以及0.15 g MgCl_2,阻化效率比无机盐阻化剂提高了43.8%以上;在一定范围内,温度越高,脱氧型阻化剂的阻化效果越好;脱氧型阻化剂对粒径越小的煤样阻化效果越差,但当煤样粒径减小到80目时,再减小煤样的粒径,其抑制煤自燃效果已无明显差别。     

化学阻化剂防治煤自燃及其阻化机理分析

为分析化学阻化剂防止煤自燃的阻化机理,选用质量分数为1%～20%的过硫酸钠阻化剂对煤样进行化学阻化处理,同时用清水处理的煤样作为参考。采用程序升温氧化法对煤样进行模拟氧化试验,从宏观上分析阻化前后煤样自燃特性的变化;用傅里叶红外光谱仪对煤样进行测试,从微观上分析阻化前后煤样主要活性基团的变化规律。综合分析得出：在低温阶段使用质量分数为5%的过硫酸钠阻化剂效果最好。过硫酸钠阻化剂可以促使煤中活性基团生成比较稳定的醚类、烷基类、羧酸类,可以有效防治煤自燃。     

采用热重分析法研究煤自燃过程的特征温度

采集兴隆庄矿煤样,分别选取不同的升温速率、氧浓度、粒度等试验条件进行热重分析(TG),得出了75条相应的TG和热重微分(DTG)曲线,通过分析得出了煤自燃过程的7个特征温度,并确定出了相应的温度范围,为研究煤自燃氧化提供了具体的依据。     

复合型煤炭自燃阻化剂的制备及性能研究

为了开发出环保高效的无机—有机复合型煤炭阻化剂,通过先添加3%的聚丙烯酸酯乳液在煤体表面形成一层有机高分子覆盖膜,然后与10%的水滑石混合,在其表面形成一层吸水隔热层,以两步法制备得到聚丙烯酸酯-MgAl水滑石复合阻化剂,并研究了其热解特性及阻燃性能。TG-FTIR试验证明,新型阻化煤样的TG特征温度显著提高,并能够抑制氧化燃烧过程中H₂O、CO₂以及CO的释放,阻化性能试验证明其阻化率及阻燃稳定性得到显著提高。可见两步法制备的聚丙烯酸酯—水滑石煤炭阻化剂发挥无机阻化剂与有机阻化剂的协同作用,能够应用于煤炭自燃的阻燃领域。     

惰化煤中过渡金属离子抑制煤自燃特性试验研究

采用理论分析和试验研究相结合的方法研究了过渡金属离子对煤自燃的影响,并选择2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)作为阻化剂对煤中过渡金属离子进行螯合,降低过渡金属离子活性,为煤自燃防治提供了新的思路。试验结果表明：Fe³⁺、Mn²⁺能够提高煤的氧化活性,对煤自燃氧化具有一定的促进作用。HPAA阻化剂可抑制煤自燃氧化过程中CO气体的释放,阻化效果随温度升高逐渐增强。同步热分析试验结果表明：HPAA阻化剂能够显著地提高煤自燃氧化过程中的着火温度,以及最大热失重速率温度等特征温度点,并降低煤自燃过程中的最大热释放功率和总放热量。