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。     

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。     

无机盐类阻化剂和自由基捕获剂对煤自燃的协同抑制作用

从隔氧降温和终止自由基链式反应角度出发,将无机盐类阻化剂氯化镁和氯化钙与自由基捕获剂N,N-二苄基羟胺(DBHA)和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)结合形成一种持续高效抑制煤自燃的复合阻化剂。以易自燃长焰煤为研究对象,采用阻化性能测定实验、活性官能团以及热分析表征实验研究复合阻化剂的阻化性能;以煤自燃过程中CO释放、煤中活性官能团的转化以及煤体质量的变化规律3者之间的关联性为基础,结合氧化反应热动力学特性,探讨复合阻化剂的阻化机理。实验结果表明:复合阻化剂对煤自燃过程起到协同抑制作用,具有物理化学双重阻化效果。与原煤相比,经复合阻化剂处理煤样,CO释放量在128℃时减少88.7%,在初始失重阶段和吸氧增重阶段抑制率均在80%以上,100℃时抑制率达到82.5%。复合阻化剂通过降低煤中羟基、甲基和亚甲基以及含羰基类活性组分的含量发挥阻化作用,其中芳香酮类化合物相对含量下降明显。添加复合阻化剂的煤体氧气吸附过程变短,吸附量减少,并且随着煤自燃进程发展活化能呈现出增加的趋势,特别在吸氧增重阶段活化能增加53.2%。在初始失重阶段,无机盐的保水作用对煤自燃起到物理隔氧和降温作用;在吸氧...     

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;...     

羟基乙叉二膦酸抑制煤自燃特性的实验研究北大核心

为研究羟基乙叉二膦酸(HEDP)对煤自燃阻化特性的影响,采用程序升温-气相色谱联用实验,对比分析原煤样和HEDP阻化煤样标志性气体的产生发展规律,HEDP阻化剂对实验煤样的阻化率;同时采用同步热分析装置分析实验煤样在煤自燃氧化过程中特征温度点和放热特性。程序升温实验表明:在煤自燃氧化过程中,HEDP阻化剂可降低CO气体的释放量,随着温度的升高,HEDP阻化剂对煤自燃的抑制作用逐渐增强;对于煤中过渡金属离子含量越多的煤种,HEDP阻化效果越明显,对肥煤(FM)阻化率最高为51.74%,对气煤(QM)的阻化率最低为16.74%。同步热分析实验表明:HEDP阻化剂可作用于煤自燃氧化全过程,在煤自燃氧化初期,HEDP阻化剂即可对煤自燃氧化反应产生抑制作用,能够显著地提高煤自燃氧化过程中的干裂温度、着火温度、最大热失重速率温度等,并降低煤自燃的最大热释放功率和总放热量。     

LDHs复合阻化剂对煤阻化性能的试验研究

为了降低神府煤的自燃危险性,采用原位共沉淀法制备了锌镁铝水滑石粉状复合阻化剂,将其与神府矿区长焰煤种按比例进行机械混合制成阻化煤样。利用热重/差示扫描量热仪-傅里叶变换红外光谱仪联用技术对阻化煤样进行分析表明,热重(TG)曲线各特征温度点比原煤总体上滞后,煤着火点提高,阻化剂混合量达到煤样的20%时,滞后现象明显,放热峰温度从135℃升高到560℃,峰面积明显降低,说明锌镁铝水滑石粉状复合阻化剂多级吸热抑制了煤氧化。傅里叶变换红外光谱(FTIR)图谱显示,加入阻化剂煤样CO释放量明显减少,因此锌镁铝水滑石粉状复合阻化剂对神府煤的阻化效果明显。     

阻燃剂甲基膦酸二甲酯对褐煤的阻燃效果研究

为了研究有机磷甲基膦酸二甲酯阻化剂对煤自燃特性的影响,选取多伦褐煤煤样作为实验煤样,利用程序升温-气相色谱仪联用以及STA-449C型同步热分析仪进行热重实验,研究4种不同浓度阻化剂对比原煤在模拟煤自燃升温的过程中,CO生成的体积分数与煤体温度计算模型,拟合求解出活化能,同时结合热重实验结果,分析不同浓度阻燃剂的阻燃效果。研究结果表明:加入浓度为20%的甲基膦酸二甲酯的煤样在升温过程中CO释放量最小,在煤的自燃过程中,对煤的抑制作用最佳;且加入浓度为20%的阻化剂的活化能E值最大,阻化效果最好,最不易发生自燃。     

2-羧乙基苯基次膦酸抑制煤自燃特性研究

为了研究2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)对煤自燃特性的影响,制备原煤样及阻化剂浓度分别为5%、10%、15%、20%的阻化煤样,采用程序升温-气相色谱仪联用试验,对比分析了4种不同浓度阻化煤样在自燃氧化过程中生成的CO浓度随温度变化曲线,得到最佳阻化剂浓度。结合同步热分析试验,对比分析原煤样和最佳阻化煤样的热失重特性及放热特性,分析CEPPA的阻化效果。程序升温氧化试验结果表明:加入浓度为15%的CEPPA的煤样在升温过程中CO浓度最小,此浓度抑制煤自燃效果最佳。同步热分析试验结果表明:浓度为15%的CEPPA可提高煤自燃的特征温度(干裂温度、着火温度和燃尽温度等),最佳阻化煤样的DSC曲线的拐点处数值明显滞后,总放热量较原煤减少104.83J/g。     

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。     

次磷酸盐对煤自燃的阻化特性实验研究

为了探究次磷酸盐阻化剂对煤自燃氧化的抑制特性,制备了原煤样以及浓度分别为15%、17%、20%的次磷酸钠、次磷酸铝阻化煤样。采用程序升温氧化实验、阻化率计算和同步热分析实验,分析了次磷酸盐阻化剂对煤自燃过程中CO生成的影响,确定了各磷酸盐阻化剂的最佳浓度,分析了其抑制煤自燃氧化的热失重特性及放热特性。结果表明:次磷酸盐阻化剂能够抑制煤自燃过程中CO的生成,其最佳阻化浓度均为20%;次磷酸盐阻化剂可显著提高煤的着火温度、燃尽温度等特征温度点,其中次磷酸钠阻化剂的阻化效果优于次磷酸铝阻化剂。此外,次磷酸钠阻化剂能够显著提高煤自燃初始放热温度和最大释热功率温度,降低煤自燃最大释热功率和总放热量。     

植酸抑制煤自燃的热分析试验研究

煤中的金属元素对煤自燃氧化具有明显的催化作用,含磷化合物作为１种重要的环境友好型阻化剂受到广泛关注.基于此,选取含磷量较高且具有金属螯合能力的生物基植酸作为阻化剂,选用３种不同浓度的植酸溶液,采用ICPＧMS测试植酸对煤样中金属元素的螯合作用,并对原煤和阻化煤样进行热重 差热联用(TG/DTGＧDSC)试验,分析植酸的阻化效果.结果表明:植酸可有效螯合煤中 Ca、Fe、Mg、Mn等促进自燃的金属元素,浓度越高螯合效果越明显;植酸液体推高了煤失重过程中的特征温度点,尤其提高了煤样自燃过 程 中 动 态 平 衡 阶 段 的 温 度,活 性 温 度 点 提 高 了２０．５℃,同时不同程度提高了初始放热温度、放热速率最大温度,对最大放热量有着明显的抑制效应,且植酸浓度越高,阻化效果越好,说明植酸降低了煤的氧化反应活性,抑制煤对氧的化学吸附,从而延缓了煤的自燃.研究结果可为具有螯合作用的含磷化合物抑制煤自燃的研究和推广提供借鉴.     

２Ｇ羧乙基苯基次膦酸抑制煤自燃特性研究

为了研究２Ｇ羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)对煤自燃特 性的影 响,制 备 原 煤 样 及 阻 化 剂 浓 度 分 别 为 ５％、１０％、 １５％、２０％的阻化煤样,采用程序升温 气相色谱仪联用试 验,对比分析了４种不同浓度阻化煤样在自燃氧化过程中生 成的 CO 浓度随温度变化曲线,得到最佳阻化剂浓度.结合 同步热分析试验,对比分析原煤样和最佳阻化煤样的热失重 特性及放热特性,分析 CEPPA 的阻化效果.程序升温氧化 试验结果表明:加入浓度为１５％的 CEPPA 的煤样在升温过 程中 CO 浓度最小,此浓度抑制煤自燃效果最佳.同步热分 析试验结果表明:浓度为１５％的 CEPPA 可提高煤自燃的特 征温度(干裂温度、着火温度和燃尽温度等),最佳阻化煤样 的 DSC 曲线的拐点处数值明显滞后,总放热量较原煤减少 １０４．８３J/g.     

凝胶泡沫对原煤自燃的阻化特性实验研究

为揭示凝胶泡沫对煤自燃的阻化特性,通过煤自燃标志性气体测定实验系统对比分析不同泡沫阻化剂处理的煤温升速率、标志性气体的产生发展规律,并采用同步热分析仪分析煤在热解过程中特征温度和热效应。结果表明,不同泡沫阻化剂阻化后的煤样,临界温度Trl、缓慢氧化温度Tml及燃尽温度Tme相比原煤呈现"滞后效应";凝胶泡沫处理煤样起始放热温度由29.77℃提高到89.61℃,最大释热功率由50.15 mW/mg降到37.11 mW/mg;水基、泥浆、凝胶泡沫处理煤样阻化率分别为2.54%、5.28%、10.1%,凝胶泡沫阻化处理煤样的温升速率与CO、C2H4析出速率始终小于泥浆和水基阻化处理的煤样,凝胶泡沫阻化性能相较水基和泥浆效果更好。     

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。     

含钠磷酸盐对煤自燃抑制性能研究

为了探究含钠磷酸盐阻化剂对煤自燃氧化反应的抑制作用,以气煤作为实验煤样,选取磷酸二氢钠NaH₂PO₄和磷酸钠Na₃PO₄ 2种含钠磷酸盐化合物制备阻化剂。采用同步热分析实验和程序升温氧化实验分析含钠磷酸盐对煤自燃过程中热失重、热释放,以及气相特性的影响。结果表明:当煤自燃达到热解温度后,Na₃PO₄不再具有阻化作用;NaH₂PO₄可显著提高煤自燃的临界温度、干裂温度、着火温度等,此外,NaH₂PO₄有效提高了煤自燃初始放热温度和最大释热温度,且降低了煤自燃最大释热功率和放热量;NaH₂PO₄能够提高煤自燃过程中CO、CO₂及各烃类气体的初始生成温度,削弱其释放强度,其阻化率可达65.4%;相比于Na₃PO₄阻化剂,NaH₂PO₄阻化剂具有更好的阻化效果,且在煤自燃氧化全过程中均发挥了抑制作用。     

基于着火活化能指标的综放面阻化剂优选研究

为了更加准确地测算煤炭的自然发火期,防治煤层自燃,基于活化能原理,结合斜沟煤矿13号煤层的实际情况选取煤样,利用热重-红外光谱联用仪,进行煤层自然发火热重试验,得到TG和DSC曲线,根据热分析法对曲线进行分析。基于速率常数与温度的关系式推算出煤样在低温氧化自燃反应时的动力学参数——活化能E和指前因子A,得到煤在不同反应阶段下的反应速度,进而确定煤的自然发火期。将不同阻化剂添加到试验煤样中,测试出煤样的活化能变化规律,从而选择阻化效果最好的阻化剂。     

氯盐阻化剂抑制煤初次和二次氧化特性的实验研究

为了研究阻化剂对煤样初次与二次氧化特性的影响,选用KCl、Ca Cl2、Mg Cl2和Na Cl等4种常用阻化剂对原煤样和初次氧化煤样分别进行处理,通过程序升温实验,研究阻化剂对煤的两次氧化过程自燃特性的影响程度。研究结果表明:阻化剂对初次氧化煤样的阻化率影响较大,对二次氧化煤样的耗氧速率影响较大,对两种煤样自燃的临界温度均有较大的提高;阻化剂对煤的初次氧化和二次氧化过程均有较好的阻化作用,对初次氧化煤样的阻化效果更明显;4种常见的氯盐类阻化剂对煤样两次氧化过程阻化能力大小的排序均为Mg Cl2Ca Cl2Na ClKCl。     

锌镁铝层状双氢氧化物对煤自燃的阻化特性

煤炭自燃的发生严重影响着煤矿的安全生产,添加阻化剂是预防煤炭自燃的常用技术手段之一。采用热重/差热扫描-傅里叶红外光谱(TG/DSC-FTIR)联用技术研究了锌镁铝类水滑石(Zn_1Mg_2Al_1-CO_3-LDHs)对煤炭自燃的阻化特性和机理,测试了该阻化剂作用下,煤自燃过程中质量、特征温度、热效应和气体产生量等参数的变化规律。测试结果表明,吸热是Zn_1Mg_2Al_1-CO_3-LDHs抑制煤自燃的主要原理,煤样中阻化剂的添加能够提高煤的脱水脱附最大速率点、缓慢氧化温度和煤样的起始放热温度,而且可以降低煤样的最大释热功率,同时对煤样氧化过程中CO2的产生有轻微的促进作用,阻化率随添加量的增大呈线性增加,研究表明Zn_1Mg_2Al_1-CO_3-LDHs对煤自燃有良好的抑制作用。     

MgCl2及Vitamin C抑制煤自燃效果的实验研究

为了探究不同阻化剂对煤自燃氧化的阻化作用,基于气相色谱仪、电子自旋共振波谱仪(ESR),对比分析了原煤、原煤+MgCl₂,原煤+抗坏血酸(Vc)3种煤样低温氧化过程中的CO生成量、自由基变化规律。实验表明：MgCl₂及Vc均在一定程度上抑制了煤的自燃,且经Vc阻化煤样的CO生成量小于经MgCl₂阻化处理的煤样,Vc抑制自由基浓度增大的效果较MgCl₂更为显著;在120℃以上时,MgCl₂对自由基生成的抑制作用减弱;各煤样g因子值随氧化温度的增加而增加,且经MgCl₂及Vc阻化处理的煤样g因子值均小于原煤;总的来说,Vc对煤自燃的抑制效果优于MgCl₂。这些研究为煤自燃防治工作提供依据。     

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。