煤自燃阻化剂高温阻燃特性研究

发布时间：2020-06-12 22:05

【摘要】：煤炭自燃是煤炭工业中主要的灾害之一,不仅对煤矿的安全生产构成巨大的威胁,而且造成大量的煤炭资源浪费和严重的环境污染。为了防治煤矿火灾的发生,各种防灭火技术应运而生,其中阻化剂防治煤自燃技术成为重要的防灭火手段之一。目前关于煤自燃阻化剂的研究大多集中于低温阻化作用,而在高温条件下,阻化剂的阻化效果以及阻化特性的研究还不充分。鉴于此,本文研究了常用阻化剂低温及高温阻燃特性,并基于自由基反应机理优选出新型耐高温抗氧化型阻化剂,然后从煤的氧化产物、放热特性以及官能团等角度研究了阻化效果并分析了阻化机理。本文首先利用程序升温氧化实验系统研究了常用卤盐类阻化剂和凝胶型阻化剂低温及高温阻化特性。研究发现,常用阻化剂在低温阶段具有较好的阻化作用,而在高温条件下易失效,阻化效果明显下降。进一步基于自由基反应机理,以耗氧量、耗氧速率、CO产生量、阻化率为判定指标进行了新型耐高温抗氧化型阻化剂的优选。研究结果表明,由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧化剂1010)和硫代二丙酸双月桂酯(抗氧化剂DLTP)以1:3比例组成的新型耐高温阻化剂在高温阶段(150℃-180℃)的阻化率最高可达78%左右,而在相同条件下氯化镁的阻化率仅为15%左右。利用同步热分析法研究了加入新型耐高温阻化剂前后煤的放热特性的变化规律。结果表明,新型耐高温阻化剂相较于氯化镁能显著提高煤氧化过程的特征温度点(如干裂温度点、着火温度点),明显降低煤在不同氧化阶段的产热量,并增大煤氧化的各个阶段的活化能,从而更好的抑制煤的氧化。利用傅里叶变换红外光谱法进行了阻化机理的分析,研究了加入新型耐高温阻化剂前后煤中官能团的变化规律。结果表明,新型耐高温阻化剂更加显著地减少了-CH_3、-CH_2-、-OH等关键活性官能团在高温阶段的氧化反应消耗量,同时相对应地降低C=O、-COOH的增加量,从而抑制煤氧反应。根据阻化机理分析,新型耐高温阻化剂主要是通过惰化基团活性,中断活性基团的链式反应;同时具有较好的热稳定性而不易分解,从而在高温条件下表现出良好的抑制煤自燃的效果。本文研究成果为煤矿新型阻化剂的探索与研究提供了新的研究思路和理论基础,对矿井火灾防治具有重要意义。
【图文】：

图 2-4 QPT-300G 型氮氢空一体机 2-4 QPT-300G Nitrogen-hydrogen-air integrated骤升温测试装置对各煤样分别进行实验研验装置的气密性，称取 40g 煤样放入程和进气口分别加垫少许纤维玻璃棉，目，以 50ml/min 的流量通入氮气预吹 1样表面的吸附性气体。氮气瓶，打开干空气瓶，切换气体，进气始温度为 30℃，终止温度为 180℃，升温。升温后，以 10℃为间隔，，在出气口处，对个指标气体浓度，记录数据并利用分析

工程硕士专业学位论文中最关键的，它起着承上启下的作用，维持着链式反应的继续进行。在这个中有新的活泼性强的自由基产生，当然同时也伴随着旧的自由基的消亡。正个一新一旧之间的交替产生了大量的热量，然后在合适的储热条件下，煤的不断增加直至达到着火点而发生燃烧。链式反应中自由基被中断过程称为链，该过程很容易自发进行，只需要很少的能量即可[86]。煤自燃链式反应机理图如图 3-1 所示：
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD752.2

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本文编号：2710177