【摘要】：煤炭自燃是煤炭工業(yè)中主要的災(zāi)害之一,不僅對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)構(gòu)成巨大的威脅,而且造成大量的煤炭資源浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染。為了防治煤礦火災(zāi)的發(fā)生,各種防滅火技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,其中阻化劑防治煤自燃技術(shù)成為重要的防滅火手段之一。目前關(guān)于煤自燃阻化劑的研究大多集中于低溫阻化作用,而在高溫條件下,阻化劑的阻化效果以及阻化特性的研究還不充分。鑒于此,本文研究了常用阻化劑低溫及高溫阻燃特性,并基于自由基反應(yīng)機(jī)理優(yōu)選出新型耐高溫抗氧化型阻化劑,然后從煤的氧化產(chǎn)物、放熱特性以及官能團(tuán)等角度研究了阻化效果并分析了阻化機(jī)理。本文首先利用程序升溫氧化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究了常用鹵鹽類阻化劑和凝膠型阻化劑低溫及高溫阻化特性。研究發(fā)現(xiàn),常用阻化劑在低溫階段具有較好的阻化作用,而在高溫條件下易失效,阻化效果明顯下降。進(jìn)一步基于自由基反應(yīng)機(jī)理,以耗氧量、耗氧速率、CO產(chǎn)生量、阻化率為判定指標(biāo)進(jìn)行了新型耐高溫抗氧化型阻化劑的優(yōu)選。研究結(jié)果表明,由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧化劑1010)和硫代二丙酸雙月桂酯(抗氧化劑DLTP)以1:3比例組成的新型耐高溫阻化劑在高溫階段(150℃-180℃)的阻化率最高可達(dá)78%左右,而在相同條件下氯化鎂的阻化率僅為15%左右。利用同步熱分析法研究了加入新型耐高溫阻化劑前后煤的放熱特性的變化規(guī)律。結(jié)果表明,新型耐高溫阻化劑相較于氯化鎂能顯著提高煤氧化過(guò)程的特征溫度點(diǎn)(如干裂溫度點(diǎn)、著火溫度點(diǎn)),明顯降低煤在不同氧化階段的產(chǎn)熱量,并增大煤氧化的各個(gè)階段的活化能,從而更好的抑制煤的氧化。利用傅里葉變換紅外光譜法進(jìn)行了阻化機(jī)理的分析,研究了加入新型耐高溫阻化劑前后煤中官能團(tuán)的變化規(guī)律。結(jié)果表明,新型耐高溫阻化劑更加顯著地減少了-CH_3、-CH_2-、-OH等關(guān)鍵活性官能團(tuán)在高溫階段的氧化反應(yīng)消耗量,同時(shí)相對(duì)應(yīng)地降低C=O、-COOH的增加量,從而抑制煤氧反應(yīng)。根據(jù)阻化機(jī)理分析,新型耐高溫阻化劑主要是通過(guò)惰化基團(tuán)活性,中斷活性基團(tuán)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng);同時(shí)具有較好的熱穩(wěn)定性而不易分解,從而在高溫條件下表現(xiàn)出良好的抑制煤自燃的效果。本文研究成果為煤礦新型阻化劑的探索與研究提供了新的研究思路和理論基礎(chǔ),對(duì)礦井火災(zāi)防治具有重要意義。
【圖文】：

圖 2-4 QPT-300G 型氮?dú)淇找惑w機(jī) 2-4 QPT-300G Nitrogen-hydrogen-air integrated驟升溫測(cè)試裝置對(duì)各煤樣分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研驗(yàn)裝置的氣密性，稱取 40g 煤樣放入程和進(jìn)氣口分別加墊少許纖維玻璃棉，目，以 50ml/min 的流量通入氮?dú)忸A(yù)吹 1樣表面的吸附性氣體。氮?dú)馄�，打開(kāi)干空氣瓶，切換氣體，進(jìn)氣始溫度為 30℃，終止溫度為 180℃，升溫。升溫后，以 10℃為間隔，，在出氣口處，對(duì)個(gè)指標(biāo)氣體濃度，記錄數(shù)據(jù)并利用分析

工程碩士專業(yè)學(xué)位論文中最關(guān)鍵的，它起著承上啟下的作用，維持著鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。在這個(gè)中有新的活潑性強(qiáng)的自由基產(chǎn)生，當(dāng)然同時(shí)也伴隨著舊的自由基的消亡。正個(gè)一新一舊之間的交替產(chǎn)生了大量的熱量，然后在合適的儲(chǔ)熱條件下，煤的不斷增加直至達(dá)到著火點(diǎn)而發(fā)生燃燒。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中自由基被中斷過(guò)程稱為鏈，該過(guò)程很容易自發(fā)進(jìn)行，只需要很少的能量即可[86]。煤自燃鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理圖如圖 3-1 所示：
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD752.2

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本文編號(hào)：2710177