【摘要】：煤炭自燃是煤礦火災事故的重要誘發(fā)因素,不僅會造成煤炭資源的大量損失和空氣的污染還可能會引發(fā)其他的礦井事故,對井下人員的生命安全造成威脅。隨著煤自燃阻化技術的不斷研究,各種阻化劑成為煤礦防火的重要手段,但阻化劑在使用過程中也存在著阻化效果低的缺陷,其根本原因在于對阻化劑影響煤自燃的機理研究較少,因此新型高效阻化劑及阻化機理的研究對煤自燃的防治具有重要的意義。本文提出了金屬離子螯合劑檸檬酸,將其作為煤自燃阻化劑對煤樣進行阻化處理,并研究了其阻燃特性。實驗選擇赤峰、大柳塔大佛寺三種煤樣,通過原煤和阻化煤樣氧化過程中的氣體產物、耗氧量、交叉點溫度、活化能、特征點溫度、活性官能團含量、孔隙結構變化等特性來研究其阻化效果及機理,并得到以下研究成果:通過程序升溫實驗,發(fā)現(xiàn)隨著溫度上升,原煤及阻化煤樣產生的CO、CO_2濃度逐漸增加,阻化煤樣的增加趨勢較原煤平緩;阻化煤樣的耗氧速率相對原煤較低;三種煤樣阻化后交叉點溫度上升了9到12℃,時間延緩了30到40 min。以耗氧量變化為基礎,利用阿倫尼烏斯公式對阻化前后煤氧化過程中的活化能進行計算,發(fā)現(xiàn)三種煤樣阻化后活化能都有不同程度的升高,其中赤峰煤樣升高最高為7.1 kJ·mol~(-1)。通過熱分析實驗,發(fā)現(xiàn)三種煤樣阻化后的特征點溫度較原煤s升高,相同溫度點下原煤的失重率大于阻化煤樣,且煤樣進入快速燃燒階段時原煤的反應焓大于阻化煤樣。利用傅里葉紅外變換光譜測試系統(tǒng),對阻化前后的煤樣官能團進行了定性和半定量分析,發(fā)現(xiàn)阻化后煤樣的吸光度均較原煤減小,且-CH_3和-CH_2-的含量增加,-COOH和C=O的含量減小。利用低溫氮吸附實驗測定各煤樣孔隙結構特征相關參數(shù),發(fā)現(xiàn)阻化煤樣比表面積較原煤減小,最高減少率達到57.4%;孔徑和孔體積大小較原煤也減小。通過以上的實驗結果分析,發(fā)現(xiàn)將檸檬酸作為阻化劑具有良好的抑制煤自燃的效果。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD752.2
【圖文】：

研究技術路線圖

Z含量（DFS C21 7.3 822 117.0 1525 83.7 1826 885.6 4327 9.3 128 11.8 229 17.2 730 26.8 140 134.0 6rimental Device）驗裝置主要由供氣系統(tǒng)、升]，如圖 2-1、2-2、2-3 所示：

30 26.8 16.5 40 134.0 65.2 （Experimental Device）溫氧化實驗裝置主要由供氣系統(tǒng)、升溫爐、溫等組成[53]，如圖 2-1、2-2、2-3 所示：圖 2-1 QPT-300G 型氮氫空一體機igure 2-1 QPT-300G nitrogen and hydrogen air one mach

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本文編號：2777974