煤是我國主要能源之一,但我國煤礦自燃發(fā)火嚴重,煤礦的自燃發(fā)火導致的煤炭資源損失和經(jīng)濟損失巨大,同時也伴隨著巨大的煤礦安全生產(chǎn)隱患。煤炭的自燃并導致引發(fā)火災時一個極其復雜的過程,常常伴隨著煤與氧氣發(fā)生吸附反應、氧化自熱等一些物理化學反應。阻化劑可以有效的阻止煤炭發(fā)生自燃,對有效的防治煤礦發(fā)生自燃災害有著十分重要的意義。磷系阻燃劑是一種高效、無煙、低毒、無污染等特點的阻燃劑,特別對高分子化合物阻止燃燒方面有很好的作用,將其廣泛的應用于對礦井火災方面的治理,期望磷系化合物阻燃劑發(fā)揮很好的阻燃效果。通過選擇多倫褐煤、金川長焰煤、錢家營肥煤和東歡坨氣煤和四種具有較好的阻燃效果的磷系化合物阻化劑,分別配制成四種不同濃度的阻化液,再將阻化液添加到煤樣中,制成上述煤樣的阻化煤樣。利用程序升溫-氣相色譜聯(lián)用實驗,以一氧化碳為指標氣體,對比觀察阻化前后各煤樣一氧化碳氣體的釋放量,選出具有阻燃作用且阻燃效果較好的磷系化合物;結合同步熱分析實驗各特種溫度點的變化規(guī)律以及不同實驗煤樣特征溫度值的高低,通過熱特性方法對比分析各阻燃劑對煤氧化燃燒過程的抑制作用;最后計算各階段活化能的數(shù)值,運用動力學方法比較各阻化劑間的阻燃效果及規(guī)律。實驗結果表明:阻燃劑對煤樣具備抑制作用,通過觀測指標氣體的釋放量,特征溫度點溫度,以及不同反應階段煤氧化自燃所需活化能均可體現(xiàn)。選出阻燃效果較好的磷系化合物阻燃劑,進行熱動力學分析,可知磷系化合物抑制煤自燃過程在吸氧增重階段有機磷DMMP20wt.%阻化劑效果最好,對于多倫、金川兩種煤樣無機磷磷酸二氫鈉20wt.%阻化劑阻燃具有相同的阻燃效果,受熱分解階段,有機磷CEPPA15wt.%對多倫煤樣、磷酸二氫鈉20wt.%對東歡坨煤樣、磷酸三鈉20wt.%對金川、錢家營煤樣均具有較好的抑制作用。通過上述實驗結果分析,磷系化合物對煤自燃具有較好的阻化性能,對煤礦防治火具有一定的實際意義。圖28幅;表12個;參52篇。
【學位單位】：華北理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TD752.2
【部分圖文】：

圖 1 Wiser 提出的煤的結構模型Fig.1 The structure model of coal proposed by Wiser具有代表性的化學機構模型有 Fuchs（1942）模型、Given（1960）模型、Wiser（1973）模型和 Shinn（1984）模型等。這些模型是由含有雜原子的稠合芳環(huán)基團組成的大分子化合物。它可以代表煤的一般化學結構，有助于解決煤的一些化學反應和性質。其中，Wiser 在美國提出的年輕煙煤的化學結構模型被認為是一種合理而全面的模型，如圖 1 所示。1.2 煤自燃的熱力學研究現(xiàn)狀煤炭自燃的危險是巨大的。近年來，國內(nèi)外研究人員對阻燃劑抑制煤的自燃進行了大量研究，取得了一定的成果。煤自燃過程熱特性研究，表觀活化能研究，氧化自燃動力學研究關于抑制劑對耐煤機理的研究已有很多報道。根據(jù)研究內(nèi)容和方法的不同，主要包括以下內(nèi)容：

分析法簡稱 TG（Thermal Gravity），其是在測試物質保持一定的溫度條件下測量物質質量與溫度變化之間的關系的技術。熱重分析法物的脫水，配合物的熱分解，煤和石油的熱裂解。利用熱重法研學具有試驗樣品用量少、試驗過程高效且快速、對試樣樣品反應行分析、且在程序升溫或降溫的全過程皆可對試驗樣品進行研究可分為兩大類，通過其程序溫度的變化可分恒溫法和升溫法。恒法，是測試樣品在某一恒定的溫度下，測定試樣失重與時間之間程即為恒溫失重法；升溫法又稱之為動態(tài)法，是設定好升溫速率升溫速率下進行測定失重量與溫度之間的變化關系，該實驗結果熱失重曲線也是平時較為常見的一種熱分析曲線，對研究熱動力要的意義。

華北理工大學碩士學位論文軸表示的是測試樣品質量 m 變化的百分數(shù)。溫度 T 的單位為攝其應用于活化能計算時，一般情況下需要轉化為熱力學溫度（K為基于初始重量的 mg 變化量的百分比。以典型煤樣為例，樣品高，質量也經(jīng)過了先增加在減少，直到最后基本穩(wěn)定于某一重量析法可以對樣品在反應進程中物質的質量變化溫度以及變化量的述。重法簡稱 DTG（Differential thermal gravity），是熱重量 TG 的G 曲線的一階微分圖，如圖 4 所示。 DTG 曲線上的點的實際含義重變化的速率。圖中的最低點對應 TG 曲線中斜率最大的點，此，因此該點也稱之為最大失重速率點。

【參考文獻】

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本文編號：2834623