防止煤炭自燃阻化剂研究进展

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1、防止煤炭自燃阻化剂研究进展我国煤炭资源丰富，产量和消费量居世界前列，但大约75%的开采煤层存在自然发火危险。煤炭自燃造成巨大的经济损失、人员伤广，并严重污染环境。所以，防止煤矿煤炭口燃尤为重要。煤的口燃，是指煤在没有外来热源的情况下，由于自身氧化积热，使煤的温度升高，达到煤的自燃着火点而发生燃烧的现象。目前，较常用的抑制煤炭自燃方法冇注水、灌浆、漏风封堵、阻化剂、均压、惰性气体、凝胶等防灭火技术。其中阻化剂防灭火技术在抑制煤炭口燃中得到了广泛应用，并取得良好效果。1、阻化剂阻燃机理阻化剂又称阻燃剂，是抑制煤氧结合、降低煤氧化活性以阻止氧化和防止煤炭自燃的化学药剂。它通过吸水隔氧作用、

2、保湿降温作用、吸热作用、覆盖活性中心作用、抑制或中断链反应作用、惰性气体窣息作用等机理协同发挥，抑制了煤的自热和自燃。2、煤炭口燃阻化剂2.1卤盐阻化剂卤盐阻化剂主要冇MgC12>CaC12和NaCl等。这些组分具冇很强的吸水性，能使煤长期处于潮湿的状态，或形成水膜层隔绝了氧气，抑制煤的低温氧化。即使煤体发生了低温氧化，阻化剂所含的大量水分气化吸热降温，减小了煤体的升温速率，抑制煤的口燃。彭本信等使用MgC12>CaC12.ZnC12等阻化剂对煤进行了阻化剂防火实验室试验，以活化能、活化中心等理论分析了阻化剂对各煤阶煤的阻化机理。后来为了降低防火费用，许多矿区因地制宜，就地取材，利用

3、本地区化工厂的废渣废液屮含冇的NaCl、A1C13等作为阻化剂。近年来，刘吉波研究了MgC12、CaC12等吸水盐类氯化物汽雾阻化剂的应用，得出经济高效的阻化剂浓度以15%为宜。单亚飞等以MgC12、KCl、NaCl为阻化剂进行了实验，得出煤的自燃过程阻化剂分别起到催化一阻化一催化作用。郑兰芳研究表明浓度高于20%的MgC12阻化剂阻化效杲好,阻化率可达80%o谢锋承得岀MgC12在煤自然过程屮前期均表现出较好的阻化效果，但后期逐渐减弱，甚至出现了催化作用。此类阻化剂成本较低，来源广泛,工艺简单，阻化效果较好。22鞍盐阻化剂

4、钱盐血剂种类较多，主要有碳酸氢钱、磷酸二氢钱等。这些阻化剂

5、热解过程是吸热反应，能够吸收煤自燃产生的热量。热解产生的气体氨气、二氧化碳可以稀释空气中的氧气，降低浓度，减小氧化反应速度。氯化钱和磷酸氢二鞍不仅具有优良的吸湿性能，在自燃初期水分蒸发起到明显的降温作用，抑制煤自热的升温速率，而且能够捕获煤氧化链反应中的自由基，遏制煤的低温氧化。S.Liodakis等研究认为磷酸氢二氨和硫酸镀可以有效提高可燃物着火点温度、降低可燃物燃烧能量的释放，延长着火时间。刘吉波研究了磷酸二氢胺的阻化效呆，并与其它阻化剂进行了比较和分析。郑兰芳用碳酸氢鞍、磷酸二氢钱等作阻化剂进行了研究，结果表明，阻化率均达75%以上。但当阻化剂含量20%以上时，碳酸氢钱阻化率可

6、达80%[7]。但阻化效率不高，阻化过程是延长了着火时间，并未真正阻止煤的燃烧。2.3碱类阻化剂碱类阻化剂常用的为氢氧化鈣。高硫煤（主要富含黄铁矿FeS2）易自燃，主要原因在于黄铁矿易发生水解自氧化循环反应，且放出热量;氧化过程体积增大，膨胀裂缝，与氧气的接触面增大，促进氧化发生，直至煤体升温门燃。而氢氧化钙能屮断高硫煤的自氧化反应循环。分别从化学阻化、物理阻化及负催化作用3个方面进行阻燃。氢氧化钙阻化剂成本低，阻化率高，但由于溶解度小，易出现堵塞现象，影响阻化效果;另外，具有强腐蚀性，对设备材质要求较高。2.4抗氧化类、粉末状阻化剂这类阻化剂有碳酰二胺（尿素）、硼酸二胺、磷酸二胺、

7、防老剂A、氨基甲酸脂等，主耍是化学阻化作用。阻化剂与煤在低温下生成的活性分子和活性自由基发生化学反应，从而中断煤氧化反应的自由基反应链，达到阻止煤氧化自燃的目的。粉末状阻化剂述具有吸水隔氧、分解的惰性气体稀释氧气等作用来防止煤自燃发火。于水军、张如意、杨运良等通过实验研究了防老剂和不同分散性的防老剂对煤的阻化效杲，并与硼砂、磷酸二氢钱、氯化镁等其他阻化剂进行了比较和分析。2.5凝胶阻化剂凝胶阻化剂是由基料和促凝剂按一定比例产牛凝胶作用而形成。一般选择水玻璃作为基料，鞍盐和其他盐类（如铝酸盐）作促凝剂。阻化过程利用胶体的吸热降温、堵塞漏风和阻化等性能抑制自燃。凝胶阻化剂具冇渗透性强、含

8、水量高、吸热降温快、阻化性能高等特点，阻化效杲较好。硅凝胶阻化剂主耍原料为基料水玻璃和促凝剂B,成本低廉、应用广泛，但成胶时会放出冇毒气体NH3。无氨硅凝胶是在硅凝胶的基础上，选用无氨促凝剂（如铝酸盐等）作为镀盐的替代品，无毒无害。复合凝胶是由基料、促凝剂、增强剂和溶剂按一定比例混合后，经-•定时间形成的复合凝胶胶体。特点是轻度高、能滞留在工作面顶部较高的发火部位,成木低。张人伟等配制了由水玻璃和速凝剂混合而成的凝胶阻化剂，因隔氧降温、封堵漏风等作用而较常