卤盐阻化剂对煤自燃阻化作用的定量识别及机理 - 孟祥宁; 梁运涛; 郭宝龙; 孙勇; 田富超 (煤炭科学技术, 2024)
TD752; 煤自燃灾害严重影响煤矿安全生产,卤盐阻化是防治煤自燃灾害的主要措施之一.优化阻化工艺、提高阻化效果的前提是掌握阻化剂的物理、化学阻化作用机制.为此,探究卤盐阻化剂对煤自燃的主要抑制方式,明确其物理、化学作用对煤层阻化的贡献比显得尤为重要.基于此,提出一种定量识别卤盐阻化剂阻化作用的方法.本次研究卤盐中具有代表性的MgCl2 阻化剂,采用超声波清洗器多次反复冲洗阻化煤样和水洗煤样,得到水洗阻化煤样和水洗参考煤样.通过程序升温试验和红外光谱试验研究不同煤样的指标气体浓度、交叉点温度、阻化率和活性基团的变化规律,从宏微观角度研究卤盐阻化剂的物理、化学阻化作用.结果表明:水洗阻化煤样的产气浓度、交叉点温度、阻化率和活性基团含量明显低于原煤样,却高于阻化煤样,这说明MgCl2 阻化剂对煤自燃起到协同抑制作用,具有物理化学双重阻化效果.煤氧化反应前期,物理阻化作用大于化学阻化作用,煤氧化反应后期,化学阻化作用占主导地位,明显高于物理阻化作用.MgCl2 的化学抑制作用体现在能与煤中活性物质反应生成比较稳定的物质(ROCl)和镁络合物(Mg(OH)Cl),使得煤的活性下降,从而降低了煤的自热风险.MgCl2 阻化剂物理、化学阻化作用对平庄褐煤的贡献比分别为 56.37%和43.63%,对同忻烟煤的贡献比为 57.91%和 42.09%,对白芨沟无烟煤的贡献比为 59.60%和 40.40%.随着煤样变质程度的增加,物理阻化作用贡献比增加,化学阻化作用贡献比减小,平庄褐煤的化学阻化作用是白芨沟无烟煤的 1.08倍.该研究有助于丰富卤盐阻化剂的阻化机理,并为优化防灭火工艺提供理论指导.