卤盐阻化剂对煤自燃阻化作用的定量识别及机理

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 52; no. 6; pp. 132 - 141
• Main Authors: 孟祥宁, 梁运涛, 郭宝龙, 孙勇, 田富超
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中煤科工集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室和煤矿灾害防控全国重点实验室,辽宁抚顺 113122%煤炭科学研究总院,北京 100013 2024; 中煤科工集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室和煤矿灾害防控全国重点实验室,辽宁抚顺 113122; 山东科技大学安全与环境工程学院,山东青岛 266590%中煤科工集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室和煤矿灾害防控全国重点实验室,辽宁抚顺 113122; 煤炭科学研究总院,北京 100013
• Subjects: 阻化率; physical inhibition; inhibition rate; 煤自燃; coal spontaneous combustion; 卤盐阻化剂; 化学阻化作用; chemical inhibition; 物理阻化作用; halogen inhibitor
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.12438/cst.2023-1849

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.