煤炭自燃阻化剂的试验研究 煤炭自燃阻化剂的试验研究

煤炭自燃阻化剂的试验研究

  • 期刊名字:郑州大学学报(工学版)
  • 文件大小:846kb
  • 论文作者:王要令,池吉安,陈铎
  • 作者单位:河南城建学院化学与材料工程学院
  • 更新时间:2020-11-08
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论文简介

2015年1月郑州大学学报(工学版)Jan.2015第36卷第1期Jourmal of Zhengzhou University ( Engineering Science)Vol. 36 No. 1文章编号:1671 - 6833(2015)01 -0041 -04煤炭自燃阻化剂的试验研究王要令,池吉安,陈铎(河南城建学院化学与材料工程学院,河南平顶山467036)摘要: 煤炭自燃是煤矿开采业面临的一个严重问题.阻化剂防灭火技术是抑制煤炭自燃的重要方法之一.为寻找高效阻化剂以阻止煤炭自热引燃,对CaCl,、MgCl,、NaCl及复合阻化剂进行研究,通过双氧水氧化升温实验和活化能实验,考察阻化剂的阻化效果.实验结果表明:4种阻化剂均为煤炭自燃有效阻化剂,其中复合阻化剂的阻化效果最好.复合阻化剂无毒无害,使用方便.关键词:阻化剂;煤炭;自燃;阻化效果;活化能中图分类号: TD75文献标志码: Adoi:10. 3969/j. issn. 1671 - 6833.2015.01.010XL箱式电阻炉,河南省鹤壁市仪表厂;WRK0引言热电偶,江苏省金湖县联合仪表厂;79HW-1恒温我国煤炭资源丰富,产量和消费量居世界前磁力搅拌器,江苏金坛市环宇科学仪器厂;万用列,但大约有75%的开采煤层存在自燃发火危表,鸿昌滨江电子仪器有限公司.险".煤的自燃是煤矿严重自然灾害之-,不仅2煤样及 阻化剂的配制污染环境、造成严重的资源浪费,还会造成人员伤亡,所以防止煤矿煤的自燃尤为重要.目前,较常2.1原煤样的制备用的煤自燃防灭火技术主要有注水、灌浆、漏风封试验所用煤样为山西灵石肥煤,工业分析结堵、阻化剂、惰性气体、凝胶、粉煤覆盖等[2-6].其果见表1.中,利用阻化剂抑制煤炭自燃,是国内外煤矿常用将采集的新鲜煤样5 kg粉碎后混合均匀,取的防灭火技术之- -.阻化剂主要有铵盐阻化剂、凝≤0.9 mm粒度的煤样放人瓷盘,至于鼓风干燥箱胶阻化剂、复合阻化剂、高聚物阻化剂、泡沫阻化内,在60 C下干燥,每隔- -定时间称量1次,待煤剂等1711.但均存在一定的缺陷,譬如阻化效果样恒重后取出,装人密闭容器内备用.差、阻化寿命短、价格成本高、产生有毒物等.所以,表1煤样工业分析结果开发经济合理、使用方便、阻化效果好、环境友好Tab.1 Industrial analysis results of coal sample %的新型煤自燃阻化剂具有重要的工业价值.样品挥发分Vdaf灰分 Aad金水分 Mt考虑到阻化剂在选择方面要以经济、环保、高灵石肥煤30. 869.9914效为目的,又结合地方发展循环经济理念的实际情况,笔者以本地尾矿的主要成分MgCl2、CaCl2、2.2阻 化剂的制备NaCl及三者的复合物为阻化剂,通过双氧水氧化2.2.1单体 阻化剂升温试验和活化能试验,考察各阻化剂的阻化效根据前期研究结果,浓度为15%的氯盐阻化果.以期得到环境友好的新型阻化剂,并为尾矿的剂阻化效果经济高效. CaCl2. MgCl2、NaCl具有很综合利用提供技术支持.强的吸水性,能使煤长期处于潮湿状态,形成的水1试验 原料和仪器膜隔绝氧气,抑制煤的低温氧化.称取MgCl2阻化剂试样20 g,放人烧杯中,用无机盐:CaCl2 , MgCl2 ,NaCl;蒸馏水.少量蒸馏水进行溶解,待全部溶解后,移入容量瓶收稿日期:2014-08 - 30;修订日期:2014-10-19基金项目:河南省科技攻关资助项目(122102210395);平顶 山市重点中国煤化工:河南城建学院2015基金重点项目(201SJZD00).JMYHCNMH G.作者简介:王要令(1979-),女,河南平顶山人,河南城建学院讲师,研...M以集化工, E-mail:wyl375@ hnej. edu. cn..第1期王要令,等:煤炭自燃阻化剂的试验研究4:图2所示.水湿煤和阻化煤样的氧化反应活化能. F-K模型是一定几何的试样与相应的临界自燃温度之间的30+ 4cm水湿煤25母4cm阻化煤相互关系,此处假定,强制对流条件下煤的氧化反士6cm水湿煤应对氧而言是零级的,即ln(δ。T/2) =p- E/RT[,(1)+ 8cm阻化煤P = ln( EQAp/R\).(2)量18式中:A为指数前因子;E为反应活化能,J●mol~;Q为煤的燃烧热值,300 J●mol~'O2' ;R为理想气体常数,8.314 J●mol-'●K~';T[为临界自燃温度,K;δ。为F-K临界参数,立方体取2. 52;p为581021416182022煤的堆积密度,760 kg. m';λ为煤的导热系数,图2煤样中心温度的变化曲线0.194 W●mol-'. K~;r为特征尺寸, mm,此处Fig.2 Core temperature curves of coal sample为1/2立方体边长.由图2根据热电偶测温原理及热电偶分度利用表2中的数据,以ln(δT%/r )为纵坐标,表,计算可求出不同尺寸煤样的临界自燃温度,结1/T为横坐标作图,所得到的直线斜率为- E/R,从而可得到活化能值,如图3所示.此处活化能是果见表2.根据测得临界温度T,通过F - K模型估计由实验数据最小二乘法回归的直线斜率求得的.表2临界自燃温度与尺寸 的关系Tab.2 Relationship between critical ignition temperature and size立方体临界自燃温度T:/C1000/k-1In(8.T:/2)T.边长/mm水湿煤复合阻化煤1842. 3092. 1877.0757.183501451752. 3912. 2316.1946.33201201502. 5452. 3635. 494.5. 642稳定,所以活化能最高[15].4种阻化剂的阻化效果强弱顺序依次为:复合阻化剂、CaCl,阻化剂、MgCl2阻化剂、NaCl阻化剂.表3各煤样的活化能Tab.3 Activation energy of coal samples煤样活化能E/(kJ. mol-')2-53.39- 线性(阻化煤)CaCl2 +煤60.15MgCl2 +煤57. 56000/TNaCl+煤55.06图3 ln(6.T:/r2)与1/T. 关系复合阻化剂+煤66.02Fig.3 Relationship between ln(δT/r2) and 1000/T.各煤样的活化能试验结果见表3.由表3可5结论知,各阻化煤样的活化能均高于水湿煤,说明4种(1)4种阻化剂通过吸水降温、覆盖煤表面活阻化剂均起到了阻化作用;而复合阻化剂对应的性中心、降低煤表面的吸氧能力和表面氧化速度阻化煤样活化能最高,说明添加阻化剂后,煤的活等作用对煤的自执楔恪起到了抑制作用.性基团与阻化剂中的Ca、Mg、Na作用生成了稳定(2)复中国煤化工术于单体阻化的配合物,从而降低了煤分子中活性基团与氧反.剂,质量比YHCNMHG、NacCl复合阻.应的活性;而复合阻化剂与煤形成的配合物最为化剂对灵石肥煤阻化效果最好..44郑州大学学报(工学版)2015年.(3)质量比为10:4:1的CaCl2、MgCl2、NaCl[7] PANDEY J, MOHALIK N K, MISHRA R K, et al.复合阻化剂溶于水,无毒无害,成本较低,是一种Investigation of the role of fire retardants in preventing环保型阻化剂.spontaneous heating of coal and cotolling coal minefires [J]. 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To identify a high efficient inhibitor to sup-press the self-heating and spontaneous ignition of coal , the inhibiting effect of CaCl2 inhibitor and MgCl2 inhib-itor, NaCl inhibitor, combined inhibitor was investigated by H2O2 oxidation test and activation energy test.The results show that each of four inhibitors is efficient and the combined inhibitor is best for preventing coalspontaneous combustion.I In addition, the combined inhibitor is nonpoisonous and convenient in use.Key words: inhibitor; coal ; spontaneous combustion ; inhibiting effect; activation energy中国煤化工MHCNMHG.

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