柠檬酸对煤自燃特性的影响研究

发布时间：2020-08-01 20:38

【摘要】：煤炭自燃是煤矿火灾事故的重要诱发因素,不仅会造成煤炭资源的大量损失和空气的污染还可能会引发其他的矿井事故,对井下人员的生命安全造成威胁。随着煤自燃阻化技术的不断研究,各种阻化剂成为煤矿防火的重要手段,但阻化剂在使用过程中也存在着阻化效果低的缺陷,其根本原因在于对阻化剂影响煤自燃的机理研究较少,因此新型高效阻化剂及阻化机理的研究对煤自燃的防治具有重要的意义。本文提出了金属离子螯合剂柠檬酸,将其作为煤自燃阻化剂对煤样进行阻化处理,并研究了其阻燃特性。实验选择赤峰、大柳塔大佛寺三种煤样,通过原煤和阻化煤样氧化过程中的气体产物、耗氧量、交叉点温度、活化能、特征点温度、活性官能团含量、孔隙结构变化等特性来研究其阻化效果及机理,并得到以下研究成果:通过程序升温实验,发现随着温度上升,原煤及阻化煤样产生的CO、CO_2浓度逐渐增加,阻化煤样的增加趋势较原煤平缓;阻化煤样的耗氧速率相对原煤较低;三种煤样阻化后交叉点温度上升了9到12℃,时间延缓了30到40 min。以耗氧量变化为基础,利用阿伦尼乌斯公式对阻化前后煤氧化过程中的活化能进行计算,发现三种煤样阻化后活化能都有不同程度的升高,其中赤峰煤样升高最高为7.1 kJ·mol~(-1)。通过热分析实验,发现三种煤样阻化后的特征点温度较原煤s升高,相同温度点下原煤的失重率大于阻化煤样,且煤样进入快速燃烧阶段时原煤的反应焓大于阻化煤样。利用傅里叶红外变换光谱测试系统,对阻化前后的煤样官能团进行了定性和半定量分析,发现阻化后煤样的吸光度均较原煤减小,且-CH_3和-CH_2-的含量增加,-COOH和C=O的含量减小。利用低温氮吸附实验测定各煤样孔隙结构特征相关参数,发现阻化煤样比表面积较原煤减小,最高减少率达到57.4%;孔径和孔体积大小较原煤也减小。通过以上的实验结果分析,发现将柠檬酸作为阻化剂具有良好的抑制煤自燃的效果。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD752.2
【图文】：

路线图,研究技术,路线图

研究技术路线图

一体机,供气系统

Z含量（DFS C21 7.3 822 117.0 1525 83.7 1826 885.6 4327 9.3 128 11.8 229 17.2 730 26.8 140 134.0 6rimental Device）验装置主要由供气系统、升]，如图 2-1、2-2、2-3 所示：

型煤,一体机,供气系统

30 26.8 16.5 40 134.0 65.2 （Experimental Device）温氧化实验装置主要由供气系统、升温炉、温等组成[53]，如图 2-1、2-2、2-3 所示：图 2-1 QPT-300G 型氮氢空一体机igure 2-1 QPT-300G nitrogen and hydrogen air one mach

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