新型聚丙烯酸鈉相變?nèi)苣z抑制煙煤低溫氧化實驗研究.pdf

1、我國礦井火災(zāi)安全形勢嚴峻，火災(zāi)事故多發(fā)，開展積極有效的防滅火理論和技術(shù)措施研究有巨大的現(xiàn)實意義。防滅火材料和工藝研究是礦井防滅火研究的重要組成部分，本論文結(jié)合氣溶膠阻化防滅火技術(shù)和高分子凝膠防滅火技術(shù)的優(yōu)點，探索、試驗高分子聚丙烯酸鈉相變?nèi)苣z和其與無機鹽阻化材料的協(xié)同作用對補連塔煙煤低溫氧化的抑制效果。為了說明所研究相變?nèi)苣z材料的抑制效果，論文同時以MgCl2、NH4H2P04傳統(tǒng)無機鹽氣溶膠阻化劑作為對照實驗，并以煤低溫氧化過程中的一

2、系列宏觀表征參數(shù)和微觀實驗結(jié)果作為具體衡量指標。論文的主要研究內(nèi)容具體包括：
　?。?）聚丙烯酸鈉高分子相變?nèi)苣z的技術(shù)特點及阻化機理：通過使用高壓微霧技術(shù)和超聲波霧化技術(shù)，將小分子量的聚丙烯酸鈉溶膠和硼酸膠結(jié)劑溶液及其與無機材料的混合溶液分步霧化，然后在膠結(jié)劑超細水霧液滴的膠結(jié)作用下，實現(xiàn)由高壓擊碎狀態(tài)的小分子量細水液滴溶膠到高分子量凝膠的相變，并對煤樣進行阻化處理，可同時實現(xiàn)物理和化學(xué)阻化；
　?。?）宏觀實驗參數(shù)對比分析

3、。不同阻化材料由于對煤樣物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變不同，會導(dǎo)致煤樣在低溫氧化過程中的宏觀特性參數(shù)出現(xiàn)差異。論文通過煤樣物理吸附實驗和程序升溫實驗，獲取了不同阻化煤樣在低溫氧化過程中的物理、化學(xué)耗氧量，CO生成量實驗數(shù)據(jù)，并通過數(shù)學(xué)處理、曲線擬合分析了耗氧速率、CO生成速率、臨界溫度、活化能等參數(shù)的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)聚丙烯酸鈉高分子相變?nèi)苣z阻化煤樣與原煤樣、MgCl2、NH4H2PO4阻化煤樣相比，在同一溫度下理化耗氧量、耗氧速率，CO生成量、生成

4、速率相對更低，自燃臨界溫度提高最多，表觀活化能相對最高，說明抑制效果相對更好。MgCl2無機鹽阻化材料可以進一步增強該相變?nèi)苣z的抑制效果。
　?。?）熱分析。通過對TG（熱重）、DSC（差示掃描量熱）曲線各溫度段進行對比分析，以確定煤氧化自燃過程中的特征溫度參數(shù)，從而研究升溫過程中不同阻化煤樣的質(zhì)量和放熱量隨溫度的變化差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)聚丙烯酸鈉高分子相變?nèi)苣z阻化煤樣在低溫階段失重量為3.48％，相對更低，臨界溫度為84℃左右，相對更

5、高，說明其阻化效果相對更好，同時與MgCl2阻化材料的協(xié)同作用可以進一步增強其抑制效果。分析相變?nèi)苣z材料的TG、DSC曲線可以發(fā)現(xiàn)，其阻化時間也更長。
　　（4）微觀結(jié)構(gòu)分析。通過掃描電子顯微鏡和傅里葉紅外光譜儀，對比分析不同阻化煤樣在表面微觀結(jié)構(gòu)和活性基團等方面的結(jié)構(gòu)差異，從根本上說明聚丙烯酸鈉高分子相變?nèi)苣z及其與MgCl2無機鹽阻化材料的協(xié)同作用對煤樣低溫氧化抑制效果更好的原因。在低溫氧化階段，相變?nèi)苣z以覆蓋、充填等物理抑制作