- 產品品牌：
- 天翔
- 產品型號：
- kzdl-80000
- 類型：
- 自動量熱儀
基礎知識
由于煤的自燃需要一定的條件才能實現，這就是一定高的溫度和空氣（氧氣）。所以將煤隔絕空氣，或通過某種方法使煤堆內部的溫度達不到燃點來達到阻止煤的自燃均是可行的方法。關于阻燃技術和阻燃劑的開發與應用已取得了一定的成就，方法也比較多，如黃泥灌漿、噴灑灌注阻燃劑和向易自燃空間注入惰性氣體（CO2、N2）等方法。在此，結合煤的自燃機理對幾種阻燃機理進行分析。
一、黃泥灌漿
黃泥灌漿就其阻燃機理來說，主要是隔絕空氣，阻止煤炭氧化和吸熱升溫，抑制氧化的發展。具體來說，就是針對煤吸附氧氣發生自由基反應這一特點，將具有一定粘度、且覆蓋和包裹能力強的泥漿灌注在煤堆中，隔絕煤表面自由基團與氧氣的直接接觸，破壞活性基團對氧氣的吸附，從而阻止或大大延緩煤表面的活性基團與氧的吸附與反應，因此也就減少了吸附熱和反應熱的產生，使煤溫的升溫終止或升溫速率大大減緩。同時，黃泥漿還能增加煤堆的充填密度，減少漏風供氧，從而降低反應速率和產熱量。另外，黃泥漿液的吸熱降溫，可以中斷或減緩自由基鏈式反應的循環進行。
根據阿累尼烏斯公式，化學反應速率K與溫度T呈下列關系：
K=K0exp(-Ea/RT) (1-5-6)
式中，K0為指前因子，又稱頻率因子，單位與K相同；Ea為活化能，J/mol; R為氣體常數，8.314J/mol.k; T為反應溫度，K。
從上式可見，當溫度下降時，化學反應速率迅速減少。
因此，黃泥漿可迅速降低每體表面的自身循環自由基氧化反應，較好地起到阻止每氧化的目的，從而控制煤的自燃。一般在黃泥漿中摻入5%左右的阻燃劑溶液會取得更好的阻燃效果。
另外，由于同樣的原理，粉每灰、廢頁巖、爐渣等灌漿也被認為是防滅火的有效方法。這些方法的廣泛應用，是因為這些原料來源豐富、便宜。
二、惰性氣體
惰性氣體阻止煤的自然氧化機理很簡單，就是充淡煤堆放窨的氧氣濃度，當氧氣濃度下降到一定程度（一般小于7%）時，煤體表面的循環氧化自由基鏈式反應就會終止，從而起到阻止煤炭自燃的目的。
三、阻燃劑
阻燃劑是提高可燃性物質難燃性的一種助劑。阻燃劑大多是元素周期表中的第V、VП和Ш族元素的化合物。如V族的氮、磷、砷、銻和鉍的化合物；第VП的氯和溴化合物以及第Ш族的硼、鋁的化合物。此外硅、鎂和鉬的化合物也可作阻燃劑使用。其中常用的和重要的是磷、氯、溴、銻和鋁的化合物，很多有效的阻燃劑配方都含有這些元素。
阻燃劑在煤炭方面的防滅技術自20世紀70年代以來已經在我國開始應用，取得了較大發展，特別是近年來，出現了一些新型高效阻燃劑和凝膠改性阻燃劑。常見的有MGCL2、CACL2、水玻璃凝膠防老劑及其無機鹽復合物作為阻燃劑，均對煤的自燃起到有效的阻燃作用。
對于阻燃劑的阻燃機理，人們研究的很多，根據阻燃劑的種類和作用方式，主要有：吸水鹽類的液膜隔氧學說；提高反應物之間活化能的副催化學說；封煤間裂隙、減少漏風及副催化作用相結合的凝膠阻燃學說等。
（一）無機鹵化物
從煤的自身循環氧化自由基鏈式反應過程來說，噴灑灌注阻燃劑后，阻燃劑的液膜隔氧降溫作用不公隔斷了煤表面活性自由基團與氧氣的直接接觸，破壞了活性自由基團對氧氣的吸附氧化反應，而且降溫的作用可以中斷或減緩自由基鏈式反應的連續不斷的循環進行。
阻燃劑阻止煤的自由基循環氧化鏈式反應的主要的作用是：阻燃劑作為一種化學成分加入到煤的自由基鏈式反應過程中，反應生成一些穩定的鏈環，同時提高煤的表面活性自由基團與氧氣之間進行化學反應的活化能，使煤表面活性自由基團與氧氣的反應放慢或受到抑制。以吸水性鹽類（如MGCL2）作阻燃劑為例，其機理可用下列反應式表示：
ROO?MGCL2+H2O→ROCL+MG(OH)2+HCL
ROO?+HCL→ROCL+OH?
由于MGCL2中的氯原子與過氧化物自由基發生了上述反應，變成了穩定的鏈環，增加了煤分子結構的穩定性，提高了煤與氧化合的活化能，從而破壞了過氧化物自由基的進一步反應，降低了煤在低溫下的氧化活性，起到了阻止煤的自燃。
（二）防老劑
楊運良利用橡膠防老劑（抗氧劑）為煤氧化的阻燃劑取得了較好的效果。這類防老劑是仲芳胺類化合物，它們含有反應性的-NH-基團，能與聚合物爭奪氧化反應中形成的過氧自由基，通過氫原子的轉移，形成RCOOH和一個穩定的防老劑自由基>N?（孤電子與芳香環形成P-∏共軛體系），該自由基又具有捕捉活性自由基的能力，使鏈式反應中斷。以HX表示防老劑分子，其阻燃機理為：
HX+ROO?→ROOH+X?
HX+R?→RH+X?
ROO?+X?→ROOX
X?+X?→X2
研究還表明，在實際應用中防老劑和無機鹽（MGCL2、CACL2）組成的復合阻燃劑的阻燃效果比單獨使用防老劑，或單獨MGCL2、CACL2要好，這可能是MGCL2、CACL2有優良的吸溫保水的性能。
（三）有機型高聚物與表面活性劑
有機型阻燃劑具有高效、易分散等特點。有日本的KLN-20型阻燃劑，馬驚生等人開發的BGO阻燃劑等。BGO有機型阻燃劑由高聚物加特殊的表面活性劑及少量助劑組成的水溶液復合阻燃劑。有效物含量為4.5~5.4%。
該復合阻燃劑中的表面活性劑，既含有親水基團，又含有疏水基團，一經與煤接觸，疏水基團吸附在疏水性煤的表面，而親水基團排斥向外，使煤粒獲得親水性，促使煤粒與防自燃乳液得以很快浸潤且很快往煤層滲透。隨著阻燃劑中的水分的蒸發，高聚物分子使煤粒互相粘聚，后形成一定厚度、強度的固結層。在使用時，將阻燃劑噴灑到煤堆面，使煤粘聚成一固結層覆蓋在煤上，起來阻緩空氣中的氧氣進入煤堆，達到防漢煤炭自燃的目的。
對含絲炭較高的易燃神木煤進行了BGO阻燃劑的防自燃實驗。由于煤炭自燃是由緩慢氧化到劇烈氧化的過程，選取能反映煤炭自燃發火傾向的氣體CO、CO2和短鏈烴為指標氣體。在1400條件下，輥入4.5%BGO阻燃劑后，CO 的生成量為0.02%，而未加阻燃劑的煤CO生成量為0.2%。可見加入該阻燃劑后，CO的生成量下降了90%。CO2和短鏈烴的生成量與CO有相似的變化情況。可見，該阻燃劑的加入，使煤的自燃傾向減弱，抑制氧化的效果以低溫時更為明顯。
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