煤炭是世界上储存最为丰富的战略能源,与人类的工业生产密不可分。由于在煤炭运输储存过程中,煤炭会因环境温度变化发生自燃现象,严重影响煤炭工业开采,给居民生活环境造成影响。基于对煤自燃机理的研究分析,目前已有许多采用阻化剂治理煤炭自燃的技术,阻化剂主要作用机理隔绝氧气和破坏煤炭表面的活性基团,传统阻化剂普遍存在阻化效果不稳定、对环境有一定的危害、寿命短等不足。鉴于以上情况,本文选用镁铝水滑石作为载体,将聚磷酸铵柱撑到镁铝水滑石层间制备出一种高效环保的煤炭阻化剂。本文首先采用共沉淀法探究了合成镁铝水滑石所需添加比例和老化时间,实验证明当镁铝比为3:1,老化时间为24 h时,能够形成水滑石特征晶型结构;然后选择不同温度对镁铝水滑石进行焙烧,考察了水滑石特征峰变化和层间结晶水与羟基变化情况,根据分析应将水滑石在500℃条件下焙烧备用;利用水滑石的焙烧还原法进行柱撑实验,由于聚磷酸根粒径较大,直接柱撑无法得到目的产物,选择十二烷基磷酸酯钾按照1:2的比例对焙烧后水滑石进行预处理。以十二烷基磷酸酯钾柱撑水滑石为前躯体,利用离子交换法在溶液为中性条件下,聚磷酸铵与前躯体水滑石混合进行柱撑实验。通过XRD、FT/IR、XPS图谱分析,聚磷酸铵柱撑水滑石形成典型的晶面结构,层间的十二烷基磷酸酯酸根被聚磷酸根取代;通过热重分析反映柱撑水滑石热稳定性,并证明层间有聚磷酸根离子已实现柱撑效果。最后,以黑龙江褐煤为阻化研究对象,利用双氧水升温试验和程序升温试验比较几种传统煤炭阻化剂阻化效果。试验结果表明聚磷酸铵柱撑水滑石阻化剂能够延缓煤炭自热氧化速率,在升温过程中,能抑制煤炭表面活性基与氧气分子发生碰撞,同时柱撑水滑石会发生多级热分解吸热效应,较低煤体温度,从而预防和控制煤自燃。