钠盐微胶囊阻化剂抑制煤自燃特性实验研究

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钠盐阻化剂是一种新型吸水性阻化剂,常用于矿井防灭火。该阻化剂在常温条件下存在刺激性气味,吸湿率高等问题,易造成阻化剂材料浪费。因此本文对钠盐阻化剂进行微胶囊化改性处理,旨在降低阻化剂储存过程中吸湿性,提高阻化剂在使用过程中的阻化效率。采用融化分散冷凝法以聚乙二醇20000(PEG-20000)为壁材,钠盐阻化剂为芯材成功制备钠盐微胶囊阻化剂。微胶囊化改性可降低钠盐阻化剂在常温条件下的吸湿率,壁材与芯材质量比为2:1时吸湿率下降67.3%;钠盐阻化剂、钠盐微胶囊阻化剂初始分解温度分别为753.1℃和384.5 ℃,微胶囊化钠盐阻化剂热稳定性降低。通过热重和程序升温实验,研究阻化剂对煤样氧化特性抑制效果。钠盐阻化剂和钠盐微胶囊阻化剂均可抑制煤样自燃。原煤样和添加阻化剂煤样耗氧速率、CO产生率、CO2产生率随温度升高呈指数型增大,添加阻化剂煤样数值均低于原煤样。实验条件下,15%浓度钠盐微胶囊阻化剂对黑沟煤样低温氧化抑制效果最佳,添加该阻化剂煤样水分蒸发及气体脱附阶段表观活化能较原煤样增大64.7%,吸氧增重阶段表观活化能增加56.9%;15%浓度钠盐微胶囊阻化剂平均阻化率为66.6%,110℃时最高阻化率达83.8%。利用红外光谱实验研究升温过程中钠盐微胶囊阻化剂对煤样阻化特性的影响。实验初期,钠盐微胶囊阻化剂壁材PEG-20000与煤中羟基、含羰基类活性组分发生反应,降低煤样氧化活性官能团含量,抑制煤样自燃氧化。随着煤样温度升高,PEG-20000熔融覆盖于煤体表面,芯材钠盐阻化剂逐渐暴露于空气中,通过隔绝氧气、吸收水分实现煤样氧化自燃的抑制作用。
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