新型聚丙烯酸鈉相變溶膠抑制煙煤低溫氧化實驗研究.pdf

1、我國礦井火災安全形勢嚴峻，火災事故多發(fā)，開展積極有效的防滅火理論和技術措施研究有巨大的現實意義。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，本論文結合氣溶膠阻化防滅火技術和高分子凝膠防滅火技術的優(yōu)點，探索、試驗高分子聚丙烯酸鈉相變溶膠和其與無機鹽阻化材料的協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溶膠材料的抑制效果，論文同時以MgCl2、NH4H2P04傳統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、系列宏觀表征參數和微觀實驗結果作為具體衡量指標。論文的主要研究內容具體包括：
　?。?）聚丙烯酸鈉高分子相變溶膠的技術特點及阻化機理：通過使用高壓微霧技術和超聲波霧化技術，將小分子量的聚丙烯酸鈉溶膠和硼酸膠結劑溶液及其與無機材料的混合溶液分步霧化，然后在膠結劑超細水霧液滴的膠結作用下，實現由高壓擊碎狀態(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，可同時實現物理和化學阻化；
　　（2）宏觀實驗參數對比分析

3、。不同阻化材料由于對煤樣物理和化學結構的改變不同，會導致煤樣在低溫氧化過程中的宏觀特性參數出現差異。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、化學耗氧量，CO生成量實驗數據，并通過數學處理、曲線擬合分析了耗氧速率、CO生成速率、臨界溫度、活化能等參數的差異。結果發(fā)現聚丙烯酸鈉高分子相變溶膠阻化煤樣與原煤樣、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溶膠的抑制效果。
　　（3）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，從而研究升溫過程中不同阻化煤樣的質量和放熱量隨溫度的變化差異，結果發(fā)現聚丙烯酸鈉高分子相變溶膠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阻化材料的協同作用可以進一步增強其抑制效果。分析相變溶膠材料的TG、DSC曲線可以發(fā)現，其阻化時間也更長。
　?。?）微觀結構分析。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構和活性基團等方面的結構差異，從根本上說明聚丙烯酸鈉高分子相變溶膠及其與MgCl2無機鹽阻化材料的協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，相變溶膠以覆蓋、充填等物理抑制作