煤炭科学技术

作者：孟祥宁, 梁运涛, 郭宝龙, 孙勇, 田富超,

关键词：煤自燃, 卤盐阻化剂, 化学阻化作用, 物理阻化作用, 阻化率,

煤自燃灾害严重影响煤矿安全生产，卤盐阻化是防治煤自燃灾害的主要措施之一。优化阻化工艺、提高阻化效果的前提是掌握阻化剂的物理、化学阻化作用机制。为此，探究卤盐阻化剂对煤自燃的主要抑制方式，明确其物理、化学作用对煤层阻化的贡献比显得尤为重要。基于此，提出一种定量识别卤盐阻化剂阻化作用的方法。本次研究卤盐中具有代表性的MgCl2阻化剂，采用超声波清洗器多次反复冲洗阻化煤样和水洗煤样，得到水洗阻化煤样和水洗参考煤样。通过程序升温试验和红外光谱试验研究不同煤样的指标气体浓度、交叉点温度、阻化率和活性基团的变化规律，从宏微观角度研究卤盐阻化剂的物理、化学阻化作用。结果表明：水洗阻化煤样的产气浓度、交叉点温度、阻化率和活性基团含量明显低于原煤样，却高于阻化煤样，这说明MgCl2阻化剂对煤自燃起到协同抑制作用，具有物理化学双重阻化效果。煤氧化反应前期，物理阻化作用大于化学阻化作用，煤氧化反应后期，化学阻化作用占主导地位，明显高于物理阻化作用。MgCl2的化学抑制作用体现在能与煤中活性物质反应生成比较稳定的物质(ROCl)和镁络合物(Mg(OH)Cl)，使得煤的活性下降，从而降低了煤的自热风险。MgCl2阻化剂物理、化学阻化作用对平庄褐煤的贡献比分别为56.37%和43.63%，对同忻烟煤的贡献比为57.91%和42.09%，对白芨沟无烟煤的贡献比为59.60%和40.40%。随着煤样变质程度的增加，物理阻化作用贡献比增加，化学阻化作用贡献比减小，平庄褐煤的化学阻化作用是白芨沟无烟煤的1.08倍。该研究有助于丰富卤盐阻化剂的阻化机理，并为优化防灭火工艺提供理论指导。

来源：2024年第6期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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