煤炭科学技术

作者：梁运涛, 郭宝龙, 宋双林, 贺正龙, 周刚, 曹乃夫,

关键词：煤自燃, 化学阻化剂, 阻化率, 阻化作用, 活性基团, 煤矿火灾防治,

煤自燃灾害严重制约煤矿安全生产，化学阻化剂的使用是防治煤自燃的主要技术手段。然而，现有的煤矿井下阻化剂普遍存在环保性差、成本高和效率低等问题。因此，研发一种高效、低成本且环保的新型磷系阻化剂，将有效提升其在煤矿防火领域的应用价值。基于此，以α−磷酸锆、异辛胺、无水乙醇为原料，采用插层法合成改性磷酸锆（MZrP），将其作为一种高效抑制煤自燃的阻化剂。为研究不同阻化浓度下MZrP对煤自燃的抑制效果，采用程序升温−气相色谱联用试验，从宏观上对比分析原煤和阻化煤样在低温氧化过程中的指标体积分数和交叉点温度的变化，探讨不同阻化浓度下阻化率的差异。通过扫描电镜和红外测试，从微观上阐明MZrP对煤表面形貌和活性基团的影响。通过热重测试，研究MZrP对煤热质量损失和特征温度的影响，揭示MZrP对煤自燃的抑制机制。结果表明：阻化煤样氧化升温过程中释放出的指标气体体积分数明显低于原煤，且随着MZrP阻化质量分数的增加，气体释放量逐渐下降，交叉点温度和阻化率呈上升趋势，质量分数为5%的MZrP阻化煤样的阻化率为62.85%。插层改性后的MZrP均匀覆盖在煤体表面，形成致密的阻化层，有效隔绝氧气，发挥物理阻化作用。与原煤相比，阻化煤样的甲基、亚甲基含量和热质量损失显著降低。具体而言，质量分数为3%和5%的MZrP阻化煤样的临界温度分别比原煤高出2.20 ℃和2.81 ℃，最大热失重速率温度比原煤高15.6 ℃和23.1 ℃。随着MZrP阻化质量分数的增加，更多阻化剂和煤中活性基团发生化学反应，进一步提高了临界温度和最大热失重速率温度，从而实现煤自燃的高效化学抑制。

来源：2026年第4期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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