无机盐类阻化剂和自由基捕获剂对煤自燃的协同抑制作用

• 作者: 王婕 张玉龙 王俊峰 吴玉国 周春山 张振乾
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 工学
• 关键词: 无机盐类阻化剂 自由基捕获剂 复合阻化剂 煤自燃 自由基反应
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 页码范围: 4132-4143
• 页数: 12页
• 分类号: TD752.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.13225/j.cnkj.jccs.2019.1431

摘要

从隔氧降温和终止自由基链式反应角度出发,将无机盐类阻化剂氯化镁和氯化钙与自由基捕获剂N,N-二苄基羟胺(DBHA)和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)结合形成一种持续高效抑制煤自燃的复合阻化剂.以易自燃长焰煤为研究对象,采用阻化性能测定实验、活性官能团以及热分析表征实验研究复合阻化剂的阻化性能;以煤自燃过程中CO释放、煤中活性官能团的转化以及煤体质量的变化规律3者之间的关联性为基础,结合氧化反应热动力学特性,探讨复合阻化剂的阻化机理.实验结果表明:复合阻化剂对煤自燃过程起到协同抑制作用,具有物理化学双重阻化效果.与原煤相比,经复合阻化剂处理煤样,CO释放量在128 ℃时减少88.7％,在初始失重阶段和吸氧增重阶段抑制率均在80％以上,100℃时抑制率达到82.5％.复合阻化剂通过降低煤中羟基、甲基和亚甲基以及含羰基类活性组分的含量发挥阻化作用,其中芳香酮类化合物相对含量下降明显.添加复合阻化剂的煤体氧气吸附过程变短,吸附量减少,并且随着煤自燃进程发展活化能呈现出增加的趋势,特别在吸氧增重阶段活化能增加53.2％.在初始失重阶段,无机盐的保水作用对煤自燃起到物理隔氧和降温作用;在吸氧增重阶段,自由基捕获剂与煤中含氧活性自由基进行共价键重组,从而起到化学阻化效果.DBHA会释放出游离的H+,并提供未共用电子的氮、氧原子,从而形成多个吸收位点,可以同时对氧自由基和碳自由基等进行捕获;BHT与游离的含氧官能团发生反应,生成稳定的化合物,使得酮类、醌类和醛类化合物的生成途径被打断,阻断煤的自由基链式反应,从化学反应途径抑制煤自燃过程.