煤是我國(guó)主要能源之一,但我國(guó)煤礦自燃發(fā)火嚴(yán)重,煤礦的自燃發(fā)火導(dǎo)致的煤炭資源損失和經(jīng)濟(jì)損失巨大,同時(shí)也伴隨著巨大的煤礦安全生產(chǎn)隱患。煤炭的自燃并導(dǎo)致引發(fā)火災(zāi)時(shí)一個(gè)極其復(fù)雜的過程,常常伴隨著煤與氧氣發(fā)生吸附反應(yīng)、氧化自熱等一些物理化學(xué)反應(yīng)。阻化劑可以有效的阻止煤炭發(fā)生自燃,對(duì)有效的防治煤礦發(fā)生自燃災(zāi)害有著十分重要的意義。磷系阻燃劑是一種高效、無煙、低毒、無污染等特點(diǎn)的阻燃劑,特別對(duì)高分子化合物阻止燃燒方面有很好的作用,將其廣泛的應(yīng)用于對(duì)礦井火災(zāi)方面的治理,期望磷系化合物阻燃劑發(fā)揮很好的阻燃效果。通過選擇多倫褐煤、金川長(zhǎng)焰煤、錢家營(yíng)肥煤和東歡坨氣煤和四種具有較好的阻燃效果的磷系化合物阻化劑,分別配制成四種不同濃度的阻化液,再將阻化液添加到煤樣中,制成上述煤樣的阻化煤樣。利用程序升溫-氣相色譜聯(lián)用實(shí)驗(yàn),以一氧化碳為指標(biāo)氣體,對(duì)比觀察阻化前后各煤樣一氧化碳?xì)怏w的釋放量,選出具有阻燃作用且阻燃效果較好的磷系化合物;結(jié)合同步熱分析實(shí)驗(yàn)各特種溫度點(diǎn)的變化規(guī)律以及不同實(shí)驗(yàn)煤樣特征溫度值的高低,通過熱特性方法對(duì)比分析各阻燃劑對(duì)煤氧化燃燒過程的抑制作用;最后計(jì)算各階段活化能的數(shù)值,運(yùn)用動(dòng)力學(xué)方法比較各阻化劑間的阻燃效果及規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:阻燃劑對(duì)煤樣具備抑制作用,通過觀測(cè)指標(biāo)氣體的釋放量,特征溫度點(diǎn)溫度,以及不同反應(yīng)階段煤氧化自燃所需活化能均可體現(xiàn)。選出阻燃效果較好的磷系化合物阻燃劑,進(jìn)行熱動(dòng)力學(xué)分析,可知磷系化合物抑制煤自燃過程在吸氧增重階段有機(jī)磷DMMP20wt.%阻化劑效果最好,對(duì)于多倫、金川兩種煤樣無機(jī)磷磷酸二氫鈉20wt.%阻化劑阻燃具有相同的阻燃效果,受熱分解階段,有機(jī)磷CEPPA15wt.%對(duì)多倫煤樣、磷酸二氫鈉20wt.%對(duì)東歡坨煤樣、磷酸三鈉20wt.%對(duì)金川、錢家營(yíng)煤樣均具有較好的抑制作用。通過上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,磷系化合物對(duì)煤自燃具有較好的阻化性能,對(duì)煤礦防治火具有一定的實(shí)際意義。圖28幅;表12個(gè);參52篇。
【學(xué)位單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TD752.2
【部分圖文】：

圖 1 Wiser 提出的煤的結(jié)構(gòu)模型Fig.1 The structure model of coal proposed by Wiser具有代表性的化學(xué)機(jī)構(gòu)模型有 Fuchs（1942）模型、Given（1960）模型、Wiser（1973）模型和 Shinn（1984）模型等。這些模型是由含有雜原子的稠合芳環(huán)基團(tuán)組成的大分子化合物。它可以代表煤的一般化學(xué)結(jié)構(gòu)，有助于解決煤的一些化學(xué)反應(yīng)和性質(zhì)。其中，Wiser 在美國(guó)提出的年輕煙煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)模型被認(rèn)為是一種合理而全面的模型，如圖 1 所示。1.2 煤自燃的熱力學(xué)研究現(xiàn)狀煤炭自燃的危險(xiǎn)是巨大的。近年來，國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)阻燃劑抑制煤的自燃進(jìn)行了大量研究，取得了一定的成果。煤自燃過程熱特性研究，表觀活化能研究，氧化自燃動(dòng)力學(xué)研究關(guān)于抑制劑對(duì)耐煤機(jī)理的研究已有很多報(bào)道。根據(jù)研究?jī)?nèi)容和方法的不同，主要包括以下內(nèi)容：

分析法簡(jiǎn)稱 TG（Thermal Gravity），其是在測(cè)試物質(zhì)保持一定的溫度條件下測(cè)量物質(zhì)質(zhì)量與溫度變化之間的關(guān)系的技術(shù)。熱重分析法物的脫水，配合物的熱分解，煤和石油的熱裂解。利用熱重法研學(xué)具有試驗(yàn)樣品用量少、試驗(yàn)過程高效且快速、對(duì)試樣樣品反應(yīng)行分析、且在程序升溫或降溫的全過程皆可對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行研究可分為兩大類，通過其程序溫度的變化可分恒溫法和升溫法。恒法，是測(cè)試樣品在某一恒定的溫度下，測(cè)定試樣失重與時(shí)間之間程即為恒溫失重法；升溫法又稱之為動(dòng)態(tài)法，是設(shè)定好升溫速率升溫速率下進(jìn)行測(cè)定失重量與溫度之間的變化關(guān)系，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果熱失重曲線也是平時(shí)較為常見的一種熱分析曲線，對(duì)研究熱動(dòng)力要的意義。

華北理工大學(xué)碩士學(xué)位論文軸表示的是測(cè)試樣品質(zhì)量 m 變化的百分?jǐn)?shù)。溫度 T 的單位為攝其應(yīng)用于活化能計(jì)算時(shí)，一般情況下需要轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)溫度（K為基于初始重量的 mg 變化量的百分比。以典型煤樣為例，樣品高，質(zhì)量也經(jīng)過了先增加在減少，直到最后基本穩(wěn)定于某一重量析法可以對(duì)樣品在反應(yīng)進(jìn)程中物質(zhì)的質(zhì)量變化溫度以及變化量的述。重法簡(jiǎn)稱 DTG（Differential thermal gravity），是熱重量 TG 的G 曲線的一階微分圖，如圖 4 所示。 DTG 曲線上的點(diǎn)的實(shí)際含義重變化的速率。圖中的最低點(diǎn)對(duì)應(yīng) TG 曲線中斜率最大的點(diǎn)，此，因此該點(diǎn)也稱之為最大失重速率點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2834623