煤层自燃火灾是矿井主要灾害之一,随着我国煤炭产量不断增加,新建、扩建矿井增多和开采强度、开采深度增大,矿井防灭火问题显得尤为突出。阻化剂防灭火技术是煤矿防灭火技术中常用的一种方法。
煤矿常用的阻化剂有以下几类:
氯盐类阻化剂:自身有较强的吸水能力,可以吸收其周围空气中的水分,可以使煤体长时间处于潮湿状态或在煤体表面形成水膜层隔绝氧气,同时阻化剂吸收的水分气化时吸收煤体热量,降低煤体温度,减小煤氧化过程中的升温速率,阻止煤氧化进程。
铵盐类阻化剂:这类阻化剂在遇热会发生分解反应,可以吸收由煤氧化释放的热量,并且分解反应过程中生成的氨气、二氧化碳可以降低煤体表面的氧气浓度,减小煤体的氧化反应速率,同时部分阻化剂(如NH4Cl、(NH4)2HPO5)不仅能够很好周围空气中的水分,在煤低温杨过程的前期降低煤体温度,还能够消耗与煤氧化过程中产生的自由基,抑制煤氧化过程。
碱类阻化剂:目前在煤矿中经常使用的这类阻化剂主要是氢氧化钙。
泡沫阻化剂
泡沫阻化剂主要是通过向防灭火区域注入泡沫,并让它们保存于冒落研石缝隙之中形成堵漏带,阻止风流进入防灭火区域,从而预防了煤自燃。泡沫阻化剂主要有化学和物理泡沫两种。化学泡沫大多使用尿醛泡沫以及快速凝固而成的聚胺醋泡沫。物理泡沫则多用稳定的低倍数泡沫或者在其中添加增塑剂通过机械搅拌形成的可塑性泡沫。泡沫阻化剂除含有主要的发泡剂外,还有多种添加剂如稳泡剂、增稠剂等,从而可以延长泡沫存在时间,可以提高泡沫的堆积能力和附着能力。由于泡沫终要破碎,液膜难以持久存在于煤的表面,特别是在煤的顶部、侧面,所以如何进一步提高泡沫阻化剂泡沫的稳定性是泡沫阻化剂研究的一个重点要解决的问题。
复合阻化剂
复合阻化剂主要是将几种不同种类的阻化剂结合起来使用,从而克服单一阻化剂存在的缺陷。例如,有学者将阻止自由基链反应的阻化剂与高聚物阻化剂复配制备了一种复合阻化剂。既能够覆盖煤表面,减少煤体与空气的接触,又能捕获煤氧化链反应中的自由基,实质性地提高了自燃阻化效果,这种复合阻化剂还具有和阻化成本低的特点,使阻化煤具有优良的抗氧化性,并且可以较长时期保持高的热值。
复合阻化剂具有代表性的是DDS系列复合水溶液阻化剂,它是由海藻类水解的天然聚合物、阴离子表面活性剂和阻化剂(胺盐)组成的。每一种成分都起到阻燃的作用,因此既能覆盖煤表面活性中心,又能捕获煤氧化链反应中的自由基,阻化效果特别明显。该阻化剂具有和阻化成本低的特点。
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