CN105419818A - 一种防止干燥褐煤自燃的阻化剂的制备方法和使用方法 - Google Patents

一种防止干燥褐煤自燃的阻化剂的制备方法和使用方法 Download PDF

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Abstract

一种防止干燥褐煤自燃的阻化剂的制备方法和使用方法，属于防止煤自燃阻化剂的制备方法和使用方法。该阻化剂组分(A)占60-80wt％主阻化剂，组分(B)占20-40％的副催化剂。制备方法：(1)制样；(2)在一定温度下制备副阻化剂；(3)均匀混合成阻化剂粉；(4)取阻化剂粉和水按重量计1∶1-8的比例进行充分混合成阻化剂溶液；(5)按质量体积比计，将1：0.1-2.0比例的阻化溶液均匀喷洒于煤样表面即可。喷洒阻化溶液后的阻化煤样在水分蒸发阶段的活化能较原干燥褐煤提高25％以上，在吸氧氧化阶段的活化能较原干燥褐煤提高170％以上，褐煤自燃临界温度可由原煤的75℃左右提高到136℃以上，阻化效果显著。该阻化剂经济、无污染、运输方便、使用简单，便于操作。

Description

一种防止干燥褐煤自燃的阻化剂的制备方法和使用方法
技术领域
本发明涉及一种防止煤自燃阻化剂的制备方法和使用方法，特别是一种防止干燥褐煤自燃的阻化剂的制备方法和使用方法。
背景技术
我国的煤炭资源丰富，其产量和消耗量均居世界首位，是我国经济快速发展关键的动力基础资源。而在煤炭的生产、运输和储存过程中，氧化自燃发火现象时有发生，且自燃发火前期不容易被发现。
我国已发现的煤炭中储量最大的就是褐煤，约占全国煤炭储量的17％。褐煤是低变质程度煤，因其氧含量高、孔隙度大、挥发分高和反应活性强等特点，正逐渐成为发电、热解、气化和液化等煤炭洁净利用领域的主要煤种。而正因为这些特点，褐煤自燃倾向性高，在空气中极易发生氧化，最终导致自燃发火。
目前，防灭火技术主要有注水灌浆、充入惰性气体、添加阻化剂、均压堵漏、泡沫和胶体防灭火等。以上的防灭火技术各有特点，其中利用阻化剂防治煤自燃，是当前常用的一种防灭火技术，一般来说，阻化剂对煤炭的主要阻化作用是物理作用，同时发生部分化学反应，该技术成本较低、操作简单且阻化效果较好，得到了广泛认可和应用。而每一种阻化剂都有它的优势和局限性，其作用机理和作用效果也不尽相同。
目前国内在选择阻化剂时存在盲目性，不能有效针对解决自身煤种自燃问题。
发明内容
本发明的目的是要提供一种防止干燥褐煤自燃的阻化剂的制备方法和使用方法，该阻化剂具有:①作用效果明显，阻化寿命长；②无毒无污染，不危害人员健康，不破坏环境；③易生产，原料成本低，使用便捷；④对设备无腐蚀。
本发明的目的是这样实现的：本发明的阻化剂的制备方法；该阻化剂包含组分(A)和组分(B)，具体步骤如下：
(1)制样：将褐煤剥去表面氧化层，继而进行快速破碎，筛分出足够量1mm＜粒度＜4mm的煤样；
(2)在三口烧瓶中加入磷酸,加热升温,边搅拌边加入计量好的尿素(与磷酸摩尔比为8:9),控制温度不要超过80℃。待尿素全部溶解完后,将溶液进一步升温,经发泡、聚合、固化三个阶段可得到白色固体,即低聚磷酸铵。产生的气体经回流冷凝、水洗后用1.0mol/L的氢氧化钠溶液吸收；
(3)按质量计，组分(A)是占60-80wt％主阻化剂，组分(B)是占20-40％的副催化剂；将其均匀混合成阻化剂粉；
(4)取阻化剂粉和水按重量计1-5∶5的比例进行充分混合成阻化剂溶液。
本发明的使用方法具体步骤：按质量体积比计，g煤样/ml阻化液，将1：0.1-2.0比例的阻化溶液均匀喷洒于煤样表面即可。
所述的主阻化剂为氯化镁。
所述的副阻化剂为磷酸二氢铵和低聚磷酸铵，按质量百分比1：1-2混合而得。
所述的副阻化剂低聚磷酸铵是由磷酸、尿素合成而得，合成时控制温度不得超过80℃，合成生成的气体由氢氧化钠溶液吸收。磷酸与尿素的摩尔比为8：9。
有益效果，由于采用了上述方案，应用热重分析仪实验测定证实煤样失水活化能和着火活化能明显提高，着火点提高至130℃以上，阻化效果显著。阻化剂经济、无污染、运输方便、使用简单；同时喷洒简单，便于操作。
(1)阻化煤样在水分蒸发阶段的活化能为38.21kJ/mol，比原煤的30.48kJ/mol高出25.4％；在吸氧氧化阶段的活化能为2.97kJ/mol，比原煤的-3.56kJ/mol高出183.4％。即经过阻化的褐煤自燃临界温度由75℃提高到132℃。
(2)该阻化剂对人体无害，对人体皮肤、眼睛的黏膜组织的刺激性也很小。因此，本降尘剂对人体安全。
(3)该阻化剂对设备几乎无腐蚀性。
(4)该阻化剂原料成本低，使用便捷，且易于保存。
具体实施方式
本发明的阻化剂的制备方法，该阻化剂包含组分(A)和组分(B)；具体步骤如下：
(1)制样：将褐煤剥去表面氧化层，继而进行快速破碎，筛分出足够量1mm＜粒度＜4mm的煤样；
(2)在三口烧瓶中加入磷酸,加热升温,边搅拌边按摩尔比8:9加入计量好的尿素(与磷酸摩尔比为8:9),控制温度不要超过80℃。待尿素全部溶解完后,将溶液进一步升温,经发泡、聚合、固化三个阶段可得到白色固体,即低聚磷酸铵。产生的气体经回流冷凝、水洗后用1.0mol/L的氢氧化钠溶液吸收；
(3)按质量计，组分(A)是占60-80wt％主阻化剂，组分(B)是占20-40％的副催化剂；将其均匀混合成阻化剂粉；
(4)取阻化剂粉和水按重量计1-5∶5的比例进行充分混合成阻化剂溶液。
本发明使用方法具体步骤：按质量体积比计，g煤样/ml阻化液，将1：0.1-2.0比例的阻化溶液均匀喷洒于煤样表面即可。
喷洒阻化溶液后的阻化煤样在水分蒸发阶段的活化能较原干燥褐煤提高25％以上，在吸氧氧化阶段的活化能较原干燥褐煤提高170％以上，褐煤自燃临界温度可由原煤的75℃左右提高到136℃以上，阻化效果显著。
所述的主阻化剂为氯化镁。
所述的副阻化剂为磷酸二氢铵和低聚磷酸铵，按质量百分比1：1-2混合而得。
所述的副阻化剂低聚磷酸铵是由磷酸、尿素合成而得，合成时控制温度不得超过80℃，合成生成的气体由氢氧化钠溶液吸收。磷酸与尿素的摩尔比为8：9。
本发明涉及一种防止煤炭自燃的阻化剂，在水中加入阻化剂配置成阻化溶液，按比例喷洒在煤堆上，便可以防止煤炭自燃。
实施例1：
(1)制样：将褐煤剥去表面氧化层，继而进行快速破碎，筛分出足够量1mm＜粒度＜4mm的煤样。
(2)在三口烧瓶中加入的磷酸,加热升温,边搅拌边加入计量好的尿素(与磷酸摩尔比为8:9),控制温度不要超过80℃。待尿素全部溶解完后,将溶液进一步升温,经发泡、聚合、固化三个阶段可得到白色固体,即低聚磷酸铵。产生的气体经回流冷凝、水洗后用1.0mol/L的氢氧化钠溶液吸收；
(3)按质量计，组分(A)是占60％主阻化剂，组分(B)是占40％的副催化剂。将其均匀混合成阻化剂粉；
(4)取阻化剂粉和水按重量计2∶5的比例进行充分混合成阻化剂溶液；
(5)取煤样1克与阻化剂溶液0.3mL均匀混合；
(6)应用热重分析仪，实验测定条件确定；
(7)测定煤样起始温度为T0和失水结束点温度T1；
(8)最后根据求解出的失水结束点温度和着火活化能的增加值。
2、阻化效果
煤样临界温度达到79℃，裂解温度达到139℃，阻化煤样发生了良好的阻化作用，明显地延迟了水分蒸发进程，低温氧化过程中的水分蒸发阶段时间延长。阻化煤样在水分蒸发阶段的活化能为39.47kJ/mol，比原煤的30.48kJ/mol高出29.5％；在吸氧氧化阶段的活化能为2.84kJ/mol，比原煤的-3.56kJ/mol高出179.7％。即经过阻化的褐煤自燃临界温度由75℃提高到140℃。
实施例2：
(1)制样：将褐煤剥去表面氧化层，继而进行快速破碎，筛分出足够量粒度1mm＜粒度＜4mm的煤样。
(2)在三口烧瓶中加入的磷酸,加热升温,边搅拌边加入计量好的尿素(与磷酸摩尔比为8:9),控制温度不要超过80℃。待尿素全部溶解完后,将溶液进一步升温,经发泡、聚合、固化三个阶段可得到白色固体,即低聚磷酸铵。产生的气体经回流冷凝、水洗后用1.0mol/L的氢氧化钠溶液吸收；
(3)按质量计，组分(A)是占70％主阻化剂，组分(B)是占30％的副催化剂。将其
均匀混合成阻化剂粉；
(4)取阻化剂粉和水按重量计4∶5的比例进行充分混合成阻化剂溶液；
(5)取煤样1克与阻化剂溶液0.4mL均匀混合；
(6)应用热重分析仪，实验测定条件确定；
(7)测定煤样起始温度为T0和失水结束点温度T1；
(8)最后根据求解出的失水结束点温度和着火活化能的增加值。
2、阻化效果
煤样临界温度达到73℃，裂解温度达到122℃，阻化煤样发生了良好的阻化作用，明显地延迟了水分蒸发进程，低温氧化过程中的水分蒸发阶段时间延长。阻化煤样在水分蒸发阶段的活化能为32.18kJ/mol，比原煤的30.48kJ/mol高出5.6％；在吸氧氧化阶段的活化能为2.47kJ/mol，比原煤的-3.56kJ/mol高出169.4％。即经过阻化的褐煤自燃临界温度由77℃提高到132℃。
实施例3：
(1)制样：将褐煤剥去表面氧化层，继而进行快速破碎，筛分出足够量粒度的煤样。
(2)在三口烧瓶中加入的磷酸,加热升温,边搅拌边加入计量好的尿素(与磷酸摩尔比为8:9),控制温度不要超过80℃。待尿素全部溶解完后,将溶液进一步升温,经发泡、聚合、固化三个阶段可得到白色固体,即低聚磷酸铵。产生的气体经回流冷凝、水洗后用1.0mol/L的氢氧化钠溶液吸收；
(3)按质量计，组分(A)是占80％主阻化剂，组分(B)是占20％的副催化剂。将其均匀混合成阻化剂粉；
(4)取阻化剂粉和水按重量计3∶5的比例进行充分混合成阻化剂溶液；
(5)取煤样1克与阻化剂溶液0.5mL均匀混合；
(6)应用热重分析仪，实验测定条件确定；
(7)测定煤样起始温度为T0和失水结束点温度T1；
(8)最后根据求解出的失水结束点温度和着火活化能的增加值。
2、阻化效果
煤样临界温度达到84℃，裂解温度达到100℃，阻化煤样发生了阻化作用。阻化煤样在水分蒸发阶段的活化能为42.15kJ/mol，比原煤的30.48kJ/mol高出19.5％；在吸氧氧化阶段的活化能为2.65kJ/mol，比原煤的-3.56kJ/mol高出174.4％。即经过阻化的褐煤自燃临界温度由72℃提高到136℃。
实用例4：在高速搅拌的100kg水中添加25kg阻化剂缓慢搅拌均匀，配置成阻化溶液。将其溶液按50L：100kg均匀喷洒在小龙潭褐煤堆上，并完全混合。在煤堆堆储期间同时采用煤堆低温氧化温度及标志性气体浓度耦合测量装置监控煤堆内部温度和气体浓度变化情况，以判断煤堆是否存在自燃的可能性；煤堆可以放置百天而不发生自燃现象。
阻化煤样在水分蒸发阶段的活化能为38.21kJ/mol，比原煤的30.48kJ/mol高出25.4％；在吸氧氧化阶段的活化能为2.97kJ/mol，比原煤的-3.56kJ/mol高出183.4％。即经过阻化的褐煤自燃临界温度由75℃提高到130℃。

Claims (5)

1.一种防止干燥褐煤自燃的阻化剂的制备方法与使用方法，其特征是：阻化剂的制备方法，该阻化剂包含组分(A)和组分(B)；具体步骤如下：
(1)制样：将褐煤剥去表面氧化层，继而进行快速破碎，筛分出足够量1mm＜粒度＜4mm的煤样；
(2)在三口烧瓶中加入磷酸,加热升温,边搅拌边加入计量好的尿素(与磷酸摩尔比为8:9),控制温度不要超过80℃。待尿素全部溶解完后,将溶液进一步升温,经发泡、聚合、固化三个阶段可得到白色固体,即低聚磷酸铵。产生的气体经回流冷凝、水洗后用1.0mol/L的氢氧化钠溶液吸收；
(3)按质量计，组分(A)是占60-80wt％主阻化剂，组分(B)是占20-40％的副催化剂；将其均匀混合成阻化剂粉；
(4)取阻化剂粉和水按重量计1-5∶5的比例进行充分混合成阻化剂溶液。
2.根据权利要求1所述的一种防止干燥褐煤自燃的阻化剂的制备方法，其特征是：所述的主阻化剂为氯化镁。
3.根据权利要求1所述的一种防止干燥褐煤自燃的阻化剂的制备方法，其特征是：所述的副阻化剂为磷酸二氢铵和低聚磷酸铵，按质量百分比1：1-2混合而得。
4.根据权利要求1所述的一种防止干燥褐煤自燃的阻化剂的制备方法，其特征是：所述的副阻化剂低聚磷酸铵是由磷酸、尿素合成而得，合成时控制温度不得超过80℃，合成生成的气体由氢氧化钠溶液吸收；磷酸与尿素的摩尔比为8：9。
5.一种防止干燥褐煤自燃的阻化剂的使用方法，其特征是：按质量体积比计，g煤样/ml阻化液，将1：(0.1-2.0)比例的阻化溶液均匀喷洒于煤样表面即可。
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