含磷化合物抑制煤自燃热动力学及阻化机理研究

Using inhibitor to prevent coal spontaneous combustion is one of the common fire fighting technologies used at home and abroad. So researching new type, high efficiency inhibitor has an important significance for application of fire fighting technologies. The coal chemistry, physical chemistry, organic chemistry and applied chemistry and other research methods are used in this Subject, the whole process from low-temperature oxidation of coal to spontaneous combustion is taken as object of study, in order to explore free radical reaction process and its effect on active groups oxidation of coal spontaneous combustion and establish free radicals and active groups model of coal spontaneous combustion.Screening and modifying inorganic, organic phosphorus compounds, study inhibitor rate of each inhibitor through temperature programmed oxidation of coal; obtain phosphorus containing groups with inhibition of coal spontaneous combustion.Using simultaneous thermal analyzer and natural temperature oxidation experimental device with gas chromatography and other means, study phosphorus containing compounds inhibiting the coal spontaneous combustion oxidation heat kinetics and the interaction of free radical and active group and phosphorous inhibitor during coal spontaneous combustion process, reveal the phosphorus compounds resistance characteristics and resistance mechanism of coal spontaneous combustion.Research results will provide a theoretical basis for the subsequent development of a new type of inhibitor.

利用阻化剂防治煤炭自燃是国内外常用的防灭火技术之一，研究新型、高效阻化剂对于阻化防灭火技术的推广应用具有重要的意义。本课题采用煤化学、物理化学、有机化学及应用化学等研究方法，以煤低温氧化自热至最终发生自燃的全过程为研究对象，研究煤自然发火过程中自由基自发反应过程及其对活性基团的氧化影响，建立煤自燃过程中自由基-活性基团联合反应模型；对现有无机、有机含磷化合物进行筛选、改性，通过煤样程序升温氧化研究各阻化剂的阻化率，获得对煤自燃具有阻化作用的含磷基团。利用同步热分析仪和自然升温氧化实验装置－气相色谱联用等手段，研究含磷化合物抑制煤自燃氧化热动力学及煤自燃氧化过程中自由基和活性基团与含磷阻化剂的相互作用，揭示磷系化合物对煤自燃的阻化特性及阻化机理。研究成果为后续研制新型阻化剂提供理论基础。

利用阻化剂防治煤炭自燃是国内外常用的防灭火技术之一，研究新型、高效阻化剂对于阻化防灭火技术的推广应用具有重要的意义。课题采用煤化学、物理化学、有机化学等研究方法，以煤低温氧化自燃的过程为研究对象，研究煤自然发火过程中自由基自发反应过程及其对活性基团的氧化影响，建立煤自燃过程中自由基-活性基团联合反应模型；筛选出次亚磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸三钠和磷酸铝4种无机磷化合物和苯基次膦酸、甲基膦酸二甲酯、2-羧乙基苯基次膦酸3种有机磷化合物进行煤阻化实验研究，确定了各阻化剂的阻化率，从宏观上分析了含磷化合物对煤自燃的阻化作用；结合傅里叶变换红外光谱实验和电子顺磁共振实验，从微观上研究了含磷化合物在煤自燃氧化阻化过程中官能团及自由基的变化规律；最后通过同步热分析实验，分析了阻化前后煤样的热特性曲线变化，研究了含磷化合物抑制煤自燃氧化热动力学，探究了煤自燃整个过程中含磷化合物的阻化机理。研究成果为后续研制新型阻化剂提供理论基础。