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阻化剂防治煤炭自燃的效果如何?

2019-05-09 08:58
煤自燃灾害是煤矿开采以及煤储存运输中急需解决的安全问题之一。目前,阻化剂防灭火技术已经成为国内外煤矿自燃火灾防治的一项基本技术,并获得较广泛使用。阻化剂是一种阻止煤炭氧化自燃的化学物质,又称阻氧剂。阻化剂防灭火是利用某些阻化剂喷洒于采空区或压注入煤体之内以抑制或延缓煤的氧化过程,达到防止煤炭自燃的目的。
目前,国内外主要采用灌浆、注惰气、喷洒盐类阻化剂溶液、注凝胶或高分子固化泡沫等技术来防治煤自燃。这类阻化剂的阻化机理主要是物理阻化,其中卤盐阻化剂具有很强的吸水性,能使煤长期处于潮湿状态,或形成水膜层隔绝氧气,同时水汽化时吸热降温,减小了煤堆的升温速率,从而在一定程度上抑制了煤的自燃;水玻璃和高聚物胶体的作用机理主要是通过隔绝空气、封堵漏风、增加煤的外在水份,吸收热量,降低煤温等,达到抑制煤氧化发展的目的。总体来说,这些阻化剂对煤的阻化作用是通过隔绝煤氧接触或保水保湿来达到阻化效果的,它们对煤炭的主要阻化作用来自于物理作用,只发生少量化学反应或不发生化学反应,因此为物理阻化剂。物理阻化剂改变的只是煤及其环境的物理条件,不能从根本上消除煤自燃的危险,随着阻化剂的消耗流失,其阻化效果也逐渐消失,因此这类阻化剂存在阻化效果差、阻化衰退期短等缺点。
相对而言,化学阻化剂通过破坏或减少煤体中反应活化能较低的结构防止煤自燃。这种阻化通过改变煤表面活性官能团的氧化反应历程或控制自由基反应而进行,从内在本质上影响了煤的氧化,只要目标煤体没有改变,化学阻化剂的阻化效果就一直存在,防灭火效果不随外在条件改变而发生改变,因此阻化效果优于物理阻化剂。目前主要使用的化学阻化剂为强氧化剂,其主要作用是使煤中的活性基团被氧化而失去氧化性,降低煤的自燃倾向性。但是,利用强氧化剂作为化学阻化剂阻止煤氧化存在一定的缺陷:①氧化反应过程是放热反应,产生的反应热如果不及时疏散,将会使媒体的反应热迅速升高;②氧化剂具有较大的火灾危险性,如高锰酸钾遇高温以及与有机物、酸类接触,就能够引起着火爆炸;而过氧化尿素也属于强氧化性的易燃易爆物品。③这些氧化剂多为具有腐蚀性和刺激性的化学物质,因此在使用时,势必会有一定的不安全性。
阻化剂防灭火技术并是万能的,要根据矿井实际情况,采用合适的防灭火技术措施。徐州吉安研发的普瑞特防灭火技术,该技术集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体,特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。一方面,水浆生成泡沫之后,缓慢形成凝胶,能把大量的水固结在凝胶体内,避免了浆液中大量水流失或者溃浆的缺点,大幅度提高了浆水在采空区里的滞留率;另一方面,形成的凝胶能以泡沫为载体对采空区的高、中、低位火源或浮煤大范围全方位的覆盖,且能固结90%以上水分并形成凝胶层,防火时能持久保持煤体湿润并隔绝氧气,灭火时能长久地吸热降温,防止火区复燃。

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