[发明专利]一种抑制高硫煤自燃的阻化剂

说明书

技术领域

本发明属于煤矿安全技术领域，具体涉及一种抑制高硫煤自燃的阻化剂。

技术背景

煤炭自燃是严重威胁煤矿安全生产的重大灾害之一，随着煤中硫含量的增加煤自燃倾向性也增大。目前煤矿使用的阻化剂有很多种，包括高分子类阻化剂，如过氧化尿素等强氧化剂，能够将煤炭结构中特别是煤体表面存在的易于氧化的结构和基团氧化，形成稳定的物质，失去氧化性，从而使煤体不再与氧发生氧化反应，提高安全性；还包括凝胶类阻化剂，主要有海藻酸钠、水玻璃、高吸水树脂等，这类阻化剂是利用胶体在煤表面形成膜，使煤体与空气中的氧隔绝开来以达到阻化的作用；还有无机盐类阻化剂，主要有氯化镁、氯化钠、硫酸钠等水溶剂，这类物质的水溶液能够吸热降温、隔绝氧气、吸水保湿，同时这些分子将会与煤分子产生相互作用，从而抑制煤低温氧化。但是这些抑制煤自燃的阻化剂钝化活性基团的针对性不强，没有根据煤种具体的活性基团的种类和性质来选择阻化剂，阻化剂的效果受到极大影响。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种抑制高硫煤自燃的阻化剂，目的是针对煤含硫量高的特性，通过在阻化剂中添加Zn²⁺，使其与煤中S原子形成配合物，惰化煤中含硫结构，从而高效抑制高硫煤自燃。

实现本发明目的的抑制高硫煤自燃的阻化剂，其成分按质量百分比为：MgCl₂ 15~17%、ZnCl₂ 2~5%、NH₄Cl 0.1~0.2%、十二烷基硫酸钠0.5~1%、四硼酸钠0.3~0.5%，余量为溶剂水。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

煤氧化自燃反应过程分为失水失重阶段、氧化增重阶段和燃烧失重阶段，本发明的阻化剂能够抑制高硫煤自燃的机理是增大煤的湿度、抑制煤吸附氧气（包括物理吸附和化学吸附），在达到着火温度前，保障煤的湿润性，遏制煤中活性结构与氧气反应，抑制煤的温度升高，从而达到阻化效果。

MgCl₂易潮解，具有很好的吸湿性，能够增大煤的湿度，提高煤的干裂温度，在煤失水失重阶段起很大的阻碍作用，而Mg²⁺与煤中活性结构，如高硫煤的含S活性结构发生相互作用，从抑制活性结构吸附氧气，因此本发明中控制MgCl₂的浓度为15~17%，达到最佳阻化效果。

ZnCl₂的吸湿性不如MgCl₂，但Mg²⁺与煤中活性结构的相互租用很弱，抑制吸附氧气作用不强。Zn²⁺易与煤中含S、O、和N等活性结构形成配合物，从而抑制这些活性结构吸附氧气，在煤氧化增重阶段起到很大的阻碍作用，因此，本发明中的ZnCl₂浓度达到2~5%即可。

NH₄Cl 是一种具有引湿性的强电解质，溶于水电离出NH₄⁺和Cl^-，在阻化剂中起到辅助Zn²⁺的作用，因此本发明中NH₄Cl 浓度为0.1~0.2%即可。

十二烷基硫酸钠是一种表面活性剂，可以减小阻化剂与煤之间的表面张力，增加阻化剂的润湿性，本发明中其浓度为0.5~1%即可。

四硼酸钠是一种缓蚀剂，能够以防止或减缓腐蚀的化学物质腐蚀井下设备，本发明中要求其浓度为0.3~0.5%。

在上述几种组分的协同作用下，本发明的抑制高硫煤自燃的阻化剂能够保障煤的湿润性，有效遏制煤中活性结构与氧气反应，抑制煤的温度升高，从而达到优良的阻化效果。

附图说明

图1是原煤样的TG（热重）曲线；

图2是实施例1加入阻化剂侵泡过的煤样的TG曲线。

具体实施方式

本发明实施例中采用STA449C型—TG/DAT综合热重分析仪测定煤样程序升温条件下的TG曲线。

本发明中使用的原煤中硫的质量含量为3.31%。

实施例1

本实施例的抑制高硫煤自燃的阻化剂，其成分按质量百分比为：MgCl₂ 15%、ZnCl₂3%、NH₄Cl 0.2%、十二烷基硫酸钠0.5%、四硼酸钠0.3%，余量为溶剂水。

根据煤样程序升温条件下的TG曲线分析阻化剂的阻化效果，具体过程如下：