[发明专利]为预防煤矿火灾提供数据的不同阻化剂阻化效果分析方法

权利要求书

1.一种为预防煤矿火灾提供数据的不同阻化剂阻化效果分析方法，其特征在于，该方法通过对阻化煤样进行着火点温度之前的煤炭氧化热动力学实验，计算此阶段的煤燃烧反应活化能，根据活化能数值大小比较不同阻化剂的阻化效果，包括以下步骤：①建立活化能的氧化动力方程；②方程求解；③最概然机理函数的确定；④活化能指标数值计算，比较分析不同阻化剂阻化效果；

(1)活化能的氧化动力方程建立为：

定温条件下：

$\frac{d\mathrm{\α}}{dT}={\mathrm{Ae}}^{-E/RT}f\left(\mathrm{\α}\right)$

非定温条件：

$\frac{d\mathrm{\α}}{dT}=\frac{A}{\mathrm{\β}}{e}^{-E/RT}f\left(\mathrm{\α}\right)$

其中：A—指前因子，β是实验过程中恒定的加热速率(K·min^-1)，e—活化能(KJ/mol^-1),R—普适气体常数，f(α)即是微分形式下的氧化动力学机理函数；

(2)方程求解；根据已建立的动力学方程，求出煤样在氧化过程中不同阶段的活化能E，通过计算分析得到Coats-Redfern方程，在特定条件下，Coats-Redfern方程写成其中，是分解过程中煤样质量的转化率，其中W₀是煤样初始重量，W是T(t)时刻的重量，W_∞是反应终了时重量，当W_∞＝0时物质完全分解；

(3)最概然机理函数的确定：

机理函数一方面表征煤的热解过程某一阶段所属反应类型，另一方面通过机理函数能够求出反应各阶段的活化能，选取多个热解动力学方程进行运算，对热解动力学方程进行微分和积分处理，得到动力学曲线，求得最概然机理函数，当曲线的相关性系数R>0.98时，这一机理函数为最佳；

(4)添加阻化剂后煤样活化能对比

煤样在受热分解阶段活化能比吸氧增重阶段增加一倍，在初期的吸氧增重阶段，添加次磷酸铝煤样活化能增加9.82KJ/mol^-1，添加次磷酸钠煤样活化能增加6.72KJ/mol^-1，次磷酸铝效果好于次磷酸钠。

2.根据权利要求1所述的为预防煤矿火灾提供数据的不同阻化剂阻化效果分析方法，其特征在于，煤的整个热解过程分为两段，前段为初期的吸附增重阶段，后段为氧化失重阶段。

3.根据权利要求1所述的为预防煤矿火灾提供数据的不同阻化剂阻化效果分析方法，其特征在于，煤样的反应过程不同相应的动力学机理函数也不同，利用处理后的数据作图并进行线性拟合，得到不同反应机制下的线性相关性系数。

4.根据权利要求1所述的为预防煤矿火灾提供数据的不同阻化剂阻化效果分析方法，其特征在于，煤样的前段吸附增重阶段符合一级化学反应，后段氧化热分解阶段符合二级动力学模型。