乙二胺四乙酸微胶囊阻化煤自燃性能研究

摘要

煤自燃的频繁发生对煤矿安全生产构成了严重威胁。阻化剂防灭火技术在防治煤自燃方面发挥了重要作用。微胶囊材料是一种具有良好预防煤自燃效果的复合型灭火材料。选取聚乙二醇6000(PEG6000)为壁材,乙二胺四乙酸(EDTA)为芯材,利用熔化分散冷凝法制备出芯壁比分别为1∶2、1∶3、1∶4、1∶5的微胶囊化乙二胺四乙酸。利用SEM对微胶囊的表面形貌进行表征,结果表明,PEG6000有效包覆在EDTA表面,成功制备了新型PEG6000-EDTA阻化微胶囊。采用热分析实验研究了不同芯壁比阻化微胶囊对煤样自燃特性的影响,掌握了阻化煤样的分阶段特征与特征温度点的热释放规律。结合热动力学参数,分析了不同芯壁比阻化微胶囊对煤自燃的阻化机理。研究表明:不同芯壁比阻化微胶囊的热反应性及阻化机制存在差异,其芯壁比为1∶3时效果最佳。确定了乙二胺四乙酸微胶囊阻化剂对煤自燃具有化学阻化作用,能够降低煤的失重率,使T_(1)和T_(3)温度分别提高12℃和34℃,而且可以大幅度降低30~200℃和325~683℃放热量。表观活化能的计算表明,在P_(1)和P_(3)两个阶段,抑制煤样的活化能分别为22.96 kJ/mol和54.98 kJ/mol,分别比原煤高4.14 kJ/mol和13.04 kJ/mol,证明了阻化微胶囊可有效的提高活化能抑制来煤自燃。研究表明乙二胺四乙酸微胶囊阻化剂对煤样具有良好的抑制作用,可有效抑制煤自燃反应进程。