煤氧化和阻化机理的红外光谱法研究

利用红外光谱法分析煤氧化和阻化的微观结构变化特征,对研究煤低温氧化和阻化机理有重要意义.采用TENSOR37傅里叶变换红外光谱仪,通过对阳泉无烟煤氧化和阻化的红外光谱图的分析.研究阳泉无烟煤在添加化学阻化剂前后煤分子结构的变化特征.结果表明:红外光谱图中位于高波数的羟基(-OH)吸收峰较弱,吸光度只有0.086～0.122.在加入吸水盐类阻化剂(MgCl2)后,吸光度约为原煤样的1.5倍,谱峰明显加强;在阻化前的低温氧化过程中,酚、醇、醚、酯的C-O吸光度由0.309降到0.207,甲基(-CH3)、亚甲基(-CH2-)的吸光度分别由0.027、0.019、0.042和0.056降到0.012、0.010、0.031和0.047,吸收峰强度逐渐减弱,芳烃C-H吸光度分别由0.031和0.040升高到0.077和0.087;在阻化后的低温氧化过程中,C-O含量基本不变,甲基、亚甲基的吸光度分别由0.017、0.011、0.034和0.040降到0.012、0.009、0.031和0.038,吸收峰减弱的速度明显降低,芳烃C-H的变化并不大.研究表明:在高变质阳泉煤中,含氧官能团和脂肪侧链的含量很低,在低温氧化过程中,很容易被氧化;吸水盐类阻化剂MgCl2可以通过与煤分子间发生取代和络合等作用,增加煤分子的稳定性,提高煤分子氧化的活化能,降低煤的氧化速率.     

含添加剂细水雾熄灭煤层钻孔瓦斯火的有效性

在瓦斯抽放钻孔的钻进过程中,由于钻头、钻杆与周围煤壁的摩擦升温,会发生瓦斯火灾.为了预防与控制煤矿瓦斯燃烧火灾,采用细水雾灭火技术和自制的钻孔瓦斯火试验系统,在0.4 MPa、0.6 MPa和0.8 MPa下,选择5种配方的含添加剂细水雾,对瓦斯抽放钻孔火灾进行了灭火有效性研究,主要考察了施加细水雾前后瓦斯火焰温度、燃烧强度和灭火时间的变化.结果表明,在清水中添加化学添加剂后,使细水雾熄灭瓦斯火的有效性大大提高,在0.4 MPa下,清水细水雾不能熄灭的钻孔瓦斯火灾,使用添加剂2、3、4、5后,可以在32.4～70.3 s的时间内熄灭.升高压力,细水雾对瓦斯火的熄灭有效性提高,当压力为0.6～0.8 MPa时,含添加剂5的细水雾熄灭瓦斯火的时间比清水细水雾缩短76.1%～88.6%.在实际应用中,使用低压细水雾灭火系统,并选择合适的灭火添加剂配方,可有效防治钻孔瓦斯火灾.     

碱渣在公路工程应用中Cl-对环境的影响研究

在我国氨碱法生产纯碱的企业，每年都会排放大量的废碱渣，如把这些碱渣用于公路工程建设，其中所合的游离氯离子可能会对周围环境造成影响。通过对碱渣的化学成分，以及碱渣中游离Cl-与碱渣-石灰稳定土、外加固结剂之间的物理-化学作用机理的分析，并结合公路建设的工程实际，研究了游离氯离子对周围土壤和地下水质的影响。研究结果表明，工业碱渣作为公路路基的替代石灰的材料，符合国家公路建设标准和环保要求。     

利用煤系高岭土废渣生产高模数水玻璃

煤系高岭土生产硫酸铝或氯化铝时产生大量的废渣,不仅占用耕地,而且污染环境。目前煤系高岭土酸浸废渣主要用来铺路或用作生产水泥的活性材料,其它方面的应用报道很少,因此开展其综合利用研究意义很大。高模数水玻璃是重要的化工产品,广泛用作分子筛、白炭黑、涂料等生产。高岭土废渣主要成分为SiO_2,经过烧碱溶液处理后,再经过分离、浓缩等即可得到高模数的水玻璃。由该工艺生产的高模数水玻璃,成本低于传统生产工艺,有较大的推广价值。某厂排放的煤系高岭土酸浸废渣化学成分见表1。     

乐平树皮煤升温氧化过程中气体解析规律研究

为了防止煤炭自燃.深入了解煤在升温氧化过程中气体的解析规律,利用煤升温氧化系统对乐平树皮煤进行了升温氧化实验研究.结果表明,树皮煤在升温氧化过程中,不同气体的初析温度tm和解析速率各不相同,CO、CO2,CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C3H6、i-C4H10和n-C4H10 9种C1～C4气体的tm依次为70℃、20℃、20℃、20℃、100℃、20℃、130℃、100℃和70℃.20～210℃为煤的缓慢氧化阶段,从树皮煤中依次缓慢解析出吸附态的气体CO2、CH4、C2H6、C3H8和CO等;210～290℃为煤的快速氧化阶段,从煤中解析出较大量的9种C1～C4气体产物,气体的浓度以指数速率增加;290～400℃为煤的急速氧化阶段,9种C1～C4气体的浓度以直线关系急剧增加.不同类型的煤在不同的氧化阶段具有不同的氧化特征,可选择不同的气体作为预测煤自燃特性的标志气体.     

一种新型泡沫凝胶成胶时间及灭火特性的实验研究

为研究新型无氨泡沫凝胶的胶凝特性和灭火特点,采用倾斜试管法分别测试了不同反应物浓度、温度、pH值和发泡剂浓度等参数对新型泡沫凝胶成胶时间的影响,同时通过灭火实验对泡沫凝胶的消防特性进行了研究。结果显示：当水玻璃与促凝剂的质量比在1．33—4．0时材料成胶时间满足煤矿灭火要求;pH值在6．9—8．5时成胶最快;成胶时间随温度升高而减小;发泡剂浓度对成胶时间影响不大;泡沫凝胶灭火效果良好且有效延长了复燃周期。因此泡沫凝胶在矿井消防中有很强的实用价值,并且可通过限制反应物浓度、pH值、温度等参数,更高效的控制成胶时间。     

极近距离煤层大采高工作面上隅角瓦斯治理

为了解决三交河煤矿2-512大采高工作面上隅角瓦斯经常超限的难题,运用理论和现场实践进行了分析,分析得出工作面上隅角瓦斯超限的主要原因有:①上隅角是风流汇合处;②顶板跨落;③2#下煤层瓦斯涌入采空区;④地质构造.针对上隅角瓦斯超限问题,提出了高位钻孔抽放裂隙带瓦斯和低位钻孔抽放采空区和冒落带瓦斯的防治措施.现场实践表明,在实施上述措施之后,2-512工作面回风流中瓦斯浓度控制在0.02％ ～0.06％,上隅瓦斯浓度由原来的0.8％～3.0％下降到0.8％以下,有效地解决了上隅角瓦斯超限问题,保证了矿井的安全高效生产.     

多元混合气爆炸极限的非线性预测研究

根据混合气的爆炸极限与混合气各成分的体积浓度之间具有非线性关系的特点,笔者提出采用神经网络非线性方法来计算含有H2,CH4和CO的多元混合气体的爆炸极限。在模型中,H2,CH4和CO的体积浓度作为输入,爆炸上限和下限作为输出。计算结果表明,该非线性模型预测混合气爆炸下限和上限的最大相对误差为3.90%,3.57%,而模型预测值与计算值的相关系数分别为0.971,0.981;非线性模型的预测结果要好于偏最小二乘回归的预测结果。当H2,CO,CH4在混合气中的体积浓度给定时,非线性模型能够准确预测混合气的爆炸极限。     

无机包覆聚苯乙烯泡沫板烟气产生规律研究

聚苯乙烯泡沫板在建筑节能中具有重要应用,其阻燃防火性能影响建筑火灾安全。应用UL-94垂直燃烧性能测试方法研究无机包覆聚苯乙烯泡沫板在垂直状态下的燃烧情况,结果表明包覆后的聚苯乙烯试样的等级可达到V-1以上;应用烟密度仪和气体分析仪研究无机包覆聚苯乙烯泡沫板燃烧烟气产生规律,结果表明MgSO_4/MgO、α-石膏、无机黏结剂、无机粘结剂/膨润土均对聚苯乙烯泡沫起到阻燃效果,并对烟气产生抑制作用,抑烟能力由大到小为MgSO_4/MgO,α-石膏、无机黏结剂/膨润土、无机黏结剂。同时能不同程度地影响聚苯乙烯泡沫燃烧时产生CO_2、CO有毒有害气体的体积分数,其中CO_2的最大体积分数分别为2.09%、1.79%、1.52%、1.62%;CO的最大体积分数分别为434×10~(-6)、340×10~(-6)、358×10~(-6)、369×10~(-6),从数据分析可知,4种无机包覆聚苯板中,无机黏结剂在4种包覆剂中对CO_2生成的影响效果更佳,α-石膏在4种包覆剂中对CO生成的影响效果更佳。     

工业碱渣在公路建设中的应用研究

在我国,氨碱法生产纯碱的企业每年都会产生大量的废碱渣,堆放起来既占地方,又污染环境,制约着氨碱企业的可持续发展.为探索大规模利用工业废碱渣的新途径,通过对工业碱渣的成分分析和实验研究,结合国内外用于公路建设中水泥一粉煤灰(二灰)综合稳定材料的成功经验,按照公路工程对原材料的质量、工艺性能要求以及环保要求的试验设计原则,在碱渣中分别加入水泥、石灰、粉煤灰作为结合料,配制出碱渣-石灰综合稳定土.研究发现,添加适当的外加剂后,可显著降低可能影响环境的氯离子的溶出率,并且可以作为1种胶凝材料,用作公路路面结构层综合稳定材料的固化剂.经过无侧限抗压强度试验、击实试验和配合比优化试验,找到了碱渣-石灰综合稳定土的最佳配比,各项性能指标均符合国家行业标准和相应的环保标准,可用作公路建设的原材料.