含柠檬酸的羧甲基纤维素钠溶液抑制煤自燃特性的实验研究
蔡峰
沈澳
安徽理工大学 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽 淮南 232001
摘要：煤炭自燃是煤矿安全生产中的一项重大隐患,而传统的煤自燃抑制材料存在原理单一、制备工艺复杂、成本较高等问题.针对现有问题,以羧甲基纤维素钠(CMC)、柠檬酸、仲烷基磺酸钠(H95)为原料,通过合理配比,制备一种能够在煤炭氧化过程中同时起到物理阻隔和化学抑制 2 种作用的新型凝胶阻化材料.通过傅里叶红外光谱对新材料配制前后的化学结构进行了表征;通过对新材料黏度、润湿性和保水性的测试,分析了其阻化性能;基于程序升温实验和热重分析实验评估了新材料对煤炭氧化的抑制作用.结果表明:在所制备的新材料中,CMC与柠檬酸产生了化学交联与氢键作用,证明了凝胶与化学阻化剂复合成功;CMC质量分数为2%时,新材料与纯CMC凝胶黏度分别达到 1.12、3.83 Pa·s,此时新材料的溶液状态最适宜喷洒;新材料、质量分数2%纯CMC凝胶、去离子水对煤粉的最大润湿高度分别为12.5、10.3、9.9 mm,三者真空干燥 10 h后的失水率分别为 87.06%、82.71%、97.61%;经过新材料处理的煤样交叉点温度相较原煤和柠檬酸处理煤分别升高 5.5、2.1℃,在氧化温度达到 180℃时,CO体积分数、耗氧速率、放热强度相较原煤分别降低 50.57%、69.50%、59.50%,相较柠檬酸处理煤分别降低33.1%、45.1%、28.3%;经新材料处理的煤样在热重分析实验中的 5 项氧化特征温度点显著低于原煤和柠檬酸处理煤,表现出的自燃倾向性弱于另外 2 组煤样.研究验证了新材料抑制煤炭自燃的可行性,并提出了将新材料适用于井下的雾化喷洒工艺.
关键词：煤自燃凝胶阻化材料阻化剂羧甲基纤维素钠柠檬酸程序升温热重分析
分类号：TD75+2.2(矿山安全与劳动保护)
资助基金：安徽省高校协同创新资助项目(GXXT-2020-057)
论文发表日期：2026-01-20
在线出版日期：2026-02-02（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 65-75 )
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