工程科学学报.第43卷，第10期：1295-1303.2021年10月 Chinese Journal of Engineering,Vol.43,No.10:1295-1303,October 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.25.001;http://cje.ustb.edu.cn 卤盐载体无机盐阻化煤自燃的机理及性能 张嬿妮2，)四，侯云超3)，刘博1)，邓军，)，刘春辉，)，杨晶晶13)，温心宇，) 1)西安科技大学安全科学与工程学院，西安7100542)国土资源部煤炭资源期查与综合利用重点实验室，西安7100543)西安科技大学 陕西省煤火灾害防治重点实验室，西安710054 ☒通信作者，E-mail:zyn2099@xust.edu.cn 摘要为了研究卤盐载体无机盐阻化剂对煤自燃的阻化机理及性能，采用差示扫描量热仪(DSC)测试了在稀土水滑石、 MgC2和肉盐载体无机盐三种不同阻化剂作用下，煤自燃过程中分阶段特征、特征温度、热效应和表观活化能等参数变化规 律.测试结果表明，稀土水滑石层板的一OH能够与煤分子中的一COOH等酸性官能团产生弱氢键，造成一COOH等酸性官能 团的活性减弱；Mg2+与煤分子中的一COO一发生络合作用，生成了一COOMg-一，造成-COO一内的C=O活性减弱是肉盐载体 无机盐抑制煤自燃的主要机理.煤样中添加卤盐载体无机盐后DSC曲线吸热峰均出现双峰或多峰，且较原煤的峰值温度后 移了50-60℃、T1温度后移了90~100℃、总放热量降低了19-27kg,而且有效的提高了煤体各阶段的表观活化能.研 究表明卤盐载体无机盐阻化剂可有效抑制煤自燃反应进程. 关键词肉盐载体无机盐：阻化剂：煤自燃：DSC:表观活化能 分类号TD752.2 Mechanism and performance of coal spontaneous combustion with a halide carrier inorganic salt inhibitor ZHANG Yan-ni2 HOU Yun-chao),LIU Bo),DENG Jun,LIU Chun-hui,YANG Jing-jing3,WEN Xin-yu) 1)College of Safety Science and Engineering,Xi'an University of Science and Technology,Xi'an 710054,China 2)Key Laboratory of Coal Resources Exploration and Comprehensive Utilization,Ministry of Land and Resources,Xi'an 710021,China 3)Shanxi Key Laboratory of Prevention and Control of Coal Fire,Xi'an University of Science and Technology,Xi'an 710054,China Corresponding author,E-mail:zyn2099@xust.edu.cn ABSTRACT Coal spontaneous combustion seriously restricts the safe production of coal mines,and adding an inhibitor is one of the effective methods to prevent coal spontaneous combustion.To improve the pertinence and high efficiency of the inhibitor,this paper considered the intrinsic properties and external conditions that affect the occurrence of coal spontaneous combustion,combined with the characteristics that the rare earth hydrotalcite can effectively improve the thermal stability,coupling,and flame retardancy of the coal and the halide inhibitor.The halide inhibitor can enhance the permeability,dispersion,and uniformity of the rare earth hydrotalcite as a carrier.The halide carrier inorganic salt inhibitor was prepared.To study the inhibition mechanism and performance of the halide carrier inorganic salt inhibitor on coal spontaneous combustion,differential scanning calorimetry (DSC)was used to test the variation law of parameters,such as stage characteristics,characteristic temperature,thermal effect,and apparent activation energy in the process of coal spontaneous combustion under the action of a rare earth hydrotalcite,MgCl and a halide carrier inorganic salt inhibitor.Test results reveal that the OH of the rare earth hydrotalcite laminate can generate a weak hydrogen bond with acidic functional groups such as -COOH in coal molecules so that the activity of the acidic functional groups is weakened.Mg2complexes with-COO-in coal 收稿日期：2020-12-25 基金项目：国家重点研发计划资助项目(2018YFC0807900);国家自然科学基金资助项目(51674191)卤盐载体无机盐阻化煤自燃的机理及性能 张嬿妮1,2,3) 苣，侯云超1,3)，刘    博1,3)，邓    军1,3)，刘春辉1,3)，杨晶晶1,3)，温心宇1,3) 1) 西安科技大学安全科学与工程学院, 西安 710054    2) 国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室, 西安 710054    3) 西安科技大学 陕西省煤火灾害防治重点实验室, 西安 710054 苣通信作者， E-mail: zyn2099@xust.edu.cn 摘    要    为了研究卤盐载体无机盐阻化剂对煤自燃的阻化机理及性能，采用差示扫描量热仪（DSC）测试了在稀土水滑石、 MgCl2 和卤盐载体无机盐三种不同阻化剂作用下，煤自燃过程中分阶段特征、特征温度、热效应和表观活化能等参数变化规 律. 测试结果表明，稀土水滑石层板的−OH 能够与煤分子中的−COOH 等酸性官能团产生弱氢键，造成−COOH 等酸性官能 团的活性减弱；Mg2+与煤分子中的—COO−发生络合作用，生成了−COOMg−，造成−COO−内的 C=O 活性减弱是卤盐载体 无机盐抑制煤自燃的主要机理. 煤样中添加卤盐载体无机盐后 DSC 曲线吸热峰均出现双峰或多峰，且较原煤的峰值温度后 移了 50～60 ℃、T1 温度后移了 90～100 ℃、总放热量降低了 19～27 kJ·g−1，而且有效的提高了煤体各阶段的表观活化能. 研 究表明卤盐载体无机盐阻化剂可有效抑制煤自燃反应进程. 关键词    卤盐载体无机盐；阻化剂；煤自燃；DSC；表观活化能 分类号    TD752.2 Mechanism  and  performance  of  coal  spontaneous  combustion  with  a  halide  carrier inorganic salt inhibitor ZHANG Yan-ni1,2,3) 苣 ，HOU Yun-chao1,3) ，LIU Bo1,3) ，DENG Jun1,3) ，LIU Chun-hui1,3) ，YANG Jing-jing1,3) ，WEN Xin-yu1,3) 1) College of Safety Science and Engineering, Xi’an University of Science and Technology, Xi’an 710054, China 2) Key Laboratory of Coal Resources Exploration and Comprehensive Utilization, Ministry of Land and Resources, Xi’an 710021, China 3) Shanxi Key Laboratory of Prevention and Control of Coal Fire, Xi’an University of Science and Technology, Xi’an 710054, China 苣 Corresponding author, E-mail: zyn2099@xust.edu.cn ABSTRACT    Coal spontaneous combustion seriously restricts the safe production of coal mines, and adding an inhibitor is one of the effective methods to prevent coal spontaneous combustion. To improve the pertinence and high efficiency of the inhibitor, this paper considered the intrinsic properties and external conditions that affect the occurrence of coal spontaneous combustion, combined with the characteristics that the rare earth hydrotalcite can effectively improve the thermal stability, coupling, and flame retardancy of the coal and the halide inhibitor. The halide inhibitor can enhance the permeability, dispersion, and uniformity of the rare earth hydrotalcite as a carrier. The halide carrier inorganic salt inhibitor was prepared. To study the inhibition mechanism and performance of the halide carrier inorganic salt inhibitor on coal spontaneous combustion, differential scanning calorimetry (DSC) was used to test the variation law of parameters, such as stage characteristics, characteristic temperature, thermal effect, and apparent activation energy in the process of coal spontaneous combustion under the action of a rare earth hydrotalcite, MgCl2 and a halide carrier inorganic salt inhibitor. Test results reveal  that  the  OH  of  the  rare  earth  hydrotalcite  laminate  can  generate  a  weak  hydrogen  bond  with  acidic  functional  groups  such  as −COOH  in  coal  molecules  so  that  the  activity  of  the  acidic  functional  groups  is  weakened.  Mg2+ complexes  with −COO− in  coal 收稿日期: 2020−12−25 基金项目: 国家重点研发计划资助项目（2018YFC0807900）; 国家自然科学基金资助项目（51674191） 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期：1295−1303，2021 年 10 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 43, No. 10: 1295−1303, October 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.25.001; http://cje.ustb.edu.cn