·1298 工程科学学报，第43卷，第10期 2.2 卤盐载体无机盐热释放速率分析 分别得到了各煤样在5℃min1升温速率下30℃~ 通过对不同配比的试验样品进行DSC测试， 450℃的热释放速率曲线（如图3所示）. 0.2 02 (a) (b) 0 0 0.2 -02 -04 -0.6 (-MW)MOL EH -0.4 -0.8 0.6 -1.0 0.8 -1.2 5Pek:5线.i8℃，000nMW-mg -1.0 9Peak:t2n7℃，00667MW-mg 4Pek:342℃，000s4MW-mg 10Pak:118s℃.0000W-mg -1.4 5Pek:53.65℃，00104MWmg I1Peak1i801℃，0.0632MW-mg 6ek:5649℃，00104MW-mgt 1.2 l2Peak:1I7.m℃，00626MW-mg -1.6 100 200 300 400 500 0 100 200300 400 500 Temperature/C Temperature/C 因3试验样品热释放速率曲线图.(a)试验样品1~6：(b)试验样品7~12 Fig.3 Curve of the heat release rate of the test sample:(a)sample 1-6;(b)sample 7-12 根据DSC曲线，发现煤样的热流曲线整体呈 物，以自由基-氧-水络合物的稳定态形式存在，进 增长趋势，并存在明显的分阶段特征.实验初始阶 而延缓煤氧复合作用的发生进程.MgC2中添加 段，热流值为正，这是因为水分蒸发和气体解析导 稀土水滑石后，发现峰值温度点前移.这是由于稀 致吸收大量热量，造成热释放速率曲线起峰.当热 土水滑石与煤层表面接触，降低了煤分子接触氧 流值为0时，此时放热量等于吸热量，此后煤样整 分子的概率，使得煤体中被激活的活性基团减少， 体呈放热阶段，此时大量官能团开始被活化，参与 与MgC12两者共同作用，导致峰值温度点前移 反应释放出大量热量导致热流曲线开始快速增长 2.3卤盐载体无机盐阻化机理分析 通过对比试验样品的DSC曲线，发现热流值 为了进一步研究试验样品热特性的变化，对 为0前后出现明显的阶段差异性.只添加稀土水 热流曲线进行微分处理，根据热流变化速率快慢， 滑石样品的峰值温度点（峰值温度点表示吸热速 将试验样品低温氧化过程划分为三段，分别为吸 率最大，此后吸热速率渐缓，放热速率开始增大) 热阶段、缓慢放热阶段、快速放热阶段 随着稀土水滑石含量的增加而升高，此现象可归 对比图4试验样品的热释放速率曲线发现，不 因于稀土水滑石结晶水的蒸发、层间结合水的物 同试验样品热释放速率随温度的变化规律基本一 理相变过程.只添加MgC2样品的热流曲线呈现 致，试验初始阶段，热流值为正，当温度达到 多峰特征、峰值温度点滞后、曲线增长趋势渐缓 T1时，此时热流速率为0，放热速率与吸热速率相 等特点.这是因为MgC2具有很强的吸水性，吸收 同.这表明在T之前煤氧化处于吸热阶段.试验 了煤周围的水分子，煤的孔、裂隙被水分子填堵， 样品在T到T,时，热释放速率是缓慢增加的，即 导致氧气无法进入煤体，且在煤表面形成一层水 缓慢放热阶段，此时煤氧化处于蓄热阶段.而随着 膜，延缓了煤体聚热进程.而当MgCL2吸收的水分 温度的升高到达T2点以后，热释放速率开始呈指 达到一定含量时，水分子会与煤中自由基、过氧化 数形式增加，这是由于煤体温度升高，煤中大量的 0.2 0.0005 0.2 0.0005 云 (a) (b) 0 0 笔 -0.2 7,125.6 -0.0005 笔 Heat flow 0.2 T1130.2 -0.4 Heat flow Differentia -0.0010 0.4 0.0010 -0.6 hert flow 336.8 352.34 -0.0015 0.0015 -0.6 -0.8 -1.0 Heat -0.0020 -0.0020 Slow heat heat 0.8 Heat Slow heat absorption release stage releas 0.0025 release stage 0.0025 -1.2 stage -1.0 stage stage 0.0030 0.0030 0 100 200 300 400 500 100 200300 400 500 Temperature/C Temperature/C2.2    卤盐载体无机盐热释放速率分析 通过对不同配比的试验样品进行 DSC 测试， 分别得到了各煤样在 5 ℃·min−1 升温速率下 30 ℃～ 450 ℃ 的热释放速率曲线（如图 3 所示）. 0 100 200 300 400 500 −1.6 −1.4 −1.2 −1.0 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 0 0.2 Temperature/℃ Temperature/℃ Heat flow/(MW·mg−1 ) Heat flow/(MW·mg−1 ) (a) 1 Peak: 51.05 ℃, 0.0255 MW·mg−1 2 Peak: 51.40 ℃, 0.0272 MW·mg−1 3 Peak: 53.18 ℃, 0.0082 MW·mg−1 4 Peak: 53.42 ℃, 0.0054 MW·mg−1 5 Peak: 53.65 ℃, 0.0104 MW·mg−1 6 Peak: 56.49 ℃, 0.0104 MW·mg−1 0.030 40 0.025 50 0.020 60 0.015 70 0.010 80 0.005 0 Temperature/℃ 0 100 200 300 400 500 Temperature/℃ −1.2 −1.0 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 0 0.2 Heat flow/(MW·mg−1 ) Heat flow/(MW·mg−1 ) (b) 7 Peak: 123.46 ℃, 0.0721 MW·mg−1 8 Peak: 123.44 ℃, 0.0633 MW·mg−1 9 Peak: 120.77 ℃, 0.0667 MW·mg−1 10 Peak: 118.88 ℃, 0.0602 MW·mg−1 11 Peak: 118.01 ℃, 0.0632 MW·mg−1 12 Peak: 117.02 ℃, 0.0626 MW·mg−1 0.08 105 0.06 0.04 115 0.02 0 125 −0.02 135 图 3    试验样品热释放速率曲线图. （a）试验样品 1～6；（b）试验样品 7～12 Fig.3    Curve of the heat release rate of the test sample: (a) sample 1–6; (b) sample 7–12 根据 DSC 曲线，发现煤样的热流曲线整体呈 增长趋势，并存在明显的分阶段特征. 实验初始阶 段，热流值为正，这是因为水分蒸发和气体解析导 致吸收大量热量，造成热释放速率曲线起峰. 当热 流值为 0 时，此时放热量等于吸热量，此后煤样整 体呈放热阶段，此时大量官能团开始被活化，参与 反应释放出大量热量导致热流曲线开始快速增长. 通过对比试验样品的 DSC 曲线，发现热流值 为 0 前后出现明显的阶段差异性. 只添加稀土水 滑石样品的峰值温度点（峰值温度点表示吸热速 率最大，此后吸热速率渐缓，放热速率开始增大） 随着稀土水滑石含量的增加而升高，此现象可归 因于稀土水滑石结晶水的蒸发、层间结合水的物 理相变过程. 只添加 MgCl2 样品的热流曲线呈现 多峰特征、峰值温度点滞后、曲线增长趋势渐缓 等特点. 这是因为 MgCl2 具有很强的吸水性，吸收 了煤周围的水分子，煤的孔、裂隙被水分子填堵， 导致氧气无法进入煤体，且在煤表面形成一层水 膜，延缓了煤体聚热进程. 而当 MgCl2 吸收的水分 达到一定含量时，水分子会与煤中自由基、过氧化 物，以自由基−氧−水络合物的稳定态形式存在，进 而延缓煤氧复合作用的发生进程. MgCl2 中添加 稀土水滑石后，发现峰值温度点前移. 这是由于稀 土水滑石与煤层表面接触，降低了煤分子接触氧 分子的概率，使得煤体中被激活的活性基团减少， 与 MgCl2 两者共同作用，导致峰值温度点前移. 2.3    卤盐载体无机盐阻化机理分析 为了进一步研究试验样品热特性的变化，对 热流曲线进行微分处理，根据热流变化速率快慢， 将试验样品低温氧化过程划分为三段，分别为吸 热阶段、缓慢放热阶段、快速放热阶段. 对比图 4 试验样品的热释放速率曲线发现，不 同试验样品热释放速率随温度的变化规律基本一 致 . 试验初始阶段 ，热流值为正 ，当温度达 到 T1 时，此时热流速率为 0，放热速率与吸热速率相 同. 这表明在 T1 之前煤氧化处于吸热阶段. 试验 样品在 T1 到 T2 时，热释放速率是缓慢增加的，即 缓慢放热阶段，此时煤氧化处于蓄热阶段. 而随着 温度的升高到达 T2 点以后，热释放速率开始呈指 数形式增加，这是由于煤体温度升高，煤中大量的 0 100 200 300 400 500 −1.2 −1.0 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 0 0.2 Differential hert flow/(MW·mg−1·s−1 ) Heat flow/(MW·mg−1 ) T2 336.81 Heat flow Differential hert flow −0.0030 −0.0025 −0.0020 −0.0015 −0.0010 −0.0005 0 0.0005 Heat absorption stage Slow heat release stage Rapid heat release stage Temperature/℃ (a) T1 125.69 Heat flow/(MW·mg−1 ) Heat flow Differential hert flow Differential hert flow/(MW·mg−1·s−1 ) −0.0030 −0.0025 −0.0020 −0.0015 −0.0010 −0.0005 0 0.0005 Heat absorption stage Slow heat release stage Rapid heat release stage 0 100 200 300 400 500 −1.0 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 0 0.2 T1 130.21 T2 352.34 Temperature/℃ (b) · 1298 · 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期