·1300 工程科学学报，第43卷，第10期 官能团被激活，进而促进了煤的氧化反应，导致热 从时间上延迟了煤体自燃的发生.MgC2中添加 量急剧增大，使得热释放速率快速增加，此时煤氧 稀土水滑石的T,温度未发生较大变化可归因于， 化处于快速放热阶段 此过程以MgC2发生化学阻化为主，稀土水滑石 在试验初始阶段，煤样既有吸热又有放热但 物理阻化为辅，由于MgC2的阻化导致T1温度滞 是整体呈吸热状态.只添加稀土水滑石样品的 后至223.31℃，此时稀土水滑石的物理阻化效果 T温度较原煤后移，且随着添加量的增加先增大 渐弱 后减小.只添加MgC2样品的T1温度较原煤后移 由表3可见，在快速放热阶段，只添加MgC2 了97.62℃.而MgC2中添加稀土水滑石的T1温 的试验样品放热量与原煤基本一致，这主要因为 度较只添加MgC2样品的T1温度基本未发生较大 缓慢放热阶段MgCl2中的Mg2+与煤分子中的活性 变化 官能团发生络合反应，导致活性官能团的活性减 稀土水滑石在吸热阶段造成T1发生后移，可 弱，从而延缓了煤氧复合反应进程.但随着温度的 归因于稀土水滑石层间结合水与结晶水发生了物 升高，MgC12对煤的阻化效果降低，煤氧复合反应 理相变过程.只添加MgC2造成T1温度发生后 逐渐占主导作用.表明MgC12在低温条件下能够 移，延缓吸热阶段的原因在于，MgCL2与煤分子发 延缓煤的聚热过程，适宜用于煤低温过程中的阻 生反应生成了稳定链环，使得煤的稳定性提高，从 化，在高温阶段对煤氧复合作用过程没有明显的 而抑制了煤分子的氧化断裂，造成煤体升温减缓， 阻化效果 表3试验样品在不同氧化阶段的放热量 Table 3 Heat release of test samples at different oxidation stages Total heat absorbed Slow heat release stage Rapid heat release stage Sample Total heat released/ (小mg) (heat absorption stage)/ (Jmg) Heat released/ Percentage of total Heat released/ Percentage of total (J'mg") heat released/% (J'mg) heat released / 74.31 1.72 29.49 39.69 44.82 60.31 88.76 1.6 30.02 33.82 58.74 66.18 3 98.6 0.12 25.46 25.82 73.14 74.17 4 94.48 0.13 21.68 22.94 72.8 77.05 5 103.83 0.31 27.37 26.36 76.46 73.64 6 98.13 0.48 33.53 34.17 64.6 65.83 7 63.09 1.17 19.22 30.46 43.87 69.53 8 49.17 1.06 15.63 31.79 33.54 68.21 9 53.31 1.08 16.18 30.35 37.13 69.65 10 55.37 1.6 17.73 32.02 37.64 67.98 11 47.11 1.77 16.06 34.09 31.05 65.91 12 48.68 2.31 16.18 33.24 32.5 66.76 在快速放热阶段，只添加稀土水滑石的试验 每个阶段的放热量都低于其他样品，说明添加卤 样品放热量高于原煤，这是由于稀土水滑石惰化 盐载体无机盐阻化剂可以很好的抑制煤体聚热， 了缓慢放热阶段的活性官能团，延缓了煤氧复合 增大吸热阶段，延缓煤自燃发生时间.说明 作用.但随着温度的升高，稀土水滑石的阻化性能 MgC12中添加稀土水滑石，两者可相互协同、相互 开始减弱，原本惰化的活性官能团开始大量参与 促进，其阻燃效果优于单独的稀土水滑石阻化剂 反应，导致放出大量热量 和单独的MgC,阻化剂.其主要原因在于稀土水 MgC2中添加稀土水滑石的试验样品在整个 滑石层板的一OH能够与煤分子中的一COOH 氧化阶段的放热量均减小，且T以前尽管经历较 等酸性官能团产生弱氢键，使得一COOH等酸性官 大范围的温升过程，但是在这一阶段内的宏观 能团的活性被削弱，以此实现惰化作用；C与甲 表现依旧为吸热，其中12号样品吸热量最大，且 基、亚甲基中的发生取代反应，使得煤表面的官能团被激活，进而促进了煤的氧化反应，导致热 量急剧增大，使得热释放速率快速增加，此时煤氧 化处于快速放热阶段. 在试验初始阶段，煤样既有吸热又有放热但 是整体呈吸热状态. 只添加稀土水滑石样品的 T1 温度较原煤后移，且随着添加量的增加先增大 后减小. 只添加 MgCl2 样品的 T1 温度较原煤后移 了 97.62 ℃. 而 MgCl2 中添加稀土水滑石的 T1 温 度较只添加 MgCl2 样品的 T1 温度基本未发生较大 变化. 稀土水滑石在吸热阶段造成 T1 发生后移，可 归因于稀土水滑石层间结合水与结晶水发生了物 理相变过程. 只添加 MgCl2 造成 T1 温度发生后 移，延缓吸热阶段的原因在于，MgCl2 与煤分子发 生反应生成了稳定链环，使得煤的稳定性提高，从 而抑制了煤分子的氧化断裂，造成煤体升温减缓， 从时间上延迟了煤体自燃的发生. MgCl2 中添加 稀土水滑石的 T1 温度未发生较大变化可归因于， 此过程以 MgCl2 发生化学阻化为主，稀土水滑石 物理阻化为辅，由于 MgCl2 的阻化导致 T1 温度滞 后至 223.31 ℃，此时稀土水滑石的物理阻化效果 渐弱. 由表 3 可见，在快速放热阶段，只添加 MgCl2 的试验样品放热量与原煤基本一致，这主要因为 缓慢放热阶段 MgCl2 中的 Mg2+与煤分子中的活性 官能团发生络合反应，导致活性官能团的活性减 弱，从而延缓了煤氧复合反应进程. 但随着温度的 升高，MgCl2 对煤的阻化效果降低，煤氧复合反应 逐渐占主导作用. 表明 MgCl2 在低温条件下能够 延缓煤的聚热过程，适宜用于煤低温过程中的阻 化，在高温阶段对煤氧复合作用过程没有明显的 阻化效果. 表 3 试验样品在不同氧化阶段的放热量 Table 3   Heat release of test samples at different oxidation stages Sample Total heat released/ (J·mg−1) Total heat absorbed (heat absorption stage)/ (J·mg−1) Slow heat release stage Rapid heat release stage Heat released/ (J·mg−1) Percentage of total heat released /% Heat released/ (J·mg−1) Percentage of total heat released /% 1 74.31 1.72 29.49 39.69 44.82 60.31 2 88.76 1.6 30.02 33.82 58.74 66.18 3 98.6 0.12 25.46 25.82 73.14 74.17 4 94.48 0.13 21.68 22.94 72.8 77.05 5 103.83 0.31 27.37 26.36 76.46 73.64 6 98.13 0.48 33.53 34.17 64.6 65.83 7 63.09 1.17 19.22 30.46 43.87 69.53 8 49.17 1.06 15.63 31.79 33.54 68.21 9 53.31 1.08 16.18 30.35 37.13 69.65 10 55.37 1.6 17.73 32.02 37.64 67.98 11 47.11 1.77 16.06 34.09 31.05 65.91 12 48.68 2.31 16.18 33.24 32.5 66.76 在快速放热阶段，只添加稀土水滑石的试验 样品放热量高于原煤，这是由于稀土水滑石惰化 了缓慢放热阶段的活性官能团，延缓了煤氧复合 作用. 但随着温度的升高，稀土水滑石的阻化性能 开始减弱，原本惰化的活性官能团开始大量参与 反应，导致放出大量热量. MgCl2 中添加稀土水滑石的试验样品在整个 氧化阶段的放热量均减小，且 T1 以前尽管经历较 大范围的温升过程，但是在这一阶段内的宏观 表现依旧为吸热，其中 12 号样品吸热量最大，且 每个阶段的放热量都低于其他样品，说明添加卤 盐载体无机盐阻化剂可以很好的抑制煤体聚热， 增 大 吸 热 阶 段 ， 延 缓 煤 自 燃 发 生 时 间 . 说 明 MgCl2 中添加稀土水滑石，两者可相互协同、相互 促进，其阻燃效果优于单独的稀土水滑石阻化剂 和单独的 MgCl2 阻化剂. 其主要原因在于稀土水 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，使得−COOH 等酸性官 能团的活性被削弱，以此实现惰化作用；Cl–与甲 基、亚甲基中的 H +发生取代反应，使得煤表面的 · 1300 · 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期