防止煤炭自燃的阻化机理及阻化特性研究

论文摘要

煤层自然发火是导致矿井火灾事故的重要原因。利用阻化技术降低煤层自燃发火倾向性,是防治矿井火灾事故的一种有效手段。本论文通过对无机盐类阻化剂的阻化机理和阻化特性进行研究,为现场的实际应用提供理论依据和技术支持。阻化机理研究方面,根据量子化学和配位化学理论,研究了煤分子与无机盐类阻化剂的反应过程和产物构型,对阻化机理提出新的见解:煤分子与阻化剂发生配位反应,活性降低,对氧气的化学吸附变得比原来困难。阻化特性研究方面,利用热重分析技术,对比研究了煤样添加不同阻化剂以及相同阻化剂不同质量配比后,着火活化能的变化情况。结果表明,煤样对阻化剂的种类具有选择性;阻化剂的阻化效果与阻化剂的用量不成正比。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 目前防止煤层自燃的几种方法
• 1.2.1 开采技术措施
• 1.2.2 预防性灌浆
• 1.2.3 均压防火
• 1.2.4 阻化剂防火
• 1.3 常用的阻化剂及阻化机理
• 1.4 论文的研究内容和意义
• 2 理论基础
• 2.1 量子化学理论
• 2.1.1 Schr（o|¨）dinger 方程及近似
• 2.1.2 分子轨道理论
• 2.1.3 电子相关与多体微扰理论
• 2.1.3.1 电子相关能
• 2.1.3.2 组态相互作用理论
• 2.1.4 密度泛函理论
• 2.1.4.1 Kohn-Sham 方程
• 2.1.4.2 Hohenberg-Kohn 变分
• 2.1.4.3 Lee-Yang Parr 的局域密度近似（LDA）
• 2.1.5 振动频率的计算
• 2.1.5.1 转动能量
• 2.1.5.2 振动能量及量子化处理
• 2.2 配位化学理论
• 2.2.1 配位的概念
• 2.2.2 配合物的分类
• 2.2.3 配合物种的化学键理论
• 2.2.3.1 价键理论
• 2.2.3.2 晶体场理论及配位场理论
• 2.2.3.3 分子轨道理论
• 3 无机盐类阻化剂的阻化机理初研究
• 3.1 适于阻化机理研究的煤分子结构假设
• 3.2 阻化反应过程的量子化学模拟
• 3.3 分子能量比较
• 3.4 本章小结
• 4 无机盐类阻化剂的阻化性能研究
• 4.1 热分析动力学概述
• 4.1.1 热分析动力学理论
• 4.1.2 热重分析法
• 4.1.2.1 热重分析法的基本表达式
• 4.1.2.2 几种热重分析方法简介
• 4.2 热重法研究阻化特性
• 4.2.1 热重实验研究煤的氧化燃烧过程
• 4.2.2 添加阻化剂后三组活化能的变化情况
• 4.2.3 不同阻化剂的阻化效果研究
• 4.2.4 不同配比浓度阻化剂的阻化效果研究
• 4.3 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献