惰性粉体对油页岩粉尘爆炸火焰的抑制性能和作用机理研究

为了研究惰性粉体对油页岩粉尘爆炸火焰的抑制性能和作用机理,利用粉尘爆炸火焰传播测试系统,选取了五种常用惰性粉体和两种不同油页岩粉尘进行了爆炸火焰抑制实验。通过对爆炸火焰长度、最低惰化比和火焰形态结构的分析,结合惰性粉体的TG-DTG-DSC热特性曲线,系统研究了惰性粉体对油页岩粉尘爆炸火焰的抑制性能和作用机理。研究结果表明,惰性粉体对两种油页岩粉尘爆炸火焰的抑制性能优劣排序为:ABC干粉>Al(OH)_(3)>Mg(OH)_(2)>NaHCO_(3)>岩粉,且两种惰性粉体均对桦甸油页岩(HDOS)的抑爆性能优于龙口油页岩(LKOS);本文建立了惰性粉体对油页岩粉尘爆炸火焰的抑制机理物理模型,并分析了作用机理,通过作用机理分析表明:高效抑爆粉体应具有热稳定性较好(分解温度在200~400℃),吸热量大,且分解中间态产物能够与燃烧反应活性自由基相结合发挥化学抑制作用等特点。

矿用新型水泥-粉煤灰基喷涂堵漏风材料性能研究

采空区自燃是煤炭开采中面临的重大灾害之一,不仅会浪费煤炭资源、造成大量经济损失,还会引发事故导致人员伤亡。为了减少氧气向采空区泄漏,常常沿采空区侧煤壁喷涂堵漏风材料,以封堵因采掘活动产生的煤壁裂隙。以水泥-粉煤灰为基体材料,用羟丙基甲基纤维素(HPMC)和磷酸三丁酯(TBP)共同改性制备新型喷涂堵漏风材料。通过析水率测试、保水率测试、力学性能测试和水泥基材料与煤界面接触角测试,得出了不同掺量的HPMC和TBP对涂层性能的影响。试验结果表明,当水固比为0.5、粉煤灰掺量为20%、HPMC掺量为0.2%、TBP掺量为0.08%时,材料综合性能最佳。浆液析水率低于5%,材料7d抗压强度和抗折强度可分别达到16.70MPa和5.02MPa,相比于纯水泥-粉煤灰材料提高了6.57%和2.87%,改性后浆液与煤的初始接触角降低了21.83°。最终,根据X射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析和扫描电子显微镜分析,得出了外加剂对水泥水化机理及微观结构的影响。

KH_(2)PO_(4)/SiO_(2)复合粉体抑制铝粉爆燃效果及机理分析

为研究KH_(2)PO_(4)/SiO_(2)复合粉体抑爆剂对铝粉爆燃的抑制作用,采用球磨机将KH_(2)PO_(4)和SiO_(2)混合研磨制备出新型的KH_(2)PO_(4)/SiO_(2)复合粉体抑爆剂。在哈特曼管实验装置上,开展爆燃火焰传播抑制实验,结果表明:随着KH_(2)PO_(4)/SiO_(2)复合粉体抑爆剂含量的增加,爆燃火焰传播长度和速度逐渐减小,当添加质量比10∶6的KH_(2)PO_(4)/SiO_(2)复合粉体抑爆剂时,可实现铝粉爆燃火焰传播的抑制。在20 L球形爆炸装置上,开展复合粉体抑爆剂抑制铝粉爆炸压力测试实验,结果表明:随着KH_(2)PO_(4)/SiO_(2)复合粉体抑爆剂含量的增加,铝粉爆炸最大爆炸压力pmax和最大爆炸压力上升速率(dp/dt)max逐渐减小,当添加质量比10∶9的KH_(2)PO_(4)/SiO_(2)复合粉体抑爆剂时,可实现铝粉爆燃的完全抑制。通过KH_(2)PO_(4)粉体、SiO_(2)粉体与复合粉体抑爆剂对比可知,复合粉体抑爆剂对铝粉火焰传播和爆炸压力的抑制效果都优于单体粉体抑爆剂。通过对铝粉在空气中燃烧的热分析研究,从化学和物理两个方面分析了KH_(2)PO_(4)/SiO_(2)复合粉体抑爆剂对铝粉爆燃的抑制机理。