功能化離子液體抑制採空區煤自燃的基礎研究

《功能化離子液體抑制採空區煤自燃的基礎研究》是依託中國礦業大學，由蔣曙光擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：功能化離子液體抑制採空區煤自燃的基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：蔣曙光
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

煤礦井下採空區煤炭自燃嚴重影響安全生產。大量研究表明煤自燃是由於煤體表面活性基團與氧在低溫環境中發生緩慢化學反應，放出反應熱及有害氣體，當熱量積聚到一定程度時，煤體溫度達到著火點引發燃燒。現有的防滅火材料多是從氧化劑- - 氧氣著手，通過隔絕或稀釋氧氣的方式達到阻燃目的。而本項目提出從氧化源著手的抑燃方法，即以活性基團為抑制對象，通過破壞煤中的化學結構氧化源，達到阻止煤炭自燃的目的。鑒於功能化離子液體非揮發、低熔點、良好的導熱性、高比熱容及熱穩定性的優點，本項目擬研究一種功能化離子液體來破壞煤中活性基團，這在國內外尚屬首次。能夠抑制煤自燃的離子液體須具有較好的溶解活性基團、溶解有害氣體或氧氣的能力，且具有疏水性，才能有效控制煤中活性結構。這項研究不僅能夠為離子液體在煤炭安全開採中的廣泛套用打下基礎，而且是煤炭自燃防治技術的一次全新突破。

結題摘要

煤自燃是制約煤炭工業安全可持續發展的主要災害之一。為尋找新材料從本質上抑制煤自燃進程，本項目首次提出利用離子液體來破壞煤中活性基團，從而影響煤的氧化過程。通過光學顯微鏡觀察了煤在咪唑類和吡啶類離子液體中的溶解分散情況，提供了煤在離子液體中破碎分散的直觀顯像；利用傅立葉變換紅外光譜儀和熱重分析儀考察了離子液體對煤的微觀活性官能團和巨觀熱重參數的影響，初步得出能夠對煤結構產生作用的離子液體陰陽離子的種類和結構；基於密度泛函理論計算了離子液體與煤活性結構的作用過程，認為離子液體對煤中的氫鍵和共價鍵都會產生一定的破壞作用。基於上述離子液體對煤中活性結構的宏微觀影響結果，進一步比較了效果較好的咪唑類離子液體和季膦鹽類離子液體對煤氧化進程熱失重、放熱量、氣體產物、微觀有序碳結構以及表面官能團等的影響，全面揭示了不同種類離子液體影響煤氧化進程的微觀作用過程。該項目的研究成果不僅能夠為離子液體在煤炭安全開採中的廣泛套用打下基礎，而且是煤炭自燃防治技術的一次全新突破。已發表學術論文16篇（10篇EI，3篇SCI），培養研究生3名（博士生2名，碩士生1名），參加2次國內外學術交流會議。