磷酸二氢盐抑爆剂的制备与抑爆作用研究

本文主要根据粉体的抑爆机理及其选取原则,以磷酸二氢盐作为抑爆剂基料,采用超细化以及干法表面改性方法对粉体抑爆剂进行处理,并以最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率等爆炸特性参数为指标,以二氧化硅粉体作为参照,研究磷酸二氢盐干粉对煤粉爆炸以及煤粉-瓦斯混合物爆炸的抑制效果,以及点火能量和粉体的粒径与浓度等因素对其抑爆效果的影响。 采用正交实验设计及综合平衡分析方法,得到了最佳改性条件组合：甲基含氢硅油的用量为磷酸二氢盐质量的3%,溶剂乙醇的用量为硅油质量的3倍,成膜温度为75℃,成膜时间为40min。改性过程中,添加的水量与硅油质量之比为1。 一系列的抑爆实验数据表明,磷酸二氢盐粉体在爆炸惰化及初始抑制方面具有一定的效果,且(NH4)H2PO4在煤尘与瓦斯爆炸的惰化与初始抑制方面均优于KH2PO4和Ca(H2PO4)2。不同种类的粉体抑爆剂受粉体浓度的影响不同,并且同种粉体对煤粉的爆炸最大压力及最大爆炸压力上升速率的抑制程度不同。在相同条件下,粉体材料对爆炸最大压力的抑制效果优劣次序为(NH4)H2PO4、SiO2、Ca(H2PO4)2、KH2PO4,而对爆炸最大压升速率的抑制效果优劣次序为(NH4)H2PO4、KH2PO4、Ca(H2PO4)2、SiO2。此外,实验表明,当爆炸为低爆炸强度或处在爆炸威力较小的初始阶段时,粉体浓度对粉体抑爆剂的抑制效果有较大影响,并存在一个最佳抑爆浓度,使(NH4)H2PO4干粉对煤粉爆炸的抑制效果最好。对于煤粉浓度为750g/m3且瓦斯浓度为7%的爆炸性混合物,相同浓度的不同粒径(NH4)H2PO4干粉均使其无法被2kJ的点火能量点爆,即(NH4)H2PO4干粉对煤尘爆炸的惰化作用与其粒度无关。点火能量增大会使粉体抑爆剂对煤粉爆炸的抑爆能力大幅下降。当煤粉浓度为750g/m3时,随着点火能量增大,(NH4)H2PO4干粉使煤粉爆炸Pmax和(?)(dP/dt)max值的下降幅度分别由53%、86%降为12%、29%。