余明高，王雪燕，鄭 凱,韓世新

(1.重慶大學(xué) 煤礦災(zāi)害動(dòng)力學(xué)與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400044，2.河南理工大學(xué) 安全科學(xué)與工程學(xué)院，河南 焦作 454003)

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中會(huì)涌出大量的瓦斯氣體。瓦斯爆炸嚴(yán)重威脅著礦井安全生產(chǎn)，瓦斯爆炸防治一直是煤礦安全工作的重點(diǎn)之一[1-2]。除了泄爆、隔爆等安全措施，抑爆也是一種高效防治技術(shù)。我國(guó)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)、學(xué)者在瓦斯爆炸防治領(lǐng)域開(kāi)展了較廣泛的研究，投入大量的時(shí)間和精力試驗(yàn)研究經(jīng)濟(jì)高效的瓦斯爆炸抑爆劑，并獲取一部分具有研究?jī)r(jià)值的數(shù)據(jù)[3]。常見(jiàn)的抑爆劑有細(xì)水霧[4-6]、惰性氣體[7-9]、干粉[10-12]、氣溶膠[13]等。不同的抑爆劑具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。例如，細(xì)水霧抑爆劑經(jīng)濟(jì)高效，不易產(chǎn)生二次污染，但超細(xì)小的水霧是由高壓裝置產(chǎn)生的，因此，很難在環(huán)境復(fù)雜的井下得到廣泛應(yīng)用。惰性氣體抑制甲烷爆炸效果顯著，在投入生產(chǎn)時(shí)，容易造成井下被困人員窒息，實(shí)用性較小。由于具有便攜、易存儲(chǔ)的特點(diǎn)，粉體抑爆劑成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)[14-17]，例如SiO2，NH4H2PO4，NaHCO3，Al(OH)3，KHCO3、尿素、二茂鐵、硅藻土、蒙脫土等，其中含鈉或含鉀鹽類化合物發(fā)揮良好的抑制效果[18-19]。KHCO3是近年來(lái)最常見(jiàn)的滅火劑之一，價(jià)格低廉，加熱后分解的產(chǎn)物環(huán)保，滅火性能優(yōu)越，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易于其他有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，一直被國(guó)內(nèi)外的學(xué)者作為具有代表性的爆炸抑制劑進(jìn)行研究，但此類抑制劑無(wú)孔隙、比表面積較小且在室溫下容易發(fā)生潮解和團(tuán)聚[20]。

為了彌補(bǔ)單體抑爆劑的不足，許多學(xué)者運(yùn)用物理或化學(xué)方法，對(duì)單一的粉體抑爆劑進(jìn)行復(fù)配和改性[21]。王燕等[22]利用溶劑反溶劑法將KHCO3負(fù)載于赤泥表面，提高了赤泥抑制瓦斯爆炸的優(yōu)越性。孫亞如等[23]探索了多種抑爆劑的復(fù)配效果，結(jié)果表明，當(dāng)Al(OH)3、聚磷酸銨、高嶺土的質(zhì)量比為2∶5∶2時(shí)，甲烷/空氣爆炸時(shí)產(chǎn)生的爆炸壓力下降最大，抑爆效果最佳。但是目前對(duì)于復(fù)合抑爆劑的研究?jī)H停留在無(wú)機(jī)抑爆劑領(lǐng)域，對(duì)有機(jī)與無(wú)機(jī)抑爆劑混合復(fù)配的探索較少。

二茂鐵化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，屬于催化型粉體。研究表明[24]，一定量的二茂鐵在自主搭建的小尺寸實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上能夠被用來(lái)有效撲滅酒精火焰。筆者等[25]利用自行搭建的實(shí)驗(yàn)裝置試驗(yàn)了二茂鐵的抑爆特性。結(jié)果表明，二茂鐵具有良好的抑爆效果，當(dāng)二茂鐵質(zhì)量濃度為0.08 g/L，9.5%甲烷/空氣的最大爆炸壓力和最大火焰?zhèn)鞑ニ俣确謩e降低了約59.5%和19.6%。 LINTERIS等[26]通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬證實(shí)，在惰性氣體CO2中充入1.5%的二茂鐵蒸汽能夠使得甲烷/空氣預(yù)混火焰的燃燒速度降低50%，抑制效果與CF3Br相當(dāng)。然而，目前依然缺乏基于二茂鐵與其他高效粉體抑爆劑的復(fù)配研究，對(duì)此方面的探索仍然具有較為深遠(yuǎn)的研究意義。

筆者在前人工作的基礎(chǔ)上，探索了有機(jī)抑制劑與無(wú)機(jī)抑制劑之間最優(yōu)抑爆效果的復(fù)配比例。以傳統(tǒng)滅火劑KHCO3為基體材料，加入適量的二茂鐵和微量的助磨劑、干燥劑，運(yùn)用行星式球磨機(jī)，采用干法復(fù)配技術(shù)得到催化型復(fù)合粉體抑爆劑。在20 L球型爆炸裝置中進(jìn)行抑爆試驗(yàn)。分析不同配比催化型復(fù)合粉體抑爆劑對(duì)抑制瓦斯爆炸的影響，并探索得到最佳的抑制濃度。為獲取更加高效、經(jīng)濟(jì)復(fù)合抑爆劑的進(jìn)一步研究提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 催化型復(fù)合粉體抑爆劑的制備

實(shí)驗(yàn)所用的KHCO3(分析純≥99.5%)、二茂鐵(分析純≥97.0%)、疏水納米二氧化硅(分析純≥99.5%)以及助磨劑(滑石粉)均購(gòu)置于國(guó)藥試劑有限公司(直接使用)，每組復(fù)合粉體抑爆劑總質(zhì)量為10 g。取適量的二茂鐵，以及相應(yīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的KHCO3粉末放入行星式球磨機(jī)中，加入3%的助磨劑(滑石粉)、2%干燥劑(疏水納米二氧化硅)。確保球體質(zhì)量與粉末質(zhì)量比為2.5∶1?？刂祁l率40 Hz，研磨20 min。過(guò)篩44 μm(325目)得到催化型復(fù)合粉體抑爆劑，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 催化型復(fù)合粉體抑爆劑復(fù)配比例

1.2 粉體表征

采用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM,JEOL-7800F)和激光粒度分析儀(馬爾文Mastersizer 2000)對(duì)復(fù)合粉體抑爆劑的形貌和粒徑分布進(jìn)行檢測(cè)。用接觸角檢測(cè)器(JC2000C1)在室溫下用固著液滴技術(shù)測(cè)量水接觸角。所有樣品均被壓入直徑為11 mm的圓盤(pán)中，檢測(cè)樣品的親疏水性能。利用STA449C型同步熱分析儀，采用熱重-差示掃描量熱法(TG-DSC)測(cè)定復(fù)合粉體的熱解特性。

1.3 抑爆實(shí)驗(yàn)條件和方法

采用20 L球型爆炸裝置進(jìn)行抑制瓦斯爆炸測(cè)試。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，該裝置包括爆炸反應(yīng)器、測(cè)量系統(tǒng)、點(diǎn)火電極系統(tǒng)、注入系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

圖1 20 L球型爆炸裝置示意Fig.1 Illustration of 20 L spherical experimental system

設(shè)置9.5%甲烷/空氣進(jìn)行測(cè)試，采用道爾頓分壓法進(jìn)行配氣。

在每次試驗(yàn)前，將能量為100 J的化學(xué)點(diǎn)火頭固定在電極上，并將復(fù)合粉體抑爆劑放入儲(chǔ)粉罐中。使用真空泵將爆炸腔室抽至相對(duì)真空-0.1 MPa,再充入0.009 5 MPa的甲烷和一定量的空氣直至真空表的示數(shù)為-0.06 MPa。此時(shí)，真空表的顯示燈亮起，然后按下進(jìn)氣按鈕，儲(chǔ)罐充入壓縮空氣至2 MPa后進(jìn)氣按鈕會(huì)自動(dòng)復(fù)位。最后按下點(diǎn)火按鈕，點(diǎn)火延遲時(shí)間為60 ms。在前50 ms內(nèi)，儲(chǔ)罐中的壓縮空氣通過(guò)氣粉兩相閥將粉體噴入爆炸容器中；在后10 ms內(nèi)，電磁閥系統(tǒng)觸發(fā)爆炸發(fā)生。爆炸壓力的變化情況通過(guò)壓力傳感器記錄并傳送至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化型復(fù)合粉體抑爆劑的表征結(jié)果

圖2為催化型復(fù)合粉體抑爆劑的粒徑分布，復(fù)合抑爆劑的體積加權(quán)平均粒徑為40.61 μm。圖3為KHCO3和復(fù)合粉體抑爆劑的掃描電鏡圖，從圖3(a)可以看出，KHCO3為白色不規(guī)則圓形顆粒，粒徑約在10 μm，且呈現(xiàn)嚴(yán)重的粘連和團(tuán)聚現(xiàn)象。二茂鐵[27]具有較大的比表面積且為光滑不規(guī)則的絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這一特征與圖3(b)相似。從圖3(b)可以看出，復(fù)合粉體抑爆劑呈現(xiàn)絲網(wǎng)狀，且在結(jié)構(gòu)表面附著較多的不規(guī)則KHCO3顆粒。對(duì)比圖3(a)，(b)可以得到，復(fù)合粉體抑爆劑具有較好的分散性。因此，可以推測(cè)，在KHCO3中適當(dāng)加入一定量的二茂鐵，不僅彌補(bǔ)了KHCO3無(wú)孔隙吸附性差的缺點(diǎn)，而且還改善了單體KHCO3易于團(tuán)聚粘連的現(xiàn)象。

圖2 催化型復(fù)合抑爆劑的粒徑分布Fig.2 Particle size distribution of catalytic composite inhibitors

圖3 掃描電鏡圖片對(duì)比Fig.3 Comparison of SEM images

為了檢驗(yàn)復(fù)合粉體抑爆劑的親疏水性能，分別測(cè)量了KHCO3(圖4(a))與復(fù)合粉體抑爆劑(圖4(b))的水接觸角?？梢钥闯觯瑥?fù)合粉體抑爆劑的水接觸角為37.2°，明顯大于KHCO3單體。疏水納米二氧化硅為無(wú)定形白色粉末，粒子尺寸在1～100 nm，微結(jié)構(gòu)為球形，呈絮狀和網(wǎng)狀的顆粒結(jié)構(gòu)。在復(fù)合粉體抑爆劑的制備過(guò)程中，加入適量的疏水納米二氧化硅能夠提高復(fù)合粉體抑爆劑的易儲(chǔ)存性和疏水性。

圖4 KHCO3與復(fù)合粉體抑爆劑的水接觸角Fig.4 Water contact angle of KHCO3 and composite powder inhibitors

圖5為15%二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為復(fù)合粉體的TG-DSC曲線。由圖5中TG曲線可得，復(fù)合粉體抑爆劑的失重從100 ℃開(kāi)始，失重只有1個(gè)階段，即從100～250 ℃。溫度超過(guò)300 ℃時(shí)，復(fù)合粉體抑爆劑的質(zhì)量保持恒定。這是因?yàn)閺?fù)合粉體抑爆劑的主要成分為二茂鐵和KHCO3，這一階段的失重主要是KHCO3熱解生成K2CO3、二茂鐵吸熱迅速升華造成的，兩者失重過(guò)程的溫度區(qū)間基本吻合[28-29]。由圖5 可以看出，復(fù)合粉體抑爆劑相應(yīng)的DSC曲線也只存在1個(gè)吸熱峰值，但在2種單體共同吸熱作用下，熱解吸熱值高達(dá)580.7 J/g,具有優(yōu)異的吸熱性能。

圖5 催化型復(fù)合粉體抑爆劑TG-DSC曲線Fig.5 TG-DSC curves of catalytic composite powder inhibitors

2.2 不同濃度催化型復(fù)合粉體抑爆劑抑制效果對(duì)比

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的20 L球型爆炸裝置測(cè)試了質(zhì)量濃度為0.1 g/L 的KHCO3與不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)二茂鐵的催化型復(fù)合粉體抑爆劑對(duì)瓦斯爆炸抑制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6(a)為KHCO3與催化型復(fù)合粉體抑爆劑作用下瓦斯爆炸壓力隨時(shí)間的變化曲線。在爆炸開(kāi)始時(shí)，壓力等于大氣壓。在爆炸過(guò)程中，壓力不斷增大，壓力上升速率先增大后減小，當(dāng)壓力上升速率為0時(shí)，爆炸壓力達(dá)到最大值，爆炸結(jié)束。在壓力上升階段，粉體抑爆劑通過(guò)物理或化學(xué)作用降低爆炸強(qiáng)度、阻礙鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而達(dá)到一定的抑制作用[30]。從圖6(a)可以看出，隨著二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，最大爆炸壓力呈先減小后增大趨勢(shì)。二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，抑制效果最佳。圖6(b)～(d)分別為相應(yīng)的最大爆炸壓力、最大壓力上升速率和到達(dá)最大爆炸壓力時(shí)間對(duì)比，詳細(xì)數(shù)值見(jiàn)表2。在催化型復(fù)合粉體抑爆劑作用下，3者在一定程度上均得到了相應(yīng)的降低和延遲。二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，瓦斯爆炸的最大爆炸壓力和最大壓力上升速率達(dá)到最低點(diǎn)，分別下降了31.6%，93.0%，到達(dá)最大壓力時(shí)間延緩了0.374 s。二茂鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于20%時(shí)，催化型復(fù)合粉體抑爆劑對(duì)瓦斯爆炸壓力的抑制作用明顯優(yōu)于KHCO3。其主要原因?yàn)椋涸趶?fù)合粉體中，少量二茂鐵對(duì)KHCO3的化學(xué)抑制具有一定的促進(jìn)作用[26]，因此，二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于15%時(shí)，隨著二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，復(fù)合抑爆劑對(duì)瓦斯爆炸壓力的抑制作用逐漸增強(qiáng)。有學(xué)者研究表明[26，31]，二茂鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)，預(yù)混甲烷-空氣火焰的燃燒速度降低了2倍，然而隨著二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，抑制效果逐漸減弱。二茂鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高時(shí)，在高溫條件下，二茂鐵會(huì)迅速升華并在空氣中達(dá)到飽和，對(duì)KHCO3的抑制作用起反面作用。因此，二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于20%時(shí)，抑制效果逐漸減弱。

表2 不同粉體抑爆劑作用下瓦斯爆炸平均特征參數(shù)

圖6 催化型復(fù)合粉體抑爆劑抑制瓦斯爆炸效果Fig.6 Inhibition effect of catalytic composite inhibitors

2.3 不同濃度催化型復(fù)合粉體抑爆劑的抑制效果

圖7為二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的不同質(zhì)量濃度催化型復(fù)合粉體抑爆劑對(duì)瓦斯爆炸特征參數(shù)的影響。隨著復(fù)合粉體抑爆劑濃度的增加，最大爆炸壓力呈先減小后增加趨勢(shì)，低濃度與高濃度復(fù)合粉體抑爆劑作用下的效果相似。

質(zhì)量濃度為0.1 g/L 時(shí)，抑制效果最佳。這是因?yàn)樵谟邢蘅臻g內(nèi)，復(fù)合粉體抑爆劑濃度越高，團(tuán)聚沉降現(xiàn)象越嚴(yán)重，熱分解效率越差[32]。由圖7(c)可知，隨著質(zhì)量濃度增加，最大壓力上升速率的變化趨勢(shì)與最大爆炸壓力相似，但復(fù)合粉體抑爆劑對(duì)最大壓力上升速率的抑制效果更為顯著。與最大爆炸壓力和最大壓力上升速率的變化規(guī)律不同，催化型復(fù)合粉體抑爆劑質(zhì)量濃度為0.075 g/L時(shí)，到達(dá)最大爆炸壓力的時(shí)間最長(zhǎng)，但與0.1 g/L相比，達(dá)到最大壓力時(shí)間僅相差0.006 s。一般情況下，通常根據(jù)最大爆炸壓力來(lái)確定工業(yè)設(shè)備的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，參考最大壓力上升速率來(lái)調(diào)整減壓系統(tǒng)尺寸[30]。因此，最大爆炸壓力和最大壓力上升速率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中更具參考性。綜合分析甲烷爆炸產(chǎn)生的特征參數(shù)，催化型復(fù)合粉體抑爆劑對(duì)瓦斯爆炸壓力的最佳抑制質(zhì)量濃度為0.1 g/L。

2.4 復(fù)合粉體抑爆劑對(duì)瓦斯爆炸爆燃指數(shù)影響

爆燃指數(shù)KG[30-34]表示在有限空間內(nèi)爆炸的危險(xiǎn)程度，計(jì)算公式為

KG=(dP/dt)maxV1/3

(1)

式中，(dP/dt)max為壓力上升速率的最大值；V為爆炸腔室體積。

圖8(a)為KHCO3與復(fù)合粉體抑爆劑作用下的爆燃指數(shù)。粉體抑爆劑的添加對(duì)瓦斯爆炸的爆燃指數(shù)具有不同程度的減緩作用。隨著復(fù)合粉體抑爆劑中二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，爆燃指數(shù)呈逐漸減小后緩慢增加的趨勢(shì)，且當(dāng)二茂鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于20%時(shí)，復(fù)合粉體抑爆劑的抑制效果次于KHCO3，這與最大爆炸壓力、最大壓力上升速率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合，說(shuō)明瓦斯爆炸破壞程度隨著復(fù)合粉體中二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈先減小后增大的趨勢(shì)。二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時(shí),爆燃指數(shù)達(dá)最低點(diǎn)，僅為KHCO3作用下的1/4，下降了93.0%，說(shuō)明少量二茂鐵的加入，改善了KHCO3單體的阻爆性能。在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用過(guò)程中，不僅要達(dá)到最好的效果，也要充分考慮經(jīng)濟(jì)成本。因此，對(duì)二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%催化型復(fù)合粉體抑爆劑最優(yōu)抑制濃度進(jìn)行探索，結(jié)果如圖8(b)所示?？芍S著復(fù)合粉體抑爆劑濃度的增加，爆燃指數(shù)呈先減少后增加的趨勢(shì)，變化程度較為緩和且明顯對(duì)稱。質(zhì)量濃度由0.05 g/L增加到0.15 g/L，爆燃指數(shù)的下降率分別為73.7%，85.6%，93.0%，82.9%，74.6%，質(zhì)量濃度為0.1 g/L時(shí)，達(dá)到最低點(diǎn)。綜合不同濃度的最大爆炸壓力和最大壓力上升速率，選0.075 g/L復(fù)合粉體抑爆劑時(shí)，可達(dá)到最高性價(jià)比。但0.1 g/L的復(fù)合粉體抑爆劑可達(dá)到最佳的抑制效果。

2.5 催化型復(fù)合粉體抑制瓦斯爆炸壓力機(jī)理分析

瓦斯爆炸是甲烷與氧氣發(fā)生的劇烈氧化還原反應(yīng)。爆炸過(guò)程中釋放出大量熱，導(dǎo)致混合氣體膨脹，壓力上升。實(shí)質(zhì)上，抑爆劑將直接或間接參與爆炸反應(yīng)進(jìn)程，降低反應(yīng)速率，進(jìn)而降低爆炸壓力[35]。因此，對(duì)復(fù)合粉體進(jìn)行抑爆機(jī)理分析，有助于揭示其在降低瓦斯爆炸壓力過(guò)程中的作用，進(jìn)而將工程問(wèn)題轉(zhuǎn)化為科學(xué)問(wèn)題。

首先，從物理抑制角度分析：爆炸腔體內(nèi)壓力與溫度成正比，催化型復(fù)合粉體爆制劑的加入在一定程度上降低了爆炸系統(tǒng)溫度，對(duì)壓力具有一定的抑制作用。從圖3可以看出，復(fù)合粉體抑爆劑具有較好的分散性。在高壓空氣作用下，復(fù)合粉體抑爆劑均勻分散在爆炸腔體內(nèi)，這些細(xì)小的粉末形成了多個(gè)微型屏障，減小了可燃?xì)怏w與氧氣接觸的概率。爆炸發(fā)生時(shí)，腔體內(nèi)溫度迅速升高。在高溫作用下，二茂鐵固體會(huì)迅速吸收爆炸產(chǎn)生的熱量升華為氣體，起到一定的降溫作用。與此同時(shí)，由于二茂鐵蒸汽具有較高的蒸汽壓，在很大程度上稀釋了氧氣、可燃物和氧化反應(yīng)中自由基的濃度[24,27]。另一方面，KHCO3吸熱分解成K2CO3，CO2和H2O。隨著溫度升高，K2CO3會(huì)進(jìn)一步分解并吸收爆炸產(chǎn)生的熱量[18]。分解產(chǎn)生的惰性氣體和水蒸汽不僅稀釋了反應(yīng)物、氧氣以及氧化反應(yīng)中自由基的濃度，而且增大了系統(tǒng)的比熱容，吸收爆炸產(chǎn)生的熱量，降低系統(tǒng)溫度，進(jìn)而降低基元反應(yīng)速度，達(dá)到抑制效果[36]。爆炸釋放的溫度降低，最大爆炸壓力相應(yīng)減小。

催化型復(fù)合粉體主要通過(guò)參與鏈反應(yīng)并消耗瓦斯爆炸過(guò)程中的關(guān)鍵自由基體現(xiàn)其化學(xué)抑制作用。研究表明[37]，瓦斯爆炸鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理的關(guān)鍵步驟為：CH4+O2→CH3·+OH·，CH4+OH·→CH3·+H2O，H·+O2→OH·+H·，CH3+O2→HCO·+H2O和CHO·+OH·→CO+H2O。抑制瓦斯爆炸的關(guān)鍵點(diǎn)在于阻礙鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行，從而降低爆炸反應(yīng)的激烈程度。溫度大于1 000 ℃時(shí)，K2CO3進(jìn)一步分解產(chǎn)生K2O和CO2，K2O與瓦斯爆炸產(chǎn)生的HO2或H2O生成KOH，KOH能夠捕獲參與鏈?zhǔn)椒磻?yīng)自由基[28,32-33]：KOH+OH·→KO·+H2O↑，KOH+H·→K·+H2O↑，且生成物KO·與K·能更進(jìn)一步消耗自由基生成KOH，使得H·與OH·濃度降低，導(dǎo)致鏈?zhǔn)椒磻?yīng)減緩或中斷[38]。鏈反應(yīng)中斷使爆炸過(guò)程的放熱量減小，從而降低爆炸壓力；而K2O的直接參與以及CO2作為第三體稀釋反應(yīng)濃度均會(huì)造成反應(yīng)速率降低，從而減小了爆炸壓力上升速率并延遲了最大壓力峰值時(shí)間。

由于物理抑制與化學(xué)抑制的協(xié)同增效作用，催化型復(fù)合粉體展示出對(duì)爆炸壓力以及爆炸壓力上升速率等良好的抑制作用。

3 結(jié) 論

(1)與傳統(tǒng)的滅火劑KHCO3相比，二茂鐵的加入使得催化型復(fù)合粉體具有更好的分散性和抗團(tuán)聚性。疏水納米二氧化硅明顯提高了復(fù)合粉體的疏水性。

(2)在催化型復(fù)合粉體抑爆劑中，二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于15%時(shí)，隨著二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升，抑爆能力增強(qiáng)，并在二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時(shí)效果最佳，隨后隨著二茂鐵濃度進(jìn)一步增大，效果減弱。

(3)復(fù)合粉體中二茂鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，復(fù)合粉體抑爆效果隨著質(zhì)量濃度增加效果增強(qiáng)，并在0.1 g/L 時(shí)抑制效果達(dá)到最佳，此后隨著粉體濃度進(jìn)一步增加，效果逐漸減弱。