Efecto de inhibición y mecanismo de los antioxidantes fenólicos en la combustión espontánea del carbón

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Ingeniería Química Ingeniería Química.
• Ingeniería de Minas Ingeniería de Minas.

Sus antecedentes:

• La combustión espontánea del carbón plantea riesgos significativos para la seguridad y el medio ambiente en la minería.
• Los antioxidantes fenólicos se exploran como inhibidores potenciales para la combustión espontánea del carbón.

Objetivo del estudio:

• Evaluar sistemáticamente tres antioxidantes fenólicos: BHA, BHT y PG, por su eficacia en la prevención de la combustión espontánea del carbón.
• Para dilucidar los mecanismos subyacentes a sus efectos inhibidores a través de experimentos a escala múltiple y cálculos químicos cuánticos.

Principales métodos:

• Experimentos a escala múltiple que incluyen análisis termogravimétrico, SEM, LTNA, EPR y FTIR in situ.
• Cálculos químicos cuánticos para determinar las vías de reacción y la reactividad radical.
• Desarrollo de un sistema de evaluación integral utilizando los coeficientes de riesgo de combustión espontánea del carbón (Cr) y de destrucción (Cd).

Principales resultados:

• Todos los antioxidantes probados retrasaron las reacciones carbón-oxígeno, aumentando las temperaturas características y reduciendo la liberación de calor.
• El galato de propilo (PG) demostró la mayor eficacia, aumentando la temperatura exotérmica inicial (T2) en 21,7 °C.
• El tratamiento PG alteró físicamente la microestructura del carbón, reduciendo el área de superficie y el volumen de poros, y eliminó químicamente los radicales libres al donar hidrógeno.

Conclusiones:

• El galato de propilo (PG) se identifica como el inhibidor más efectivo debido a sus múltiples grupos hidroxilo fenólicos, que mejoran la capacidad de eliminación de radicales.
• El estudio confirma la doble acción de PG: bloqueo físico del oxígeno y terminación química de las reacciones en cadena de los radicales.
• PG es un inhibidor prometedor, eficiente, de bajo costo y respetuoso con el medio ambiente para prevenir la combustión espontánea del carbón, con potencial para aplicaciones industriales.