一种曲霉菌对抑制煤自燃的应用

1.本发明属于煤自燃生物阻化剂技术领域，具体涉及一种曲霉菌对抑制煤自燃的应用。


背景技术：

2.传统的阻化剂主要是以惰化、降温、隔离及消除自由基等物理或化学方法阻化煤自燃，这些阻化剂取得了很大的成就，但也存在着一些不足，如阻化寿命较短，随时间增加，阻化效果逐渐退化，成本高，且长时间使用污染环境等不足。前期发现利用微生物对煤中矿物质以及活性基团有一定影响，这些因素与煤自燃息息相关，因此可能会降低煤的氧化活性，从煤中提取及驯化培养具有抑制煤自燃特性的好氧微生物，显得尤为重要。
3.因此，基于煤自燃氧化放热机理，研发一种阻化效率高、成本低、能耗小，对环境友好的新型阻化剂具有重要的实际意义。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种曲霉菌对抑制煤自燃的应用，本发明从煤源中富集分离得到一种曲霉菌，并对其进行驯化，将驯化后的曲霉菌与煤粉混合反应后，延缓煤粉自燃的氧化进程，延迟煤粉的自燃特征温度点，抑制煤粉的自燃。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种曲霉菌对抑制煤自燃的应用，驯化后的曲霉菌与煤粉混合反应后，延缓煤粉自燃的氧化进程，延迟煤粉的自燃特征温度点，抑制煤粉的自燃。
6.优选地，将所述驯化后的曲霉菌制成煤自燃阻化剂。
7.优选地，所述驯化后的曲霉菌与煤粉混合反应的方法为：将驯化后的曲霉菌接种到改良无机盐培养基中，然后放入已灭菌的煤粉在温度为28℃～30℃的条件下振荡反应12d～15d，将反应后的煤粉进行冲洗、抽滤和干燥，得到处理后煤样。
8.优选地，所述驯化后的曲霉菌在所述改良无机盐培养基中的接种量为10％。
9.优选地，所述改良无机盐培养基的配方为kh2po4、k2hpo4、mgso47h2o、nh4no3、nacl、feso47h2o、znso47h2o、cuso4·
5h2o、葡萄糖和去离子水；所述改良无机盐培养基中kh2po4的含量为1.0g/l，k2hpo4的含量为1.0g/l，mgso47h2o的含量为0.8g/l，nh4no3的含量为1.0g/l，nacl的含量为0.5g/l，feso47h2o的含量为0.002g/l、znso47h2o的含量为0.002g/l、cuso4·
5h2o的含量为0.002g/l，葡萄糖的含量为3.0g/l。
10.优选地，所述干燥的温度为38℃～45℃。
11.优选地，所述煤粉的自燃特征温度点为临界温度、干裂温度、着火点温度、最大热失重速率温度和燃尽温度。
12.优选地，所述驯化后的曲霉菌的富集分离以及驯化的方法为：
13.s1、将采集的煤样放入无机盐培养基中在温度为28℃～30℃的条件下富集培养
48h，得到富集微生物；
14.s2、将s1中得到的富集微生物采用梯度稀释法提取，所述梯度稀释法中采用9ml配比浓度为10％nacl溶液和1ml富集液，依次从10-1
～10-7
范围进行稀释，得到提取的微生物；
15.s3、将s2中得到的提取的微生物采用平板划线法在pda固体培养基上培养，培养的温度为28℃～30℃，得到分离微生物：
16.s4、将s3中得到的分离微生物采用替换碳源法在固体培养基上培养，培养的温度为28℃～30℃，得到驯化后的菌种，所述菌种为曲霉菌。
17.优选地，s4中所述固体培养基的配方为10.0g蛋白胨、5.0g氯化钠、15.0g煤粉、15.0g琼脂和1l蒸馏水。
18.本发明与现有技术相比具有以下优点：
19.1、本发明将驯化后的曲霉菌和煤粉反应，可以有效延缓煤自燃的氧化进程，延迟煤自燃特征温度点，减少煤放热量，抑制煤自燃火灾的发生。另外，从煤样中提取经过驯化改性的微生物对环境也并不会造成影响，可以在生长周期内最大程度的抑制煤自燃，具有阻化效率高、阻化寿命长、应用成本低、培养时间短、繁殖能力强等优点。
20.2、相比较于原煤，本发明得到的处理后煤样，临界温度延迟17.06℃，干裂温度延迟5.15℃，着火点温度延迟6.47℃，最大热失重速率温度延迟4.36℃，燃尽温度延迟33.21℃；相比较于原煤，处理后煤样的氧化过程热效应降低，处理后煤样的最大热流值降低了11.79mw/mg，总热量降低了1055.85j/g。
21.3、本发明能充分发挥生物学在工程领域的应用，有效提高了我国相关领域的国际竞争能力，实现了生物学与煤炭行业的完美结合。
22.下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
23.图1是实施例1中微生物未驯化前培养基中的形态图片。
24.图2是实施例1中微生物驯化后培养基中的形态图片。
25.图3是实施例1中原煤的tg-dtg-dsc曲线图。
26.图4是实施例1中处理后煤样的tg-dtg-dsc曲线图。
27.图5是实施例1中原煤的dsc-ddsc曲线图。
28.图6是实施例1中处理后煤样的dsc-ddsc曲线图。
具体实施方式
29.实施例1
30.本实施例提供的曲霉菌对抑制煤自燃的应用，驯化后的曲霉菌与煤粉混合反应后，延缓煤粉自燃的氧化进程，延迟煤粉的自燃特征温度点，抑制煤粉的自燃；所述煤粉的自燃特征温度点为临界温度、干裂温度、着火点温度、最大热失重速率温度和燃尽温度；将所述驯化后的曲霉菌制成煤阻燃剂；
31.所述驯化后的曲霉菌与煤粉混合反应的方法为：将驯化后的曲霉菌接种到改良无机盐培养基中，然后放入已灭菌的煤粉在温度为30℃的条件下振荡反应12d，将反应后的煤粉进行冲洗、抽滤和干燥，得到处理后煤样；已灭菌的煤粉无任何微生物，所述混合反应中
只有驯化后的曲霉菌；
32.所述驯化后的曲霉菌在所述改良无机盐培养基中的接种量为10％；所述改良无机盐培养基的配方为kh2po4、k2hpo4、mgso47h2o、nh4no3、nacl、feso47h2o、znso47h2o、cuso4·
5h2o、葡萄糖和蒸馏水；所述改良无机盐培养基中kh2po4的含量为1.0g/l，k2hpo4的含量为1.0g/l，mgso47h2o的含量为0.8g/l，nh4no3的含量为1.0g/l，nacl的含量为0.5g/l，feso47h2o的含量为0.002g/l、znso47h2o的含量为0.002g/l、cuso4·
5h2o的含量为0.002g/l，葡萄糖的含量为3.0g/l；所述干燥的温度为38℃。
33.所述驯化后的曲霉菌的富集分离以及驯化方法为：
34.s1、将采集的煤样放入无机盐培养基中在温度为30℃的条件下富集培养48h，得到富集微生物(图1所示)；
35.s2、将s1中得到的富集微生物采用梯度稀释法提取，所述梯度稀释法中采用9ml配比浓度为10％nacl溶液和1ml富集液，依次从10-1
～10-7
范围进行稀释，得到提取的微生物；
36.s3、将s2中得到的提取的微生物采用平板划线法在pda固体培养基上培养，培养的温度为30℃，得到分离微生物：所述pda固体培养基为现有培养基；
37.s4、将s3中得到的分离微生物采用替换碳源法在固体培养基上培养，培养的温度为30℃，得到驯化后的菌种(图2所示)；所述固体培养基的配方为蛋白胨10.0g，氯化钠5.0g，煤粉15.0g，琼脂15.0g和1l蒸馏水；
38.s5、将s4中得到的驯化后的菌种接种至pda液体培养基中，在温度为30℃的条件下振荡培养3d，然后对菌种进行dna提取、pcr扩增以及分子测序工作，使用基因组提取盒进行基因组提取，采用pcr技术进行分子扩增，最终进行测序工作，并利用序列号进行比对，最终确定菌种为曲霉菌，拉丁名为aspergilluskeveii，genbankaccessionnumber：op164638.1。
39.对本实施例得到的处理后煤样和原煤进行tg-dsc联用实验，对煤热失重以及热效应特性的进行分析，得到原煤的tg-dtg-dsc曲线图(图3所示)、原煤的dsc-ddsc曲线图(图5所示)、处理后煤样的tg-dtg-dsc曲线(图4所示)和处理后煤样的dsc-ddsc曲线图(图6所示)；图3-6中：t1为临界温度，t2为干裂温度，t3为着火点温度，t4为最大热失重速率温度，t5为燃尽温度。
40.由图3以及图4可看出，经过处理后煤样其热量以及热流均减小，说明处理后煤样的热效应被减弱；相比较于原煤，其中处理后煤样临界温度延迟17.06℃，干裂温度延迟5.15℃，着火点温度延迟6.47℃，最大热失重速率温度延迟4.36℃，燃尽温度延迟33.21℃。由图5和图6可知，相比较于原煤，处理后煤样的最大热流值降低11.79mw/mg，总热量降低1055.85j/g，说明和驯化后曲霉菌混合反应后的煤样可有效降低氧化过程热效应，这样可以有效延缓煤自燃的氧化进程，延迟煤自燃特征温度点，减少煤放热量，抑制煤自燃火灾的发生。
41.实施例2
42.本实施例提供的曲霉菌对抑制煤自燃的应用，驯化后的曲霉菌与煤粉混合反应后，延缓煤粉自燃的氧化进程，延迟煤粉的自燃特征温度点，抑制煤粉的自燃；所述煤粉的自燃特征温度点为临界温度、干裂温度、着火点温度、最大热失重速率温度和燃尽温度；将所述驯化后的曲霉菌制成煤阻燃剂；
43.所述驯化后的曲霉菌与煤粉混合反应的方法为：将驯化后的曲霉菌接种到改良无
机盐培养基中，然后放入已灭菌的煤粉在温度为28℃的条件下振荡反应15d，将反应后的煤粉进行冲洗、抽滤和干燥，得到处理后煤样；已灭菌的煤粉无任何微生物，所述混合反应中只有驯化后的曲霉菌；
44.所述驯化后的曲霉菌在所述改良无机盐培养基中的接种量为10％；所述改良无机盐培养基的配方为kh2po4、k2hpo4、mgso47h2o、nh4no3、nacl、feso47h2o、znso47h2o、cuso4·
5h2o、葡萄糖和蒸馏水；所述改良无机盐培养基中kh2po4的含量为1.0g/l，k2hpo4的含量为1.0g/l，mgso47h2o的含量为0.8g/l，nh4no3的含量为1.0g/l，nacl的含量为0.5g/l，feso47h2o的含量为0.002g/l、znso47h2o的含量为0.002g/l、cuso4·
5h2o的含量为0.002g/l，葡萄糖的含量为3.0g/l；所述干燥的温度为45℃。
45.所述驯化后的曲霉菌的富集分离以及驯化方法为：
46.s1、将采集的煤样放入无机盐培养基中在温度为28℃的条件下富集培养48h，得到富集微生物；
47.s2、将s1中得到的富集微生物采用梯度稀释法提取，所述梯度稀释法中采用9ml配比浓度为10％nacl溶液和1ml富集液，依次从10-1
～10-7
范围进行稀释，得到提取的微生物；
48.s3、将s2中得到的提取的微生物采用平板划线法在pda固体培养基上培养，培养的温度为28℃，得到分离微生物：所述pda固体培养基为现有培养基；
49.s4、将s3中得到的分离微生物采用替换碳源法在固体培养基上培养，培养的温度为28℃，得到驯化后的菌种；所述固体培养基的配方为蛋白胨10.0g，氯化钠5.0g，煤粉15.0g，琼脂15.0g和1l蒸馏水；
50.s5、将s4中得到的驯化后的菌种接种至pda液体培养基中，在温度为30℃的条件下振荡培养3d，然后对菌种进行dna提取、pcr扩增以及分子测序工作，使用基因组提取盒进行基因组提取，采用pcr技术进行分子扩增，最终进行测序工作，并利用序列号进行比对，最终确定菌种为曲霉菌，拉丁名为aspergilluskeveii，genbankaccessionnumber：op164638.1。
51.本实施例将驯化后的曲霉菌和煤粉反应，可以有效延缓煤自燃的氧化进程，延迟煤自燃特征温度点，减少煤放热量，抑制煤自燃火灾的发生。
52.实施例3
53.本实施例提供的曲霉菌对抑制煤自燃的应用，驯化后的曲霉菌与煤粉混合反应后，延缓煤粉自燃的氧化进程，延迟煤粉的自燃特征温度点，抑制煤粉的自燃；所述煤粉的自燃特征温度点为临界温度、干裂温度、着火点温度、最大热失重速率温度和燃尽温度；将所述驯化后的曲霉菌制成煤阻燃剂；
54.所述驯化后的曲霉菌与煤粉混合反应的方法为：将驯化后的曲霉菌接种到改良无机盐培养基中，然后放入已灭菌的煤粉在温度为29℃的条件下振荡反应14d，将反应后的煤粉进行冲洗、抽滤和干燥，得到处理后煤样；已灭菌的煤粉无任何微生物，所述混合反应中只有驯化后的曲霉菌；
55.所述驯化后的曲霉菌在所述改良无机盐培养基中的接种量为10％；所述改良无机盐培养基的配方为kh2po4、k2hpo4、mgso47h2o、nh4no3、nacl、feso47h2o、znso47h2o、cuso4·
5h2o、葡萄糖和蒸馏水；所述改良无机盐培养基中kh2po4的含量为1.0g/l，k2hpo4的含量为1.0g/l，mgso47h2o的含量为0.8g/l，nh4no3的含量为1.0g/l，nacl的含量为0.5g/l，feso47h2o的含量为0.002g/l、znso47h2o的含量为0.002g/l、cuso4·
5h2o的含量为0.002g/
l，葡萄糖的含量为3.0g/l；所述干燥的温度为42℃。
56.所述驯化后的曲霉菌的富集分离以及驯化方法为：
57.s1、将采集的煤样放入无机盐培养基中在温度为29℃的条件下富集培养48h，得到富集微生物；
58.s2、将s1中得到的富集微生物采用梯度稀释法提取，所述梯度稀释法中采用9ml配比浓度为10％nacl溶液和1ml富集液，依次从10-1
～10-7
范围进行稀释，得到提取的微生物；
59.s3、将s2中得到的提取的微生物采用平板划线法在pda固体培养基上培养，培养的温度为29℃，得到分离微生物：所述pda固体培养基为现有培养基；
60.s4、将s3中得到的分离微生物采用替换碳源法在固体培养基上培养，培养的温度为29℃，得到驯化后的菌种；所述固体培养基的配方为蛋白胨10.0g，氯化钠5.0g，煤粉15.0g，琼脂15.0g和1l蒸馏水；
61.s5、将s4中得到的驯化后的菌种接种至pda液体培养基中，在温度为30℃的条件下振荡培养3d，然后对菌种进行dna提取、pcr扩增以及分子测序工作，使用基因组提取盒进行基因组提取，采用pcr技术进行分子扩增，最终进行测序工作，并利用序列号进行比对，最终确定菌种为曲霉菌，拉丁名为aspergilluskeveii，genbankaccessionnumber：op164638.1。
62.本实施例将驯化后的曲霉菌和煤粉反应，可以有效延缓煤自燃的氧化进程，延迟煤自燃特征温度点，减少煤放热量，抑制煤自燃火灾的发生。
63.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：
1.一种曲霉菌对抑制煤自燃的应用，其特征在于，驯化后的曲霉菌与煤粉混合反应后，延缓煤粉自燃的氧化进程，延迟煤粉的自燃特征温度点，抑制煤粉的自燃。2.根据权利要求1所述的一种曲霉菌对抑制煤自燃的应用，其特征在于，将所述驯化后的曲霉菌制成煤自燃阻化剂。3.根据权利要求1所述的一种曲霉菌对抑制煤自燃的应用，其特征在于，所述驯化后的曲霉菌与煤粉混合反应的方法为：将驯化后的曲霉菌接种到改良无机盐培养基中，然后放入已灭菌的煤粉在温度为28℃～30℃的条件下振荡反应12d～15d，将反应后的煤粉进行冲洗、抽滤和干燥，得到处理后煤样。4.根据权利要求3所述的一种曲霉菌对抑制煤自燃的应用，其特征在于，所述驯化后的曲霉菌在所述改良无机盐培养基中的接种量为10％。5.根据权利要求4所述的一种曲霉菌对抑制煤自燃的应用，其特征在于，所述改良无机盐培养基的配方为kh2po4、k2hpo4、mgso47h2o、nh4no3、nacl、feso47h2o、znso47h2o、cuso4·
5h2o、葡萄糖和蒸馏水；所述改良无机盐培养基中kh2po4的含量为1.0g/l，k2hpo4的含量为1.0g/l，mgso47h2o的含量为0.8g/l，nh4no3的含量为1.0g/l，nacl的含量为0.5g/l，feso47h2o的含量为0.002g/l、znso47h2o的含量为0.002g/l、cuso4·
5h2o的含量为0.002g/l，葡萄糖的含量为3.0g/l。6.根据权利要求3所述的一种曲霉菌对抑制煤自燃的应用，其特征在于，所述干燥的温度为38℃～45℃。7.根据权利要求1所述的一种曲霉菌对抑制煤自燃的应用，其特征在于，所述煤粉的自燃特征温度点为临界温度、干裂温度、着火点温度、最大热失重速率温度和燃尽温度。8.根据权利要求1所述的一种曲霉菌对抑制煤自燃的应用，其特征在于，所述驯化后的曲霉菌的富集分离以及驯化方法为：s1、将采集的煤样放入无机盐培养基中在温度为28℃～30℃的条件下富集培养48h，得到富集微生物；s2、将s1中得到的富集微生物采用梯度稀释法提取，所述梯度稀释法中采用9ml配比浓度为10％nacl溶液和1ml富集液，依次从10-1
～10-7
范围进行稀释，得到提取的微生物；s3、将s2中得到的提取的微生物采用平板划线法在pda固体培养基上培养，培养的温度为28℃～30℃，得到分离微生物：s4、将s3中得到的分离微生物采用替换碳源法在固体培养基上培养，培养的温度为28℃～30℃，得到驯化后的菌种，所述菌种为曲霉菌。9.根据权利要求8所述的一种曲霉菌对抑制煤自燃的应用，其特征在于，s4中所述固体培养基的配方为10.0g蛋白胨、5.0g氯化钠、15.0g煤粉、15.0g琼脂和1l蒸馏水。

技术总结
本发明提供了一种曲霉菌对抑制煤自燃的应用，从采集的煤样中经富集、提取、分离以及驯化得到一种曲霉菌，利用驯化后的曲霉菌与煤粉混合反应，延缓煤粉自燃的氧化进程，延迟煤粉的自燃特征温度点，抑制煤粉的自燃；驯化后的曲霉菌与煤粉混合反应的方法为：将驯化后曲霉菌接种到改良无机盐培养基中，然后放入已灭菌的煤粉在温度为28～30℃的条件下振荡反应12～15d，将反应后的煤粉进行冲洗、抽滤和干燥，得到处理后煤样；驯化前的曲霉菌是从采集的煤样中经富集、提取、分离得到的。本发明中采用驯化后的曲霉菌对煤样进行处理，得到的处理后煤样可以有效延缓煤自燃的氧化进程，延迟煤自燃特征温度点，减少煤放热量，抑制煤自燃火灾的发生。发生。发生。


技术研发人员：易欣 白祖锦 张少航 葛龙 邓军 张敏 王兴 李煜晗
受保护的技术使用者：西安科技大学
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/7/12