惰性粉體對油頁巖粉塵爆炸火焰的抑制性能和作用機理研究*

孟祥豹，王俊峰，張延松，李志勇

（1. 山東科技大學安全與環境工程學院，山東 青島 266590；2. 青島市生產安全火災重大事故智能控制工程研究中心，山東 青島 266000；3. 山東科技大學公共安全研究院，山東 青島 266590；4. 山東能源集團興隆莊煤礦，山東 濟寧 272102）

油頁巖是一種含可燃有機質的沉積巖，可以直接作為燃料用來發電，也可以經低溫干餾得到頁巖油[1]。據不完全統計，全球蘊藏資源量約有10 萬億噸，比煤炭資源量多40%。我國油頁巖儲量在7 000 億噸以上，折算成頁巖油近500 億噸，有巨大的綜合開發利用價值[2-3]。油頁巖的開采方式主要同采煤一樣，開采到地面再進行利用。油頁巖作為一種易燃固體，在開采、運輸、儲存和加工利用過程中，會伴有大量的懸浮粉塵產生，懸浮的油頁巖粉塵云一旦遇到足夠能量的點火源，很有可能引發災難性的爆炸，這將會造成巨大的人員傷亡以及財產損失[4-6]。美國職業安全與健康研究所(NIOSH)報道過油頁巖粉塵的爆炸風險[7]。因此，為了保障油頁巖資源的安全開發利用，對油頁巖粉塵爆炸防治的研究就顯得尤為重要。

目前，采用惰性粉體對可燃粉塵進行惰化或抑制是防治粉塵爆炸的一種常用手段[8-9]。例如，煤礦通常在井下撒播巖粉，與產生的煤塵摻混形成不具爆炸性的混合粉塵，達到惰化煤塵的作用；或在巷道頂部架設巖粉棚，當爆炸發生時可形成濃厚的巖粉帶，從而抑制爆炸火焰的傳播；或采用主動噴粉抑爆裝置，在爆炸發生初期，迅速噴出惰性粉體來抑制爆炸火焰的傳播[10-11]。因此，惰性粉體的抑爆性能是抑爆設計的重要依據，也是粉塵爆炸能否有效成功抑制的關鍵所在。對于油頁巖粉塵抑爆的研究，Hamdan等[12-13]采用Godbert-Greenwold 爐裝置和Hartmann 裝置研究了碳酸鈣、沙子和黏土3 種惰性粉體對油頁巖最低著火溫度（minimum igintion temperature, MIT）和爆炸下限濃度（minimum explosion concentration,MEC）的影響，發現惰化效果從優到劣依次為碳酸鈣、沙子、黏土。Sweis[7]利用Hartmann 裝置對石灰石、石屑和粗粒徑油頁巖對油頁巖的爆炸下限濃度（MEC）的影響進行了研究，惰化效果從優到劣依次為石灰石、石屑、粗粒徑油頁巖。然而，目前對于油頁巖粉塵爆炸抑制的研究還不足，對惰性粉體抑制油頁巖粉塵爆炸的性能和作用機理的認識不夠充分。文獻[14-16]表明，油頁巖粉塵相對于煤塵，更容易被點燃，有更快的爆炸火焰傳播速度（vf）和更高的最大爆炸壓力上升速率（(dp/dt)max），其爆炸機理也存在差異。因此，也不能簡單地將煤塵抑爆研究成果應用于油頁巖粉塵的抑爆設計，關于惰性粉體對油頁巖粉塵的抑爆性能和作用機理的研究有必要進一步完善，掌握惰性粉體的抑爆性能和作用是有效抑制油頁巖粉塵爆炸的基礎和關鍵所在。

鑒于此，本文將通過對爆炸火焰長度、最低惰化比和火焰形態結構的分析，結合惰性粉體的TGDTG-DSC（thermogravimetric analysis-differential thermogravimetric analysis-differential scanning calorimeter）熱特性曲線，系統研究惰性粉體對油頁巖粉塵爆炸火焰的抑制性能和作用機理。

1 實 驗

1.1 實驗裝置和方法

本文采用粉塵爆炸火焰傳播測試系統開展惰性粉體對油頁巖粉塵爆炸火焰傳播的抑制實驗。如圖1所示，該實驗系統由粉塵云生成系統、點火系統、火焰傳播管道和除塵系統4 部分組成。粉塵云生成系統主要包括空氣壓縮機、儲氣罐、電磁閥、壓力表和樣品管；點火系統主要包括加熱溫度高達1 100 ℃的鉑絲加熱器和自動控溫裝置，鉑絲加熱器位于距離管道右端（噴粉端）400 mm 的位置；火焰傳播管道是內徑為80 mm、總長為1 400 mm 的透明耐高溫石英玻璃管，為避免封閉管道導致火焰從點火端向兩側傳播存在速度差，將管道左端進行了開口改進，實現了管道兩端開口；除塵系統主要包括除塵箱和吸塵器。

圖1 粉塵爆炸火焰傳播測試系統Fig. 1 Dust explosion flame propagation test system

抑爆實驗是在油頁巖粉塵的最佳爆炸濃度下進行的，我們先前研究得到了油頁巖粉塵的最佳爆炸濃度約為1 000 g/m3[14]。本文實驗系統所形成的粉塵云是在點火位置兩側，長度約200 mm，體積約為1 L，因此采用1 g 油頁巖粉塵可形成質量濃度約為1 000 g/m3的粉塵云。實驗時，將干燥后的1 g 油頁巖粉塵與一定質量比的惰性粉體充分混合均勻，裝入樣品管中。然后，啟動自動控溫裝置，使鉑絲加熱器升溫至(1 000±1) ℃，啟動空氣壓縮機使儲氣罐加壓至0.5 MPa。最后，按下電磁閥的啟動按鈕，儲氣罐內的高壓空氣將樣品管中的粉塵樣品擴散至玻璃管道內，形成懸浮粉塵云。同時，利用高速攝影機（拍攝速度為1 000 Hz）記錄粉塵云在高溫鉑絲作用下的爆炸火焰傳播過程。每次實驗結束后，啟動吸塵器將爆炸煙氣和殘留物吸入除塵箱內。為了保證實驗的準確性，同一實驗重復5 次。在抑制實驗中，逐漸增加惰性粉體的質量比，直至混合粉塵在5 次重復實驗中均不出現火焰，此時，該混合粉塵中的惰性粉體的質量分數即為抑制粉塵爆炸所需最低惰化比。

1.2 實驗材料及表征

本研究選取了兩個不同地區的油頁巖，分別為龍口油頁巖（Longkou oil shale, LKOS）和樺甸油頁巖（Huadian oil shale, HDOS）。根據實驗設計，對兩種油頁巖樣品進行了粉碎篩分，并采用Mastersizer 2000 激光粒度分析儀對過篩后的粉塵樣品的粒徑分布情況進行測定。為防止粒度差異對實驗造成影響，選取了粒度相同的兩種油頁巖。圖2 給出了兩種油頁巖的粒度分布情況（D[3,2]為表面積平均粒徑；D[4,3]為體積平均粒徑；D10、D50和D90分別為樣品的累計粒度分布體積百分數達到10%、50%和90%時所對應的粒徑，其中D50也稱為中位粒徑），從圖中可見，HDOS、LKOS 中位粒徑（D50）分別為15.45 μm 和14.78 μm。

圖2 油頁巖粉塵粒徑分布Fig. 2 Particle size distribution of oil shale dust

實驗前將兩種油頁巖粉塵在真空干燥箱中于50 ℃下干燥12 h，以去除水分。利用WSG818 全自動工業分析儀對干燥后的兩種油頁巖粉塵樣品分別進行了工業分析。如表1 所示，油頁巖的灰分（Aad）含量很高，這是由于油頁巖是以沉積巖為載體的，其中含有大量的礦物質成分；油頁巖的揮發分（Vad）含量很高，而固定碳（FCad）含量較少，這表明油頁巖中有機質主要以輕質揮發分為主；LKOS 的Vad和FCad含量均高于HDOS，HDOS 則含有更多的Aad，這表明LKOS 含有更多的可燃有機質成分。

表1 油頁巖樣品的工業分析結果Table 1 Proximate analyses of the oil shale sample

本文選取ABC 干粉、巖粉、NaHCO3、Mg(OH)2和Al(OH)3等5 種典型惰性粉體作為抑爆材料。ABC 干粉購于浙江援邦消防科技有限公司，有效成分為質量分數為75%的NH4HPO4和質量分數為15%的 (NH4)2SO4。巖粉則采用石灰巖為原料，主要成分為CaCO3。NaHCO3、Mg(OH)2和Al(OH)3均購于天津致遠化學試劑有限公司，純度不低于99.5%（分析純）。5 種惰性粉體均為粒度相接近的微米級粉塵，在使用前均使用200 目金屬絲篩網進行過篩，除去較大顆粒，并利用真空干燥箱進行干燥處理。為避免粒度差異對抑爆實驗結果造成影響，對五種惰性粉體的粒度分布也進行了測定，表2 中給出了惰性粉體的統計粒徑結果，可以看出5 種惰性粉體的粒度分布差異很小，可以忽略粒度差異的影響。

表2 惰性粉體的統計粒徑Table 2 Statistical results of inert powder diameters

2 實驗結果與討論

2.1 惰性粉體對火焰傳播長度的影響

在粉塵爆炸火焰傳播測試系統中，開展了5 種惰性粉體抑制兩種油頁巖粉塵爆炸火焰的實驗，利用高速攝影記錄了火焰傳播抑制過程。圖3 和圖4 中分別給出了由高速攝影捕捉到的惰性粉體對HDOS 和LKOS 爆炸火焰抑制圖像。

從圖3(a)和4(a)中可以看出，當不添加惰性粉體時，油頁巖粉塵在接觸到加熱鉑絲的瞬間，爆炸火焰在管道中迅速傳播至管道口邊緣，達到火焰最大長度，HDOS 和LKOS 的火焰總長度均達到了900 mm左右，說明兩種油頁巖均具有很強的爆炸性。由于LKOS 的Vad含量明顯更高、FCad含量略高、Aad含量相對較低等原因，使得LKOS 的燃燒火焰更加明亮和劇烈。通過圖3 和圖4 可以清晰地看出，ABC 干粉對兩種油頁巖爆炸火焰的抑制效果均最好。如圖3(b)所示，當添加質量分數為10% 的ABC 干粉后，HDOS 的最大火焰長度為550 mm，縮短了近40%，抑制效果明顯。逐漸增加ABC 干粉的比例，HDOS 的最大火焰長度明顯逐步縮短，如圖3(b)，當ABC 干粉的質量分數達到30%時，不再出現任何火焰，即HDOS 被成功抑制。如圖3(c)、3(d)、3(e)和3(f)所示，而當分別添加質量分數為30%的巖粉、NaHCO3、Mg(OH)2和Al(OH)3時，HDOS 均未被成功抑制，其最大火焰長度分別減少了43%、50%、64%和75%，這表明ABC 干粉的抑制性能明顯優于其它惰性粉體。如圖3(c)、3(d)、3(e)和3(f)所示，當巖粉、NaHCO3、Mg(OH)2和Al(OH)3的質量分數分別增加到60%、50%、40%和35%時，HDOS 才被成功抑制。如圖4(b)～4(e)所示，當添加10% 的ABC 干粉后，LKOS 的最大火焰長度為825 mm，縮短了不到10%，但是最大長度狀態下的火焰變得稀疏和離散，亮度也明顯變暗。逐漸增加ABC 干粉的比例，LKOS 的最大火焰長度明顯遞減，當ABC 干粉的質量分數到40%時（見圖4(e)），爆炸被成功抑制，比HDOS 的最低惰化比高了10%，這表明LKOS 相比HDOS 更難被抑制。如圖4(e)、4(h)、4(g)和4(l)所示，當分別添加40%的巖粉、NaHCO3、Mg(OH)2和Al(OH)3時，LOOS 最大火焰長度分別減少了22%、52%、74%和81%。如圖4(g)、4(h)、4(k)和4(m)所示、當巖粉、NaHCO3、Mg(OH)2和Al(OH)3的添加量分別增加到80%、65%、50%和45%時，LKOS 才被成功抑制。

圖3 惰性粉體對HDOS 粉塵火焰的抑制圖像Fig. 3 Suppression images of inert powder on dust flame of HDOS

圖4 惰性粉體對LKOS 粉塵火焰的抑制圖像Fig. 4 Suppression images of inert powder on dust flame of LKOS

圖5 中給出了5 種惰性粉體對油頁巖粉塵的最低惰化質量分數比較，可以明顯看出，5 種惰性粉體抑爆性能從優到劣依次為：ABC 干粉、Al(OH)3、Mg(OH)2、NaHCO3、巖粉。且5 種惰性粉體對HDOS 的抑爆效果均強于對LKOS。

圖5 惰性粉塵對油頁巖粉塵的最低惰化比Fig. 5 Minimum inerting ratio of inert dust to oil shale dust

為了具體研究惰性粉體添加比對油頁巖爆炸火焰長度的抑制影響規律，在圖6 中給出了惰性粉體的質量分數與火焰從點火位置向單側傳播長度（取火焰長度最長的一側）的關系。如圖6 所示，隨著惰性粉體質量分數的增加，兩種油頁巖最大火焰長度逐漸減小。值得注意的是，減小趨勢為先緩慢再快速最后再緩慢，直至火焰消失。這是因為，當惰性粉體添加量較小時，不能夠有效阻止火焰向前傳播，當添加到一定比例時，燃燒反應熱釋放率減慢至燃燒反應不能自持的溫度，此時會發生淬熄，使得火焰無法傳播，但只有再增加一定的惰性粉體時，才能徹底使得油頁巖粉塵不能夠被點燃，達到成功抑制的效果。但是，如圖6(a)所示，由于ABC 干粉和Al(OH)3具有良好的抑爆性能，僅添加10%時，HDOS 的火焰長度就得到了有效減小，但由于LKOS 的強爆炸性，其火焰長度未得到有效降低，如圖6(b)中所示。因此，當惰性粉體添加比較小時，很難有效阻止油頁巖粉塵爆炸火焰的傳播發展，當增加到一定比例時，可以有效阻止火焰的自持燃燒發展，但仍然具有一定的爆炸危險性，只有添加至最低惰化濃度時，才能使得油頁巖粉塵完全被抑制。

圖6 惰化比與油頁巖粉塵爆炸火焰長度的關系Fig. 6 Relationship between inerting ratio and explosive flame length of oil shale dust

2.2 惰性粉體對傳播火焰形態和結構的影響

為了研究惰性粉體對油頁巖粉塵爆炸傳播火焰形態和結構的影響，取添加質量分數為20%的惰性粉體時爆炸火焰傳播抑制過程中的圖像進行分析。圖7 和圖8 分別為燃燒火焰從點火位置向一側傳播至約200 mm 時的火焰狀態。

圖7 HDOS 粉塵爆炸火焰結構Fig. 7 Dust explosion flame structure of HDOS dust

圖7(a)顯示了不添加任何惰性粉體時HDOS 粉塵的火焰狀態，從圖中可以看出其傳播火焰形態較為飽滿、結構較均勻、火焰明亮。圖8(a)顯示了不添加任何惰性粉體時LKOS 粉塵的火焰狀態，其傳播火焰形態結構更加飽滿均勻、火焰更明亮。添加質量分數為20%的 ABC 干粉時（如圖7(b)和8(b)所示），油頁巖粉塵的燃燒火焰變得不規則，火焰變薄，并且出現了許多空腔，火焰前鋒變窄，火焰亮度明顯變暗，這說明ABC 干粉對火焰燃燒區揮發分的氣相燃燒反應有很好的抑制作用。添加質量分數為20%的巖粉時（如圖7(c)和8(c)），燃燒火焰形態結構較均勻，亮度有少許變暗，抑制效果不明顯。添加質量分數為20%的NaHCO3粉末時（如圖7(d)和8(d)所示），可以明顯看出，火焰前鋒變窄變弱，但前鋒后的燃燒火焰區無明顯變化，這說明NaHCO3對火焰前鋒有一定的抑制效果，但對前鋒后燃燒火焰區的影響不大。添加質量分數為20%的Mg(OH)2和Al(OH)3粉末（如圖7(e)、7(f)、8(b)和8(f)所示），燃燒火焰結構變得不規則，火焰變薄，亮度變暗，火焰前鋒變窄，但不如ABC 干粉的抑制效果明顯。

圖8 LKOS 粉塵爆炸火焰結構Fig. 8 Dust explosion flame structures of LKOS dust

2.3 惰性粉體的抑制作用分析

分析惰性粉體的熱分解特性是研究其抑制作用的重要手段[17-18]。本文利用熱重-差示掃描量熱聯用儀（Thermogravimetric analysis-differential scanning calorimeter, TG-DSC）分析了4 種惰性粉體的熱分解特性。實驗升溫速率為10 ℃/min，升溫范圍是從室溫至800 ℃，實驗氣氛為高純空氣、氣流速度為100 ml/min。圖9 中給出了惰性粉體的TG、DTG 和DSC 曲線與溫度的變化關系（TG 曲線：熱重曲線，在程序控制溫度下待測樣品的剩余質量百分比與溫度的變化關系；DTG：微商熱重，TG 曲線求微分，即質量變化率；DSC 曲線：在程序控制溫度下待測樣品的吸熱或放熱速率，單位為W/g）。

如圖9(a)所示，ABC 干粉的失重過程總共經歷4 個階段。第1 階段是在室溫至120 ℃之間，失重率不到1%，為樣品中少量吸附水分的蒸發。第2 階段是在155～278 ℃之間，失重率為13.41%，主要為ABC干粉中的NH4H2PO4吸熱分解生成磷酸（H3PO4）和NH3（NH4H2PO4→H3PO4+NH3(g)），該階段DSC 曲線上出現明顯的吸熱峰，吸熱量為390.6 J/g。第3 階段是在278～530 ℃之間，失重率為22.26%，主要為H3PO4脫水分解為偏磷酸（HPO3）和H2O(g) （H3PO4→HPO3+H2O(g)）；同時ABC 干粉中的(NH4)2SO4也開始分解生成NH3、H2O(g)、SO2和N2（3(NH4)2SO4→4NH3(g)+6H2O(g)+3SO2(g)+N2(g)）；該階段DSC 曲線上有3 個小的吸熱峰，吸熱量分別為31.89、26.98 和12.37 J/g。第4 階段是在530～800 ℃之間，失重率為8.49%，主要為HPO3分解生成五氧化二磷（P2O5）和H2O(g)（2HPO3→P2O5+ H2O(g)）。ABC 干粉的總失重率為55.15%，總吸熱量為461.84 J/g。

如圖9(b)所示，NaHCO3粉末的熱穩定性差，失重過程只有一個快速分解階段：當溫度達到80 ℃，NaHCO3就開始迅速分解生成Na2CO3、H2O(g)和CO2（2NaHCO3→Na2CO3+H2O(g)+CO2(g)）；當溫度到達185 ℃時，NaHCO3完全分解，失重率為36.43%。DSC 曲線上有2 個明顯的吸熱峰，吸熱量分別為36.9 J/g和754.9 J/g，總共為791.8 J/g。

如圖9(c)所示，Mg(OH)2粉末的失重過程分2 個階段：第1 階段是在310～429 ℃之間，Mg(OH)2快速脫水分解生成MgO 和H2O(g) （Mg(OH)2→MgO+H2O(g)），失重率為20.41%，相對應的DSC 曲線上出現明顯的吸熱峰，吸熱量為587.54 J/g；第2 階段是在429～711 ℃，Mg(OH)2緩慢脫水，失重率為9.81%。

如圖9(d)所示，Al(OH)3粉末的失重過程也分兩個階段。第一階段是在215～350 ℃之間，Al(OH)3快速脫水分解生成Al2O3和H2O(g) （2Al(OH)3→Al2O3+3H2O(g)），失重率為29.07%，相對應的DSC 曲線上出現明顯的吸熱峰，吸熱量為1 151.45 J/g。第2 階段是在350～793 ℃之間，Al(OH)3緩慢脫水，失重率為4.26%。

圖9 惰性粉體的TG-DTG-DSC 曲線Fig. 9 TG-DTG-DSC curves of inert powders

惰性粉體對油頁巖粉塵爆炸的抑制過程涉及化學反應、氣固兩相燃燒、熱分解、傳熱傳質、吸熱隔熱等復雜過程，但總的來說可以概括為兩類：物理抑制作用和化學抑制作用[19]?？扇挤蹓m爆炸火焰傳播過程主要可以分為未燃區、預熱區、燃燒火焰區和火焰后區[20-21]，惰性粉體主要在預熱區和燃燒火焰區發揮抑制作用。為研究惰性粉體的抑制作用機理，本文建立了基于預熱區和燃燒火焰區的抑制機理物理模型，如圖10 所示，在預熱區，溫度達到油頁巖熱解溫度時，油頁巖顆粒開始熱解并析出揮發分。預熱區溫度達到惰性粉體顆粒的熱解溫度時，惰性粉體也開始吸熱分解，通過吸收預熱區熱量來降低預熱區溫度，減緩油頁巖顆粒的熱解。在燃燒火焰區，油頁巖析出的可燃揮發分發生氣相燃燒、油頁巖顆粒則繼續加速熱解并伴隨著表面異相燃燒反應，燃燒過程釋放大量熱量。惰性粉體由于燃燒火焰的高溫，則會加速分解反應過程，并通過吸收燃燒熱、降低火焰區溫度、減緩反應速率等方式對油頁巖的燃燒進行抑制；同時，惰性粉體分解產生的中間態自由基與燃燒反應活性自由基相結合，消耗燃燒反應自由基，從而終斷鏈反應；分解H2O(g)、CO2等氣態產物能夠稀釋揮發分和氧氣濃度；分解固態產物可覆蓋在油頁巖顆粒表面來阻止表面燃燒反應，并彌散在燃燒區空間中，達到隔熱作用。

圖10 惰性粉體抑制油頁巖粉塵爆炸火焰機理Fig. 10 Inhibition mechanism of inert powder on dust explosion flame in oil shale

巖粉的主要成分為CaCO3，其熱穩定性很好，在800 ℃以上高溫時才會發生分解，生成CaO 和CO2。在爆炸瞬間，僅會有少部分巖粉發生吸熱分解，而主要抑制作用為物理隔熱，因此抑制性能最差，需要大量的CaCO3才能有效抑制油頁巖粉塵的爆炸。

NaHCO3粉末分解吸熱量較高，但其熱穩定性差，溫度較低時就能快速分解，因此它在預熱區就容易完全分解，難以在燃燒火焰區發揮作用，它的主要抑制作用為吸熱降低預熱區溫度，減緩油頁巖的熱解脫揮發分過程，因此對火焰前鋒有一定的影響，對火焰區的影響較小，因此抑制性能也較差。

Mg(OH)2和Al(OH)3粉末的分解溫度在200～400 ℃，熱穩定性相對較好，在預熱區會有少部分發生分解，大多數能夠穿過火焰前鋒進入燃燒火焰區吸熱分解，主要抑制作用為吸收燃燒反應所釋放的熱量、降低火焰溫度，生成的MgO 或Al2O3能夠有效隔熱和阻礙油頁巖顆粒的表面燃燒反應，生成的H2O(g)還可以有效稀釋揮發分和氧氣濃度，因此抑制性能比較好。因Al(OH)3的吸熱量（1 151.45 J/g）高于Mg(OH)2的吸熱量（587.54 J/g），因此Al(OH)3的抑制性能要優于Mg(OH)2。

ABC 干粉的熱穩定性也相對較好，分多階段分解。一部分在預熱區會發生分解，降低預熱區溫度。一部分穿過火焰前鋒進入火焰區分解，吸收大量燃燒熱，降低火焰溫度。分解固態產物P2O5能夠有效隔熱和阻礙表面反應，分解氣態產物NH3、H2O(g)、N2和SO2有效稀釋揮發分和氧氣濃度。分解含P 原子中間態自由基能夠與爆炸燃燒反應中的OH·和H·活性自由基結合生成穩定產物H2O[22]，消耗活性自由基數量從而終止燃燒鏈反應，起到化學抑制作用。 故ABC 干粉具有物理化學協同抑制作用，因此抑制性能最好。

由上述分析可知，抑爆性能優良的惰性粉體主要應具備以下特性：具有較好的熱穩定性（分解溫度在200～400 ℃左右），具有好的吸熱能力，分解中間態產物能夠與燃燒反應過程活性自由基結合發揮化學抑制作用。

3 結 論

本文通過實驗研究了5 種惰性粉體對油頁巖粉塵爆炸火焰長度、火焰形態和結構的影響，對比了惰性粉體的抑制性能，建立了基于預熱區和燃燒火焰區的惰性粉體對油頁巖粉塵爆炸火焰的抑制機理物理模型。研究了惰性粉體對油頁巖粉塵爆炸火焰的抑制作用機理，得出以下結論。

（1）五種惰性粉體對油頁巖粉塵爆炸火焰的抑制性能優劣依次為ABC 干粉、Al(OH)3、Mg(OH)2、NaHCO3、巖粉。少量的惰性粉體很難有效阻止油頁巖粉塵爆炸火焰的傳播發展，當增加到一定比例時，可以有效阻止火焰的自持燃燒發展，使得火焰長度明顯縮短，但仍然具有一定的爆炸危險性，只有添加至最低惰化比時，才能使得油頁巖粉塵完全被抑制。

（2）在爆炸過程中，因巖粉的熱穩定性強，僅有少部分分解，主要抑制作用為物理隔熱，因此抑制性能最差。NaHCO3熱穩定性差，難以進入燃燒火焰區發揮抑制作用，主要抑制作用為吸熱降低預熱區溫度，減緩油頁巖的熱解脫揮發分過程，對火焰區的影響較小，因此抑制性能也較差。Mg(OH)2和Al(OH)3粉末的分解溫度在200～400 ℃，能夠穿過火焰前鋒進入燃燒火焰區發揮物理抑制作用，因此抑制性能比較好，Al(OH)3的吸熱量更大，因此其抑制性能更好。ABC 干粉熱穩定性也較好，分多階段分解，具有物理化學協同抑制作用，因此抑制性能最好。

（3）對油頁巖粉塵具有優良抑爆性能的惰性粉體應具有較好的熱穩定性（分解溫度在200～400 ℃）和較高的吸熱能力，同時分解產生的中間態產物需要能夠與燃燒反應過程活性自由基結合，從而發揮化學抑制作用。