易自燃煤漫反射红外光谱特征

为了更好地模拟煤低温氧化阶段的化学结构变化，分析了漫反射及透射红外谱图，利用漫发射红外光谱分析了自燃倾向性不同的煤样原煤及低温氧化煤的化学基团，探讨了煤样中芳烃、脂肪烃和含氧官能团在低温氧化过程中的变化规律.结果表明：漫反射红外光谱法在研究颗粒表面氧化过程中的化学成分变化比透射法更加灵敏，得出了易自燃煤与不易自燃煤低温氧化前后的微观结构差异，其中，1 596～1 604 cm^-1处的芳香烃（C＝C）,1 640～1 650 cm^-1处的酰氨（-CO-N-），1 736～1 722 cm^-1含氧官能团（C＝O）和1 900～1 910 cm^-1处的脂肪烃（C-C）存在明显差异.     

煤自燃过程中活化能计算实验研究

自燃倾向性反映了煤自燃的难易程度,是反映煤由最初的吸氧生热到开始加速氧化这一变化过程的过程量,而活化能恰恰是一个可以衡量该过程难易程度的过程指标。采集了佳瑞煤矿15^＃煤层煤样,采用差示扫描量热仪进行了不同煤样粒径、不同升温速率和不同氧气浓度下的煤低温氧化热分析实验。根据Arrhenius方程,分析了煤氧化反应的特点,推导出了煤低温氧化过程活化能计算方法。依据该方法计算了不同实验条件下的煤低温氧化的活化能。实验结果表明:煤样粒径越小,煤的活化能测算值越小,越易着火,即自燃倾向性增大。升温速率越大,煤样的活化能测算值越大;煤的活化能随着氧气浓度的减小而增大,即自燃倾向性减小。     

气煤的化学基团在低温氧化过程中的变化

利用自制的氧化装置，对煤样进行人工升温氧化，用傅利叶红外吸收光谱分析了不同温度下氧化煤的化学基团，探讨了煤样中芳烃、脂肪烃和含氧官能团在氧化温度升高过程中的变化规律。     

采空区浸水失水煤样低温氧化规律研究

为研究邻近采空区浸水失水煤样低温氧化过程的煤自燃规律,在对原煤和浸水失水煤样进行工业分析的基础上,利用扫描电镜和红外光谱分析原煤和浸水失水煤样的微观结构和官能团变化规律。结果表明:室温25℃时,浸水失水煤样长期浸泡在水中,煤体吸水溶胀发生破裂,孔隙结构由紧实变为松散,孔隙增大,与氧接触面积增大,吸附氧的能力增强,1 800 cm-1附近含氧官能团(C=O)峰值变强,加速煤样的低温氧化进程,煤样失水过程中水分带走部分无机物质,水分微增,但孔隙率增大,随着温度的升高,两煤样含氧官能团增加,低温氧化过程加快,浸水失水煤样的氧化速度较原煤快。     

褐煤自燃倾向测定及其低温氧化反应过程研究

褐煤的自燃是一个缓慢的低温氧化过程,搭建煤自燃倾向测定实验台,采用篮热法测定不同煤种的自燃倾向,求得不同煤自燃的动力学参数,并采用热重和傅里叶红外光谱(FTIR)揭示其低温氧化反应机理,分析褐煤自燃倾向的影响因素。实验发现,水分含量的高低会影响自燃发生的时间,但不影响煤种最终的自燃倾向。褐煤的自燃倾向性是与煤的低温氧化反应性直接联系的:褐煤在低温氧化反应过程中,主要发生烷基侧链断裂,然后氧化反应放热,造成热量的积累。煤中烷基侧链基团含量越高,芳香烃含量越低,其氧化反应性越强,更易发生自燃;煤样比表面积决定了对氧的吸附能力,吸附能力越强,其低温氧化反应性越高,越容易发生自燃。     

鑫安煤矿复杂地质构造3号煤自燃规律研究

选取鑫安煤矿同一煤层不同地质构造区域煤样为研究对象,利用红外光谱分析各煤样氧化官能团的变化;利用热重实验,分析了煤氧复合过程,得到了煤样自燃过程中的特征温度及规律。红外光谱表明,不同地质构造条件下煤的氧化活性基团峰值变化规律,断层及地应力作用下化学活性键较活跃;热重实验结果表明,自燃氧化初期在断层及应力场处煤样的氧化活性和挥发性活跃,易被氧化失重;进入后期加热燃烧阶段,受地应力作用的煤样进入燃烧阶段温度点升高,失重百分比增加;煤层自燃倾向性差异受地质构造影响,同一煤层,相同工作面,不同地质构造区域煤层自燃倾向性不同,自燃氧化过程也有差异。     

煤自燃发展过程微观反应机理函数

煤的自燃机理是煤自燃防治的理论基础。现有的煤自燃机理函数在煤的高温氧化阶段拟合的较好,但在低温氧化阶段,由于动力学特性参数测试求解的准确性导致拟合效果较差。采用微量热仪C80,测试了煤样从室温到200℃的不同升温速率下的低温氧化产热特性。基于煤产热特性,得到了煤样在低温氧化过程中动力学特性参数随着反应进程的实时变化规律,确定了煤低温氧化过程的动力学机理函数即一维扩散(D1)机理函数,微分形式为f(a)=1/2a。     

神府煤不同组分的光氧化特性

将用重力浮选得到的神府煤不同密度级组分在自制的固定床光氧化反应器中进行氧化,在氧化过程中测定二氧化碳的生成量与煤样的失重关系,并对光氧化得到的产物进行腐植酸、溶胀度测定及红外光谱分析研究。结果表明,神府煤低温氧化后,甲基、亚甲基等脂肪烃侧链与氧反应导致其含氧官能团增加和芳香族相对比例提高,在低于200℃的情况下,芳香环没有参与氧化反应。     

煤存储过程中结构变化的红外光谱研究

煤在存储过程中会发生低温氧化,使煤炭质量下降,如果发生自燃将会造成更大的热值损耗。为深入研究与分析煤存储过程中微观结构变化,在江油电厂进行了煤堆存储试验,定期取煤样在实验室进行红外光谱检测。通过对煤样的红外光谱谱图和差示光谱谱图的分析,发现—CH_3、—CH_2—、—C=C—类官能团的数量减少,醇、酚、醚、酯氧键官能团和—OH基团的数量增加,并利用差谱分析的结果对煤堆存储过程中的宏观现象进行了解释。煤存储时可采用分层碾压的方法降低煤堆孔隙率,同时加强监测以防止煤低温氧化导致煤堆自燃。     

易自燃煤低温氧化和阻化的微观结构分析

利用先进的傅里叶变换红外光谱仪,对易自燃煤的原煤样和阻化煤样在低温氧化过程中分子结构变化的红外光谱进行分析得出：易自燃煤分子结构以芳香环为主体的结构单元的侧甸首先被氧化,易被氧化的是其结构单元的桥键或桥键的侧链,主要包括甲基（－ＣＨ３）、亚甲基氧键的氧化速率最快,芳香环受到的影响较小;由于吸水盐类阻化剂与煤分子之间发生取化和络合作用,从而抑制了煤分子的基键氧化速率。     

基于耗氧量的煤低温氧化反应活化能研究

煤的低温氧化是一个非常复杂的过程,在不同的温度阶段存在不同的反应过程。活化能是研究煤低温氧化的一个重要的动力学参数。利用煤氧化过程中耗氧量求解煤低温氧化的表观活化能。通过程序升温实验测定了2种不同煤样的耗氧量随温度的变化关系,然后根据阿伦尼乌斯方程经线形处理发现煤在不同氧化阶段的活化能存在差异。煤氧刚接触时,主要发生物理吸附且吸附过程迅速导致活化能较小;随着温度升高,化学过程占据主导,活化能变大。     

煤低温氧化标志性气体变化规律

利用煤在低温氧化过程中会产生一些氧化气体产物,而这些气体产物中有些可以作为指标气体,了解这些气体的变化规律可以有效的预报采空区煤炭的自然发火.通过对龙东煤矿7128工作面煤层的新鲜煤样和氧化煤样进行低温氧化实验对比,测量新鲜煤样和氧化煤样在不同的温度下产生的气体产物,结果表明:氧化煤样是新鲜煤样的延续,新鲜煤样和氧化煤样在进行低温氧化都能够产生CO,CO2,CH4,C3H8,C2H4,C2H6,C2H2,C4H10和iC4H10等氧化气体,但所产生气体时的温度不一.7煤在达到70℃后可将CO作为煤炭自燃早期预报的指标气体,C2H4可作为辅助指标气体.需要采用指标气体增长趋势与临界值共同预报采空区遗煤氧化情况.对煤的低温氧化实验规律研究可以用来对采空区内温度进行监测以防止煤炭自然发火.     

煤低温氧化过程气体产物变化规律研究

利用自制煤氧化装置,对褐煤、烟煤和无烟煤进行低温氧化实验,结果表明,不同煤样,低温氧化产生的气体及温度不同,气体的生成量与氧化温度呈指数关系,其相关性很好;揭示了煤的低温氧化过程气体浓度与温度变化特征,提出多标志气体进行煤自燃早期预测预报。     

蒙西侏罗纪煤差示扫描量热试验及动力学研究

通过差示量热扫描(DSC)试验,测定出蒙西地区侏罗纪煤自燃氧化过程的吸、放热量。按煤样吸、放热规律,把蒙西地区侏罗纪煤样DSC曲线划分为3个不同的典型阶段;分析了不同升温速率下的DSC曲线,并对蒙西地区侏罗纪煤样进行了动力学分析,在Kissinger方法的基础上,计算得出了蒙西地区侏罗纪煤在低温氧化过程中的表观活化能。确定蒙西侏罗纪煤样氧化自燃过程中的特征及动力学参数。     

化学阻化剂对高硫煤的阻化实验研究

采用过硫酸钠对高硫煤样进行阻化处理,预先破坏或者减少煤中硫化物、活性基团,在可控的条件下,提前把煤氧复合产生的热量安全的释放,提高煤与氧低温反应的难度,从而达到防止煤自燃的目的。采用程序升温氧化法对煤样进行模拟氧化实验,用气相色谱对煤氧化产生的CO、CO2进行分析,从宏观上分析阻化前后煤样自燃特性的变化;用傅里叶-红外分析仪对煤样进行测试,从微观上分析阻化前后煤样主要活性官能团变化规律。结合宏观与微观分析得出:过硫酸钠可以作为一种防止高硫煤炭自燃的化学阻化剂。     

水分对煤炭低温氧化温升特性影响的研究

通过实验研究了褐煤、烟煤、无烟煤3种煤的低温氧化温升特性,并分析了水分对煤炭低温氧化温升特性的影响,实验结果表明:褐煤低温氧化温升速率最大,烟煤次之,无烟煤最小。同一煤样含水量越少,低温氧化温升速率越大,煤样水分含量与煤样温升速率呈幂函数关系。煤炭在存储过程中,为防止煤炭自燃氧化,煤炭的含水量要保持在较高的程度。     

复采煤层氧化煤的自燃特性研究

针对复采煤层的煤的自然发火现状,分析荆各庄矿的4种不同复采时间的氧化煤自燃特性的差异。采用程序升温-气相色谱联用实验,对比不同复采时间煤样的自燃氧化过程中的特征气体含量变化和自燃倾向性变化。结果表明:4种煤样产生的CO体积分数在170℃前后呈现不同的变化规律;复采时间越长的氧化煤,煤样产生CH_4、C_2H_4、C_2H_6气体的时间越晚;通过对不同煤样交叉点温度和FCC复合指标的综合分析,得出短时间复采的煤样其自燃氧化能力强于长时间复采的煤;在同一种煤的低温段和高温段,自燃倾向性也随着表观活化能在不断变化。     

煤自燃的绝热氧化实验研究

介绍了煤低温氧化的绝热实验系统及过程,对4种不同煤样进行了绝热氧化测试,得到煤样温度随时间变化的数据,并据此判断四种煤样自燃倾向性的大小顺序。 33**     

不同氧气浓度下采空区煤自燃极限参数研究

为了研究氧气浓度对煤自燃极限参数的影响规律,采用自燃程序升温实验测试阜生煤矿煤样在氧气浓度分别为21％、17％、11％、9％和5％等5种条件下的低温氧化特性,得到了不同氧气浓度下煤样氧化耗氧速率及放热强度,计算得到煤样自燃极限参数.研究结果表明:采空区环境中氧气浓度减小会显著抑制煤活性结构的低温氧化反应,导致煤低温氧化...     

含不同水分煤样低温氧化规律研究

由于煤体中水分的大小对其低温氧化蓄热自燃有很大的影响,因此通过对内蒙古某矿褐煤和老虎台某矿气煤分别进行不同含水率煤样处置,以热动力学理论为基础进行热分析实验研究煤的低温氧化自热过程。