煤氧化自燃微觀特征及其宏觀表征研究.pdf

1、我國大部分煤層屬于自燃、易自燃煤層,煤自燃火災(zāi)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi),并嚴(yán)重威脅煤礦的安全生產(chǎn)。本論文采用實(shí)驗(yàn)分析和量子化學(xué)模擬的方法，針對(duì)不同變質(zhì)程度煤樣的氧化自燃過程，研究煤氧化自燃的微觀特征與宏觀表征特性，以進(jìn)一步揭示煤自燃機(jī)理，對(duì)煤自燃預(yù)測(cè)和防治技術(shù)的研究具有重要的理論指導(dǎo)意義。
　　采用比表面積測(cè)定儀，X-射線衍射儀和煤自燃傾向性測(cè)定儀等，分析了煤質(zhì)、比表面積和孔隙率與煤樣變質(zhì)程度間的關(guān)系，研究了煤的芳香微晶結(jié)構(gòu)和

2、煤物理吸氧特性隨變質(zhì)程度、氧化溫度和煤樣粒度的變化規(guī)律,得出煤芳香微晶結(jié)構(gòu)的變化會(huì)導(dǎo)致煤宏觀物理、化學(xué)特性的變化,以及表征煤氧物理吸附特性的活性時(shí)間和吸氧量與煤變質(zhì)程度、溫度和粒度的關(guān)系。
　　利用傅里葉變換紅外光譜儀研究了不同條件下煤樣的紅外光譜特征,得出煤分子中官能團(tuán)隨煤變質(zhì)程度、氧化溫度和煤樣粒度的變化規(guī)律,確定出煤分子中發(fā)生氧化反應(yīng)的主要官能團(tuán)及其氧化時(shí)的變化特征;并采用量子化學(xué)軟件對(duì)主要活性基團(tuán)分步氧化歷程進(jìn)行了模擬計(jì)算

3、,分析了反應(yīng)過程中的活化能及相關(guān)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù),得出不同活性基團(tuán)反應(yīng)活化能、反應(yīng)焓變的差異導(dǎo)致其對(duì)煤氧化自燃貢獻(xiàn)的不同;證實(shí)了煤分子中橋鍵、側(cè)鏈的活性較高,是煤氧化自燃的主要誘因,其中羧基是標(biāo)志煤氧化的一個(gè)重要基團(tuán),一氧化碳是煤氧化自燃的主要宏觀標(biāo)志性氣體,從微觀角度上解釋了煤分子微觀結(jié)構(gòu)的差異導(dǎo)致了不同煤樣氧化自燃本質(zhì)屬性的不同。
　　根據(jù)油浴程序升溫實(shí)驗(yàn),研究了不同變質(zhì)程度煤樣氧化自燃的耗氧速率、氣體產(chǎn)生速率、放熱強(qiáng)度等宏