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,煤自燃火災造成嚴重的環(huán)境污染和資源浪費,并嚴重威脅煤礦的安全生產(chǎn)。本論文采用實驗分析和量子化學模擬的方法，針對不同變質(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，以進一步揭示煤自燃機理，對煤自燃預測和防治技術的研究具有重要的理論指導意義。
　　采用比表面積測定儀，X-射線衍射儀和煤自燃傾向性測定儀等，分析了煤質(zhì)、比表面積和孔隙率與煤樣變質(zhì)程度間的關系，研究了煤的芳香微晶結構和

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,得出煤芳香微晶結構的變化會導致煤宏觀物理、化學特性的變化,以及表征煤氧物理吸附特性的活性時間和吸氧量與煤變質(zhì)程度、溫度和粒度的關系。
　　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)生氧化反應的主要官能團及其氧化時的變化特征;并采用量子化學軟件對主要活性基團分步氧化歷程進行了模擬計算

3、,分析了反應過程中的活化能及相關熱力學和動力學參數(shù),得出不同活性基團反應活化能、反應焓變的差異導致其對煤氧化自燃貢獻的不同;證實了煤分子中橋鍵、側鏈的活性較高,是煤氧化自燃的主要誘因,其中羧基是標志煤氧化的一個重要基團,一氧化碳是煤氧化自燃的主要宏觀標志性氣體,從微觀角度上解釋了煤分子微觀結構的差異導致了不同煤樣氧化自燃本質(zhì)屬性的不同。
　　根據(jù)油浴程序升溫實驗,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、放熱強度等宏