原始赋存水分对煤自燃过程的影响及作用机制研究

作者

刘晓源张玉龙张晓昱王俊峰周春山
单位

太原理工大学安全与应急管理工程学院太原理工大学山西省矿井通风与火灾防治工程技术研究中心太原理工大学矿业工程学院
摘要

通过干燥处理褐煤原煤,制备出不同含水量的褐煤煤样,用程序升温氧化装置实现煤自燃过程模拟,利用原位傅里叶红外变换光谱仪测定煤自燃过程中氧化煤样活性官能团的变化,同时利用氮吸附仪和热分析仪表征煤自燃过程中微观比表面积和质量的变化规律,探讨原始赋存水分对煤自燃过程影响作用机制。原始赋存水分对煤自燃过程的作用机制主要表现在4个阶段:在缓慢氧化阶段,外来水分对煤氧化主要起到了物理抑制作用,外来水分的持续挥发引起煤体质量与羟基和羧酸组分含量的降低;在加速氧化阶段,煤中水分直接参与反应,对煤氧化起到化学促进作用,羧基类化合物含量开始显著增长,原始赋存水分对煤氧化的抑制作用逐渐减小;在快速氧化阶段,煤体原始赋存水分基本脱除,内在水分脱除过程中煤体孔隙结构持续坍塌碎裂,产生新活性点位,对煤氧化反应过程表现出延迟促进效应,内在水分主要作用于中间络合物生成和分解以及气体的释放;当煤体温度达到180℃后,原始赋存水分参与和影响煤氧化反应过程效果微弱,煤体自燃特征趋于一致。
关键词

原始水分水分含量煤自燃阶段特征作用机制
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金资助项目（51704207）；山西省回国留学人员科研资助项目（2020-043）；
文章目录

1 实验部分
1.1 煤样的制备
1.2 程序升温实验
1.3 热重分析实验
1.4 傅里叶红外光谱仪表征
1.5 比表面积分析仪
2 结果与讨论
2.1 氧化产物CO和CO2的释放规律
2.2 原始水分对煤自燃活性官能团的影响
2.3 比表面积变化规律
2.4 作用机制探讨
3 结论
引用格式

刘晓源,张玉龙,张晓昱,王俊峰,周春山.原始赋存水分对煤自燃过程的影响及作用机制研究[J].太原理工大学学报,2021,52(03):350-359.
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