【摘 要】
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煤自燃一直困扰煤矿的安全生产,我国许多矿区赋存有含硫煤,含硫煤自然发火是亟待解决的难题。为了研究不同含硫煤的自燃特性,为含硫煤矿自燃防治提供理论基础,论文从理论角度分析煤氧复合过程中的吸氧特性、以及热量积聚过程;通过热重实验和程序升温实验分析不同含硫煤的热效应、标志性气体生成规律及气体产生速率;再通过红外光谱实验分析不同含硫煤的主要官能团变化规律,揭示不同含硫煤自燃过程中的放热效应及气体产生的微观
【基金项目】
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辽宁省“兴辽英才计划”项目（XLYC2008021）；
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煤自燃一直困扰煤矿的安全生产,我国许多矿区赋存有含硫煤,含硫煤自然发火是亟待解决的难题。为了研究不同含硫煤的自燃特性,为含硫煤矿自燃防治提供理论基础,论文从理论角度分析煤氧复合过程中的吸氧特性、以及热量积聚过程;通过热重实验和程序升温实验分析不同含硫煤的热效应、标志性气体生成规律及气体产生速率;再通过红外光谱实验分析不同含硫煤的主要官能团变化规律,揭示不同含硫煤自燃过程中的放热效应及气体产生的微观机理,探究硫对煤自燃特性的影响。不同含硫煤的热效应分析。通过热重实验得到不同含硫煤的TG-DTG-DSC曲线,从特征温度、放热量、活化能及燃烧特性指数展开分析,得出随着含硫量的增加,煤的特征温度点提前,反应起初放热量逐渐减少,燃烧阶段的放热量逐渐增加,在吸氧增重阶段及燃烧阶段的活化能逐渐减少;含硫量越高,煤的燃烧特性越强。不同含硫煤自燃过程中标志性气体生成规律及自燃参数测定的研究。通过分析不同含硫煤自燃过程中气体浓度随温度的变化规律得出,随着含硫量的增加,各类标志性气体的浓度逐渐增加,乙烯和乙炔气体出现的温度提前,煤的耗氧速率、CO和CO2产生速率随含硫量的增加而增大,高硫煤的氧化性更强。不同含硫煤宏观特性的机理分析。通过对主要官能团进行定性和定量分析,结果表明不同含硫煤所含的主要官能团种类基本一致,随着含硫量的增加,煤中的含氧官能团、脂肪烃及羟基的含量逐渐增多,芳香烃的含量逐渐降低。煤在反应初期的放热量较低主要由于-OH易被氧化而发生脱水反应,放热量小,CO产生过程吸热。煤在反应后期放热量逐渐增大主要由于脂肪烃侧链的-CH3、-CH2与氧直接反应放出大量的热。CO和CO2气体主要来自-CH3、-CH2-中C-H被氧攻击形成不稳定的-OH及煤本身的-OH脱水形成的C=O、-COOH发生反应产生的,烃类气体产生主要来自脂肪烃的断链。含硫量越高的煤样中脂肪烃、羟基及含氧官能团的含量较高,致使其氧化性较强,放热量较大,气体产量及产生速率较快。该论文有图33幅,表18个,参考文献88篇。
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