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炼焦煤在露天存储时会发生低温氧化。低温氧化既增大了煤炭自燃发生的可能性,又使得炼焦煤的理化性质和工艺性质发生恶化,影响到炼出焦炭的质量,因此有必要对煤的低温氧化行为进行全面的研究。本文主要内容如下:通过油浴式低温氧化实验系统考察了升温和恒温过程中各类指标性气体的变化规律。结果发现:不同气体的出现顺序和浓度变化可反映煤的氧化程度,CO浓度与氧化阶段的对应性强,CO适合用作主要指标气体。在恒温过程中,CO、CO2浓度随时间先升后降,并逐渐稳定,说明煤氧反应生成的碳氧络合物存在“饱和值”,随时间延长逐渐消耗殆尽。氮气实验显示,CO主要来自于氧化反应,CO2有较大部分来自于自身吸附气体的解吸和煤中活泼性物质的受热分解。通过低温N2吸附仪、SEM-EDS和FTIR研究了氧化前后煤微观结构的变化,并推断气体生成机理。结果发现:95℃氧化对煤表面结构未造成明显改变,经过190℃氧化后,煤的孔体积变大,平均孔径上升,表面裂隙明显增多。由于附着的氧化产物堵塞了部分孔洞,煤的比表面积减小。氧化过程中,羟基、甲基、亚甲基等活性基团与氧分子反应生成不稳定的碳氧络合物,如酚羟基、羰基、羧基和醚键等,并释放出CO、CO2等气体。通过热重实验得到的TG-DTG曲线求取特征温度点T1～T5,并采用Coats-Redfern法计算煤在氧化段和燃烧段的动力学参数。结果发现,煤变质程度越低,特征温度点T2～T5、氧化段和燃烧段的反应活化能越低,说明反应阻力越小。煤样的粒径越小,特征温度点T1～T5越低,但同时,粒径与氧化段、燃烧段反应活化能间无明显关联,且由TG-DTG曲线可知,不同粒径下煤样曲线的重合程度较高,说明粒径影响不大。升温速率越大,特征温度点T1～T5越高,氧化段和燃烧段反应活化能总体越小,说明反应中存在热滞后现象,但同时,快升温速率可把热量更快地提供给煤颗粒,推动反应进行。