亞煙煤低溫氧化元素遷移規(guī)律及原位紅外實(shí)驗(yàn)

王涌宇，鄔劍明，王俊峰，張玉龍，唐一博，宋 申

(太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024)

亞煙煤低溫氧化元素遷移規(guī)律及原位紅外實(shí)驗(yàn)

王涌宇，鄔劍明，王俊峰，張玉龍，唐一博，宋 申

(太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024)

亞煙煤;元素遷移;表觀活化能;官能團(tuán);反應(yīng)步驟

煤低溫氧化是煤自燃的初始階段，當(dāng)開采煤樣暴露在空氣中，煤樣就會(huì)與氧氣發(fā)生低溫氧化反應(yīng)，煤的低溫氧化反應(yīng)是個(gè)不可逆的放熱過程，如果熱量得不到有效釋放而集聚，就會(huì)引發(fā)煤自燃災(zāi)害的發(fā)生[1-4]。煤低溫氧化是個(gè)復(fù)雜的過程，其反應(yīng)機(jī)理涉及到一系列反應(yīng)步驟，包括煤對(duì)氧氣的物理化學(xué)吸附、中間絡(luò)合物的生成、不穩(wěn)定中間絡(luò)合物的分解、氣相產(chǎn)物和熱量的釋放以及穩(wěn)定固體氧化物的形成等。針對(duì)煤氧反應(yīng)機(jī)理，國內(nèi)外許多學(xué)者進(jìn)行了廣泛而深入的研究。KAM等[5]通過測(cè)試煤氧化宏觀特性變化規(guī)律，提出了煤低溫氧化存在著雙平行反應(yīng)序，即為煤與氧化化學(xué)吸附反應(yīng)序列和煤氧直接燃燒反應(yīng)途徑。WANG H.H.等[6]研究煤在低于200 ℃的氧氣消耗速率，發(fā)現(xiàn)基于Elovich方程的兩個(gè)指數(shù)函數(shù)和一個(gè)常數(shù)可以很好描述煤氧化對(duì)氧氣消耗速率與氧化時(shí)間的關(guān)系。王德明、辛海會(huì)等[7-8]基于量子化學(xué)理論，推導(dǎo)出煤自燃過程的煤氧基元反應(yīng)機(jī)理。葛嶺梅等[9]利用紅外光譜研究不同煤種主要官能團(tuán)變化趨勢(shì)，證實(shí)了煤在升溫過程中煤中的含氧官能團(tuán)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。

煤分子是由有機(jī)大分子構(gòu)成，其氧化反應(yīng)也發(fā)生在有機(jī)大分子結(jié)構(gòu)中，參與反應(yīng)主要是組成煤的基本元素，包括C，H，O，N，S。……