煤自燃的分子结构模型探讨

煤自燃主要是由于煤表面活性结构与氧之间相互作用的结果 .通过对煤、氧分子结构特性的分析 ,并根据类似有机结构与氧发生化学反应的条件及过程分析 ,探讨了煤分子表面易于氧化自燃的活性结构 ,归纳出 7种在常温常压下就能与氧发生化学反应的煤分子表面活性基团及其氧化反应热 ,利用煤自然发火实验对推断出的活性基团氧化反应热进行了验证 .在威斯化学结构模型和本田化学结构模型的基础上 ,提出了能够对煤自燃进行描述的煤分子结构模型 ,对煤自然发火机理及其过程的研究具有一定的参考价值 .     

好氧微生物抑制煤自燃机理研究现状及展望

综述了微生物对煤脱硫、降解方面的研究现状，利用好氧微生物处理煤可降低煤中硫含量(黄铁矿)、破坏煤中羟基、羰基、羧基等活性基团以及消耗O₂、产生CO₂气体等特性，提出用生物技术来延缓煤氧化进程、阻断煤氧化路径从而抑制煤自燃的设想。基于利用微生物对煤表面环境状态以及微观结构改变的特性，从煤氧化反应本身为切入点防控煤自燃。针对好氧微生物改性驯化对煤中硫含量、活性基团的影响，对现阶段常用的煤炭脱硫、降解类微生物(如嗜酸氧化亚铁硫杆菌、黄孢原毛平革菌等)进行分析，总结了可用于抑制煤自燃的微生物生长特性及其差异性，最终提出可用多种功能微生物分步协同作用来抑制煤自燃的思路，对煤自燃新型绿色阻化剂的开发进行了展望。     

煤表面对氧分子物理吸附的微观机理

应用量子化学的理论和方法研究煤这种非晶体物质的物理吸附机理,从微观上揭示其吸附机理和吸附过程,定量研究煤对氧分子发生物理吸附过程中吸附量和放出热量的关系,从而揭示煤炭氧化自燃初始反应的本质.从煤表面对多个氧分子吸附优化后的平衡几何构型可以看出,煤表面吸附5个以下的氧分子时,1个氧分子在煤表面含氮的侧链吸附,其余的氧分子被苯环所吸附.煤表面吸附6个氧分子以上时,苯环对氧分子的吸附减弱,被吸附的氧分子偏向侧链端,在煤表面侧链部位吸附了大量的氧分子,这也证明了在煤的氧化自燃过程中侧链首先被氧化的结论的正确性.煤表面对氧分子的吸附量与吸附能呈线性关系.     

煤的低温氧化与自燃

本文重点评述了与煤自然有关的低温氧化反应的研究进展。分析了影响煤自燃的诸因素，自燃机理及动力学，也讨论了自燃模型的建立。最后提出了今后的研究方向。     

煤自燃氧化放热效应的影响因素分析

任何一种煤都具有氧化放热性是煤自燃的根本原因,煤自燃氧化放热效应的主要影响因素包括煤分子结构、温度、氧浓度和松散煤松粒度。通过总结前人提出的煤化学结构模型,参照现代研究的成果,提出了描述煤自燃的煤分子化学结构模型。从煤分子结构上看,主要是煤分子中的非芳香结构侧链、桥链与氧发生反应,煤的氧化放热效应主要取决于煤表面活性分子种类、数量和空间结构特性。氧化放热强度和耗氧速率分别是描述煤氧化放热效应和煤氧复合速度的主要指标,利用化学动力学理论和煤低温自然发火实验测算出不同煤温时的氧化放热强度,利用程度升温实验测算出不同氧浓度时的耗氧速率,从定性和定量两个方面分析了氧浓度、温度和松散煤体粒度对煤氧化放热效应的影响。     

圆形料仓煤自燃的防治措施

正圆形料仓煤堆发生自燃不但会降低煤的品质,同时还会产生大量的易燃易爆有毒有害气体。煤自燃产生的高温直接导致料仓围墙及挡煤墙的混凝土发生脆裂脱落,给煤气化装置的安全运行带来极大的安全隐患。1煤自燃的原因煤堆中的煤与空气接触,会发生氧化反应,并放出热量。煤发生氧化反应后,煤堆的温度升高,也加速了煤的氧化反应速度,导致煤堆的温度越     

煤化学结构模型研究进展及应用

为了解煤结构与反应性之间的关系,论述了褐煤、次烟煤、烟煤、无烟煤的典型化学结构模型,分析了煤的化学结构模型在煤热解、煤气化、煤液化、煤自燃及煤的溶剂溶胀性中的应用。煤的化学结构模型有助于在分子水平上研究煤反应过程中的反应路径和反应机理。煤结构模拟的方法能够有效捕获煤热解过程中化学键的生成和断裂行为,解释煤气化反应机理,有效检测或捕获煤液化时生成的不稳定自由基,从微观方面分析影响煤自燃的因素,达到预防煤炭自燃的目的。     

采空区煤自燃机理研究分析及应用

为了了解采空区内煤自燃机理,通过查找文献,对有自燃倾向的煤进行研究,阐述了煤的自燃机理,分析了煤的自燃条件,对煤自燃的影响因素进行了研究,有助于采空区遗煤自燃引起的火灾防治,实现矿井安全生产。     

隔氧材料防煤自燃阻化效果的红外光谱研究

在煤体上覆盖隔氧材料能有效地防治自燃。将配置好的一种有机隔氧材料覆盖到煤堆表面,在大气中放置一段时间后,对其覆盖下的煤体作红外光谱分析,并与未覆盖隔氧材料的煤体和新鲜原煤分别进行比较。结果发现,随着氧化进程的递进煤中含氧官能团不断增加,而且覆盖隔氧材料煤体的含氧官能团峰面积远小于未覆盖的,却与新鲜原煤的十分相近。这说明未覆盖的煤体发生了明显的氧化反应,而覆盖后的煤体基本上未发生氧化。因此,该隔氧材料能达到隔断氧气、防治煤自燃的效果。     

碳化硅涂层的离子注入改性

在SiC涂层表面注入Al^3＋,B^3＋,St^4＋,观察3种离子注入对涂层表面裂纹的封填情况,分析离子注入后涂层表面的相组成,考核离子注入对SiC-C／SiC材料抗氧化性能的影响。在1300℃模拟空气中氧化15h后,注入Al^3＋的复合材料的氧化质量损失比未经涂层改性的降低了0．3％,形成的玻璃氧化层中气泡和孔洞少,对涂层裂纹的封填效果较好但覆盖不均匀。注入B^3＋的复合材料的氧化质量损失比未经涂层改性的降低了0．1％,形成的玻璃氧化层的流动性好且覆盖均匀,但其表面多气泡和孔洞,破坏了玻璃氧化层对涂层裂纹的封填作用。注入Si^4＋的复合材料的氧化质量损失同注入B^3＋的试样基本相当,但是其氧化质量损失有增大趋势,表明Si^4＋的注入对改善材料的抗氧化性能无积极作用。     

溴水脱硫对煤自燃特征温度及活性基团的影响

以山西柳湾和两渡的炼焦精煤为研究对象,利用热重分析(TG-DTG)、X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FTIR)等测试技术,研究了室温环境下溴水脱硫对煤自燃特征温度与煤活性基团的影响.结果 表明:随着脱硫次数增加,煤进入氧化增重阶段的起始温度向高温区偏移,煤进入快速燃烧阶段与达到最大失重速率的温度点均向低温区偏移,即煤的氧化自燃进程加快.煤的发热量呈下降趋势,但最多仅降低原煤发热量的3.4％.煤表面C元素、N元素和S元素含量随着脱硫次数的增加而规律性地减少,而O元素含量呈增加趋势,煤中硫醇、硫醚、噻吩、芳碳、碳氢键碳与质子化吡啶等官能团相对含量逐渐降低,砜、亚砜、羧基、羰基、吡啶、吡咯与氮氧化物等含氧官能团相对含量逐渐增加,说明脱硫后煤中各元素以更高的价态存在,溴水脱硫是一个氧化过程.IR光谱显示芳香族官能团和脂肪烃官能团中的C— H键伸缩振动锋均变弱,含氧官能团中的C=O双键和酚羟基中的C—O—H键伸缩振动峰均变强,说明煤中C—H键含量减少,C=O双键和C O H键含量增大,这与TG-DTG和XPS的分析结果相一致,说明脱硫后煤中的C元素、S元素和N等元素被氧化,煤的氧化程度变高.     

沁新氧化煤难浮机理及可浮性改善研究

以沁新选煤厂氧化煤浮选入料为研究对象,从工业性质、表面含量官能团、表面亲疏水性等方面分析研究氧化煤的难浮机理,结果表明,氧化煤浮选入料与非氧化煤浮选入料相比,灰分、水分较高,固定碳含量下降,表面亲水性增加,浮选效率下降。沁新选煤厂通过优化氧化煤浮选药剂制度,对浮选系统进行工业调试,结果表明,与原药剂制度下的氧化煤浮选效果相比,调试后的尾煤灰分提高了31.76%,精煤灰分降低了1.14%,精煤产率提高了21.61%,优化后的浮选药剂制度对氧化煤的浮选效果有明显提高,可增加选煤厂的经济效益。     

氧化煤对CTAB的吸附性能及表面润湿性改性

为研究表面活性剂在氧化煤表面的吸附特性及其对煤表面润湿性的影响,系统考察了溶液温度、初始浓度、溶液pH值和吸附时间对阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)在氧化煤表面吸附量的影响,研究了吸附CTAB对氧化煤表面润湿性改性的影响.结果表明,提高温度,增大CTAB溶液初始浓度,会增加CTAB在氧化煤表面的吸附量,CTAB溶液pH值在5~7之间时,有利于CTAB与煤吸附过程的进行;氧化煤表面极性含氧官能团的增加明显有利于CTAB在煤表面的吸附.氧化煤吸附CTAB后,接触角随时间变化由急剧减小变为略有下降,平衡接触角由0°变为70°,水分复吸率下降,其表面润湿性发生了明显的由亲水性向疏水性的反转.     

不连沟煤矿工作面煤层自燃“三带”观测与分析

为了研制科学合理的煤层自燃综合预防措施,减少生产过程中自燃事故的发生,对不连沟煤矿F6103综放工作面煤层自燃＂三带＂进行了观测及分析,并基于FLUENT数值模拟计算和利用MIN-MAX的方法,进行了模拟研究。结果表明,F6103工作面周期来压期间氧化自燃带宽度为51.00 m,最小安全推进速度为3.40 m/d,为煤层自燃的预防措施的制定提供了依据。     

圆柱型煤自然发火实验台的误差分析

煤自然发火实验真实的模拟煤低温自燃全过程,跟踪测定煤体的温度、氧浓度和其他气体含量的变化,研究煤的氧化放热特性,实验模拟的关键在于蓄热环境的控制。根据圆柱型煤自然发火实验台的结构特点,在实验结果的基础上,从煤体自然放热量和炉体散热量的角度,理论分析不同温度阶段散热量所占放热量的比率（即散热率）的变化关系,从而得出该实验台中将煤体与保温水层的温差控制在1℃左右,散热率小于10％,平均散热率为6％,实验误差在充许范围内。     

不同瓦斯气氛下煤自燃特性及动力学研究

基于程序升温和热重分析研究了5种不同瓦斯气氛下煤的自燃特性,并对煤低温氧化的动力学参数进行了分析.结果表明:随着甲烷体积分数的增加(氧体积分数的减小),反应初始阶段煤对不同瓦斯气氛的吸附能力增大,整个反应过程放热性与吸附能力呈负相关,反应的表观活化能(E)显著增大,CO和CO_2生成量明显降低,生成的初始温度升高.瓦斯通过降低采空区的氧含量,能够有效抑制煤的低温氧化.     

防止煤炭自燃的几种有效方法

防止煤炭自燃的几种有效方法方军东胜煤田煤炭科学研究所（内蒙东胜０１７０００）煤在空气中堆放一段时间后，就会被缓慢氧化，越是年青的煤越易氧化。氧化会使煤失去光泽，变得疏松易碎，许多工艺性质发生显著变化（发热量降低、粘结性变差甚至消失等等）。缓慢氧化产生...     

生物柴油对氧化煤浮选强化研究

本文利用X射线光电子能谱探究了氧化煤的表面元素组成,考察了生物柴油作为捕收剂时对氧化煤浮选的影响。结果表明,煤粒表面极性含氧官能团是影响氧化煤可浮性的主要因素;生物柴油对氧化煤的捕收能力远高于普通柴油,对氧化煤浮选的促进作用较为显著。     

黄铁矿促进煤低温氧化作用机理研究

为全面了解煤氧化、风化乃至自燃的全过程,基于黄铁矿氧化作用机理,分析了黄铁矿对煤低温氧化的影响以及水分对煤、黄铁矿氧化的促进作用,论述了黄铁矿对煤体初始低温条件下氧化的促进作用。煤中黄铁矿与适量水分的协同作用有利于煤体蓄积热量,促进煤体的氧化;煤体受到机械破碎后,黄铁矿化学活性增强、吸附氧气量增大,促进其氧化发热,也对煤体低温缓慢氧化过程具有促进作用。对于长时间保存的特殊用途煤样,应从2方面延缓煤体低温氧化反应:关注量值受氧化作用较大的煤样应寻找黄铁矿含量较低的样品;关注全硫和黄铁矿含量的煤样应充分考虑煤样的适宜保存水分或最高保存水分。煤样若需长期保存,需注意环境湿度变化和气流影响,尽量保持静风状态。     

蔚州矿区煤层疏水对煤自然发火影响的研究

根据模拟不同疏水程度煤样的自然发火过程,以蔚州矿区崔家寨矿6号煤层为例,开展针对回采过程中煤层疏水对煤的自燃影响的研究,考察煤样的煤温变化、CO产生量、CO2产生量和O2消耗量的变化规律,得出蔚州矿区高含水煤层疏水对煤自燃的影响,对矿区的安全生产、自燃火灾的预测以及防灭火工作具有积极的指导作用。