東榮礦區(qū)煤層自燃現(xiàn)象較為嚴重,煤的氧化動力學參數(shù)是反映煤自燃傾向性的重要指標,為防治東榮礦區(qū)煤層自燃,在不同升溫速率條件下的基礎上,應用熱重分析實驗,研究了東榮煤樣升溫氧化過程中質(zhì)量變化的規(guī)律,同時結合15種氣固反應機理函數(shù),運用?atava法對煤樣進行動力學分析,確定了煤氧化機理函數(shù),及活化能、指前因子及反應級數(shù)等動力學參數(shù),并應用Ozawa法對得到的動力學參數(shù)結果進行了驗證。實驗表明:不同升溫速率下煤樣氧化自燃總反應歷程相似,熱分析曲線的變化規(guī)律相同,但隨著升溫速度的加大,曲線有向右平移的趨勢。計算得到煤樣高溫劇烈氧化時的反應級數(shù)為1級,反應動力學模式為一級化學反應,其表觀活化能為174.588 kJ/mol,指前因子為5.729×10¹⁰. 

【文章來源】：西安科技大學學報. 2020,40(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

STA449F3型同步熱綜合分析儀

TG(熱重)曲線反映了溫升過程中煤樣的質(zhì)量損失隨著溫升的變化情況[16]。DTG曲線是對TG曲線對溫度求導所得,主要反映了煤樣在不同溫度時刻的質(zhì)量變化速率。不同升溫速率下煤樣TG,DTG曲線如圖2所示。從圖2可以看出,煤樣的TG,DTG曲線形狀在不同升溫速率下是基本一致的,低溫下變化緩慢,在約300 ℃以后質(zhì)量下降速率增大。而DTG的谷值溫度隨著升溫速率增大,明顯向右偏移,這與文獻[17]列出的規(guī)律一致。

依據(jù)式(5),解出當β為5,10,15,20的線性方程組,就可以根據(jù)擬合直線的斜率求出活化能。由DTG曲線上的最大峰谷溫度及式(5),利用Origin 9.1軟件進行l(wèi)gβ-1/T之間的線性擬合,煤樣Ozawa方程擬合直線如圖3所示,從圖3可以看出,lgβ-1/T之間線性關系較好,R2為0.983.煤樣由Ozawa法得到的活化能為:8.314/0.456 7=172.004 kJ/mol.在燃燒階段,對東榮煤樣進行熱分析動力學分析,通過Origin 9.1軟件對lg[G(α)]-1/T進行線性擬合,lg[G(α)]-1/T之間的線性擬合結果如圖4所示,通過擬合直線斜率求得的一系列活化能E見表2.

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3533794