發(fā)布時(shí)間：2023-08-25 23:00

　　我國(guó)大部分煤層屬于自燃、易自燃煤層，煤自燃火災(zāi)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，并嚴(yán)重威脅煤礦的安全生產(chǎn)。本論文采用實(shí)驗(yàn)分析和量子化學(xué)模擬的方法，針對(duì)不同變質(zhì)程度煤樣的氧化自燃過(guò)程，研究煤氧化自燃的微觀特征與宏觀表征特性，以進(jìn)一步揭示煤自燃機(jī)理，對(duì)煤自燃預(yù)測(cè)和防治技術(shù)的研究具有重要的理論指導(dǎo)意義。 采用比表面積測(cè)定儀，X-射線衍射儀和煤自燃傾向性測(cè)定儀等，分析了煤質(zhì)、比表面積和孔隙率與煤樣變質(zhì)程度間的關(guān)系，研究了煤的芳香微晶結(jié)構(gòu)和煤物理吸氧特性隨變質(zhì)程度、氧化溫度和煤樣粒度的變化規(guī)律，得出煤芳香微晶結(jié)構(gòu)的變化會(huì)導(dǎo)致煤宏觀物理、化學(xué)特性的變化，以及表征煤氧物理吸附特性的活性時(shí)間和吸氧量與煤變質(zhì)程度、溫度和粒度的關(guān)系。 利用傅里葉變換紅外光譜儀研究了不同條件下煤樣的紅外光譜特征，得出煤分子中官能團(tuán)隨煤變質(zhì)程度、氧化溫度和煤樣粒度的變化規(guī)律，確定出煤分子中發(fā)生氧化反應(yīng)的主要官能團(tuán)及其氧化時(shí)的變化特征；并采用量子化學(xué)軟件對(duì)主要活性基團(tuán)分步氧化歷程進(jìn)行了模擬計(jì)算，分析了反應(yīng)過(guò)程中的活化能及相關(guān)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，得出不同活性基團(tuán)反應(yīng)活化能、反應(yīng)焓變的差異導(dǎo)致其對(duì)煤氧化自燃貢獻(xiàn)的不同；證實(shí)了煤分子中橋...

【文章頁(yè)數(shù)】：137 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 煤自燃學(xué)說(shuō)
        1.2.2 煤結(jié)構(gòu)的研究
        1.2.3 煤吸氧特性研究
        1.2.4 煤自燃機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究
        1.2.5 煤自燃機(jī)理的數(shù)值模擬研究
    1.3 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
2 煤微晶結(jié)構(gòu)及吸氧特性研究
    2.1 煤樣工業(yè)分析和元素分析
    2.2 煤中芳香微晶結(jié)構(gòu)分析
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.2 不同變質(zhì)程度煤樣的XRD分析
        2.2.3 不同氧化溫度煤樣的XRD分析
        2.2.4 不同粒度煤樣的XRD分析
    2.3 煤比表面積及孔隙率分析
    2.4 煤氧物理吸附特性分析
        2.4.1 煤氧吸附機(jī)理
        2.4.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.4.3 煤氧物理吸附特性參數(shù)
        2.4.4 煤氧物理吸附影響因素分析
    2.5 本章小結(jié)
3 煤分子中官能團(tuán)的紅外光譜特征研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)方法
        3.1.1 煤樣紅外光譜解析原理
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)條件
    3.2 不同變質(zhì)程度煤樣的紅外光譜特征分析
    3.3 不同氧化溫度煤樣的紅外光譜特征分析
    3.4 不同粒度煤樣的紅外光譜特征分析
    3.5 本章小結(jié)
4 活性基團(tuán)氧化歷程的數(shù)值模擬
    4.1 數(shù)值模擬原理
        4.1.1 數(shù)值模擬方法
        4.1.2 數(shù)值模擬原理
    4.2 活性基團(tuán)反應(yīng)模型的建立
        4.2.1 煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)
        4.2.2 活性基團(tuán)的確定
        4.2.3 建立模型
    4.3 活性基團(tuán)氧化歷程模擬及分析
        4.3.1 理論分析
        4.3.2 模擬計(jì)算
        4.3.3 熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析
    4.4 本章小結(jié)
5 煤氧化自燃微觀特征的宏觀表征
    5.1 實(shí)驗(yàn)方法
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        5.1.2 實(shí)驗(yàn)條件
    5.2 煤自燃宏觀特性參數(shù)的計(jì)算方法
        5.2.1 耗氧速率
        5.2.2 氣體生成速率
        5.2.3 放熱強(qiáng)度
    5.3 煤自燃宏觀表征的微觀分析
        5.3.1 煤自燃生成氣體的微觀分析
        5.3.2 煤自燃特性參數(shù)的微觀分析
        5.3.3 粒度影響煤自燃特性的微觀分析
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號(hào)：3843467