本文關(guān)鍵詞：煤低溫氧化過(guò)程中煤氧相互作用的實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 煤自燃 低溫氧化 吸附態(tài) 官能團(tuán) 宏觀表征

【摘要】：煤自燃火災(zāi)是煤炭生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中的主要災(zāi)害之一。長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)煤的自燃機(jī)理進(jìn)行了大量的研究工作,煤氧復(fù)合機(jī)理認(rèn)為煤與氧氣接觸復(fù)合是導(dǎo)致煤自燃現(xiàn)象發(fā)生的主要原因,這一機(jī)理也得到了絕大多數(shù)學(xué)者的認(rèn)同。對(duì)于煤氧復(fù)合機(jī)理的研究,本文主要對(duì)煤與氧氣發(fā)生接觸時(shí)的物理吸附、煤升溫自燃過(guò)程中氧氣的消耗和氣體產(chǎn)出的宏觀特性以及氧化升溫過(guò)程中煤結(jié)構(gòu)中官能團(tuán)變化的微觀特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,從而揭示煤自燃過(guò)程中煤與氧氣接觸所發(fā)生的物理吸附、化學(xué)吸附和化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。使用煤自燃傾向性測(cè)定儀,測(cè)量出九種不同變質(zhì)程度的煤樣在30℃時(shí)的物理吸氧量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著變質(zhì)程度的加深,煤的物理吸氧量呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)。煤樣的物理吸氧量在30~105℃升溫過(guò)程中表現(xiàn)為整體減少但在一定溫度點(diǎn)處有波動(dòng)的變化趨勢(shì)。運(yùn)用等體積替換的方法區(qū)分出了煤孔隙中氧氣的存在狀態(tài):游離態(tài)和物理吸附態(tài),通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)其影響因素進(jìn)行分析。使用程序升溫系統(tǒng)對(duì)所選煤樣進(jìn)行氧化升溫實(shí)驗(yàn),借助氣相色譜儀對(duì)產(chǎn)生的其它氣體進(jìn)行組分分析,結(jié)果表明:隨著溫度的升高,煤樣的氧氣消耗量、CO_2產(chǎn)生量和CO產(chǎn)生量都逐漸增大。不同變質(zhì)程度煤的耗氧量整體表現(xiàn)為:褐煤煙煤無(wú)煙煤。CO_2的生成量整體表現(xiàn)為:褐煤煙煤無(wú)煙煤。當(dāng)溫度低于130℃時(shí)CO的濃度都隨著溫度的升高而變大,CO的生成量與煤的變質(zhì)程度關(guān)系不明顯。當(dāng)溫度高于130℃時(shí)CO的生成量為褐煤煙煤無(wú)煙煤。使用主要由傅里葉變換紅外光譜儀和原位反應(yīng)池組成的原位傅里葉變換紅外光譜系統(tǒng)對(duì)煤樣進(jìn)行原煤掃描。分析不同變質(zhì)程度的原煤紅外光譜圖可以發(fā)現(xiàn),煤大分子結(jié)構(gòu)中官能團(tuán)的含量由大到小排列為:含氧官能團(tuán)、脂肪烴、羥基、芳香烴。使用傅里葉變換紅外光譜儀、原位反應(yīng)池和程序升溫裝置對(duì)不同煤樣進(jìn)行氧化升溫實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:煤樣氧化升溫的過(guò)程中大多數(shù)煤樣中羧基的含量隨溫度的升高,呈現(xiàn)出先減小后增大的整體變化趨勢(shì);煤的變質(zhì)程度的越低,在氧化升溫初期中羥基的減小幅度越大。這一現(xiàn)象表明羥基的反應(yīng)活性較大,在氧化升溫反應(yīng)初期就有大量的羥基參加了反應(yīng);煤樣進(jìn)行低溫氧化升溫的過(guò)程中,煤大分子結(jié)構(gòu)中的芳香核結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定,幾乎不參與氧化反應(yīng)過(guò)程。
【關(guān)鍵詞】：煤自燃 低溫氧化 吸附態(tài) 官能團(tuán) 宏觀表征
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TD752.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 前言11-19
• 1.1 研究背景及其意義11-13
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 煤氧低溫條件下的物理變化13-15
• 1.2.2 煤氧低溫條件下的化學(xué)變化15-16
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線(xiàn)16-19
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容16
• 1.3.2 研究技術(shù)路線(xiàn)16-19
• 第二章 升溫過(guò)程中氧氣在煤中的賦存狀態(tài)變化研究19-31
• 2.1 煤中氧氣的賦存狀態(tài)19-21
• 2.1.1 氧氣在煤中的賦存空間及其運(yùn)移方式19-20
• 2.1.2 氧氣在煤中的賦存狀態(tài)20-21
• 2.2 測(cè)定煤中氧氣的賦存狀態(tài)變化實(shí)驗(yàn)21-23
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及方法21-22
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果22
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析22-23
• 2.3 影響煤物理吸氧量的因素及其變化規(guī)律研究23-28
• 2.3.1 煤中物理吸附態(tài)氧氣的脫附曲線(xiàn)分析23-24
• 2.3.2 煤中物理態(tài)氧氣量的測(cè)定24-25
• 2.3.3 不同變質(zhì)程度煤的物理吸氧量變化25-26
• 2.3.4 不同溫度下煤的物理吸氧量變化26-28
• 2.4 煤中游離態(tài)氧氣含量的影響因素及其變化規(guī)律研究28-29
• 2.4.1 不同變質(zhì)程度的煤對(duì)游離態(tài)氧氣的影響28-29
• 2.4.2 不同溫度對(duì)煤中游離態(tài)氧氣的影響29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 第三章 煤低溫氧化過(guò)程中自燃特征的宏觀表征31-55
• 3.1 煤中活性基團(tuán)生成CO_2，CO和H_2O的反應(yīng)模型31-36
• 3.1.1 煤中主要活性基團(tuán)生成CO_2，，CO和H_2O的反應(yīng)分類(lèi)31-32
• 3.1.2 煤中主要活性基團(tuán)生成CO_2，CO和H_2O的氧化模擬及分析32-36
• 3.2 煤樣的程序升溫實(shí)驗(yàn)條件及過(guò)程36-37
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及條件36
• 3.2.2 程序升溫測(cè)試過(guò)程36-37
• 3.3 煤低溫氧化過(guò)程宏觀表征的微觀分析37-53
• 3.3.1 程序升溫出氣口氣體組分及其含量變化37
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果：37-49
• 3.3.3 耗氧速率和氣體產(chǎn)生速率的分析49-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 第四章 煤低溫氧化過(guò)程中自燃特征的微觀表征55-77
• 4.1 煤中基團(tuán)的類(lèi)別和分布55-57
• 4.2 原始煤樣中的官能團(tuán)分布實(shí)驗(yàn)57-63
• 4.2.1 傅里葉紅外光譜實(shí)驗(yàn)儀器及簡(jiǎn)介57
• 4.2.2 測(cè)試過(guò)程57-58
• 4.2.3 原始煤樣的紅外光譜圖58-60
• 4.2.4 不同變質(zhì)程度煤的紅外光譜分析60-63
• 4.3 煤樣升溫過(guò)程中紅外光譜特征分析實(shí)驗(yàn)63-75
• 4.3.1 測(cè)試過(guò)程63-64
• 4.3.2 煤樣升溫過(guò)程中的紅外光譜圖及其分析64-75
• 4.4 本章小結(jié)75-77
• 第五章 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 致謝83-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要科研成果85

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