利用热重分析研究煤的氧化反应过程及特征温度

煤自燃是煤氧复合放出热量,在合适的供氧条件和蓄热环境下,引起煤体温度升高的结果。但是,长期以来由于煤氧复合过程的复杂性,研究方法的局限性,煤氧复合的机理并没有真正了解。因此,采用合适的方法研究煤氧复合机理对于认识煤自然发火过程、建立煤自然发火预测理论具有重要的意义。热重分析仪由于精度高、试验方便、重复性好等优点,已成为国内外许多研究机构用来分析煤自燃特性及煤氧化过程所经常采用的实验手段。虽然有文献提及煤低温氧化过程中热重曲线上的特征温度,但对于特征温度与煤的氧化过程之间的关系及实验条件对特征温度的影响尚未详细研究。 本论文采用理论与实验相结合的研究方法。首先对比煤分子结构中类似有机物的氧化性,分析煤分子中易低温氧化的基团是非芳香结构中的某些烷基侧链、桥键和含氧官能团;在高温阶段,煤分子会发生键的断裂引起分子结构的变化。然后,利用兖州兴隆庄煤矿的煤样进行热重实验。根据煤氧复合机理、煤氧复合三步反应模型和煤自燃的指标气体分析法,对实验所得 75 组 TG 曲线和 DTG 曲线进行分析,在每组曲线上找到兴隆庄煤样的临界温度和着火温度等对煤的氧化过程有研究意义的七个特征温度点,并分析其产生原因。最后着重分析实验条件中氧浓度、粒度以及升温速率对特征温度点及热重曲线的影响规律。得出热重曲线和特征温度点处的变化规律能很好的反应煤的氧化反应过程,对于判断煤的自燃倾向性及进行煤自燃预测预报具有一定的普遍意义。