煤低温氧化过程中活性基团的变化规律研究

论文摘要

我国的煤炭资源多数为低等级煤种,发生煤自燃火灾的概率和造成的损失都比较高。近年来,许多国内外学者从煤升温氧化所表现出来的宏观状态入手,虽真实性较强,但周期较长;还有一种就是从微观特征入手,以煤化学工作为主,从分子结构模型,自由基和官能团等内因角度研究煤炭自燃机理。本论文通过研究低变质煤到高变质煤的低温氧化过程,掌握煤低温氧化不同阶段的气体产物特征和变化规律,探讨了煤的低温宏观变化规律;通过傅里叶红外光谱分析实验,测定不同煤种在不同氧化时期其上的主要官能团的变化情况,总结出煤的氧化反应是吸氧反应。整个过程表现为含氧官能团增加,脂肪和芳香族基团减少,并且脂肪族最易被氧攻击,但随煤阶的升高,含氧官能团氧含量减少,煤的氧化能力随煤中含氧官能团的增加而增强。通过分析煤微观结构的变化规律,可掌握煤的低温氧化规律和微观自燃机理,确定煤低温氧化的关键环节,从而为煤自燃定量评价、预测和阻化的研究奠定理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.1.1 我国煤炭自燃现状
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 煤氧化自燃的研究进展
• 1.2.1 对煤结构的研究进展
• 1.2.2 对煤活性基团的研究进展
• 1.2.3 煤氧复合机理的研究进展
• 1.3 研究内容及目标
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究目标
• 1.3.3 研究方案及技术路线
• 1.4 本章小结
• 2 煤样的特性分析
• 2.1 采样及煤质分析
• 2.2 煤样XRD分析
• 2.2.1 实验
• 2.2.2 煤样XRD分析结果
• 2.3 煤的孔隙结构及表面性质
• 2.4 扫描电镜分析
• 2.4.1 实验
• 2.4.2 实验结果与分析
• 2.5 本章小结
• 3 煤低温氧化过程中宏观规律的研究
• 3.1 实验过程
• 3.2 不同煤低温氧化生成气体产物顺序
• 3.3 不同煤种低温氧化气体产物宏观变化规律
• 3.4 指标气体预测火灾
• 3.5 本章小结
• 4 煤低温氧化过程中活性基团的FTIR实验研究
• 4.1 实验原理
• 4.2 实验过程
• 4.2.1 样品的制备
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 光谱解析程序
• 4.3 煤低温氧化的FTIR实验分析
• 4.3.1 原煤样煤分子的 TTIR 分析
• 4.3.2 氧化煤样煤分子的FTIR分析（结果分析与讨论）
• 4.3.3 小结与概括
• 4.4 宏观与微观实验结果的对比研究
• 4.5 本章小结
• 5 结论
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录