防止煤炭自燃的阻化机理及阻化特性研究

论文摘要

煤层自然发火是导致矿井火灾事故的重要原因。利用阻化技术降低煤层自燃发火倾向性,是防治矿井火灾事故的一种有效手段。本论文通过对无机盐类阻化剂的阻化机理和阻化特性进行研究,为现场的实际应用提供理论依据和技术支持。阻化机理研究方面,根据量子化学和配位化学理论,研究了煤分子与无机盐类阻化剂的反应过程和产物构型,对阻化机理提出新的见解:煤分子与阻化剂发生配位反应,活性降低,对氧气的化学吸附变得比原来困难。阻化特性研究方面,利用热重分析技术,对比研究了煤样添加不同阻化剂以及相同阻化剂不同质量配比后,着火活化能的变化情况。结果表明,煤样对阻化剂的种类具有选择性;阻化剂的阻化效果与阻化剂的用量不成正比。

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摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 问题的提出

1.2 目前防止煤层自燃的几种方法

1.2.1 开采技术措施

1.2.2 预防性灌浆

1.2.3 均压防火

1.2.4 阻化剂防火

1.3 常用的阻化剂及阻化机理

1.4 论文的研究内容和意义

2 理论基础

2.1 量子化学理论

2.1.1 Schr（o|¨）dinger 方程及近似

2.1.2 分子轨道理论

2.1.3 电子相关与多体微扰理论

2.1.3.1 电子相关能

2.1.3.2 组态相互作用理论

2.1.4 密度泛函理论

2.1.4.1 Kohn-Sham 方程

2.1.4.2 Hohenberg-Kohn 变分

2.1.4.3 Lee-Yang Parr 的局域密度近似（LDA）

2.1.5 振动频率的计算

2.1.5.1 转动能量

2.1.5.2 振动能量及量子化处理

2.2 配位化学理论

2.2.1 配位的概念

2.2.2 配合物的分类

2.2.3 配合物种的化学键理论

2.2.3.1 价键理论

2.2.3.2 晶体场理论及配位场理论

2.2.3.3 分子轨道理论

3 无机盐类阻化剂的阻化机理初研究

3.1 适于阻化机理研究的煤分子结构假设

3.2 阻化反应过程的量子化学模拟

3.3 分子能量比较

3.4 本章小结

4 无机盐类阻化剂的阻化性能研究

4.1 热分析动力学概述

4.1.1 热分析动力学理论

4.1.2 热重分析法

4.1.2.1 热重分析法的基本表达式

4.1.2.2 几种热重分析方法简介

4.2 热重法研究阻化特性

4.2.1 热重实验研究煤的氧化燃烧过程

4.2.2 添加阻化剂后三组活化能的变化情况

4.2.3 不同阻化剂的阻化效果研究

4.2.4 不同配比浓度阻化剂的阻化效果研究

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 工作展望

致谢

参考文献

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