项目名称: 低氧浓度条件下煤中活性基团的低温反应过程及其热效应

项目编号: No.51204172

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 冶金与矿业学科

项目作者: 戚绪尧

作者单位: 中国矿业大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 从致灾过程看,低温阶段的煤氧化蓄热是煤自燃能否持续发展的关键;从反应环境看,煤自燃区域多具有氧气浓度低的特点。煤自燃本质上是煤中基团反应的结果,但目前对低氧浓度条件下(O2%≤15%)煤中基团的低温(20-100℃)反应及热效应的针对性研究较少。本项目通过构建红外光谱原位测试系统研究基团在不同氧浓度条件下的实时变化;采用C80微量热技术研究低氧浓度条件下煤低温反应的热效应、活化能等热力学特性;采用煤自燃综合测试装置研究煤低温贫氧反应的耗氧、产物、自热升温等特性。在此基础上,对比分析基团变化和热力学特性的内在联系,阐明影响煤自燃发展的关键活性基团种类及其反应序列,构建低氧浓度条件下煤低温反应的化学热力学模型,从基团反应角度揭示煤自燃初期的产热机理。研究成果有利于完善煤自燃理论体系,并为基于抑制关键活性基团反应链原理的煤自燃防治新技术的研究提供科学依据,从而有效指导煤自燃灾害的防治。

中文关键词: 煤自燃;基团;氧浓度;低温;热效应

英文摘要: The coal oxidation at low temperatures is very important for the development of spontaneous combustion of coal. According to analysis, the oxygen concentration at the zones, where the spontaneous combustion of coal is easy to occur, is usually low. However, there is only few works focusing on the coal reaction and heat effect under the conditions of low oxygen concentration and low temperature. The reactions of active groups in coal will be studied using a in-situ FTIR. The in-situ FTIR is designed based on an ordinary FTIR. A reaction chamber is used to load coal sample; a gas providing system is used to simulate different gas atmospheres, gas flow and gas concentration; an electronical heater is used to simulate different temperature surroundings. Using the in-situ FTIR, the real-time changes of active groups in coal reactions under different conditions can be obtained. The micro heat effect at the beginning of coal oxidation will be studied using C80 calorimeter. The oxygen consumption, products and self-heating during coal spontaneous combustion will be studied using a self-designed comprehensive testing equipment. Based on experimental results, the project will analyze the relationship between the real-time changes of active groups and macro characteristics. The types and reaction sequences of the main acti

英文关键词: spontaneous combustion of coal;active groups;oxygen concentration;low temperature;heat effect

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