新模型揭示煤氧化失碳速率动力学特征

本文主要探讨了一种全新的数学模型，旨在精确描述煤氧化过程中的失碳速率。作者顾俊杰和李大伟来自中国矿业大学安全工程学院以及煤炭资源与安全开采国家重点实验室，他们针对煤自燃这一煤矿主要灾害问题，提出了创新的解决方案。在传统的煤自燃研究方法，如绝热氧化法、热重分析和差示扫描量热等，难以有效捕捉低温氧化阶段的特性时，他们提出的模型弥补了这一空白。 他们的模型着重于利用标志性的气体成分和浓度作为关键指标，因为这些气体在低温氧化过程中具有规律性产生，且可以通过气相色谱法精确测量。不同于以往仅关注单一气体的研究，他们的模型综合考虑了氧气、热解产生的烷稀烃和氧化产生的气体等多种气体的影响，从而提供了更为全面的动力学描述。 文章的核心内容是通过理论分析和实验证明，新模型在加热煤样从常温至110℃的程序升温过程中，能够有效地预测失碳速率并解析失碳行为的成因。这种方法对于理解和控制矿井火灾的发生，特别是在低温氧化阶段，具有重要的实践意义。 本文的贡献在于开发了一种新颖的数学模型，以解决煤氧化过程中失碳速率动力学描述的问题，特别是在低温条件下的研究，这对于煤炭安全管理和火灾预防具有深远影响。该模型的建立和验证，填补了现有研究方法在某些特定条件下的空白，为煤炭自燃现象的深入理解提供了强有力的支持工具。