煤矸石自燃特性研究：热重-傅里叶红外光谱分析

"该研究通过热重-傅里叶红外光谱(TG/FTIR)联用技术，分析了煤矸石自燃的特性及其微观结构。研究发现，煤矸石中含有次甲基、含氧环烷、醚键和缩合芳环等化学成分，在自燃氧化过程中总失重率为30.30%，并识别出了7个关键温度阶段。这些阶段包括气体脱附、氧化裂解、燃烧和热活化及相变，对应的失重率分别为1.05%、3.27%、20.36%和5.31%。计算得出的煤矸石燃料比为0.88，综合燃烧特性指数S为32.34×10^-11%2·min^-2·K^-3，显示其具有快速挥发、易燃、燃尽性能优异的特点，对环境和生态构成严重威胁。" 在本文中，研究人员针对煤矸石自燃这一环境问题进行了深入研究。煤矸石，作为煤炭开采过程中的废弃物，其自燃现象不仅浪费资源，还会引发环境污染和生态破坏。为了探究煤矸石自燃的内在机制，研究者采用了热重-傅里叶红外光谱联用技术，这是一种结合重量变化和光谱分析的先进技术，可以详细追踪物质在加热过程中的化学变化。 实验结果显示，煤矸石含有多种有机化合物，如次甲基、含氧环烷和醚键等，这些都是煤矸石自燃过程中的关键成分。在自燃过程中，煤矸石经历了多个阶段的失重，这七个特征温度对应不同的反应过程，如气体脱附主要发生在较低温度，而氧化裂解和燃烧则在较高温度下进行。这些阶段的失重率差异反映了煤矸石自燃过程的复杂性。 通过对煤矸石的燃烧特性指数S的计算，可以判断其自燃和燃烧性质。S值较大，说明煤矸石的挥发分释放速度快，易于点燃且燃尽效率高。这进一步证实了煤矸石自燃倾向性强，需要采取有效措施防止其自燃，以减少对环境的影响。 这项研究揭示了煤矸石自燃的微观机理，并提供了评估其自燃特性的量化指标，为预防和控制煤矸石自燃提供了理论依据和技术支持。未来的研究可能将更深入地探索如何利用这些信息来开发有效的防燃技术和处理方案，以减轻煤矸石自燃带来的环境负担。