煤低温氧化结构变化与自燃机理研究

"该研究通过红外光谱分析探讨了煤在低温氧化过程中的结构变化及其与煤自燃的关系。煤的大部分官能团在氧化温度升高时数量减少，这些官能团是煤中与主体芳环相连的活性结构。同时，含氧基团如醛、酮、酯类羰基等在氧化过程中可能产生或数量增加。煤的不同结构具有不同的氧化活性，需要特定的温度才能引发显著的氧化反应并释放热量。煤自燃的过程是由于结构中不同官能团的活化温度和能量需求不同，先被活化的官能团释放能量激活其他官能团，导致逐步加速的自加热反应。" 详细知识点： 1. **煤低温氧化**: 这是指在相对较低的温度下，煤与氧气发生化学反应的过程。在这些条件下，煤的某些官能团开始发生变化，这可能是煤自燃的初期阶段。 2. **煤自燃过程**: 煤自燃是煤在自然环境中未经人为点燃而发生的燃烧现象。它通常由煤的缓慢氧化引起，最终达到足够的温度引发自发燃烧。 3. **活性结构**: 在煤的分子结构中，某些官能团具有较高的活性，它们与煤的主要芳环结构相连。这些官能团在氧化过程中起着关键作用，因为它们易于与其他分子发生反应。 4. **红外光谱分析**: 这是一种科学方法，用于识别物质中的化合物和官能团。在本研究中，红外光谱用于检测煤在不同温度下的结构变化，提供有关煤氧化状态的信息。 5. **含氧基团**: 包括醛、酮、酯类羰基和芳香酮等，它们在氧化过程中可能会形成或增多。这些含氧基团的出现和数量变化是煤氧化程度的重要指标。 6. **氧化活性**: 不同的煤结构具有不同的氧化活性，这意味着它们对氧化反应的敏感度不同。一些结构在较低温度下就开始反应，而其他结构则需要更高的温度。 7. **活化温度和能量**: 每种官能团活化并参与氧化反应需要特定的温度和能量。在煤自燃过程中，先被活化的官能团释放的热量可以促使其他官能团达到其活化条件，从而加速整个过程。 8. **自加速升温过程**: 随着氧化反应的进行，煤体内部的热量积累逐渐增加，导致温度上升，这又反过来促进了更多的氧化反应，形成一个自我强化的升温循环，直至自燃发生。 9. **国家重点基础研究发展计划基金**: 该项目的研究得到了该基金的支持，表明这项工作属于国家层面的科研项目，具有重要的学术和实际应用价值。 煤的低温氧化是煤自燃过程中的关键环节，通过理解煤的结构变化及其与氧化活性的关系，可以为防止煤自燃提供理论依据和技术支持。