煤自燃研究：程序升温条件下的煤耗氧特性分析

"程序升温条件下煤耗氧特性的研究，通过煤自燃特性测试系统，对煤在升温过程中的耗氧量进行测定，发现煤的耗氧量与煤温升高、煤变质程度有密切关系，并从煤的孔隙结构、活性结构、煤氧络合物等方面进行理论分析，揭示其在煤自燃研究中的重要性。" 在深入探讨煤的自燃特性时，程序升温条件下的煤耗氧特性成为了一个关键的研究领域。这篇由戚绪尧、王德明和仲晓星合作的首发论文，利用自主研发的煤自燃特性测试系统，详细研究了不同变质程度煤在升温过程中的耗氧行为。研究表明，随着煤温的上升，煤的耗氧量整体呈现增加的趋势，这与煤的氧化反应加剧有关。然而，在升温初期，煤耗氧量短暂下降的现象引起了研究者的注意。这一非线性变化可能是由于初始阶段煤表面的物理吸附过程所致。 煤的孔隙结构对其耗氧特性有着显著影响。孔隙结构决定了煤与氧气接触的表面积，孔隙率越大，氧气的吸附和反应机会越多，因此煤的耗氧量相应增加。同时，煤的变质程度，即煤化程度，也会影响耗氧量。随着煤变质程度加深，煤的挥发份减少，固定碳增加，这通常会导致耗氧量降低，因为高变质程度的煤在相同条件下与氧气的反应能力减弱。 煤表面的活性结构，包括表面官能团，对煤与氧气的相互作用起着关键作用。在升温过程中，某些活性结构可能促进煤与氧气的化学吸附，进而加速耗氧过程。此外，煤氧络合物的生成也是煤耗氧量变化的重要因素。在升温初期，煤表面的物理吸附可能导致暂时的耗氧量下降，但随着温度升高，化学吸附和化学反应开始占据主导，煤氧络合物的形成速率加快，耗氧量随之增加。 煤氧复合理论在此研究中提供了理论基础，它解释了煤自燃过程中煤与氧气的相互作用。物理吸附、化学吸附和化学反应三个阶段的连续过渡是煤自燃的关键步骤。物理吸附阶段主要涉及煤表面对氧气的无选择性吸附，产生热量；化学吸附阶段则涉及氧气与煤表面活性位点的结合，释放出更大的热量；而化学反应阶段则标志着氧化反应的加速，可能导致自燃。 程序升温条件下煤的耗氧特性不仅是煤自燃过程的重要指标，而且对于预测和预防煤矿自燃灾害具有实际应用价值。通过深入理解这一特性，可以更好地设计和优化煤矿的安全管理策略，以减少因煤自燃引发的事故，保障煤矿的安全生产。