煤低温氧化动力学研究：元素转化与反应速率分析

"煤低温氧化过程中元素转化行为的动力学分析" 本文是关于煤低温氧化过程中的元素转化行为及其动力学特性的研究。研究人员将煤有机体分解为C、H、O、S和N五个基本元素，并根据这些元素在氧化过程中的含量变化，运用三种不同的动力学模型——准一级反应模型、Coats and Redfern’s模型以及Freeman and Carroll’s模型，对煤低温氧化的动力学特性进行了深入探讨。 研究表明，煤的低温氧化过程中，元素转化遵循准一级反应动力学规律，同时也符合Coats and Redfern’s模型。这两个模型计算出的活化能相近，表明在低温条件下，煤氧化的反应机制可能具有相似性。值得注意的是，这些元素在氧化过程中的反应速率较低，大约在10^-5至10^-6的范围内，这揭示了中间络合物形成的速度相当缓慢，对于整体氧化过程的控制具有重要意义。 此外，该研究还揭示了一个重要的发现，即不同元素的活化能与指前因子之间存在动力学补偿效应。这意味着在氧化过程中，虽然不同元素的反应速率可能因活化能差异而有所不同，但它们之间的动态平衡可能通过调整指前因子来维持总体反应速率的稳定。这种补偿效应对于理解和预测煤低温氧化的整体行为提供了理论依据。 该研究对于理解煤的安全储存、燃烧效率以及环境影响等方面具有重要的科学价值。通过深入探究煤氧化的动力学特征，可以为煤炭的清洁利用、防止自燃等实际问题提供理论指导和技术支持。同时，这些研究成果也为未来的煤化学研究提供了新的研究方向和方法。 关键词:煤；低温氧化；元素转化；动力学 文章发表在《煤炭学报》2016年第41卷第6期，由中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院、太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室以及安标国家矿用产品安全标志中心技术检验部的科研人员共同完成。文章强调了动力学模型在解析煤低温氧化过程中的应用，并展示了在这一领域进行科学研究的重要性。