关于添加阻化剂预防印尼煤高温自燃的试验研究

为了较好地防治印尼煤在港口堆存过程中出现的高温自燃问题,对市场上主流的4种煤自燃阻化剂产品进行了效果评价试验,结果表明,4种阻化剂均有减缓热值损失的效果;当阻化液浓度在5%、阻化液的加入量为20 g时,阻化率都在40%以上,阻化寿命基本都能达到200 min。选出了效果相对较优的两种阻化剂进行了现场煤堆验证试验,结果表明,添加阻化剂能有效减缓煤堆低温氧化进程,按本次的添加量可以使印尼煤堆高温和冒烟着火出现的时期延缓约6 d。

大南湖一矿褐煤常温氧化特性研究

针对大南湖一矿在正常回采期间、采空区在无任何自燃征兆前提下出现的上隅角CO异常持续超限问题,采用太原理工大学自行研制的常温氧化实验装置对所采煤样褐煤开展了常温氧化特性研究。结果表明:大南湖一矿褐煤在常温下就可氧化释放出CO,相关过程可分为“快速氧化”“缓慢反应”和“反应终止”三个阶段;当环境O_(2)浓度≥7.7%时,大南湖一矿煤样常温下氧化的CO产出速率同环境O_(2)浓度呈二次函数拟合关系;大南湖一矿煤样环境CO浓度同O_(2)浓度变化紧密相关,呈良好一次函数关系;大南湖一矿褐煤开采过程中煤自燃早期预警指标的制定必须考虑常温氧化特性,否则可能会误判采空区煤自燃的严重程度。

煤自燃性参数的测试与应用

根据目前国内外煤自燃性测试方法存在的问题 ,提出了煤自燃性的衡量指标和实验测试方法。介绍了我国大型煤自然发火实验台直接测取的参数及特性参数的测算公式 ,并根据自燃性测试结果 ,提出了判定煤自燃危险区域的极限参数及判定条件。

煤氧化过程中气体的形成特征与煤自燃指标气体选择

利用氧化模拟实验和色谱分析，结合煤岩学分析，对不同性质煤样在氧化模拟实验过程中生成气体的组成和数量进行了详细分析，提出生成气体的组成和数量在内因上主要取决于煤温、煤阶和显微组分组成３个主要因素。将煤自燃指标气体分为三类，建立各类指标气体与煤温、煤阶、煤岩类型之间的数量关系。煤自燃指标气体产率随煤温上升基本上呈指数上升，但煤自燃指标气体产率与煤温相关关系曲线型式受控于煤阶和显微组分组成。不同煤阶煤应采用不同类型的煤自燃指标气体，第一类指标气体主要适用于低变质褐煤和长焰煤阶段，而第二、第三类指标气体主要适用于高、中挥发分烟煤阶段，根据指标气体与煤温相关关系以及指标气体的选择原则，分析了平庄古山矿和枣庄柴里矿煤自燃指标气体应用实践。

煤自燃过程物理吸附氧的研究

利用色谱吸氧法测试了不同煤种的煤样在不同吸附时间、不同环境温度和不同粒度的物理吸附氧量,分析了影响煤物理吸附氧的影响因素,对煤物理吸附氧过程氧气在煤体中动态流动特性进行了解释,提出煤物理吸附氧主要起输送氧和使煤体微小升温的作用,并对煤物理吸附氧与煤自燃倾向性之间的关系进行了充分讨论。

煤自燃氧化放热效应的影响因素分析

任何一种煤都具有氧化放热性是煤自燃的根本原因，煤自燃氧化放热效应的主要影响因素包括煤分子结构、温度、氧浓度和松散煤体粒度．通过总结前人提出的煤化学结构模型，参照现代研究的成果，提出了描述煤自燃的煤分子化学结构模型．从煤分子结构上看，主要是煤分子中的非芳香结构侧链、桥键与氧发生反应，煤的氧化放热效应主要取决于煤表面活性分子种类、数量和空间结构特性．氧化放热强度和耗氧速率分别是描述煤氧化放热效应和煤氧复合速度的主要指标，利用化学动力学理论和煤低温自然发火实验测算出不同煤温时的氧化放热强度，利用程序升温实验测算出不同氧浓度时的耗氧速率，从定性和定量两个方面分析了氧浓度、温度和松散煤体粒度时煤氧化放热效应的影响。

易自燃煤漫反射红外光谱特征

为了更好地模拟煤低温氧化阶段的化学结构变化，分析了漫反射及透射红外谱图，利用漫发射红外光谱分析了自燃倾向性不同的煤样原煤及低温氧化煤的化学基团，探讨了煤样中芳烃、脂肪烃和含氧官能团在低温氧化过程中的变化规律．结果表明：漫反射红外光谱法在研究颗粒表面氧化过程中的化学成分变化比透射法更加灵敏，得出了易自燃煤与不易自燃煤低温氧化前后的微观结构差异，其中，1596～1604cm^-1处的芳香烃（C=C），1640～1650cm^-1处的酰氨（-CO—N-），1736～1722cm^-1含氧官能团（C=0）和1900～1910cm^-1处的脂肪烃（C—C）存在明显差异．

化学阻化剂防治煤自燃及其阻化机理分析

为分析化学阻化剂防止煤自燃的阻化机理,选用质量分数为1%～20%的过硫酸钠阻化剂对煤样进行化学阻化处理,同时用清水处理的煤样作为参考。采用程序升温氧化法对煤样进行模拟氧化试验,从宏观上分析阻化前后煤样自燃特性的变化;用傅里叶红外光谱仪对煤样进行测试,从微观上分析阻化前后煤样主要活性基团的变化规律。综合分析得出:在低温阶段使用质量分数为5%的过硫酸钠阻化剂效果最好。过硫酸钠阻化剂可以促使煤中活性基团生成比较稳定的醚类、烷基类、羧酸类,可以有效防治煤自燃。

煤酸浆态床异构化制对苯二甲酸

在分别使用有机高沸点分散剂联苯和联三苯的条件下,以苯甲酸锌为催化剂,进行了煤氧化产物煤酸(水溶酸WSA)钾浆态床异构化制对苯二甲酸(TPA)的研究。主要考察了反应温度、催化剂用量、分散剂用量、二氧化碳初压和反应时间对TPA产率的影响。结果表明,在催化剂存在下煤酸可以转化成TPA。单独煤酸钾异构化时,以联苯为分散剂时较佳反应条件为温度420℃、压力3MPa、催化剂苯甲酸锌用量3%、分散剂用量60%、反应时间1h、TPA收率24.1%。以联三苯为分散剂时较佳反应条件为温度380℃、压力1MPa、催化剂苯甲酸锌用量3%、分散剂用量60%、TPA收率25.2%。煤酸钾与苯甲酸(BA)钾混合异构化时,以联苯为分散剂TPA产率可达60%,以联三苯为分散剂TPA产率可达62%。采用气相色谱对反应产物进行了定性和定量分析。

煤的受热氧化及其对物理吸附氧气的影响

为探讨煤在氧化后发生的性质变化,选取无烟煤和烟煤2种煤样,在不同的温度下进行加热.在每一次加热前后都测量煤样的质量,以及进行对氧气的物理吸附实验.结果显示,煤样的质量和对氧气的物理吸附量都呈现出随加热温度先增大,然后快速下降的特征.分析表明,煤样内部的氧化变化是导致其质量和吸附氧气量发生同步、一致变化的根本原因.在较低加热温度下,煤样同氧气发生化合反应形成不稳定的中间产物使煤的质量增大,同时这些中间产物具有更强的氧气吸附能力.在更高加热温度下,煤样被深度氧化释放出气体产物导致质量下降,同时煤质变得酥松,内部分子间作用力减弱,对氧气的吸附能力也减弱.对煤各阶段氧化后性质的分析同相关文献的观测结果一致.

煤酸异构化制对苯二甲酸

进行了煤氧化产物煤酸(水溶酸WSA)钾在催化剂碳酸镉的存在下,异构化制对苯二甲酸(TPA)的研究。主要考察了催化剂用量、二氧化碳初压、反应温度和反应时间对TPA产率的影响。结果表明,在催化剂存在下煤酸可以转化成TPA。单独煤酸钾异构化时,较佳反应条件:温度430℃～450℃,压力4 0MPa,催化剂CdCO3用量4%,反应时间2h。煤酸钾与苯甲酸(BA)钾混合异构化时,较佳反应条件与单独煤酸钾时基本相同。单独煤酸钾在较佳条件下异构化时,粗TPA产率达34%左右,相当于根据其中有效成分苯多羧酸(BPCA)计算的理论产率的75%左右,选择性较好。煤酸钾加苯甲酸钾在较佳条件下异构化时,粗TPA产率可达68%,扣除假定BA自身岐化生成TPA理论产量之后,则煤酸的TPA产率高达70%,比煤酸单独异构化TPA产率(34%)高1倍。粗TPA经精制可得纯度99%以上的精TPA。

煤的低温氧化与自燃

本文重点评述了与煤自燃有关的低温氧化反应的研究进展。分析了影响煤自燃的诸因素、自燃机理及动力学，也讨论了自燃模型的建立。最后提出了今后的研究方向。

碱-氧氧化霍林河褐煤的研究

在1L摇动式的高压釜中对霍林河褐煤进行碱-氧气氧化研究,分别考察了反应温度、碱煤比、反应时间及氧初压对煤酸(CA)产率的影响,得到霍林河褐煤碱-氧氧化的最佳条件为:反应温度240℃,碱煤比3∶1,恒温时间0.5h,氧气初压5.5MPa,在最佳反应条件下的煤酸收率为35.2%(对daf煤),其中苯多羧酸占63.97%.

神府煤光催化氧化降解过程的FTIR研究

通过重液和离心分离法制备了不同密度级的神府煤组分,在自制的光化学反应试验装置上,采用FTIR分析方法研究了不同密度级的煤超细粉体在光氧化降解过程中的结构变化.探讨了担载金属离子对不同密度级超细煤粉光氧化降解的催化活性.结果表明:不同密度级的煤样其光催化氧化降解的机理不同;在光氧化中,煤的甲基和亚甲基比芳香环更易发生氧化分解反应,同时伴随一定程度的自交联反应;金属离子对煤粉光氧化的催化活性顺序为N i2+>Co3+>La3+>Ce3+>Fe3+.

煤的液相光催化氧化研究

在浆态流化床光反应器中,研究了时间、气氛和紫外光照射对光氧化煤样腐植酸产率和组成分布的影响。利用元素分析、UV-vis吸收光谱、FTIR和GC-MS分析了光氧化煤在液相氧化前后得到的腐植酸结构的变化。结果表明:在有氧和紫外光照射条件下,光-热氧化煤的腐植酸提取率最大,达9.6%。有氧和紫外光条件下有利于羟基自由基的生成;水可溶氧化产物数量减少,尤其是饱和烃类化合物。液相光催化氧化提高了液相氧化产物的选择性,这一结果与气相光催化氧化相一致。

TG-DTA-FTIR技术对煤氧化过程的规律性研究

利用TG-DTA-FTIR联用技术,测定煤升温氧化过程不同阶段起始温度、吸氧量、放热量、释放气体初温与成分以及燃点等参数,提出了用某个温度下煤的吸氧量或在整个氧化阶段总吸氧量来表示煤的自燃倾向性高低的不合理性;给出了用100～200℃温度段的吸氧速率q′T指标进行煤自燃倾向性高低评判方法.

风化煤过氧化氢氧化-加氨制腐植酸铵的研究

用过氧化氢和氨水对风化煤进行氧化-加氨,研究了氨水用量、碳铵用量、过氧化氢用量、温度、反应时间和风化煤粒度、浓度对液相产物中腐植酸铵的含量影响.结果表明,最佳配料比为m(风化煤)∶m(25%氨水)∶m(30%过氧化氢)∶m(水)=1∶1.04∶1.5:6.46;最佳反应工艺条件为:反应温度60℃,风化煤粒度小于0.149mm,反应时间60min.

褐煤风化过程中化学特性的变化

本文测定了6种不同风化程度褐煤的化学性状.结果表明,随着在自然界堆积风化时间的延长,褐煤的总碳、总氮含量及碳氮比都下降,灰分含量则增大;可提取的腐植酸及黄腐酸量明显增大,且紫外吸光值呈系统变化,尤其是黄腐酸中聚乙烯吡咯烷酮树脂可吸附部分(黄腐酸中腐植部分)随风化加深而降低.各种不同风化程度褐煤中腐植酸的红外吸收光谱变化不很明显,且与土壤腐植酸吸收光谱相似.

风化中焦煤结构的变化

用低温氧化模拟焦煤在自然界的风化过程，借助付里叶变换红外发射光谱法，原位观察了过程中煤结构的变化，并和其成焦性质的下降相关联。所得谱图表明，脂肪族基减少、醚桥键的增多以及羧酸基的出现是氧化焦煤的结构特征。由于脂肪族基的损失以及含氧链的增多，导致用氧化焦煤炼焦时产生的液体产物减少和所形成的胶质体热稳定性降低，以致难以使芳核颗粒间产生良好的熔融缩聚反应。

不同变质程度煤粉的低温光催化反应性

在自制的固定床光催化氧化反应器上,测定不同煤阶的超细煤粉光催化氧化失重量变化,气体产物组成,氧化残渣溶胀度变化和形貌变化等参数,表征了煤粉的光催化氧化反应性.结果表明:超细煤粉的低温光催化氧化反应活性从强到弱顺序依次为:低阶煤(Cdaf<81.75%),高阶煤(Cdaf=92.42%),中阶煤(81.75%<Cdaf<88.31%).煤粉光催化氧化后,释放的气体主要是CO2,其次是CO,含有少量的CH4和微量的C2H4等烯烃气体;长焰煤和无烟煤的溶胀度显著增加,褐煤和贫煤变化不大;煤粉颗粒的轮廓变得较为模糊.随光催化氧化时间的增加,煤粉光催化氧化反应性减弱.