松散煤体低温氧化放热强度的测定和计算

根据煤低温自然发火实验台测定的温度场变化和传热学理论 ,推导出计算不同温度松散煤体低温氧化放热强度的热平衡法 ;由实验测定的气体浓度变化量 ,推算出不同温度时煤氧复合的耗氧速率、CO和CO2 产生率 ;结合煤氧复合过程的键能变化量 ,得出低温氧化放热强度的键能估算法 ,确定其上限和下限 .为煤自燃特性的定量分析及自然发火预测提供了理论依据 .

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。

利用氧化放热反应,指导学生制作驱蚊装置

利用铁粉在水蒸气存在下的氧化放热反应,指导学生制作了一种无需用火、无需用电的驱蚊灭蚊装置,避免了目前市售灭蚊装置在使用明火、用电过程中可能出现的危险。同时,锻炼了学生的实际动手能力。

松散煤体氧化放热强度测试方法研究

依据多孔介质传热学理论,建立了松散煤体氧化放热强度理论计算模型,组建了煤自燃氧化放热强度实验测试系统,在测试煤体导热系数及比热等参数的基础上,分别测试了不同变质程度、不同粒度煤体的氧化放热强度.结果表明:氧化放热强度均随温度升高而增大,在60~70℃前缓慢上升,之后迅速增大,且与温度呈指数关系;变质程度越低、自燃倾向性越高的煤体,氧化放热强度越大,随动态吸氧量的增加而增大;相同温度下,煤体粒度越大,其氧化放热强度越小.通过实验证明该测试系统研究结果准确可靠,实现了快速测试的目标.

断层构造对煤结构及氧化自燃特性的影响

为探究断层构造对煤结构及自燃特性的影响规律,以红庆梁煤矿11301工作面断层构造煤和原生煤为对象,采用红外光谱FT-IR实验、热重分析实验、低温氮气吸附实验和封闭式煤氧化实验,分别从微观和宏观角度对煤样的活性基团含量、燃烧特征温度、孔隙结构特征、耗氧速度和氧化放热强度进行分析。红外光谱FT-IR实验结果表明,断层构造煤的活性基团多于本煤层原生煤,断层构造煤的氧化活性高;热重分析实验表明,断层构造煤的裂解温度、临界温度、着火温度、峰值温度和燃尽温度均低于原生煤,断层构造煤表现出更强的自燃倾向性;低温氮气吸附实验结果表明,断层构造改变了煤的孔隙结构,相较于原生煤,断层构造煤比表面积增幅为2.5倍、平均孔径增幅为2.36倍、微孔孔容增幅为2.71倍、介孔孔容增幅为1.69倍。断层构造作用对煤体的孔隙结构特征的影响,便于氧气进入煤体与孔隙中的活性基团发生氧化反应;通过封闭式煤氧化实验可知,温度25~70℃条件,煤的耗氧速度、CO释放速度、CO_(2)释放速度和氧化放热强度随温度升高呈指数增长;在氧体积分数为20%、温度25~70℃条件,红庆梁煤矿11301工作面断层构造煤的氧化放热强度是原生煤的1.37~2.00倍。断层构造煤相对于本煤层原生煤自燃倾向性更强。本次研究从微观和宏观角度揭示了实际采掘环境中断层构造煤更易发生自燃的原因是改变煤自身结构和自燃环境因素,使之更有利于自燃。

水分对白皎无烟煤氧化过程放热特性的影响

为了探究水分对无烟煤低温氧化阶段放热特性的影响,完善水分对煤自燃影响的机理。以不同水分含量的白皎无烟煤为研究对象,利用C80热分析实验,将不同水分含量煤样的初始放热温度、总放热量、各阶段放热量等参数进行对比分析,研究白皎无烟煤在不同水分含量条件影响下煤样放热特性的变化规律。结果表明:随着水分含量的增加,煤样的初始放热温度呈现出先减小后增大的趋势;总放热量、热量变化不同阶段的放热量及持续时间则呈现出先增大后减小的趋势,水分含量为16. 34%时放热量较高,煤自燃的可能性也较大,但初始放热温度与总放热量间不存在相对应的关系。煤放热过程具有典型的分段性,分为缓慢放热、放热量减小和快速放热3个阶段,其中快速放热阶段持续时间最长,该阶段放热量占总放热量的比例超过84%,是造成煤体热量积聚的最主要原因。研究成果就完善水分对煤自燃影响机理的研究具有一定推动作用。

焦硫化铁氧化生成多聚硫与形成热蓄积关系研究

采用五氟苄基溴对焦硫化铁在空气中氧化生成的还原性硫S^(2-)、S_2^(2-)、S_3^(2-)、S_8烷基化,对烷基化衍生物进行GC-MS表征,比较检测出的各种还原硫物质的生成量曲线与焦硫化铁的氧化放热曲线。结果表明,多聚硫中S_2^(2-)、S_3^(2-)是焦硫化铁氧化放热过程中的主要还原剂,其迅速生成与氧化是焦硫化铁氧化、放热并引发自燃的主因。根据生成的S_n^(2-)可以标识出焦硫化铁氧化及自燃的孕育程度,这有利于揭示硫铁化物氧化并引发自燃的深层原因。

金属铁氧化膜对激光辐照效应的影响

利用温度场计算结果,计算了激光辐照下金属铁氧化膜厚度的增长及氧化放热;利用多层膜反射理论,结合氧化膜厚度,分析了氧化膜导致的激光吸收增强效应.结果表明,波长为1.035 μm激光在功率密度为2 kW·cm-2辐照期间,氧化放热对温度场的贡献很小,对工程应用来说可以忽略,而氧化膜带来的吸收增强效应影响较大,不能忽略.

激光辐照下C/C复合材料的氧化行为研究

研究了不同风速下激光辐照C/C复合材料的氧化速率,利用温度场计算结果,结合氧气在空气中的传质速率,计算了激光辐照下C/C复合材料氧化放热.结果表明,在亚音速的风速下,氧化对C/C复合材料烧蚀的贡献很小,因此,作为激光防护材料,可以忽略C/C复合材料在激光辐照期间的氧化烧蚀.

煤氧化特性的STA-FTIR实验研究

采用同步热分析-红外联用技术(STA-FTIR),以4种不同变质程度的新鲜煤样为研究对象,从特征温度点、热量变化、逸出气体、氧化反应动力学等多角度分析煤的氧化放热特性及其规律。研究结果表明,随着煤变质程度降低,煤中挥发分含量增高,煤氧化过程特征温度点逐渐减小;各个阶段反应活化能逐渐变小,最大热释放速率和放热量相应增加;同时,氧化过程中所释放的CO,CO2,H2O,CH4等气体的初始温度和峰值温度均呈现出逐渐减小趋势,生成CO量减少,CO2和水量增加;此外,不同煤样在水分蒸发及脱附阶段、吸氧增重阶段的反应机理接近。实验结果说明不同煤样的氧化反应过程具有相似性,变质程度越低的煤,发生氧化和燃烧反应越容易,自燃危险性越高。应根据煤样存储、开采、运输环境,针对初始放热温度较低的低变质煤样,及时采取冷却降温、封堵裂隙、阻化剂阻化等措施预防煤自燃发生和发展。

纳米铝粉的活性和放热行为研究

研究了由电流电弧法和电爆炸法制备的两种纳米铝粉。用TEM、TG-DTA等方法对其形貌以及热学性能进行研究,同时对两种纳米铝粉中活性铝的含量进行了测量。结果表明:两种方法制备的纳米铝粉颗粒均呈球形,活性铝的含量相当;两种纳米铝粉的熔点和金属铝相近。从TG-DTA曲线可以看出,两者的热学行为相似,均表现出两次氧化的过程,且电爆炸法制备的纳米铝粉的氧化放热效应较高。

大佛寺煤矿采空区瓦斯对煤低温氧化特性的影响

为研究大佛寺煤矿采空区瓦斯对煤氧化特性的影响,本文采用吸附常数测定、C80微量热仪和程序升温对长焰煤进行测试,研究长焰煤的吸附、热效应以及指标气体特征。研究发现,长焰煤对气体的吸附能力排序为CH_(4)>N_(2)>O_(2),煤对不同气体的吸附能力随压力增加而增大,单位体积分子数量越多,越容易被吸附;C80微量热仪测定结果表明,随着温度升高,热流先降低后快速增加,瓦斯对低温氧化放热量有抑制作用,随着瓦斯浓度增加,煤对瓦斯的吸附能力高于O_(2),可以有效减缓煤氧复合反应;随着瓦斯浓度升高,CO与CO_(2)产生量、耗氧速率均持续降低,但煤的表观活化能逐渐增加。

不同氧浓度作用下煤氧化自燃热动力学特性

为了研究煤在贫氧条件下热效应的变化,选择Setline DSC差示扫描量热仪在7个氧浓度下进行试验,实时监测煤样在30~450℃升温时的热流变化,从而探究不同氧浓度下煤样的热流变化规律以及放热情况。发现煤样的热流都是先降低后升高,出现了一个短暂的吸热阶段后进入放热状态。将初始试验温度定义为T_(2),热流曲线最低点(吸热速率最大点)所对应的温度定义为T_(2),热流为0时的温度定义为初始放热温度(热平衡温度)T_(2),热流曲线最高点(放热速率最大点)所对应的温度定义为T;。发现氧浓度的大小对T;的影响较小,而热平衡温度T;与放热速率最大点所对应的温度T;均随着氧浓度升高而降低,说明氧浓度越大煤样放热越快。为了进一步研究氧浓度对放热量的影响,对热流曲线进行积分,得到不同氧浓度下煤样放热量,发现氧浓度越高放热量越大,21%氧浓度下的放热量是3%氧浓度下放热量的1.6倍。对煤样的快速放热阶段进行了活化能计算,发现活化能随着氧浓度的增加而降低;氧浓度为3%时活化能为59.14 kJ/mol,氧浓度升高至21%时活化能降低了14.84 kJ/mol;随着氧浓度的增大,煤氧反应所需要吸收的能量也越低,煤氧复合反应更加容易进行。

沿空留巷工作面采空区密闭注气灭火技术研究

高瓦斯近距离煤层沿空留巷采空区防灭火是关键技术难点。以七一新发煤矿工程技术条件为基础,采用同位素测氡技术测定工作面着火源的准确位置,通过DSC法研究了不同工况下不同惰性气体对3_(上)煤样的氧化放热的抑制作用,优选“密闭+注CO_(2)”灭火技术措施治理5006工作面采空区发火。结果表明:(1)5006工作面着火源的准确位置为工作面支架后部向采空区延伸97 m,从5006工作面运输巷沿工作面方向延伸64 m,着火范围大致呈椭圆形,长轴长174 m;(2)CO_(2)比N_(2)具有更好的采空区灭火效果;(3)“密闭+注CO_(2)”综合灭火措施可以迅速使5006工作面回风流CO浓度从121×10~(-6)迅速下降到0,上隅角温度稳定在10.0~11.2℃,下隅角温度稳定在6.8~8.0℃,回风巷温度稳定在8.7℃左右,工作面空气中不含C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2),灭火效果良好。

地温对煤炭自燃的影响

通过分析地温与煤氧化放热性、漏风供氧条件及蓄热条件的关系 ,探讨了地温对煤炭自燃的影响 ,得出随着地温的上升 ,煤自燃性增强 ,煤自燃危险程度增加的结论。

青山硫铁矿炸药自爆的原因分析

分析了铵梯炸药自爆的原因是炸药受热分解 ,并与硫铁矿接触反应所引起的 同时分析了炸药自爆事故的诱因及处理方法 ,提出了预防措施 ,使粉状硫铁矿开采获得成功 ,取得了较好的效果 ,也为类似条件的矿山提供借鉴 表 2 ,参

切向气流作用下激光辐照金属靶板的数值模拟

通过激光动态烧蚀模型对不同气流条件下金属靶板受激光辐照的升温过程进行了数值模拟。计算中考虑了氧化放热及对流换热的因素。数值计算结果与实验结果符合较好。研究表明．亚声速气流对材料起冷却作用,而超声速气流引起的氧化放热则显著加剧了靶板升温，超声速气流条件下须考虑材料自身的氧化放热效应。

熔融制样-X射线荧光光谱法测定硅锰合金中的硅、锰和磷

硅锰合金是由锰、硅、铁及少量碳和其他元素组成的合金,通常硅的质量分数在17%~20%之间,锰的质量分数在60%~70%之间,是一种用途较广、产量较大的铁合金。其消耗量占电炉铁合金产品的第二位。硅锰合金中的硅与锰及氧的亲和力较强,在炼钢使用硅锰合金时,

水浸干燥作用对煤自燃特性及预测指标影响研究

为研究水浸干燥作用对煤自燃特性的影响,采用真空干燥法与自然风干法分别处理水浸过的煤样,通过程序升温试验测试原煤样与处理后的2种煤样在氧化过程中产生的CO体积分数和C2H4体积分数,根据CO体积分数增长速率突变点和C2H4产生温度分别计算3种煤样自燃特征温度,分析水浸干燥作用对据煤样自燃特征温度的影响;通过氧化放热公式计算3种煤样的耗氧速率和放热强度,分析水浸干燥作用对煤样氧化放热性能的影响;最后分析水浸干燥作用对格雷哈姆系数R2、R3和链烷比预测煤自燃特征温度准确性的影响。结果表明：水浸干燥作用改变煤的自燃特性,升高煤自燃特征温度,降低煤氧化放热性能,使格雷哈姆系数R2、R3预测煤自燃特征温度的准确性降低,但对链烷比预测煤自燃特征温度的准确性影响较小。

The shortest period of coal spontaneous combustion on the basis of oxidative heat release intensity

It’s necessary to forecast the shortest spontaneous combustion period for preventing and controlling the coal spontaneous combustion.During the experimental process,a calculating model of the SSCP is established on the basis of the oxidative heat release intensity and thermal capacity at different temperatures.According to the basic parameters of spontaneous combustion,heat of water evaporation and gas desorption,the SSCPs of different coals are further predicted.Finally,this study analyzed the relationships of the SSCP and the judging indexes of the self-ignite tendency.The result shows that the SSCP non-linearly increases with the decrease of dynamic oxygen adsorption and increase of activation energy.Compared with the practical fire situation of mine,this reliable method can meet the actual requirement of mine production.