预氧化煤复燃行为演化特征及微观动力学机制

为探究不同预氧化程度煤的复燃行为演变特征及微观机制,采用程序升温试验、红外光谱测试和电子自旋测试对不同预氧化程度煤样进行宏观复燃特性与微观结构特征研究,测定复燃过程自燃特性参数以及活性基团与自由基的变化规律。结果表明,不同预氧化程度的煤在复燃过程中,耗氧速率和标志性气体(CO、CO_(2))产生率均低于原煤,表观活化能则均高于原煤,且预氧化至90℃煤的自燃特性参数相较于其他不同预氧化程度煤更接近于原煤;说明预氧化至临界温度的煤体自燃倾向性更高。其微观动力学机制是由于不同预氧化程度(60℃、90℃、120℃、150℃、180℃、210℃)煤中还原性官能团数量,其中—OH伸缩振动峰面积分别为10.37、10.92、9.85、9.58、9.42、8.94,脂肪族—CH伸缩振动峰面积分别为4.77、5.22、4.85、4.68、4.22、3.94,烷链—CH_(2),—CH_(3)峰面积分别为12.37、13.02、12.25、11.58、10.42、9.94,均小于原煤(分别为11.58、7.28、14.08),氧化煤较原煤与氧的结合能力减弱,而不同预氧化程度煤复燃过程自由基浓度平均增长率(分别为0.42、0.49、0.37、0.27、0.21、0.18)亦均低于原煤(0.74),氧化煤的氧化性相较原煤下降,且预氧化至90℃的煤还原性官能团数量与复燃过程自由基浓度平均增长率更接近于原煤,从而揭示了预氧化至临界温度时的煤比其他预氧化程度的煤更易复燃的内在原因。