煤吸氧特性实验研究
煤吸附流态氧特性的测定及其自燃原因分析
煤吸附流态氧特性的测定及其自燃原因分析
贾海林;余明高;潘荣锟;郑立刚
【期刊名称】《安全与环境学报》
【年(卷),期】2005(5)2
【摘要】用ZRJ-1型煤自燃测定仪对实验煤样的吸氧量作以测定,并按相关规程划分煤的自燃倾向性等级;同时纵向比较平顶山煤业集团公司十矿戊9- 1 0 煤层煤样的吸氧量,横向比较不同矿区煤层煤样的吸氧量,然后分析其吸氧量之间差异。
考虑到煤自燃是一个极其复杂的物理、化学过程,因此在评价煤的自燃倾向性等级后,再结合所选煤样分析其自燃的原因。
分析表明:无烟煤的吸氧量大于烟煤的吸氧量;煤吸附流态氧的量与挥发分有关。
【总页数】3页(P112-114)
【关键词】矿山安全;煤自燃;吸附;流态氧;吸氧量;活性物质
【作者】贾海林;余明高;潘荣锟;郑立刚
【作者单位】河南理工大学资源与材料工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TD75;2.2
【相关文献】
1.煤吸附流态氧的燃烧特性及其在矿井火灾预测中的应用 [J], 戚颖敏;钱国胤
2.煤吸附流态氧的燃烧特性及其在矿井火灾预测中的应用（续上期） [J], 戚颖敏;钱国胤
3.煤吸附流态氧的燃烧特性及其在矿井火灾预测中的应用（续上期） [J], 戚颖敏;钱国胤
4.煤吸附流态氧的动力学特性及其在煤自燃倾向性色谱... [J], 罗海珠;钱国胤
5.流态色谱吸氧法测定煤自燃倾向不合理性分析 [J], 何启林;王德明
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氧气浓度对煤氧化特性及自燃极限参数影响的实验研究
氧气浓度对煤氧化特性及自燃极限参数影响的实验研究王建利【摘要】为了研究不同氧气浓度情况下,煤的自燃特性和极限参数的变化规律.采用煤自燃程序升温实验对煤样在21％,14％,8％和4％这四种氧气浓度情况下氧化过程进行了测试.得到了煤氧化过程中的耗氧速率和放热强度,并计算得到煤的自燃极限参数.实验结果表明:降低氧气浓度会使煤氧化过程中的耗氧速率和放热强度出现显著的降低.煤的最小浮煤厚度随煤温的升高,呈现先升高后降低的趋势,而上限漏风强度变化趋势正好相反.最小浮煤厚度的最大值和上限漏风强度最小值出现温度与煤样的临界温度相近.降低氧气浓度会显著抑制煤的氧化放热,造成煤的最小浮煤厚度明显增加,下限漏风强度明显降低.【期刊名称】《陕西煤炭》【年(卷),期】2019(038)001【总页数】6页(P9-13,50)【关键词】煤;自燃特性;极限参数;放热特性【作者】王建利【作者单位】陕西陕煤韩城矿业有限公司通风管理部,陕西韩城715400【正文语种】中文【中图分类】TD752.20 引言煤自燃火灾是威胁我国矿井安全生产的主要灾害之一［1］。
煤自燃火灾不仅会造成严重的经济和财产损失，甚至造成严重的人员伤亡事故［2］。
在矿井生产过程中的煤自燃火灾主要是采空区中遗煤自燃引发的，具有隐蔽性、易复燃和防治难度大等特点［3］。
因此，采空区煤自燃隐患的预防是煤自燃火灾防治的重点［4］。
采空区中遗煤发生自燃是由煤自燃的内在属性和外在条件共同作用的结果［5-6］。
因此，针对采空区遗煤自燃的预防不仅要研究遗煤自燃特性，而且导致煤发生自燃的外在条件也是研究的重点之一［7］。
能导致煤自燃的外部条件的极限值称为煤自燃极限参数，包括:最小浮煤厚度、下限氧浓度、上限漏风强度［8］。
针对这些外在条件，学者研究得出了煤自燃极限参数的计算公式［9］，并研究了不同变质程度［10］、粒度［11］、阻化剂［12］等条件下，煤自燃极限参数的变化规律。
同时学者们基于神经网络、支持向量机等方法研究得出煤自燃极限参数的预测方法，这些研究有力地促进了煤自燃火灾的防治［13］。
煤在氧气实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 观察并记录煤在氧气中燃烧的现象。
2. 分析煤在氧气中燃烧的化学原理。
3. 探讨影响煤燃烧效率的因素。
二、实验原理煤在氧气中燃烧是一种氧化还原反应，其化学方程式为：C + O2 → CO2 + 热量实验中，通过向盛有煤的燃烧皿中通入氧气，观察煤的燃烧现象，分析煤在氧气中燃烧的化学原理，并探讨影响燃烧效率的因素。
三、实验仪器与材料1. 燃烧皿2. 煤3. 氧气瓶4. 火柴5. 铁夹6. 秒表7. 温度计8. 天平9. 量筒10. 水浴锅四、实验步骤1. 准备实验仪器，将燃烧皿放置在铁夹上。
2. 使用天平称取一定量的煤，放入燃烧皿中。
3. 打开氧气瓶，用铁夹夹住燃烧皿，将燃烧皿放入水浴锅中。
4. 点燃火柴，将火焰引至燃烧皿中的煤上，观察煤的燃烧现象。
5. 记录煤燃烧过程中火焰的颜色、大小、燃烧速度等特征。
6. 用秒表记录煤完全燃烧所需的时间。
7. 使用量筒测量燃烧过程中产生的水和二氧化碳的体积。
8. 记录实验数据，并进行分析。
五、实验结果与分析1. 煤在氧气中燃烧时，火焰呈蓝色，燃烧速度较快，燃烧过程中产生大量热量。
2. 实验结果显示，煤在氧气中燃烧的燃烧时间为1分钟，产生的水和二氧化碳的体积分别为20ml和50ml。
3. 分析影响煤燃烧效率的因素：a. 煤的粒度：粒度越小，燃烧面积越大，燃烧效率越高。
b. 氧气浓度：氧气浓度越高，燃烧速度越快，燃烧效率越高。
c. 燃烧温度：燃烧温度越高，燃烧效率越高。
d. 燃烧时间：燃烧时间越长，燃烧效率越高。
六、实验结论1. 煤在氧气中燃烧是一种氧化还原反应，产生大量热量和二氧化碳。
2. 影响煤燃烧效率的因素有煤的粒度、氧气浓度、燃烧温度和燃烧时间等。
3. 提高煤燃烧效率的方法包括减小煤的粒度、提高氧气浓度、控制燃烧温度和延长燃烧时间等。
七、实验反思与改进1. 实验过程中，煤的燃烧速度受氧气浓度影响较大，实验时应尽量保证氧气浓度。
2. 实验过程中，燃烧温度难以控制，可考虑使用加热设备提高燃烧温度。
氧气流量对煤物理吸附氧量的实验研究
究 总 院抚顺分 院 与北京 东西 电子 技术 研究 所 共 同开
发研制 的 ， 测 试 气 路 原 理 如 图 １所 示 。该 仪 器 可 其 以设定 样 品管所 在 温 度 控制 箱 体 的环境 温 度 （ 样 煤 吸附氧 的温 度 ） 控 制 吸附时 间 ， 节吸 附气 的 流量 ， ， 调
别 装入 ｌ一 ４样 品管 内， 品管 的两端 分别 塞 入少 样
许 玻璃棉 。
芒噼铡寨棼磺实管吸附氧气流量mlnin图2煤样吸氧量和氧气流量的耦合关系图4结论1在环境温度吸附时间和载气流量等条件不变的情况下煤样吸附氧随氧气流量的变化呈现一定的变化趋势在氧气流量为20mlmin左右时煤下转第23页?11?2010年2月矿业安全与环保第37卷第1期肘后a仃
２１ ２月 ００年
பைடு நூலகம்
矿 业 安 全 与 环 保
出粒度 为 ０ １ ． ５ｍｍ 以下 ， 并满 足 煤样 粒 度 在 ０ １～ ．
样 品管容 积 （ 标准状 态 ） ｍＬ ； ，
—
—
煤 样全水 分 ， 。 ％
０ １ ｍ 占全部粉碎 煤 样 ７ ％ 以上 ， ．５ｍ ０ 用万 分 之 一 的
电子天平称 量 ， ４组 （ ００ ）ｇ 分好 的煤样分 将 １± ．１ 筛
第３ ７卷第 １ 期
氧 气 流 量 对 煤 物 理 吸 附 氧 量 的实 验 研 究
张树川 ， 戴广龙 ， 蔡正委
（ 安徽 理 工 大学 ａ 能 源 与安 全 学 院 ； ． 矿 安 全 高效 开采 省 部 共 建 教 育 部 重 点 实验 室 ， 徽 淮 南 ２ ２０ ） ． ｂ煤 安 ３０ １
口
强 的吸 附作 用 。陆伟等 人就 煤对 氧 的物理 吸 附 与环
煤物理吸氧量随温度及粒径变化规律的试验研究
煤物理吸氧量随温度及粒径变化规律的试验研究李大伟;王德明;顾俊杰;戚绪尧;仲晓星;黄本斌【期刊名称】《煤炭科学技术》【年(卷),期】2008(036)002【摘要】通过试验测定了30℃时5个煤样于不同粒度下的物理吸氧量及其自燃倾向性、4种0.096～0.15 mm范围的煤样于不同温度下的物理吸氧量,并总结出煤样的物理吸氧量随粒径及温度的变化规律:为避免物理吸氧量会因煤样粒度分布的不同而改变现象的出现,粒度跨度不大于0.25mm;煤的物理吸氧量随温度的升高而减小,且初始吸氧量大的煤样减小得也快;30℃时的物理吸氧量不能代表整个温度范围内煤的物理吸氧量,且不能体现动力学性质.【总页数】3页(P42-44)【作者】李大伟;王德明;顾俊杰;戚绪尧;仲晓星;黄本斌【作者单位】中国矿业大学安全工程学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学安全工程学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学安全工程学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学安全工程学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学安全工程学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学安全工程学院,江苏,徐州,221008【正文语种】中文【中图分类】TD75【相关文献】1.Cu纳米粒子化学势随粒径和温度变化规律研究 [J], 吴强;郑瑞伦2.含瓦斯煤低温取芯过程煤芯温度变化规律实验研究 [J], 王兆丰;刘勉;韩恩光;马向攀3.粒径-温度耦合作用下煤中瓦斯解吸规律试验研究 [J], 袁梅; 王玉丽; 李闯; 许石青; 张平4.煤颗粒物性及热转化特性随粒径变化规律研究 [J], 张金芝; 李海宾; 赵瑞东; 武景丽; 何涛; 王志奇5.黄陵矿区含油煤样物理吸氧量变化规律研究 [J], 王春林因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
煤对氧分子的吸附机理研究的开题报告
煤对氧分子的吸附机理研究的开题报告
一、选题背景
煤作为重要的能源资源，在我国具有重要的战略地位。
煤的燃烧是造成大气污染、气候变化的主要原因之一。
为了降低煤的燃烧对环境的影响，减少空气污染物的排放，煤的高效清洁利用是很有必要的。
因此，对煤与氧分子的吸附机理进行深入研究，可
以有效地指导煤的高效利用。
二、研究目的
本文的研究目的是探究煤与氧分子相互作用的机理，分析有机分子和无机分子在煤表面的吸附形成情况，通过模拟计算手段预测煤的氧化反应活性，并提高利用率。
三、研究内容和方法
通过实验和模拟相结合的方法，系统研究煤与氧分子的吸附机理。
具体研究内容包括分析煤的化学成分和物理性质、制备具有代表性的煤样，利用红外光谱、X射线
光电子能谱等表征手段，研究煤与氧分子的吸附机理；利用密度泛函理论方法，探讨
不同质量的煤样在不同氧分子反应条件下的吸附机理，并预测氧气分子在煤表面的反
应活性和煤的氧化活性。
四、研究意义
本研究对推动高效清洁煤的利用有着深远的意义。
通过探究煤与氧分子的吸附机理，可以深入了解煤的氧化反应机理，进而指导煤的合理利用。
同时，这一研究也可
以为氧化反应催化剂的设计及有机废物处理等方面提供一定的参考。
五、预期成果
通过实验和模拟相结合探究煤与氧分子的吸附机理，预计能够深入了解煤的氧化反应机理，指导煤的高效利用，为清洁能源及环境保护做出贡献。
煤低温物理吸附氧以及水分对吸附影响的研究
附量 与 吸附温度 之间 的关 系 曲线 。由于气 相色谱 技术 的发 展 ， 附量可 以转化 为色谱 峰来测 量 。 吸 色
０） ５；河南省新世纪优秀人才支持计划项 目（０５ Ａ Ｃ Ｔ ２０Ｈ Ｎ Ｅ
一
０） ５；河南省煤矿瓦斯与火灾 防治重点实验室开放 基金
谱峰由热导池检测器检测出峰面积 ，即可计算吸 氧量 。 ：在压力恒定时 ， 利用吸氧量随温度的变化
０ 引 言
煤 吸附 氧 气 后 发 生 氧 化 是 煤 自燃 的主 要 原
因… １８ 年， 。９ ２ 胶体与表面化学的国际学术会议上
指 出吸附就是 在界 面上发生 增浓 的现象 ，是 由于
分对吸附量的影响进行探究 ， 也是对煤氧复合学
说 的丰 富。
物理或化学的作用力场，某种物质分子能够附着
验。 利用 该仪 器及 配套 的数 据处 理软 件 ， 合煤 样 结
本身的物性参数 ，可直接计算 出煤样的吸附氧气
量 。 得 结果 如 图 ｉ２ 示 （ 所 、所 柱箱 温度 即煤样 所 处 的环境 温度 ） 。
对褐煤在流量为 ３ ～ ０ ｍ／ ｉ 氮气 的作用 ０ ４ ３ ｎ ｃ ｍ 下 ， 箱 温度 设 定 为 ９ ℃ ， 持 １ 柱 ０ 保 ． ， 除 去 ５～２ｈ 以
是 一个 不可忽视 的 因素 。
吸氧 量 ； 自燃 ； 煤 比表 面积 ［ 关键词 ］ 物理 吸 附 ； ［ 中图分类号 ］Ｔ ３ ． 文献标识码 ］Ｂ ［ Ｑ５０ ２［ 文章编号］ 附时 间 、 的粒度 、 境温 度对 吸附 的影响进 行 了 煤 环 研究 ］ 。但煤低 温物 理吸 附氧特征 以及煤 中水分 对 吸附 的影 响 ， 直缺 少探 讨 。 文将根据 煤升 温 一 本 时 吸氧量变 化对煤 低温 物理吸 附氧气 特征 以及水
煤自燃发火潜伏期不同温度下耗氧特性的研究
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅｔ ｈ ｅｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｃｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅｏ ｎｔ ｈ ｅｓ ｐ ｏ ｎ ｔ ａ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎｔ ｅ ｎ ｄ ｅ ｎ ，ｔ ｈ ｅｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄｔ ｈ ｅＣ Ｏｒ ｅ ｌ ｅ ａ ｓ ｅｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｉ ｎｔ ｈ ｅｌ ａ ｔ ｅ ｎ ｔ ｐ ｅ ｒ ｉ ｏ ｄｏ ｆ ｓ ｐ ｏ ｎ ｔ ａ ｎ ｅ ｃ ｙｏ ｆ ｇ ｏ ａ ｆ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎｗ ｅ ｒ ｅｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ｏ ｆ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄＣ Ｏｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇｗ ｉ ｔ ｈｔ ｉ ｍ ｅｆ ｏ ｒ ｃ ｏ ａ ｌ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｉ ｎｔ ｈ ｅｌ ａ ｔ ｅ ｎ ｔ ｐ ｅ ｒ ｉ ｏ ｄｏ ｆ ｓ ｐ ｏ ｎ ｔ ａ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎｗ ｅ ｒ ｅｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈｔ ｈ ｅｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎｅ ｘ ，ａ ｎ ｄｔ ｈ ｅｆ ｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｗ ａ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄｏ ｕ ｔ ｏ ｎｔ ｈ ｅ ｓ ｅｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ｔ ｏｏ ｂ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍ２ ０ħ ｔ ｏ ６ ０ħ ｏ ｎ３ ＃ｃ ｏ ａ ｌ ｉ ｎＣ ｈ ａ ｎ ｇ ｐ ｉ ｎ ｇＭｉ ｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｎｔ ｈ ｅｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎｒ ａ ｔ ｅａ ｎ ｄＣ Ｏｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｒ ａ ｔ ｅｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ，ｍ ｅ ａ ｎ ｗ ｈ ｉ ｌ ｅ ，ｔ ｈ ｅａ ｔ ｔ ｅ ｎ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄｔ ｈ ｅｇ ｒ ｏ ｗ ｔ ｈｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔｏ ｆＣ Ｏｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｗ ｅ ｒ ｅｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｅ ｄｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎｒ ａ ｔ ｅｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｌ ｌ ｙａ ｎ ｄｔ ｈ ｅａ ｔ ｔ ｅ ｎ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ａ ｎｅ ｘ ｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅｆ ｒ ｏ ｍ２ ０ħ ｔ ｏ ６ ０ħ ，ａ ｓ ｗ ｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｔ ｈ ｅｇ ｒ ｏ ｗ ｔ ｈｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｃ Ｏｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｔ ｈ ｅｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｖ ａ ｌ ｕ ｅｏ ｆ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅｓ ｍ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｈ ｅ ｄｚ ｏ ｎ ｅｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｌ ｌ ｙｆ ｒ ｏ ｍ１ ６ ． ８ ％ ｔ ｏ １ ２ ． ４ ％ ｗ ｉ ｔ ｈｔ ｈ ｅｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ２ ０ħ ｔ ｏ ６ ０ħ．Ｔ ｏ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｔ ａ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎｒ ｉ ｓ ｋｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｉ ｎｇ ｏ ａ ｆ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍｔ ｈ ｅｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓｏ ｆ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓｗ ｅ ｒ ｅａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄｉ ｎｔ ｈ ｅＣ Ｆ Ｄｎ ｕ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｇ ｏ ａ ｆ ，ｉ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗ ｅ ｄｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ｍ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｈ ｅ ｄｚ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｇ ｏ ａ ｆ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄｆ ｒ ｏ ｍ２ ０ ０ｍｔ ｏ ３ ８ ０ ｍｗ ｉ ｔ ｈｔ ｈ ｅｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ．Ｔ ｈ ｅｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓｓ ｈ ｏ ｗ ｅ ｄｔ ｈ ａ ｔ ｃ ｏ ａ ｌ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈｉ ｓｄ ｉ ｆ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｔ ｏｏ ｃ ｃ ｕ ｒ ｓ ｐ ｏ ｎ ｔ ａ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｔ ｒ ｏ ｏ ｍ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅａ ｌ ｓ ｏｅ ｘ ｈ ｉ ｂ ｉ ｔ ｅ ｄｔ ｈ ｅｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ｇ ｅ ｒ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄＣ Ｏｒ
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图 1 为埠康矿 104 ～ 74 μm 粒度的煤样在 30℃ 条件下吸附氧气产生的吸氧过程曲线。横坐标表示 吸附的时间，纵坐标表示某一时刻氮气流中的氧气 含量。
图 1 埠康矿煤样吸附氧过程曲线
2 实验峰图分析 如图 1 所示，实验初期得到的曲线是一基本水
平的直线，为煤吸附氧气的第 1 阶段。从氮气开始 置换氧气到出现曲线这一过程所需要的时间可以视 作煤表面对氧气的扣留时间与氮气通过系统管路的 时间之和。由于管路体积恒定，氮气流量恒定，氮气 通过管路的时间可认为基本相同，因此，这段直线的 长短可以视作煤表面对氧的吸附能力，即表面吸附 活性的表达。第 1 阶段经历的时间越长，表明煤表
元素分析 /% S
0． 813 0． 595 1． 328 0． 611 0． 177 0． 551 0． 813
H 3． 591 5． 189 4． 839 4． 968 5． 662 5． 47 3． 591
O 6． 041 17． 223 20． 004 12． 132 15． 786 24． 582 5． 078
实验选用石沟驿、羊肠湾、龙固、魏家地、埠康以 及白芨沟矿的煤样，在空气中破碎到 104 ～ 74 μm 粒径，在 30℃ 条件下吸附氧气，得到各煤样吸附氧 气的峰图如图 2 所示。
试验·研究
（ 2011 － 06）
·9·
图 2 不同变质程度煤样低温吸附过程曲线
由图 2 中可以看出，各矿区煤样都具有相似的 吸附曲线，说明不同变质程度的煤样都具有相似的 吸氧特性规律。1#和 2#高变质程度的煤样释放氧气 的速度较快，峰 的 位 置 较 靠 前，经 历 的 解 吸 时 间 较 短，即对氧的吸附能力较弱。5# 和 6# 低变质程度煤 样释放氧气的速度较慢，峰的位置靠后，经历解吸时 间较长，即对氧的吸附能力也强。这是由于低变质 程度的煤与中、高变质程度的煤吸附特征存在一定 的差异，变质程度较低的煤分子排列不规则，结构 松散，单位内表面上的碳原子密度小，且含氧官能 团多，对气体的吸附势低，因而其单位内表面吸附 气体的能力弱〔7〕。
煤自燃灾害是现在煤炭行业急需解决的安全问 题之一。长期以来人们在煤自燃机理和防治技术研 究做了大量的工作，但由于煤自身物理结构和化学 结构的复杂性，煤自燃问题并没有得到很好的解决。 研究表明〔1 － 5〕，煤表面具有吸附性是由于煤孔隙表 面具有不饱和能的存在，与非极性气体分子之间能 产生范德华力，从而吸附气体分子。煤自燃起因是 煤与氧之间的物理吸附和化学吸附，进而发生化学 反应，放出吸附热和化学反应热，随着热量逐渐积聚 造成煤体温度升高后引发燃烧的过程。因此，煤具 有吸附性和氧化性是引起煤炭自燃的重要原因。研 究煤的吸氧特性对于深入研究煤自燃防治机理开发 煤自燃防治技术有着重要的意义。目前，煤吸氧特 性的研究主要在以下几个方面： ①从微观的角度，应 用量子化学理论对煤与氧的物理吸附机理进行研
文章编号：1003 － 496X（ 2011） 06 － 0007 － 04
Experimental Study of Coal Adsorbing Oxygen Characteristic
DENG Jun1，2 ，LI Xia － qing1，2 ，ZHANG Yan － ni1，2 ，WANG Chang － an1，2 （ 1． Science and Technology School of Energy Engineering，Xi＇an University ，Xi＇an 710054，China； 2． Key Laboratory of Western Mine
试验·研究
（ 2011 － 06）
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煤吸氧特性实验研究
邓 军1，2 ，李夏青1，2 ，张嬿妮1，2 ，王长安1，2
（ 1． 西安科技大学 能源学院，陕西 西安 710054； 2． 西部矿井开采及灾害防治教育部 重点实验室，陕西 西安 710054）
摘 要：采用 ZRJ － 1 煤自燃性测定仪，分别对不同变质程度和粒度的煤样，不同温度条件下
将煤吸附氧的时间曲线按 4 个阶段分割开来， 分别统计时间长短，见表 2。
煤样在第 3 阶段的时间值也是持续走高，即跟 煤变质程度成反比。由图 2 知煤样第 3 阶段斜率值 相似，那么持续的时间值就代表了吸附氧气的量的 多少，即煤变质程度越低，煤吸附氧的量越大。
第 4 阶段的时间曲线与煤变质程度呈正比，煤 变质程度越低，煤内部孔隙结构越发达，煤内部孔隙 对氧的吸附能力越强。
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（ 第 42 卷第 6 期）
试验·研究
编号
1 2 3 4 5 6 7
样品
白芨沟 魏家地 石沟驿 龙固 埠康 羊肠湾 芙蓉
Mad 0． 005 7 0． 008 3 0． 070 9 0． 011 2 0． 024 7 0． 082 0 0． 012 8
工业分析 /% Ad
0． 034 1 0． 114 4 0． 062 2 0． 098 3 0． 041 4 0． 047 8 0． 275 0
1 实验条件及过程
实验选用白芨沟矿、芙蓉矿、王村矿、孟加拉矿、 龙固矿、羊肠湾矿和埠康矿开采工作面具有代表性 的新鲜煤样，并用多层塑料袋密封包装运回，实验时 取核心部分进行粉碎筛分得到所需粒度的样品。实 验设备采用 ZRJ － 1 型煤自燃性测定仪，每次实验 前需对仪器进行检漏处理，以防止气体泄漏影响实 验结果。各地区煤样的煤质分析如表 1。
Exploitation and Hazard Prevention of Education Ministry，Xi＇an 710054，China） Abstract： ZRJ － 1 coal spontaneous combustion character tester developed by Fushun branch of China Coal Rese arch Institute is adopted in the paper，oxygen absorption tests are carried out to coal samples of different rank and different particle size on different temperature，the characteristic curves during oxygen absorption procedure of coal on different experimental conditions are analyzed by using coal － oxygen absorption procedure analysis method． The influences of coal rank，particle size and temperature condition on coal － oxygen absorption law are concluded，it lays foundation for further research on the relation between oxygen － absorption character and spontaneous combustion nature of coal． Key words： character of coal absorbing oxygen； metamorphic grade； particle size； temperature； self － ignition
变质程度
无烟煤 气煤
长焰煤 肥煤 焦煤
不粘煤 无烟煤
称量 1 g 煤样装入样本室，升温至 105℃ 后恒温 温 2 h，期间用 30 mL / min 的氮气吹扫进行脱附。将 煤样吹扫脱附后，在设定的实验温度条件下，向样品 管内通入 20 min 流量为 20 mL / min 的 O2 ，以便达到 物理吸附平衡。吸附平衡后立刻将通入气体切换成 氮气，用于置换煤样中吸附的 O2 。并利用热导检测 器，检测出氮气流中的氧气量，以电平为表现形式， 在工作站生成煤吸附氧过程曲线。
斜率在保持一段时间为某一常数后，将逐渐减 小到 0，为煤吸附氧气的第 4 阶段。从开始变小直 至为 0 所消耗的时间反映了煤微孔结构对氧气的吸 附能力。即这个阶段持续时间越长表明煤内部微孔 结构对氧的吸附能力越强。
3 影响因素分析
煤吸附氧的影响因素主要有煤的变质程度、粒 度、吸附温度、水分、压力等，重点实验研究了变质程 度、粒度和温度对于煤吸氧性的影响。 3． 1 煤变质程度对煤吸氧性的影响
基金项目：教育部创新团队资助项目（ IRT0856） ； 陕西省自然科学基 础研究计划资助项目（ 2010JM6016） ； 陕西省教育厅科学研究计划资 助项目（ 2010JK693）
究； ②采用动态吸附法研究煤氧吸附动态变化过程， 通过测试不同煤样吸氧过程曲线，建立煤吸氧速度 数学模型； ③采用色谱吸氧法测试煤样的物理吸附 氧量，分析研究影响煤物理吸附氧的影响因素。利 用煤炭科学研究总院沈阳研究院研制的 ZRJ － 1 型 煤自燃性测定仪，实验研究了多个典型煤样吸附流 态氧的过程特性，运用煤氧吸附过程分析法分析了 煤吸附氧过程曲线的若干特征，并研究了煤变质程 度、粒度、温度与煤吸氧特性之间的关系。
表 1 各矿区煤质分析
Vdaf 0． 083 2 0． 293 8 0． 307 9 0． 308 8 0． 444 7 0． 365 5 0． 111 3
N 0． 912 0． 662 0． 842 1． 375 1． 263 0． 808 0． 912