基于热重分析的红庆河煤自燃热动力学研究

摘要：

为有效防治红庆河矿煤层自然发火灾害,利用同步热分析仪测试了该矿不粘煤在4种不同升温速率(5,10,15,20 K/min)下样品质量随温度的变换规律,采用?atava推断法和Popes-cu法对数据进行了动力学分析.结果表明相同温度下,升温速率越小,煤的反应程度越高;确定了红庆河煤自燃升温过程中8个特征温度点及其阈值.据此将自燃升温过程划分为5个阶段:水分蒸发及气体脱附、吸氧增重、热分解失重、燃烧阶段和燃尽阶段.研究发现第Ⅰ阶段的最概然机理函数符合二维扩散Jander方程,明确了该阶段氧化动力学模式.进而计算出4种不同升温速率下的活化能分别为:64.35,110.91,70.42,59.72 kJ/mol,指前因子分别为3.51×1014,1.29×1021,3.41×1015,1.23×1014 s-1.活化能和指前因子动力学计算结果揭示了不同升温速率条件下,第Ⅰ阶段煤氧复合反应的程度不同,这为研究煤自燃分级预警方法和主动防控技术提供了重要的理论依据.

关键词：煤自燃、热分析、动力学、活化能、指前因子、特征温度

所属期刊栏目：40

分类号：TD752(矿山安全与劳动保护)

资助基金：国家自然科学基金项目51904234,51974240

在线出版日期：2021-01-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：974-980