基于特征温度点CO 2 对煤的氧化微观结构影响的研究
发布时间：2021-10-21 20:51
煤炭自然发火本质是煤氧复合作用的结果。煤炭自燃是我国矿井发生火灾的主要原因,二氧化碳防灭火充填技术是煤矿防灭火重要技术手段之一。为了研究二氧化碳在煤自然发火过程中对煤氧化升温各个阶段的微观影响,本文通过对比不同气氛配比下煤自燃升温过程中特征温度点的变化情况,得到不同气氛下的临界温度和干裂温度;对所选煤样在临界温度和干裂温度和不同气氛下进行预氧化处理,处理后的煤样进行傅里叶红外实验和XRD实验来研究煤分子官能团和晶体结构的变化情况。通过煤自燃特性实验,研究不同二氧化碳浓度下煤样的特征温度的变化情况,发现随着二氧化碳浓度的提高,煤的临界温度和干裂温度向着高温方向移动。相同氧浓度下二氧化碳气氛下比氮气气氛下煤样临界温度和干裂温度高;相同氧气浓度下煤样在二氧化碳配比的气氛中耗氧速率小于在氮气配比下的耗氧速率。通过傅里叶红外光谱实验和XRD实验,对临界温度和干裂温度下煤分子活性官能团进行研究,结果显示随着氧浓度的增加,临界温度和干裂温度点的C-O和羟基都有所增加。随着氧浓度的下降-COO、C=O的含量呈减小的趋势,原因为二氧化碳阻碍了煤氧复合作用的发生,使煤样中的以-C-OH为代表的-C-O-键...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 煤分子微观研究现状
1.2.2 煤自燃微观机理研究现状
1.2.3 CO_2防治煤自燃技术及机理研究
1.3 研究内容
1.4 技术路线
2 CO_2浓度对煤自燃特性影响实验研究
2.1 试验装置
2.1.1 气路部分
2.1.2 试管及控温部分
2.2 试验方法
2.3 实验结果
2.3.1 (N2-O_2)不同配比对煤自燃氧化过程的影响
2.3.2 (CO_2-O_2)不同配比对煤自燃氧化过程的影响
2.3.3 (CO_2-空气)不同配比对煤自燃氧化过程的影响
2.4 相同氧浓度不同种类气体配比载气对煤自燃氧化过程的影响
2.5 耗氧速率分析
2.6 本章小结
3 CO_2对煤分子活性官能团影响的实验研究
3.1 煤分子结构特点
3.2 煤样的采集及制备
3.3 工业分析
3.3.1 试验方法
3.3.2 试验结果
3.4 煤样主要官能团分布特征
3.4.1 实验原理
3.4.2 实验装置与条件
3.4.3 实验结果
3.4.4 不同气氛氧化过后煤主要官能团分布特征
3.5 小结
4 CO_2对煤晶体结构影响的实验研究
4.1 微晶结构分析
4.1.1 试验方法
4.1.2 XRD图谱特征
4.2 不同气氛对微晶结构影响
4.3 小结
5 结论及展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤基质表面官能团对二氧化碳及甲烷吸附性能作用规律的研究进展[J]. 张锦,张登峰,霍培丽,降文萍,杨振,杨荣,李伟,贾帅秋. 化工进展. 2017(06)
[2]基于活化能指标研究不同变质程度烟煤的自燃倾向性[J]. 张辛亥,白亚娥,李青蔚,马腾. 矿业安全与环保. 2016(01)
[3]二氧化碳加氢催化合成甲醇的研究进展[J]. 常佳,阮艳军. 当代化工. 2015(11)
[4]中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议[J]. 新长征. 2015(12)
[5]风化煤自燃性程序升温氧化实验研究[J]. 张辛亥,李青蔚,肖旸,鲁军辉. 矿业安全与环保. 2015(05)
[6]管道内二氧化碳水合物的形成和流动特性研究[J]. 唐翠萍,赵翔湧,何勇,梁德青. 天然气化工（C1化学与化工）. 2015(04)
[7]不同低变质煤自然升温特性参数实验研究[J]. 文虎,鲁军辉,李青蔚,张丹丹. 煤炭工程. 2015(07)
[8]煤自燃中的各种基元反应及相互关系:煤氧化动力学理论及应用[J]. 王德明,辛海会,戚绪尧,窦国兰,仲晓星. 煤炭学报. 2014(08)
[9]高水分含量对煤自然发火特性参数影响的试验研究[J]. 郑学召,鲁军辉,肖,赵彦辉,李青蔚. 安全与环境学报. 2014(04)
[10]CO2对煤低温氧化反应过程的影响实验研究[J]. 马砺,邓军,王伟峰,王振平. 西安科技大学学报. 2014(04)
博士论文
[1]煤自燃特性宏观表征参数及测试方法研究[D]. 许延辉.西安科技大学 2014
[2]煤氧化自燃微观特征及其宏观表征研究[D]. 张嬿妮.西安科技大学 2012
[3]煤活性基团与Ca2+形成配合物的结构与表征[D]. 王雪峰.辽宁工程技术大学 2009
硕士论文
[1]韩城矿区构造煤分子结构演化特征[D]. 姬新强.太原理工大学 2016
[2]五牧场11号煤结构模型构建及其超分子特征[D]. 张莉.太原理工大学 2013
[3]液态CO2灭火技术在高瓦斯矿井火灾的治理研究与应用[D]. 阮增定.太原理工大学 2013
[4]超临界二氧化碳驱替煤层瓦斯研究[D]. 李得飞.太原理工大学 2012
[5]CO、CO2和CH4气体在煤表面吸附特性的量子化学研究[D]. 周健.辽宁工程技术大学 2012
[6]煤分子结构与自燃特性的红外光谱研究[D]. 李绪萍.辽宁工程技术大学 2008
[7]二氧化碳抑制煤炭氧化自燃性能的实验研究[D]. 李士戎.西安科技大学 2008
[8]煤分子活性基团低温氧化过程研究[D]. 侯爽.西安科技大学 2007
[9]褐煤结构的分子动力学模拟及量子化学研究[D]. 王三跃.太原理工大学 2004
本文编号：3449695
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 煤分子微观研究现状
1.2.2 煤自燃微观机理研究现状
1.2.3 CO_2防治煤自燃技术及机理研究
1.3 研究内容
1.4 技术路线
2 CO_2浓度对煤自燃特性影响实验研究
2.1 试验装置
2.1.1 气路部分
2.1.2 试管及控温部分
2.2 试验方法
2.3 实验结果
2.3.1 (N2-O_2)不同配比对煤自燃氧化过程的影响
2.3.2 (CO_2-O_2)不同配比对煤自燃氧化过程的影响
2.3.3 (CO_2-空气)不同配比对煤自燃氧化过程的影响
2.4 相同氧浓度不同种类气体配比载气对煤自燃氧化过程的影响
2.5 耗氧速率分析
2.6 本章小结
3 CO_2对煤分子活性官能团影响的实验研究
3.1 煤分子结构特点
3.2 煤样的采集及制备
3.3 工业分析
3.3.1 试验方法
3.3.2 试验结果
3.4 煤样主要官能团分布特征
3.4.1 实验原理
3.4.2 实验装置与条件
3.4.3 实验结果
3.4.4 不同气氛氧化过后煤主要官能团分布特征
3.5 小结
4 CO_2对煤晶体结构影响的实验研究
4.1 微晶结构分析
4.1.1 试验方法
4.1.2 XRD图谱特征
4.2 不同气氛对微晶结构影响
4.3 小结
5 结论及展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤基质表面官能团对二氧化碳及甲烷吸附性能作用规律的研究进展[J]. 张锦,张登峰,霍培丽,降文萍,杨振,杨荣,李伟,贾帅秋. 化工进展. 2017(06)
[2]基于活化能指标研究不同变质程度烟煤的自燃倾向性[J]. 张辛亥,白亚娥,李青蔚,马腾. 矿业安全与环保. 2016(01)
[3]二氧化碳加氢催化合成甲醇的研究进展[J]. 常佳,阮艳军. 当代化工. 2015(11)
[4]中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议[J]. 新长征. 2015(12)
[5]风化煤自燃性程序升温氧化实验研究[J]. 张辛亥,李青蔚,肖旸,鲁军辉. 矿业安全与环保. 2015(05)
[6]管道内二氧化碳水合物的形成和流动特性研究[J]. 唐翠萍,赵翔湧,何勇,梁德青. 天然气化工（C1化学与化工）. 2015(04)
[7]不同低变质煤自然升温特性参数实验研究[J]. 文虎,鲁军辉,李青蔚,张丹丹. 煤炭工程. 2015(07)
[8]煤自燃中的各种基元反应及相互关系:煤氧化动力学理论及应用[J]. 王德明,辛海会,戚绪尧,窦国兰,仲晓星. 煤炭学报. 2014(08)
[9]高水分含量对煤自然发火特性参数影响的试验研究[J]. 郑学召,鲁军辉,肖,赵彦辉,李青蔚. 安全与环境学报. 2014(04)
[10]CO2对煤低温氧化反应过程的影响实验研究[J]. 马砺,邓军,王伟峰,王振平. 西安科技大学学报. 2014(04)
博士论文
[1]煤自燃特性宏观表征参数及测试方法研究[D]. 许延辉.西安科技大学 2014
[2]煤氧化自燃微观特征及其宏观表征研究[D]. 张嬿妮.西安科技大学 2012
[3]煤活性基团与Ca2+形成配合物的结构与表征[D]. 王雪峰.辽宁工程技术大学 2009
硕士论文
[1]韩城矿区构造煤分子结构演化特征[D]. 姬新强.太原理工大学 2016
[2]五牧场11号煤结构模型构建及其超分子特征[D]. 张莉.太原理工大学 2013
[3]液态CO2灭火技术在高瓦斯矿井火灾的治理研究与应用[D]. 阮增定.太原理工大学 2013
[4]超临界二氧化碳驱替煤层瓦斯研究[D]. 李得飞.太原理工大学 2012
[5]CO、CO2和CH4气体在煤表面吸附特性的量子化学研究[D]. 周健.辽宁工程技术大学 2012
[6]煤分子结构与自燃特性的红外光谱研究[D]. 李绪萍.辽宁工程技术大学 2008
[7]二氧化碳抑制煤炭氧化自燃性能的实验研究[D]. 李士戎.西安科技大学 2008
[8]煤分子活性基团低温氧化过程研究[D]. 侯爽.西安科技大学 2007
[9]褐煤结构的分子动力学模拟及量子化学研究[D]. 王三跃.太原理工大学 2004
本文编号：3449695
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