姜 峰，尚芳兰，李珍宝，梁 瑞

热重-FTIR法分析不粘煤氧化特性参数

姜 峰，尚芳兰，李珍宝，梁 瑞

(兰州理工大学石油化工学院，兰州 730050)

针对不粘煤粉生产过程的氧化自燃灾害，采用TG分析实验研究煤粉在空气条件下的氧化参数与动力学特征．利用FTIR-850红外光谱仪对煤样做红外光谱图分析，研究不同氧化温度下煤化学结构的官能团变化．结果表明：TG/DTG曲线上存在7个特征温度点，特征温度与升温速率呈正相关．将煤粉氧化过程分为失水失重(1～2)、吸氧增重(2～4)、热解(4～5)与燃烧(5～7) 4个阶段；红外光谱图不同氧化温度下谱峰的位置类似，但强度有较大差异，这表明不同氧化温度煤样所含官能团的数量有一定的区别．用两种等转化率法(F-W-O模型和V-W模型)计算了氧化过程的活化能介于66.2～92.9kJ/mol之间；采用C-R法计算了煤粉氧化过程中4个阶段的活化能和指前因子，确定了机理函数，得出煤粉在1～2阶段、2～4阶段、4～5阶段、5～7阶段分别属于二维扩散反应、三维扩散2级反应、随机成核3级反应、三维扩散2级反应．

煤自燃；特征温度；动力学；活化能；机理函数

中国的煤炭生产及消费一直处于世界领先地位.在煤炭资源的开采与利用中产生的煤矿粉尘有自燃的危险，这是煤炭开采的隐患之一[1-2]．为了分析煤粉自燃机理，许多学者采用TG和DSC实验研究了煤氧化过程的质量和放热变化规律[3-4]．比较常见的有Flynn-Wall-Ozawa(F-W-O)法，Friedman微分法，积分非线性Vyazovkin and Weight(V-W)法，Coats-Redfern (C-R)方程，以及其他等转化率法[5-6]，计算了氧化过程的活化能、指前因子及其机理函数[7-9]. Zhang等[9]，Tian等[10-12]通……