惰气氛围影响煤中活性基团氧化反应的试验和模拟研究
高飞1
白企慧1
周西华1
白刚1
张勋2
1.辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁 葫芦岛 125100;辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室,辽宁 葫芦岛 1251002.辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁 阜新 123000
摘要：为了研究惰气氛围对煤中活性基团氧化的影响规律及惰化机理,以水峪(SY)烟煤和模型化合物为研究对象,采用程序升温和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)试验与量子化学计算相结合的方法,从试验和模拟 2个方面比较惰气对煤中不同活性基团氧化抑制效果的差异,并揭示CO2 和N2 对煤中活性基团与O2 反应的惰化机理.结果表明:CO2 相比N2 能更加有效地惰化煤中活性官能团的氧化反应,减少煤中含氧官能团的生成.温度越高,2种气氛对活性基团氧化反应的惰化效果越趋于一致,2种气氛对含氧官能团氧化过程的惰化效果差异较大,对脂肪烃氧化过程的惰化效果差异较小.CO2 和N2 均会降低基团中活性H原子的反应活性,改变个别活性基团亲核反应活性位点的位置,并且CO2 降低活性H原子反应活性的效果比N2 更显著.其中,N2 对烷烃与O2 发生化学吸附的影响较大,而CO2 对含氧官能团与O2 发生化学吸附的影响较大.2种气氛无论是抑制还是促进活性基团的氧化反应,CO2 与活性基团相互作用后的体系发生氧化反应的可能性相比于N2 均更低,放热量均更小.惰气种类对含氧官能团与O2 发生化学吸附和氧化反应的影响较为显著,对脂肪烃的影响较小.因此,CO2 和N2 对煤自燃惰化效果的差异与煤中官能团的种类和温度密切相关,在煤矿井下惰性气体防火技术中,应根据煤中官能团的种类、组成和现场温度综合评定惰气种类.
关键词：惰气氛围煤氧化活性基团抑制效果惰化机理
分类号：TD752.2(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52074147)辽宁省教育厅基本科研资助项目(LJ242410147082)
论文发表日期：2025-09-27
在线出版日期：2025-10-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 4361-4372 )
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