煤炭学报

作者：贾海林, 崔博, 焦振营, 赵万里, 徐倩倩, 孙沣楠,

关键词：煤氧复合全过程, 吸放热效应, TG 与 DSC 耦合关系, DSC 划分法, 离子流强度,

针对利用 DSC 曲线研究煤氧复合反应的阶段划分、热量变化及产物生成路径等方面存在 定义表述不够系统，TG 和 DSC 耦合分析不够深入等问题，利用 TG / DSC / MS 联用技术，开展惰气和 空气氛围下不同升温速率煤氧复合全过程的测试与分析。 实验表明:基于 DSC 划分法可将煤氧复 合全过程划分为水分蒸发及气体脱附吸热阶段、化学吸附和缓慢反应放热阶段、煤热解生成活性基 团放热阶段和挥发分与固定碳燃烧放热阶段。 通过特征温度的作图比较，发现 TG 划分法和 DSC 划分法的煤氧复合全过程的划分具有高度的重合性和一致性，这证明了 DSC 划分法的可行性和正 确性。 利用矿井火灾学、热分析动力学和煤化学理论，阐述了煤氧复合全过程相应阶段的温度范 围、生成产物。 通过气相产物的质谱分析和 Chem 3D 软件的建模分析，在构建煤结构单元局部片 段的基础上阐明了甲烷、乙烯、一氧化碳和二氧化碳等气体生成的反应历程及生成机理。 获得了煤 氧复合过程中 CH4 和 C2 H4 的生成趋势具有相似性规律，且离子流强度曲线出现的峰值温度基本相 同。 CO2 的逸出曲线呈抛物线，在 560 °C 时出现逸出峰。 发现了 CO 的离子流强度曲线具有双峰特 征，双峰对应的特征温度分别为 530，609 °C 。 研究成果可为厘清煤氧复合的全过程和煤自燃分级 预警提供理论支撑。

来源：2022年第10期

《煤炭学报》期刊编辑部

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