煤炭学报

作者：高飞, 白企慧, 周西华, 白刚, 张勋,

关键词：惰气氛围, 煤氧化, 活性基团, 抑制效果, 惰化机理,

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。

来源：2025年第9期

《煤炭学报》期刊编辑部

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