低温氧化过程中氧浓度对煤体自由基反应特性的影响
Effect of Oxygen Concentration on Free Radical Reaction Characteristics During Low Temperature Oxidation of Coal
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摘要: 为了探究矿井采空区不同氧浓度对煤低温氧化过程的微观特性影响规律,利用自主搭建的煤体低温氧化模拟实验系统模拟煤体在采空区不同深度下的自然氧化状态;基于电子自旋共振波谱仪(ESR)技术,分析不同氧浓度下煤低温氧化过程中自由基变化规律,并测定了煤体氧化过程中气相产物的释放规律。结果表明:在温度节点130 ℃左右,由缓慢变化转为快速变化,煤体由缓慢氧化进入快速氧化阶段,但g因子在2.001 41~2.002 034,变化不大;随着氧气浓度的升高,各参数随氧化温度的变化趋势不变,但整体变化量逐渐增大;当氧浓度≤9%时,在低温阶段,自由基反应较慢,CO产生也出现了明显的滞后;当氧浓度>9%,煤氧复合几率变大,温度的提高更容易激发自由基反应,CO浓度呈指数增长。Abstract: In order to explore the influence of different oxygen concentrations in goaf on the micro-characteristics of low-temperature oxidation process of coal, a self-built low-temperature oxidation simulation experimental system was used to simulate the natural oxidation state of coal at different depths of goaf. Based on electron spin resonance spectroscopy(ESR) technology, the free radicals in coal oxidation at low temperature under different oxygen concentrations were analyzed, and the release of gaseous products in coal oxidation process was determined. The results show that at the temperature node of 130 ℃, the change is from slow to fast. Coal body changes from slow oxidation to fast oxidation, but the g factor is between 2.001 41 and 2.002 034, with little change. With the increase of oxygen concentration, the variation trend of each parameter with oxidation temperature remains unchanged, but the overall variation increases gradually. When the oxygen concentration is less than 9%, the reaction of free radicals is slow at low temperature, and the generation of CO lags behind obviously. When oxygen concentration is more than 9%, the probability of coal-oxygen combination increases. The increase of temperature is more likely to stimulate the free radical reaction, and the CO concentration increases exponentially.
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