東榮礦區(qū)煤層自燃現(xiàn)象較為嚴(yán)重,煤的氧化動力學(xué)參數(shù)是反映煤自燃傾向性的重要指標(biāo),為防治東榮礦區(qū)煤層自燃,在不同升溫速率條件下的基礎(chǔ)上,應(yīng)用熱重分析實(shí)驗(yàn),研究了東榮煤樣升溫氧化過程中質(zhì)量變化的規(guī)律,同時結(jié)合15種氣固反應(yīng)機(jī)理函數(shù),運(yùn)用?atava法對煤樣進(jìn)行動力學(xué)分析,確定了煤氧化機(jī)理函數(shù),及活化能、指前因子及反應(yīng)級數(shù)等動力學(xué)參數(shù),并應(yīng)用Ozawa法對得到的動力學(xué)參數(shù)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明:不同升溫速率下煤樣氧化自燃總反應(yīng)歷程相似,熱分析曲線的變化規(guī)律相同,但隨著升溫速度的加大,曲線有向右平移的趨勢。計(jì)算得到煤樣高溫劇烈氧化時的反應(yīng)級數(shù)為1級,反應(yīng)動力學(xué)模式為一級化學(xué)反應(yīng),其表觀活化能為174.588 kJ/mol,指前因子為5.729×10¹⁰. 

【文章來源】：西安科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,40(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

STA449F3型同步熱綜合分析儀

TG(熱重)曲線反映了溫升過程中煤樣的質(zhì)量損失隨著溫升的變化情況[16]。DTG曲線是對TG曲線對溫度求導(dǎo)所得,主要反映了煤樣在不同溫度時刻的質(zhì)量變化速率。不同升溫速率下煤樣TG,DTG曲線如圖2所示。從圖2可以看出,煤樣的TG,DTG曲線形狀在不同升溫速率下是基本一致的,低溫下變化緩慢,在約300 ℃以后質(zhì)量下降速率增大。而DTG的谷值溫度隨著升溫速率增大,明顯向右偏移,這與文獻(xiàn)[17]列出的規(guī)律一致。

依據(jù)式(5),解出當(dāng)β為5,10,15,20的線性方程組,就可以根據(jù)擬合直線的斜率求出活化能。由DTG曲線上的最大峰谷溫度及式(5),利用Origin 9.1軟件進(jìn)行l(wèi)gβ-1/T之間的線性擬合,煤樣Ozawa方程擬合直線如圖3所示,從圖3可以看出,lgβ-1/T之間線性關(guān)系較好,R2為0.983.煤樣由Ozawa法得到的活化能為:8.314/0.456 7=172.004 kJ/mol.在燃燒階段,對東榮煤樣進(jìn)行熱分析動力學(xué)分析,通過Origin 9.1軟件對lg[G(α)]-1/T進(jìn)行線性擬合,lg[G(α)]-1/T之間的線性擬合結(jié)果如圖4所示,通過擬合直線斜率求得的一系列活化能E見表2.

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：3533794